环渤中凹陷油气资源潜力与分布定量评价.pdf

2 0 1 1年 2月 石油勘探与开发 PETROLEUM EXPLORATI ON AND DEVELOPM ENT Vo1 ．3 8 No． 1 23 文 章 编 号 1 0 0 0 0 7 4 7 2 0 1 1 0 1 0 0 2 3 0 7 环渤 中凹陷油气 资源潜 力与分布定量评价 姜福杰 ，庞雄奇 1 ． 中国石 油大学 北京 油气资源与探测 国家重 点实验 室；2 ． 中国石油大 学 北京 盆地 与油藏研 究中心 基金项 目 国家重点基础研 究发展 规划 9 7 3 项 目 2 0 0 6 C B 2 0 2 3 0 0 ； 国家 自然科 学基金项 目 4 0 4 7 2 0 7 8 摘 要 渤 中凹陷是 渤海海域最大 的富生烃 凹陷， 但对其油气资源潜力和分布规律 认识不清， 制 约着 油气的勘探进展 。以油 气成藏体系为评价单元 ， 应用油气成藏 门限理论 ， 基于物质平 衡原理 对环 渤 中凹陷油 气资源潜力 和分布 特征进行 了定量 评 价。研究结果表 明， 环 渤 中凹陷上、 下油气成 藏组合各划分为 6个成藏体 系， 环 凹 陷总可供聚 集油量 为 6 0 ． 2 6 5 1 0 t ， 上 、 下成藏组合分别为 4 3 ． 1 8 5 1 0 t 和 1 7 ． 0 8 0 1 0 t ， 总可供聚集 气量为 2 7 ． O 3 1 0 “m。 ， 上 、 下成藏 组合分 别 为 1 7 ． 7 6 1 0 m 。 和 9 ． 2 7 1 0 “m。 。其 中， 石 臼坨 油气成藏体 系 I 和渤东油气成藏体 系 1 I 可供聚 集烃量最大 ， 是进 一步勘探 的有利 方向。图 4表 3参 3 5 关键词 渤 中凹 陷；油气成 藏体 系；油气成藏 门限 ； 聚集烃量 ；资 源评价 中图分类号 TE l 2 2 ． 3 文献标 识码 A Qu a n t i t a t i v e e v a l u a t i o n o f h y d r o c a r b o n r e s o u r c e p o t e n t i a l a n d i t s d i s t r i b u t i o n i n t he Bo z ho n g S a g a n d s u r r o u n d i n g a r e a s ，Bo ha i Ba y Ba s i n J i a n g Fu j i e ～．P a n g Xi o n g q i ’ 1 ．S t a t e Ke y La b o r a t o r y o J Pe t r o l e u m Re s o u r c e a n d Pr o s p e c t i n g，C h i n a Un i v e r s i t y o f Pe t r o l e u m ，Be i j i n g 1 0 2 2 4 9， Ch i n a；2 ．Ba s i n a n d Re s e r v o i r Re s e a r c h C e n t e r，Ch i n a Un i v e r s i t y o f Pe t r o l e u m ，Be i j i n g 1 0 2 2 4 9 ，Ch i n a Ab s t r a c t The Bo z ho n g S a g i s t h e b i g ge s t hy d r o c a r b on r i c h s a g i n t he Bo h a i Se a a r e a ． Ho we v e r ，hy d r o c a r b o n r e s o u r c e p ot e n t i a l a n d i t s di s t r i b ut ion a r e n o t c l e a r ，whi c h r e s t r i c t s p e t r o l e u m e xp l o r a t i o n ． Ac c or d i n g t O t h e ma t e ria l b a l a n c e p r i n c i p l e a n d t he h y d r o c a r bo n a c c u mul a t i o n t h r e s h o l d t h e or y，t he r e s o u r c e p o t e nt i a l a n d d i s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s of h y dr o c a r b o n s we r e e v a l ua t e d q u a n t i t a t i v e l y wi t h h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n s y s t e ms a s e v a l u a t i o n u n i t s ．