贵州南部中泥盆统油气地质条件及成藏史分析.pdf

第 3 5卷第 2期 2 0 1 3年 3月 石 油 褒 劈 钯 届 P ETRoLEUM GEoLoGY EXPERI M ENT Vo 1 ． 3 5， No． 2 Ma r ．， 2 01 3 文章编号 1 0 0 1 - 6 1 1 2 2 0 1 3 0 2 0 1 3 9 0 7 d o i 1 0 ． 1 1 7 8 1 ／ s y s y d z 2 0 1 3 0 2 0 5 贵州南部 中泥盆统 油气 地质条件及成藏史分析 王津义 ， 王彦青 ， 彭金宁 ， 刘光祥 ， 高 林 1 ． 中国石油化工股份有限公 司 石 油勘探 开发研究院 无锡石油地 质研 究所 ， 江苏 无锡2 1 4 1 2 6 2 ． 中国石油化工股份有限公司 勘探南方分公司， 成都 6 1 0 0 4 1 摘要 贵州南部槽盆相沉积 的中泥盆统独 山组泥质烃源岩分布广泛 ， 有机质丰 度高 ， 有机碳含 量平均 3 ． 0 2 ％ ， 干酪根显微组分 显 示 以 Ⅱ 型为主 ， 少量为 I型 ， 显示极好 的生烃条件 。碳 酸盐岩 和砂岩储 层晶间 、 粒 间孔 隙及裂缝均 十分发育 ， 储集性能较好 。盖 层广泛分布 ， 保存完好 ， 具有较强的封盖性 。油气显示表明 ， 中泥盆统碳 酸盐岩储层 及砂岩储层 中 ， 均可见到 不均匀有 机质浸 染 或沥青充填 。独 山组 中包裹体均一温度显示 ， 该区具有两期油气充注 。泥盆纪末期 ， 贵州南部正处于紫云运动 的抬升隆起 区， 成 为早石炭世生油高峰阶段油气充注的有利区域 ， 油气沿断裂 向台地 、 台地边缘礁滩相灰岩储层及滨岸相砂岩储层 运聚 ． 可形成一 定规模的油气藏。 关键词 泥质烃源岩 ； 油气组合 ； 油气显示 ； 成藏史 ； 独山组 ； 中泥盆统 ； 贵州南部 中图分类号 T E l 2 2 ． 1 文献标识码 A Pe t r o l e u m g e o l o g i c c o nd i t i o ns a n d a c c umu l a t i o n h i s t o r y o f M i d dl e De v o ni a n，s o ut he r n Gu i z ho u p r o v i n c e Wa n g J i n y i ，Wa n g Ya n q i n g ，P e n g J i n n i n g ，L i u G u a n g x i a n g ，G a o L i n 1 ． Wu x i R e s e a r c h I n s t i t u t e o fP e t r o l e u m G e o l o g y ， S I N O P E C，W u x i ， J i a n g s u 2 1 4 1 2 6 ，C h i n a ； 2 ． S 1 NO P E C E x p l o r a t i o n S o u t h e r n C o m p a n y ， C h e n g d u ，S i c h u a n 6 1 0 0 4 1 ，C h i n a Abs t r a c tI n t h e Dus ha n Fo r ma t i o n o f t h e Mi d dl e De v o ni a n i n t he s o ut he r n Gui z h o u p r o v i nc e，t h e mud s t o n e s o u r c e r o c k s o f t r o u g hb a s i n f a c i e s a r e wi de s p r e a d wi t h hi g h o r g a n i c a b u n da n c e ． Th e a v e r a g e o r g a n i c c a r b o n c o n t e n t i s 3 ． 