伊通盆地莫里青断陷温-压系统特征及对油气分布的影响.pdf

第 3 1 卷第4期 天 然 气 勘 探 与 开 发 伊通盆地莫里青断陷温 一压 系统特征 及对油气分布的影响 水 史朋 ， 叶加仁 张晓宝4 郭建明4 陈红 1 ．中国科学院地质与地球物理研究所2 ．中国科学院研究生院3 ．中国地质大学资源学院 武汉 4 ．中国科学院地质与地球物理研究所5 ．中国石油大学石油天然气工程学院 摘要从伊通盆地莫里青断陷地温和地压实测数据出发， 应用地温 一 地压系统原理分析了莫里青断陷的地 温场、 地压场及温一压系统的特征， 并结合构造分布格局分析了它们对油气分布的影响。研究表明 莫里青地区地 温梯度总体较高， 地温异常在平面上呈现西北低东南高的特征。地温场的分布对生油门限具有明显的控制作用 ， 以2 4 0 0 m为界， 深部发育弱异常高压 ， 油气垂向运移力较弱， 发育弱高压型复式温压系统。受温压系统和构造格局 的影响， 油气纵向上主要分布于下部弱高压型温压系统的中上部， 横向上则主要集中在相对低能的温压分区内。 关键词莫里青断陷 地温 一地压系统地层温度地层压力 油气分布 0 引言 温度和压力是表征沉积盆地地质环境最基本 的两个物理参数， 它们对油气的运聚具有重要的影 响， 油气藏是有机质在这两个物理场中形成和演化 的最终结果 J 。沉积盆地 的地温与地压是一对 彼此密切联系的物理量， 刘震等【 2 将其作为一个统 一 的能量系统进行研究 ， 提 出了“ 沉积盆地地温 一 地压系统” 这一概念 ， 指 出 如果把地层温度与地层 压力作为一个整体， 那么含油气盆地的地层温度 一 地层压力系统 简称为温 一 压系统 基本上属于一 种封闭系统。这个系统的内部结构与其它地质因 素共同决定了系统内部流体的运聚样式。 本文在系统收集、 整理莫里青断陷 3 5口探井 静温、 静压测试数据的基础上， 基于温 一 压系统的 原理， 分析了该地区的温 一 压系统特征， 并结合构 造分布格局， 探讨了研究区油气运移的主要方向及 有利聚集区域， 以期能为该区油气的进一步研究和 勘探提供一定的理论依据。 1 区域地质概况 屯， 东 至双榆树， 北 至靠 山镇， 南到伊通， 面积 5 4 0 k in 。伊通盆地为第三纪沉积盆地， 构造上可分 为岔路河断陷、 鹿乡断陷和莫里青断陷 3 个二级构 造单元。根据第三系基底起伏、 沉积厚度和断裂活 动情况， 又可进一步划分为靠山凹陷带、 小孤山斜 坡带、 马鞍山断阶带和尖山断隆带等 4 个次一级的 构造单元 图1 。 莫里青断陷内部断层较发育， 多呈北东向及近 莫里青断陷位于伊通盆地西南部， 西起东环 图1 伊通地堑构造单元划分图 静 带 本文系2 0 0 7年中国科学院“ 西部之光” 人才培养计划项目资助。 作者简介史朋， 男， 1 9 8 2 年生， 山东潍坊人； 现中国科学院研究生院矿物学、 岩石学、 矿床学在读硕士， 主要从事石油、 天然气地质研 究。 地址 7 3 0 0 0 0 肃省兰州市东岗 ． 3 8 2 号。电话 1 5 8 0 9 3 7 4 6 6 o 。E m a i l s p 0 2 4 1 6 3 ． c o m 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 0 8 年 1 2 月出版 东西向展布， 其中马鞍山断阶带内部断层主要为北 东 向， 与西北缘断陷边界断层近于平行 ， 且断距和延 伸距离较长， 并对断陷沉积、 构造演化和油气运聚具 有控制作用。其他断层可分为两组， 一组与莫里青 1 号断层近于平行， 断面西倾 ， 数量较少； 另一组为 近东西走 向的正断层， 断面北倾， 平面延伸长度 1 k m一 6 k m， 断距十几米到几十米 ， 主要发育于断 陷 南部， 沿构造斜坡呈阶梯式分布。