Th e u p p e r a n d l o we r p l a y s i n t h e B o z h o n g Sa g a n d s u r r o u n d in g a r e a s e a c h c a n b e d i v i d e d i n t o s i x h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n s y s t e ms ．Th e t o t a l a f f o r d e d a c c u mu l a t i o n h y d r o c a r b o n q u a n t i t y i n t h e B o z h o n g Sa g a n d s u r r o u n d i n g a r e a s i s 6 0 ． 2 6 5 1 0 t o f o i l 4 3 ． 1 8 5 1 0 t i n t h e u p p e r p l a y ， 1 7 ． 0 8 0 1 0 t i n t h e l o we r p l a y a n d 2 7 ． 0 3 1 0 “ r T 13 o f g a s 1 7 ． 7 6 1 0 “ma i n t h e u p p e r p l a y a n d 9 ． 2 7 1 0 “ i n t h e l o we r p l a y ．Th e S h O i u t u o I a n d B o d o n g Ⅱa c c u mu l a t i o n s y s t e ms a r e t h e f u r t h e r e x pl o r a t ion a r e a s wi t h t he g r e a t e s t a f f o r de d a c c u mu l a t i o n h y dr oc a r b o n q u a nt i t y ． Ke y wo r d s Bo z h on g Sa g； h yd r o c a r bon a c c umu l a t i on s y s t e m ； hyd r o c a r b on a c c umu l a t i on t h r e s h ol d； hy dr oc a r bo n a c c u mul a t i o n q ua nt i t y；r e s ou r c e e va l u a t i on 渤海海域具有 良好 的资源潜力 ， 渤 中凹陷作 为渤 海 海域 最大 的富 生 烃 凹 陷 ， 其 资 源 潜 力 对 于 整 个 海 域 的资源评价具有举足轻重 的地位 ， 因此一直受到众 多 学者的关注l 1 j 。传 统的资源评价方法 可以给出油气 资源的数量[ 7 ] ， 但对其分 布却很 少进行 预测 ， 导致评 价结 果 与勘探 实 际相 去甚 远_ 】 。本文 基 于物 质 平衡 原 理 ， 应用油气成藏 门限理论[ 1 1 1 3 ] ， 以油气成藏体 系E 1 4 ] 为 评价单元 ， 对环渤 中凹陷的油气 资源潜力 和分布特征 进行 定量 评价 。 1油气地 质背景 渤 中凹陷 位于 渤海 湾 盆地 渤 中坳 陷 的 主体 深 凹部 位 ， 是 渤海 海域 内最 大 的 富生 烃 凹陷 ， 面积 约 8 6 6 0 k m ， 被石 臼坨 凸起 、 沙垒 田凸起 、 渤南低 凸起 和渤东 低 凸起 包 围[ 1 。沉积 地 层 以古 近 系沙 河 街 组 、 东 营组 和 新 近系馆 陶组 、 明化 镇 组 为 主 。纵 向上 根 据 生 储 盖 组 合口 。 和 油 源 对 比[ 1 。 。 _ 结 果 ， 可 以划 分 出上 部 和 下 部 两套成藏组合 。其 中下部成藏组合为沙河街组 自生 自 储组合类型 ， 盖层为东营组二 、 三段 ； 上部成藏组合烃 源岩 为沙 河街 组和 东 营组 二 、 三 段 ， 储集 层 主 要 为东 二 段 、 东 一段 、 馆 陶组 和 明下段 ， 区域 盖 层 为 明化 镇组 见 图 1 。 渤 中凹 陷沙河 街 组 烃 源 岩 有 机 质 类 型 好 ， 以 工型 和 Ⅱ 型为 主 ， 烃 源 岩最大 埋 深 近 9 0 0 0 i n ， 处 于 高一过 成 熟 阶段 ； 东 三 段 烃 源 岩 有 机 质类 型 以 Ⅱ 型 为 主 ， 平 均埋深近6 0 0 0 m， 处于成熟一高成熟阶段 ] 。 储集 2 0 1 1年 2月 姜 福杰 等 环渤 中凹陷油气资源潜力与分布定量评价 3油气成藏 门限 自烃源 岩生 成 油 气 到 开 始 聚 集 成 藏 ， 过 程 中产 生 大量的损耗 。成藏门限是指油气成藏体 系内形成具有 工业价值油气藏所必须耗散 的最小烃量 。从地史含义 上来讲 ， 成藏 门限系指油气开始 聚集成 藏的临界地质 条件 ， 满足这一条件 ， 油气开始富集成藏 。油气 的损耗 依先后可分为烃源岩残 留、 储集层 滞 留、 盖前排失 、 围 岩 吸附 、 水溶 流 失 和 扩 散 损 失 ， 满 足 这 些 损 耗 后 ， 油 气 进入 成藏 门限 ， 聚 集成 藏 。 由前 述可 知 ， 油气 自生 成 至 运 聚成 藏 要 经 历 一 系 列地质过程 ， 在每一地质过程 中都存在一定 的油气损 耗 ， 关于各种损耗烃量 的计算模型和公式推导前 人 已 有 专 门 的文献讨 论 _ 1 ， 这 里仅 作 简要概 述 。 油气生成后 ， 只有满足烃源岩残 留 Q 、 储集 层 滞 留 Q 、 盖前排 失 Q 。 、 水 溶 流失 Q 和扩 散 损 失 Q 等各 种 损耗后 ， 才 能进 入成 藏 门 限。 油气成藏门限 Q 的计算模型为 Q Q Q Q Q a Q l 1 可供聚集烃量计算公式为 Q Q 一 Q 2 式 中Ql 一 可供 聚集烃量 ， t ； Q 源岩生成烃量 ， t 。 成 藏 门限 的判识 标准 为 f Q 0 未 进 成藏 门 限 处 于成 藏 门 限 3 已进入 成藏 门限 4油气成藏门限及可供聚集烃量计算 4 ． 1油 气成 藏 门限计 算 依据油气成藏 门限的计算 模型 ， 通过地 质分析和 模 拟 实验 获 得 了 计 算 各 种 损 耗 烃 量 的参 数 ， 并 由此 获 得了各成藏体系油气成藏门限的数值 见表 2 、 表 3 。 表 2和表 3显 示 ， 上 部 成 藏 组 合 石 油 和 天 然 气 总 的成 藏 门限分 别 为 1 4 9 ． 1 3 5 1 0 。 t 和 8 5 ． 4 8 1 0 m。 ， 其 中石油成藏门限以石 臼坨成藏体系和渤东成藏体系 最 大 ， 二者 相近 ， 均 在 4 0 1 0 t 左 右 ； 天 然气 成 藏 门限 也是这两个成藏体系最大 ， 在 2 2 l O “m。 以上 ， 表 明成 藏 门限值与成藏体系的面积有正比关系 。下部成藏组 合 石 油和 天然 气 总 的成 藏 门 限较 上 部 要 小 得 多 ， 分 别 为 6 5 ． 1 0 0 1 0 。 t 和 3 4 ． 8 4 1 0 “r n 。 ， 这 主 要 是 因 为 下 部 成藏 组合 涉 及 层 位 相 对 较 少 ， 而且 砂 体 厚 度 相 对 较 薄 ， 因此各种损耗烃量较小。就下部成 藏组合 中各油 气成藏体系而言 ， 石臼坨成藏体系成藏门限值最大 ， 石 表 2环渤 中凹陷成藏体 系可供聚集油量数据表 下 部 I 石 臼坨 2 2 ． 8 4 0 1 7 ． 9 6 5 是4 ． 8 7 5 Ⅵ 沙垒 田 1 3 ． 0 6 0 1 0 ． 5 6 5 是 2 ． 4 9 5 合计8 2 ． 1 8 0 6 5 ． 1 0 0 是 1 7 ． 0 8 0 表 3 环渤 中凹陷成藏体 系可供聚集气量数据表 组合 代号 名称 1 0 “m。 1 0 “m 成藏 门限气量／ l o “IT I 。 I 石臼坨 2 7 ． 9 8 2 2 ． 7 4 是 5 ． 2 4 合计4 4 ． 1 1 3 4 ． 8 4 是 9 ． 2 7 油 和天然 气分 别为 1 7 ． 9 6 5 1 0 t 和 9 ． 1 1 1 0 m。 ， 其 次为渤南一埕北油气成藏体系。 4 ． 2可供聚集烃量计算 在成藏门限研究的基础上， 结合生烃量计算结果 ， 获 得 了各油气 成藏体 系的可供聚集 油气 量 见表 2 、 表 3 。 环渤中凹陷上部和下部油气成藏组合的可供聚集 油总量 分 别为 4 3 ． 1 8 5 1 0 。 t 和 1 7 ． 0 8 0 1 0 。 t ， 可 供 聚 集 气 总量 分别 为 1 7 ． 7 6 1 0 “m。和 9 ． 2 7 1 0 “ m。 ， 上 部 成藏 组 合 明显 大 于下 部 。在 上 部 成 藏 组 合 中 ， 石 臼 坨和渤东油气成藏体系可供聚集油气量最大 ， 石油超 过 1 1 1 0 t ， 天然 气也 在 5 l O ”m。以上 ； 沙垒 田和埕 北成藏体系可供聚集油气量位列其次 ， 石油在 5 1 0 t 左 右 ， 天 然气 也基 本相 当 。下 部 成 藏组 合 中 ， 石 臼坨 和 渤东成藏体系依然是可供聚集烃量最高的主要成藏体 系 ， 石油 均 在 4 ． 5 1 0 。t以 上 ， 天 然 气 超 过 了 2 ． 5 1 0 “r n 。 ； 其次为渤南一埕北和沙垒 田成藏体系， 可供聚 2 8 石油勘探与开发 油气勘探 集油量分别为 3 ． 2 0 0 1 0 。t 和 2 ． 4 9 5 1 0 t ， 可供聚集 气 量 为 1 ． 1 6 1 0 i n 。和 1 ． 1 5 1 0 “m。 。另外 两个 成 藏体系可供 聚集油气量相对较少， 但其邻近周缘 的凹 陷， 很可能有其他油源供给， 实践中需慎重考虑 。 综合评价认 为， 环渤 中凹陷上部油气成藏组合 的 石臼坨成藏体系 I 和渤东成藏体系 Ⅱ 可供聚集油 气量最大， 因此， 这两个成藏体系将是油气勘探 的最有 利区带 ； 其次是沙垒 田油气成藏体 系 Ⅵ 和埕北 油气 成藏体系 V ； 庙西 Ⅲ 和渤南 I V 油气成藏体系的 可供聚集油气量相对较差 ， 其勘探远景 有待进一步证 实 。但需要注意的是 ， 渤南油气成藏体 系 Ⅳ目前所 获得的排烃量和可供聚集烃量没有考虑黄河 口凹陷烃源 岩的贡献 ， 而从 目前 的勘探成 果来 看 ， 黄河 口凹陷 的资源 潜力也 十分 丰富 ， 因此 ， 尽管渤 中凹陷 的烃 源岩对渤南 油 气成藏体系的贡献并不是很大 ， 但这一区带的资源前景 需要综合黄河口凹陷的烃源岩评价结果综合考虑。下部 油气成藏组合的总可供聚集烃量比上部油气成藏组合小 得多 ， 主要原因在于沙河街组烃源岩生成 的大部分油气 在断裂 的输 导下运移 至馆 陶组和 明化镇组 储集层 中聚集 成藏 。下部成藏组合 的石 臼坨油气成藏体系 I 和渤东 油气成藏体系 Ⅱ 可供聚集油气量最大， 也是油气勘探的 有利区带； 庙西 Ⅲ 和渤南东 Ⅳ 油气成藏体系的可供 聚集油气量相对最小， 但同样需要考虑邻近凹陷的烃源 岩贡献， 以便更准确地对其进行评价。 5讨论与结论 油气成藏体系评价以圈闭为核心进行油气运聚单 元 的划分 ， 与勘探 目标结合更 加紧密。基于物质平衡 原理的油气成藏门限理论通过计算油气运聚成藏过程 中的各种损耗烃量获得可供聚集烃量， 进行油气资源 评价 ， 使得 评价 结果更 加 科 学 、 准确 。但 由于 在 操作 中 涉及 大量计 算 参 数 ， 因此 需 要 对 每 种 参 数 进 行 精 细 分 析 ， 才能 保证评 价结 果 的准确 性 。 环渤 中凹陷上下两套成藏组合各划分出 6个油气 成藏体系， 这些成藏体系都进入了成藏门限。 环渤中凹陷的总可供 聚集油量为 6 0 ． 2 6 5 1 0 t ， 上下成藏组合分别为 4 3 ． 1 8 5 1 0 t 和 1 7 ． 0 8 0 1 0 t ； 总可供聚集气量为 2 7 ． O 3 1 0 “m。 ， 上下成藏组合分别 为 1 7 ． 7 6 1 0 u r n 。 和 9 ． 2 7 1 0 “m。 。 环渤 中凹陷上下两套成藏组合的可供聚集油气量 均主要分布在石臼坨油气成藏体系 T 和渤东油气成藏 体系 Ⅱ 内， 这两个区带将是进一步勘探的有利方向。 参考文献 r 1 ] 龚再升．中国近海大油气田E M] ．北京 石油工业 出版社 ，1 9 9 7 l 一 66 ． Go n g Za i s h e n g． La r g e s c a l e o f o i l a n d g a s f i e l d s ， o f f s h o r e o f C h in a [ M] ．