0 2 ％ ．Mo s t o f t h e k e r o g e n s a r e o f t y p eⅡl ，a n d s o me a r e o f t y p e I，i n d i c a t i n g f o r e x c e l l e n t h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n c o n d i t i o n s ． I n c a r b o n a t e a nd s a n d s t o n e r e s e r v o i r s ， i n t e r g r a n u l a r， i n t e r g r a nu l a r p o r e s a n d c r a c k s d e v e l o p we l 1 ． Ca p r o c k s d i s t r i b u t e wi de l y a n d a r e p r e s e r v e d we l l ，i n di c a t i n g for s t r o n g s e a l i n g c a p a c i t y ． Pe t r o l e u m s h o ws p r o v e t h a t ，i n b o t h c a r b o n a t e a n d s a nd s t o n e r e s e r v o i r s i n t h e Mi d d l e De v o n i a n，u ne v e n o r g a n i c ma t t e r o r a s p h a l t i n fil l i n g s c a n b e fou n d．Th e h o mo g e n i z a t i o n t e mp e r a t ur e s o f fl ui d i n c l u s i o n s i n t h e Du s h a n F o r ma t i o n s h o w t h a t t he s t u d y a r e a h a s e x p e r i e n c e d 2 ph a s e s o f h y d r o c a r b o n c h a r g i n g ．At t h e e n d o f De v o ni a n，t h e s o u t h e rn Gu i s h o u p r o v i n c e wa s t h e u p l i f t i n g a r e a o f t h e Zi y u n Mo v e me n t ，h e n c e wa s f a v o r a b l e for p e t r o l e u m c h a r g i n g d u r i n g t h e e arl y Carb o n i f e r o u s ．Pe t r o l e u m mi g r a t e d a l o ng c r a c k s t o t he r e e f fla t l i me s t o n e r e s e r v o i r s a n d t h e l i t t o r a l s a n d s t o n e r e s e rvo i r s i n p l a t f o r ms a n d p l a t f o rm e d g e s ． Ke y wo r d smud s t o n e s o u r c e r o c k；p e t r o l e u m a c c u mu l a t i o n a s s e mb l a g e；p e t r o l e u m s h o w ；a c c umu l a t i o n h i s t o r y； Dus ha n Fo r ma t i o n；Mi d d l e De v o n i a n；s o ut h e r n Gui z ho u p r o v i n c e 泥盆纪早期 ， 贵州南部受垭紫罗断裂带活动的 影响 图 1 ⋯ ， 发生大型裂陷， 形成黔南裂陷槽 ， 在 裂陷槽内沉积发育 了巨厚的泥盆系。