断陷内主要发育 第三系碎屑岩沉积， 其 中奢岭组 E s h 、 永吉组 E y 分布广泛， 厚度大， 泥质纯， 受断裂破坏弱， 为 一 套良好的区域性盖层； 双阳组 E s 沉积时期， 由 于盆地主控断层和东辽河断层的影响， 伊通盆地整 体差异下降， 莫里青断陷作为整个盆地的沉积沉降 中心， 接受了 1 2 0 0 m厚的湖相泥质岩沉积， 泥岩质 纯、 性脆 ， 颜色 以深灰、 灰黑 色为主 ， 为 良好 的生油 层 。 该区油气资源丰富， 是吉林油田的重点探区之 一 ，现已探明莫里青油 田， 在尖山断隆和马鞍 山断 阶带也已有油气发现。经过4 0 余年的油气勘探与 开发， 积累了大量的测温、 测压数据， 为开展温 一 压 系统研究奠定了良 好的资料基础。 一 2 温 一压系统特征 2 ． 1 地温场特征 纵向上， 莫里青断陷地层温度随埋深加大呈线 性升高， 但地温梯度变化趋势不甚明显 图2 ， 分布 范围为 2 ． 8 C ／ 1 0 0 m一 4 ． 4 C ／ 1 0 0 m， 平均为 3 ． 3 C ／ 1 0 0 m， 总体上具有相对较高的背景地温梯度。 图2 地层温度、 地温梯度与埋深关系 由图2 可知， 本区2 0 0 0 m以上地温较小但平面 地温梯度变化较大， 2 0 0 0 in以下地温较高但平面地 温梯度变化较小。分析认为， 这一方面是受埋藏深 度的影响， 另一方面是由于断裂带的存在， 来自深部 的热流沿断裂带向浅部汇聚 ， 使靠 近断裂带 的地 温 2 ’ 梯度明显高于远离断裂带的地区， 从而导致浅部地 温梯度在平面上的较大变化。 为了描述地温场的相对变化， 本文引入了“ 地 温异常” 的概念， 采用地温异常值来描述各层地温 场的平面变化。地温异常是刘震等2 0 0 0年提出的， 指实测地温与相同深度处根据区域性平均地温梯度 计算的地温之差值 J ， 并以地温异常值 4 cI 为界， 分别定义高温区、 常温区和低温区。相对于地温而 言， 地温异常不受埋深的影响， 能更好地反映地层单 元的地温场变化。 根据单井实测地温资料的对比研究， 尽管对应 于不同的层段地温场的分布特征略有不同， 但从总 体上看， 莫里青断陷地温异常呈现出西北低东南高 的特征， 并且大致以马鞍山断阶带为界， 西南部和东 北部为地温异常低值区， 东南部为地温异常高值区， 而处于两个地温异常区之间的马鞍山断阶带则基本 属于常温区 图3 。 图 3 莫里青地区地温异常平面分布图 2 ． 2 地压场特征 莫里青断陷地层压力纵向上以2 4 OOm埋深为 界 图4 ， 上部基本为正常压力或低于正常静水压 力的低压段， 压力系数多为 0 ． 7～1 ． 1 ； 下部则为高 于正常静水压力的异常压力段， 压力系数 1 ． 1～ 1 ． 4。 由莫里青断陷压力系数平面分布图 图 5 可 知， 该区压力系数总体呈现出由西南向东北变低的 趋势。如果将压力系数大于 1 ． 1 的区域划分为高压 场， 压力系数为 0 ． 91 ． 1的划分为正常压力场， 压 力系数小于 0 ． 9的地区划分为低压场， 则西南凹陷 区为相对高压区， 东北部和尖山断隆地带为相对低 压区， 马鞍山断阶带为常压区。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 1 卷第4期 天 然 气 勘 探 与 开 发 图4 地层压力、 压力系数与埋深关系图 图5 莫里青地区压力系数平面分布图 2 ． 3 温 一 压系统特征 温压系统可以从纵向和横向两个方面来表述。 纵向上主要基于地温一地压交汇图来反映温一压系 统类型； 横向上一般用地温地压的平面分区图来细 分不同的能量区域。 