B e i j i n g P e t r o L e u m I n d u s t r y P r e s s ，l 9 9 7 卜6 6 ． [ 2 2 龚再升 ，王国纯，贺清．上第三系是渤 中坳 陷及 其周围油气勘探 的主要领域F J ] ．中国海上油气 地质 ， 2 0 0 0 ，1 4 3 1 4 5 1 5 6 ． Go n g Z a i s h e n g，W a n g Gu o c h u n， He Qi n g ． The Ne o g e ne A ma i n r e a l m o f h y dr o c a r b o n e x p l o r a t i o n i n Bo z h o n g S a g a n d i t s s u r r o u n d i n g a r e a s [ J ] ． C h i n a O f f s h o r e O 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h e ma t i c a l g e o l o g y S e r i a l 1[M] ． B e ij i n g Ge o l o g i c a l P u b l i s h i n g Ho u s e ，1 9 8 6 ． [ 1 o ] 姜福杰 ，姜振学 ， 庞雄奇，等．东营凹陷油气成藏体系的划分与定 量评价_ J ] ．地球科学 中国地质大学学报 ， 2 0 0 8 ， 3 3 5 6 5 1 - 6 6 0 ． J i a n g F u j i e ，J i a n g Z h e n x u e ，P a n g Xi o n g q i ，e t a 1 ．D i v i s i o n a n d q u a n t i t a t i v e e v a l ua t i o n o f p e t r o l e u m a c c u mu l a t i o n s y s t e m i n Do n g y i n g S a g [ J ] ．Ea r t h S c i e n c e J o u r n a l o f C h i n a Un i v e r s i t y o f Ge os c i e n c e s ，2 0 0 8，3 3 5 6 5卜6 6 0． [ 1 1 ] 庞雄奇 ，姜振学 ， 李建青 ，等．油气 成藏过程 中的地 质 门限及 其 控制油气作用[ J ] ．石油大学学报 ， 2 0 0 0 ，2 4 4 5 3 5 7 ． P a n g Xi o n g q i ， J i a n g Z he n x ue ， L i J i a n q i n g， e t a 1 ． Ge o l o g i c t hr e s h o l d s i n t h e p r o c e s s o f f o r mi n g o i l a n d g a s r e s e r v o i r a n d t h e i r f u n c t i o n s o f c o n t r o l l i n g p e t r o l e u mE J ] ．J o u r n a l o f t h e Un i v e r s i t y o f Pe t r o l e u 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， 2 0 0 5 ，2 0 6 I 一 6 ． J i a n g F u j i e ，J i a n g Z h e n x u e ，Ti a n F e n g h u a ，e t a 1 ．Qu a n t i t a t i v e s t u d y o f m id s h a l l o w hy dr o c a r b o n a c c u mu l a t i o n s y s t e m s i n Bi n b e i a r e a ，S o n g l i a o b a s i n[ J ] ．J o u r n a l o f X i ’ a n S h i y o u Un i v e r s i t y Na t u r a l Sc i e nc e Ed i t i o n，2 0 0 5，2 0 6 1 6 ． 