泥盆纪 中期 ， 镇宁一王佑一平塘一线 以南 ， 整体仍处于裂陷沉积 的鼎盛时期。在沉积中心 ， 中泥盆统独山组 D d 黑色泥页岩十分发育 ， 呈北西走 向分 布， 沉积厚度 一 般为 1 0 0 2 5 0 m； 有机碳丰度高 ， 平均 3 ． 0 2 ％ ， 属好 的烃源岩 _ 2 ] 。岩石 薄片分析 ， 中泥盆统灰 岩 储层 晶间局部被不均匀有机质浸染或沥青充填 ； 岩 石压溶缝呈网状分布 ， 沿裂缝 可见少量沥青 质充 填 ． 并浸染周边 晶体 。盖层 以中上泥盆统泥灰岩 、 泥岩及下石 炭统泥岩及 二叠系泥岩 为主 ， 其 中台 盆 、 台洼相沉积的下二叠统栖霞组 P q 和上二叠 统龙潭组 P ， f 泥质岩类在黔南地 区广泛发育 ， 可 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 6 - 0 5 修订 日期 2 0 1 3 - 0 1 2 1 。 作者 简介 王津义 1 9 5 7 一 ， 男 ， 硕士 ， 高级 工程 师， 从 事油气地质综 合研究 。E ma i l w a n g j y ． s y k y s i n o p e c ． e o m。 基金项 目 中国石油化工股份有限公 司科技项 目 P 0 4 0 3 8 和中国石油化工股份有限公 司勘探南方分公司科技攻关项 目 G 0 8 0 0 1 0 K K l 3 7 资助。 第 2期 王津义， 等．贵州南部中泥盆统油气地质条件及成藏史分析 1 41 I型。烃源岩评价属于好 的烃源岩。独 山组泥页 岩氯仿沥青“ A ” 含量均较低 ， 平均小于 1 5 1 0 ～． 可 能与烃源岩演化程度较高有关 表 1 ， 这与黔雅 2 井中泥盆统黑色 泥页岩一深灰 色泥灰岩 值 达 4 ． 0 4 1 ％ ～ 4 ． 6 8 ％ ， 所显示 的该套 烃源岩 已处于过 成熟演化阶段一致 5 ] 2中泥盆统储层 中泥盆世中晚期 ， 在贵州中部即上扬子古陆周 围的贵阳龙里及福泉一带为滨岸相区， 主要沉积 了 一 套石英砂岩 ； 在贵州中南部长顺一平塘一独 山一 线则为开阔台地相沉积区 ， 沉积 了中厚层块状灰岩． 灰岩中溶蚀孔洞发育 图版 d ； 在贵州南部开 阔海 台地相与槽盆相衔接部位发育 了台地边缘相 ， 沉积 发育了生物礁相灰岩 、 礁滩相灰岩， 岩性主要以塔状 生物礁灰岩及生物碎屑灰岩为特征 图版 e 。 2 ． 1 碳酸盐岩储层 根据 台地 、 局 限台地 、 台地边 缘 生物 礁 相储 层物性分析 ， 表 2显示 以局 限台地相沉积 的 白云 岩储层物性最好 ， 台地边 缘相沉积 的生物礁储层 物性次之。如独 山剖面 白云岩储层孔 隙度分布为 0 ． 8 1 ％ ～ 9 ． 0 1 ％， 平均为 5 ． 8 0 ％； 渗透率分布为 0 ． 0 9 3 2 ． 5 O 1 0 Ix m ， 平均为 2 7 ． 3 0 x 1 0 一 m ， 孔渗物 性均较好 。独 山剖面生物礁储层平均孑 L 隙度较低 ， 仅为 1 ． 6 5 ％ ， 但平均渗透率可达 8 ． 5 6 1 0 一 m ， 平均渗透率是生物礁相储层中最好 的。在广顺 漫 滩生物礁相储层中， 平均孔 隙度为 3 ． 0 0 ％ ， 平均渗 透率为 4 ． 5 1 x l 0 ～ m ， 储层性能与独 山生物礁储 层一致。碳酸盐岩类储层在独 山一平塘一 惠水 一 带沉积厚度最大 ． 一般大于 6 0 0 m_ 8 J 。 