在莫里青断陷的地温 一 地压交汇图中可看出， 地温与地压变化 呈较为 明显 的分段线 性关 系 图 6 。根据斜率的不同， 地温与地压变化可明显分为 浅部直线段和深部直线段， 且深部直线段斜率更大 更陡 ， 超压明显， 二者分界点在 一 2 4 0 0 m左右。 上部直线段构成浅层静压型温压系统， 下部直线段 构成深层弱超压型温压系统 ， 上下两套温压系统的 叠置， 便构成了弱高压型复式温压系统， 深浅层温 压系统类型的差异， 反映出深浅层之间存在相对较 好的分隔层 。 根据前述地温场和地压场的划分原则， 理论上 就可以划分出高温高压区、 常温高压区、 低温高压 区、 高温常压区、 常温常压区、 低温常压区、 高温低压 区、 常温低压区、 低温低压区等 9个分区， 并且各分 区的流体能量依次递减。基于对地温场和地压场平 面分布特征及其藕合关系的分析， 莫里青地区存在 上述 9 个分区中的 4个。其中， 莫里青断陷西南部 为低温高压区， 东北部为低温低压区； 马鞍山断阶带 为常温常压区； 尖山断隆带为高温低压区。由此可 见， 断陷西部凹陷内能量较高， 马鞍山断阶带次之， 尖 山断隆和莫里青断陷西北部能量最低。 O 1 O 一 1 6 山 昌2 0 R Ir l 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 ＼ ＼ 嗡 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 地层温度 ℃ 图6 莫里青地区地温一地压交汇图 3 温 一 压 系统对油气分布的影响 基于对莫里青断陷温压系统纵横向分布特征的 分析认为， 莫里青地区的温压系统分布特征与该区 构造格局之间有着显著的对应关系。结合莫里青地 区构造格局的分布， 探讨温压系统对油气分布的影 响， 可更合理地预测原油的生成运移及聚集情况。 3 ． 1 地温场对油气生成的影响 英里青断陷实测地温资料与现今生烃门限深度 的对比研究表明 莫里青断陷的地温场对生油门限 具有明显的控制作用。高地温异常区门限深度较 浅， 生油门限深度多在 1 6 0 0 m左右， 低地温异常区 门限深度较深， 生油门限深度多在 1 8 0 0 m左右。不 过， 结合构造分布格局可知， 低地温异常区一般多位 于凹陷内部， 因地层沉积厚度较大， 源岩埋藏较深， 热演化程度较高， 在一定程度上也可以弥补地温低 的不足。 3 ． 2 地压场及温 一压 系统对油气运聚的影响 莫里青断陷地压场、 温 一压系统的内部结构及 构造格局， 共同决定了莫里青断陷的油气运聚特征。 地压场的分布控制着油气运移的优势方向。在 存在运移通道的情况下， 油气总是沿着地层压力最 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 0 8年 1 2月出版 大负梯度方向运移 。莫里青断陷的油气运聚总体上 表现为， 纵向上由深部向浅部运聚， 横向上由西北向 东南运聚。 莫里青断陷纵向上发育弱高压型复式温 一 压系 统 ， 虽然上部静压型温 一压系统为地层压力 势 的 最大负梯度指向， 但由于分隔层的存在， 油气垂向运 聚活动很少。不过， 莫里青断陷内部断层、 特别是莫 里青 1 号断层的发育， 却为这种垂向运聚提供了必 要的通道。由于该断层在不同剖面上均表现为高角 度的正断层 ， 且形成时间早 、 活动时间长 ， 下部弱高 压型温 一 压系统内形成的油气， 就会在流体能量差 的作用下发生垂向运移。但由于流体能量差较小， 不足以使油气大量穿过分隔层 ， 因而多在下部弱高 压型温 一压系统的中上部聚集成藏 。 在横向上， 不同区域流体能量的差异也为油气 的侧向运移提供了动力， 断陷内侧向上分布的基底 不整合面、 砂体和断裂， 则为油气的侧向运移提供了 通道。