张功成．渤海海域构造 格局与 富生烃 凹陷分布 [ J ] ．中国海 上油 气 地质 ，2 0 0 0 ，1 4 2 9 3 9 9 ． Z h a n g Go n g c h e n g． Te c t o n i c f r a me wo r k a n d p r o l i f i c h y d r o c a r b on d e p r e s s io n s i n B o h a i B a y[ J ] ． Ch i n a Of f s h o r e Oi l a n d Ga s Ge o l o g y，2 0 0 0，1 4 2 9 3 99 ． 孙永河 ， 漆家福 ，吕延防 ，等．渤 中坳 陷断裂 构造特征及 其对 油 气的控制[ J ] ．石油学报，2 0 0 8 ，2 9 5 6 6 9 6 7 5 ． S u n Yo n g h e，Qi J i a f u，I u Ya n f a n g，e t a 1 ．Cha r a c t e r i s t i c o f f a u l t s t r u c t u r e a n d i t s c o n t r o l t o h y d r o c a r b o n i n Bo z h o n g De p r e s s i o n 】 J．Ac t a P e t r o l e i S i n i c a ，2 0 0 8 ， 2 9 5 6 6 9 - 6 7 5 ． 何仕斌 ，朱伟林 ，李丽霞．渤 中坳 陷沉积 演化和上第 三系储盖组 合 分析 [ J ] ．石 油学报 ，2 0 0 1 ，2 2 2 3 8 4 3 ． He Sh i b i n， Zh u W e 1 i n． I i Li x i a ． S e d i me n t a r y e v o l u t i o n a n d Ne o g e ne r e s e r v o i r s e a l a s s e mb l a g e a na l y s i s o f Bo z h o n g d e p r e s s i o n J ．Ac t a P e t r o l e i S i n i c a，2 0 01 ，2 2 2 3 8 4 3 ． 何仕斌 ， 李丽霞 ， 李建红．渤中坳 陷及其邻区第三系沉积特征和油 气勘探潜力分析[ J ] ．中国海上油气 地质 ， 2 0 0 1 ， 1 5 1 6 1 7 1 ． He S h i b i n， L i I i x i a ，I i J i a n h o n g ． Te r t i a r y s e d i me n t o l o gy a n d h y d r o c a r b o n p o t e n t i a l i n B o z h o n g d e p r e s s i o n a n d i t s a d j a c e n t a r e a [ J ] ．Ch i n a Of f s h o r e O i l a n d Ga s Ge o l o g y ， 2 0 0 1 ， 1 5 1 6 1 - 7 1 ． 黄正吉 ，李秀芬．渤中坳 陷天然气地球化学特 征及部分气 源浅析 [ J ] ．石油勘探与开发 ，2 0 0 1 ， 2 8 3 1 7 - 2 1 ． Hu a n g Z h e n g J i ， I i Xi u f e n ． Ge o c h e mi c a l c h a r a c t e r is t i c s a n d n a t u r a l g a s s o u r c e s o f B o z h o n g d e p r e s s i o n ，B o h a i B a y b a s in [ J ] ． Pe t r o l e u m Exp l o r a t i o n a n d De v e l o p me n t ，2 0 01 ，2 8 3 1 7 21 ． 李友川 I，黄正吉 ，张功成．渤 中坳陷东下段烃 源岩评价及 油源研 究[ J ] ． 石油学报 ， 2 0 0 1 ，2 2 2 4 4 4 8 ． I i Yo u c h u a n．Hu a n g Z h e n g J i ，Z h a n g Go n g c h e n g