中泥盆统灰岩岩石类 型可分为 中一厚层块 状 灰岩 。 厚层状砂屑 、 藻屑 、 藻 团块及核形石灰岩， 砂 砾屑灰岩， 白云质灰岩 和各类 白云岩 ； 生物礁灰岩 的岩石类型可分为含生屑 、 生屑灰岩及层孔虫 、 珊 瑚生物灰岩 、 生物礁灰岩等。在碳酸盐 岩储层 中． 灰岩多为粉晶结构 ， 局部细一中粗 晶结构 ． 岩石被 不同程度 白云岩化 ， 具弱溶蚀现象 ， 形成较 多溶蚀 微孔 ， 面孑 L 率为 1 ％ ～1 ． 5 ％左右。其中， 局部灰岩 和生屑灰岩的白云石晶间孔 、 生物体腔孔和溶孔较 发育 ， 面孑 L 率为 2 ％ ～3 ％ ， 最大 达 4 ％ 5 ％不等 广顺漫滩中泥盆统粒屑 白云岩的岩石成分主要为 残余粒屑结构 、 不等晶结构 ， 岩片中则 以不等晶半 自形 白云石为 主， 局部见有机质浸染。铸体分析， 岩石中晶间孔隙及裂缝发育 图版 f ， g ， 具有较好 储集性能。铸体主要充填 晶问孑 L 隙， 少许 晶粒铸体 呈晶内溶蚀孔隙充填 ． 铸体分布不均匀 ， 部分晶间 铸体呈浸染状 ， 喉道呈片状 、 收缩状。有数条铸体 充填的裂缝发育 ， 裂缝呈平缓延伸 ， 其 中一条铸体 充填裂缝延伸较长 ， 裂缝最宽处约为 0 ． 1 0 m m． 岩 片面孔率为 1 ． 5 0 ％左右l 】 上泥盆统灰岩储层岩性 主要为局 限台地相沉 积的白云岩和生物碎屑灰岩 ， 由于 白云岩化及溶蚀 作用 ， 使得岩石中白云岩晶间孔和各类次生溶蚀孔 隙较发育 ， 岩石面孔率多在 2 ％ ～3 ％ ， 基块孔隙度 在 5 ％左右或大于 5 ％ ， 局部 面孔率 为 1 0 ％ ， 孔 隙 中多有不 同程度的沥青充填。 2 ． 2 砂岩储层 滨岸相沉积的中泥盆统砂岩储层岩石类型为浅 灰一灰褐色石英砂岩， 包括砾状砂岩、 砂岩 、 细砂岩、 粉砂岩等， 以粉砂岩一细砂岩为主。砂岩类储层孑 L 隙 度为 0 ． 3 2 ％ ～ 8 ． 7 8 ％ ， 平均 6 ． 2 4 ％， 渗透率为 O ． 1 9～ 3 ． 9 0 x l 0 ～ fm ， 平均2 ． 5 5 1 0 I x m 。根据钻井岩心 物．f 生 分析， 其 中雅超深 1 井中泥盆统 1 O个石英砂岩 岩心样品物性统计 ， 孔隙度在 0 ． 5 2 ％ ～ 3 ． 7 5 ％， 平均 仅 1 ． 6 0 ％， 平均渗透率小于 0 ． 3 x l 0 I x m ， 钻井岩心 物性揭示 ， 均属低孔 、 低渗性能 表 3 。 岩片分析 ， 贵定龙里 中泥盆统砂岩 以细砂结构 为主 ， 分选较好 ， 嵌晶一孔隙式胶结为主； 岩石中以 表 2贵州南部 中泥盆统碳酸 盐岩储 层物性 Ta b l e 2 P h y s i c a l p r o p e r t y o f c a r b o n a t e s o u r c e r o c k s i n M i d d l e De v o n i a n，s o u t h e r n Gu i z h o u p r o v i n c e 1 4 2 石 油 褒 劈t 也届 第 3 5卷 表 3 贵 州南部 中泥盆统砂岩储层物性 Ta b l e 3 P h y s i c a l p r o p e r t y o f s a n d s t o n e s o u r c e r o c k s i n M i d d l e De v o n i a n，s o u t h e r n Gu i z h o u p r o v i n c e 石英为主 。 其次为长石 、 岩屑 ， 部分石英具有次生加 大作用． 孑 L 隙发育较好。铸体分析， 岩石中孔隙发 育较好 ， 多为粒间溶蚀孑 L 隙 图版 h ， 并有裂缝穿 插。铸体多呈团块状分布 ， 少量粒间铸体孔隙边缘 见残余有机质 ， 部分颗粒及胶结物铸体呈浸染状 ， 喉道呈收缩状 、 片状 ， 局部喉道呈半连通状 ， 岩片面 孔率达 8 ． 