油气在相邻 温 一压 系统流体能量差 的作 用 下， 沿基底不整合面和断裂发生运移。相邻区域流 体的能量差及保存条件， 则决定了油气运移距离的 远近及能否聚集成藏。 根据以上分析， 结合已发现油气的分布状况， 认 为莫里青断陷具有如下的油气运聚特点 ①油气垂向运移力较弱， 但由于断裂等其它构 造因素的影响， 短距离的垂向运移还是大范围的存 在 ； ②深部弱高压型温压系统内油气藏多数集中在 该系统内的中上部； ③ 浅部静压型温 一 压系统内可以发育与深层 断裂有关的深源油气藏 ； ④纵向上油气主要位于下部弱高压型温 一 压系 统的中上部， 两套温 一 压系统分界附近次之， 上部静 压型温 一 压系统内部最小； 平面上油气主要集中在 相对低能的温 一 压分区范围内。 4 结论 1 莫里青地区整体上具有相对较高的背景地 温梯度， 与断裂相关的热传导导致浅层地温梯度在 平面上出现较大变化； 地温场在整体上呈现西北低 4 东南高的特征， 地温场的分布对烃源岩的生油门限 深度具有明显的控制作用。 2 莫里青断陷以2 4 0 0 m为界， 其上为比正常 静水压力段或低压段 ， 其下开始发育异常高压， 压力 系数最高可达 1 ． 4 。平面上， 压力系数呈现由西部 向西北和东南变低的趋势， 地压场的分布控制着油 气运移的优势方向。 3 莫里青断陷温 一压系统在纵向上分为 上 部静压型温 一 压系统和下部超压型温 一压系统 ， 上 下两套温 一 压系统叠置构成弱高压型复式温一 压系 统。上、 下两套温 一 压系统流体能量差较小， 油气垂 向运聚能力不强， 但由于断裂等其它构造因素的影 响 ， 短距离的垂 向运移大范围存在 ， 易于在温压系统 分界面附近聚集成藏； 在平面上划分为4 个分区 低 温高压区、 常温常压区 、 高温低压区和低温低压区。 油气藏多分布于流体能量相对较低的分区内， 但高 流体能量区也有油气藏分布， 且大多为封闭保存条 件较好的岩性原生油气藏。 参考文献 1 刘震， 曾宪斌 ， 张万选 ． 沉积盆地地温与地层压力关系分 析[ J ] ．地质学报， 1 9 9 7 ， 7 1 2 1 8 01 8 5 ． 2 刘震， 张万选 ， 曾宪斌 ， 等 ．含油气盆地地温 一地压系统 浅析[ J ] ．天然气地球科学 ， 1 9 9 6 ， 7 1 3 4 3 8 ． 3 刘震 ， 贺维英 ， 韩军 ， 等 ．准噶尔盆地东部地温地压系统 与油气运 聚成藏 的关系 [ J ] ．石油大学学报， 2 0 o o ， 2 4 4 1 52 0 ． 4 肖焕钦， 刘震， 赵阳， 等 ．济阳坳陷地温 一地压场特征及 其石油地质意义[ J ] ．石油勘探与开发， 2 0 0 3 ， 3 0 3 6 8 7 0 ． 5 曾宪斌， 刘震 ， 张万选 ．地下温 一 压体系相关性理论研究 [ J ] ． 天然气地球科学， 1 9 9 7 ， 8 1 2 3 3 ． 6 叶加仁， 杨香华． 银一额盆地查干凹陷温压场特征及其油 气地质意义[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 3， 2 3 2 1 5 1 9 ． 7 李鹤永， 刘震 ， 党玉琪 ， 等 ．柴西地区地温 一地压系统特 征及其与油气分布 的关 系 [ J ] ．石油与天然气 地质， 2 0 0 6 ， 2 7 1 3 74 3 ． 8 朱建伟， 刘招君， 魏志平 ， 等． 吉林省伊通地堑莫里青断陷 水下扇沉积特征[ J ] ． 古地理学报， 2 0 0 2 ， 4 3 6 7 7 3 ． 收稿日期2 0 0 7 0 8 2 1 编辑周国英 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m