5 5 ％， 为具有较好储集性能的储层。 3 盖层分析 3 ． 1盖 层 直接盖层为中泥盆统上部泥质岩类盖层 ， 岩性 一 般为泥岩、 粉砂质泥岩 、 砂质泥岩等碎屑岩类， 主 要为非均质泥岩盖层， 局部为较均质盖层 ， 厚 4 0 0～ 6 0 0 m． 横向变化大， 分布面积广 ， 往南逐渐增厚 ， 最 厚可达 7 0 0余 m。钻井揭示区内谷增 、 王佑地 区盖 层条件相对较好 ， 为较均质泥质岩盖层 ， 且厚度相 对较大。据谷超深 1井、 黔雅 2井岩心测试 ， 较均 质泥岩孔 隙度为 0 ． 8 3 ％ ～1 ． 3 3 ％， 砂质泥岩孔隙 度为 2 ． 4 ％ ， 渗透率为 0 ． 3 7～1 ． 7 3 1 0 m 和 1 ． 4 6 x 1 0 m ， 排驱压力为 1 8 ． 7 O～2 9 ． 8 6 MP a和 1 1 ． 8 5 MP a ， 反映中泥盆统上部泥岩类盖层长期处 于持续沉降埋藏的演变过程， 仍具备封盖油气的良 好条件。尤其是谷超深 1井 、 雅超深 1井和王深 1 井在多个井段录井显示 了气测异 常。如王深 1井 在 D ，井段 ， 井 深 7 2 0 8 3 0 m 气 测后 效全 烃 达 4 ％ ； 井深 1 8 5 2 ． 4～1 8 5 4 ． 3 n l 放空井段 ． 泥浆槽面 出现较多小气泡 ， 占槽 面 3 0 ％左右 ， 气测无异常； 3 6 8 0 ． 0～ 3 7 3 0 m泥浆槽面出现密集小气泡 ， 占槽 面 9 0 ％ ， 气测无异常。测井结果均为气显示层 ， 表 明该套盖层具有一定的封闭能力。 间接盖层主要为下石炭统泥岩和二叠系泥质 岩类 ， 其中下石炭统大塘组 C ． d ， 在贵阳乌 当、 偏 坡 、 龙里芝麻乡等地 ， 岩性为碳质泥岩、 泥岩和泥质 粉砂岩 、 砂岩互层 ， 属滨岸沼泽相沉积， 泥岩累计厚 度 1 ． 5～3 0 m， 夹多层煤线。在独 山一平塘地 区， 该套泥岩属滨浅海一沼泽相沉积 ， 岩性以黑色泥岩 与粉砂岩、 砂岩互层为主， 黑色泥岩最大单层厚度 可达 6～ 7 m， 泥岩累计厚度达 3 0～ 4 5 m， 可作为良 好 的盖层。二叠系泥岩盖层在全区均有分布 ， 其中 下二叠统梁山组沉积 了一套 黑色泥页岩、 夹煤层 ， 一 般厚 5～ 2 7 m， 属陆棚相或滨岸沼泽相沉积。下 二叠统栖霞组早期沉积了一套黑色页岩、 灰黑色泥 灰岩 ， 一般厚度大 于 5 0 i n ， 属栖 霞初期远滨相 沉 积， 该套页岩全区发育稳定， 广泛分布， 可以组成原 始 、 广泛 、 稳定的沉积盖层 ， 具有较强的封盖性。上 二叠统龙潭组泥岩盖层 ， 主要分布在贵州西南部 ， 以安顺凹陷保存厚度最大 ； 岩性 以泥岩 、 粉砂质泥 岩 、 泥灰岩为主。据盖层突破压力分析 ， 该套泥岩 在安顺 、 贵定 地 区 突破 压力 达 1 1 ． 0 0 6～1 8 ． 0 7 4 M P a ， 气柱高度 1 1 0 0 ． 6 3～1 8 0 7 ． 4 5 m． 泥岩盖层达 到 I、 Ⅱ类封闭良好 型盖层。据窑 1井 、 安参井钻 井资料统计 。 该套 泥质岩类 盖层厚 度达 3 0 0 7 0 0 m， 可作为良好的局部盖层L 1 卜 ] 。 3 ． 2成岩阶段 伊利石结晶度指标划分成岩演化阶段的基本标 准是伊利石结 晶度值小于 0 ． 2 。 A2 0 的岩石划归 浅变质带； 小 于 0 ． 4 2 。 的岩石划 归近变质带 小于 0 ． 5 0 。 的岩石划归成岩晚期 ； 小于 0 ． 6 0 。 的岩石划归 成岩中晚期 ， 大于 0 ． 6 0 。 的岩石划归浅于成岩阶段中 期。借鉴该标准并结合粘土矿物 x衍射测试分析 表 4 ， 结果本区成岩矿物演化程度的主要特点为， 泥盆系、 石炭系伊利石结 晶度小于 0 ． 4 7～ 0 ． 5 1 ．混 层 比小 于 2 0 ， 二 叠 系伊 利 石结 晶 度小于 0 ． 5 0 0 ． 5 1 ， 混层 比小于 1 5 ， 岩石演化均处于成岩作用 中晚 期阶段 ， 表明它们均具有较好的封盖能力_ 1 4 油气显示及成藏史分析 4 ． 1 油 气显 示 在独 山大河中泥盆统灰岩裂缝 、 裂隙 中， 可见 到大量的沥青充填 ， 在打开 的新鲜层 面上 ， 用手触 摸染手 ， 含沥青灰岩厚 2～ 3 IT I 图版 i ， i ； 在 中泥 盆统生物礁灰岩 中， 岩石薄片显示 ， 独山组生物礁 1 4 4 石 油 蜜 劈 沾 厦 第 3 5卷 盆世早期达到生油门限， 早石炭世进入生油高峰阶 段 ． 早石炭世末期进人生凝析气 阶段 ， 石炭纪晚期 以生干气为主 图 2 [ 1 7 2 。独 山组包裹体均一温度 显示 ． 具有 2期油气充注 ， 第 1期在早石炭世生油 高峰阶段 ， 第 2期在晚石炭世至早二叠世生凝析气 阶段。储层为独山组 台地或台地边缘生物礁相灰 岩 盖层为中上泥盆统泥岩 、 下石炭统泥岩及二叠 系泥岩 、 泥灰岩 。从盖层条件看 ， 台盆相沉积的上 二叠统龙潭组泥质岩类在本区广泛发育 ， 可作为有 效 的区域盖层。泥盆纪末期 ， 贵州南部正处于紫云 运动的抬升隆起区 ， 也是第 1 期早石炭世生油高峰 阶段油气充注期 的有利区域 ， 油气运聚沿着油源断 裂向台地 、 台地边缘生物礁相灰岩储层及滨岸相砂 岩储层运聚 ， 可形成一定规模的油气藏 坞 。 5 结论 1 独 山组 黑色泥页岩 以槽盆相沉积 为主， 泥 质烃源岩分布广泛 ， 单层厚度大 大于 5 O余 m ； 有机碳含量平均 3 ． 0 2 ％， 有机质丰度高 ； 干酪根显 微组分显示以 Ⅱ 型为主， 少量 为 I型 ， 显示 了极 好的生烃条件 2 发育多套储层 ， 测试分析表 明， 不论是碳酸 盐岩还是砂岩储层 ， 晶间 、 粒间孑 L 隙及裂缝均十分 发育 ， 储集性能较好。 3 盖 层 发 育保 存 完好 ， 其 中下石 炭 统滨 浅 海一沼泽相泥岩在贵州南部地区最发育 ． 可作为 良 好 的盖层 下二叠统远滨相页岩 、 泥灰岩全区发育 稳定 ， 广泛分布 ， 可以组成有效的盖层 ， 具有较强的 封盖性 。上二叠统台盆相泥岩 ， 主要分布在贵州西 南部 ， 以安顺 凹陷保存厚度最大 ， 达到 I、 Ⅱ类封闭 良好型盖层 4 中泥盆统灰岩储层及裂缝 、 裂隙 中均见有 大量的沥青充填 ， 含沥青层厚度 2～3 m． 独山组 生物礁灰岩薄片显示 ， 礁灰岩具 珊瑚礁 结构或残 余生物骨架 中晶结构 ， 岩石 具强 烈 白云石化 ． 在 珊瑚体间 、 岩石裂缝 间均被不均 匀有机质浸染或 沥青充填 5 独山组灰岩包裹体均一 温度显示 ． 该地 区 具有 2期油气充注。泥盆纪末期 ， 贵州南部正处于 紫云运动 的抬升隆起区， 也是第 1 期早石炭世生油 高峰阶段油气充注的有利区域， 油气沿着油源断裂 向台地 、 台地边缘生物礁相灰岩储层及滨岸相砂岩 储层运聚 ， 可形成一定规模的油气藏。 参考文献 『 1 1 周雁． 垭都一紫云一 罗甸 断裂带及其对两侧盆地成藏条件影 响研究 『 R] ． 成都 中国石化勘探南方分公司 ， 2 0 0 8 ． 『 2 ] 曾宪斌 ， 张静华 ， 金惠， 等． 中国主要气区海相沉积层序特点与大 中型气 田分布规律[ J ] ． 石油实验地质 ， 2 0 0 0 ， 2 2 4 3 2 5 3 2 9 ． 『 3 ] 陈洪德， 覃建雄 ， 田景春 ， 等． 中国南方古生界层序格架 中的生储 盖组合类型及特征[ J ] ． 石油与天然气地质 ， 2 0 0 4 ，2 5 1 6 2 - 6 9 ． [ 4 ] 梁狄 刚 ， 郭彤楼 ， 陈建平 ， 等． 中国南方海相生烃成藏研 究的 若干新进展 一 南方 四套 区域性海 相烃源岩 的分布 [ J ] ． 海相油气地质 ， 2 0 0 8 ， 1 3 2 1 1 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