地球化学参数在油气运移研究中的应用-以塔里木盆地塔中地区为例.pdf

第 3 l卷第 6期 --5 天然乞北 O I LG A S G E O L O G Y 2 0 1 0年 1 2月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 1 0 0 6 0 8 3 8 0 9 地球化 学参数在 油气运移研究 中的应 用 以塔里木盆地塔 中地 区为例 吕 修祥 ， 杨海军 ， 王 祥 ， 韩剑 发 ， 白 忠 凯 ， 1 ． 中国石油大学 地球科学学院， 北京 1 0 2 2 4 9 ； 2 ． 中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室， 北京 1 0 2 2 4 9 ； 3 ． 中同石油天然气股份有限公司 塔里木油田分公司 石油勘探开发研究院， 新疆 库尔勒 8 4 1 0 0 0 摘要 以塔 中地 区为例， 根据饱和烃、 芳烃 、 含 氮化合 物、 流体包 裹体微 量元素 等参数 的分 析资 料， 运 用地球 化学追踪技 术 方法研究油气运移特征， 证实在该区内油气垂向运移和侧向运移的普遍性。塔中地区断裂活动为油气垂向运移提供 了有 效通道 ， 不整合 面和连通 性砂体为 油气侧 向运移提供 了通道。实践表明， 将地球 化学资料 与地 质特征分析 相结合， 研究油 气垂 向运移 ， 分 析断裂活动史 ， 以断裂为线索， 立足 多 目的层部署 ， 可 以提 高塔 中地 区勘 探成功 率。对油 气侧 向运 移的输 导体 系的研 究表 明， 有一定构造背景 的优质储层是侧 向运移 的优势通道 ， 选择 的 目的层段相 对构造 高部位是 以侧 向运 移 为主 的有利油气聚集 区。 关键词 油气运移 ； 示踪参数 ； 地球 化学 ； 塔 中地 区； 塔里木盆地 中图分类号 T E l 2 2 ． 1 文献标识码 A Ap pl i c a t i o n o f g e o c h e m i c a l pa r a me t e r s i n hy d r o c a r bo n m i g r a t i o n s t u d i e s t a ki n g Ta z h o n g a r e a o f t h e Ta r i m Ba s i n a s a n e x a m p l e L t i X i u x i a n g 一， Y a n g H a i j u n 。 ， Wa n g X i a n g 一， Ha n J i a n f a 。 a n d B a i Z h o n g k a i ， 1 ．C o l l e g e o f G e o s c i e n c e s ， C h i n a U n i v e r s i t y of P e t r o l e u m， B e lti n g 1 0 2 2 4 9， C h i n a ； 2 ． S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f P e t r o l e u m R e s o u r c e a n d P r o s p e c t i n g ， C h i n a U n i v e r s i t y of P e t r o l e u m， B e ij i n g 1 0 2 2 4 9 ， C h i n a ； 3 ． P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p r n e n t R e s e a r c h I n s t i t u t e ， P e t r o C h i n a T a r i m O i lfie l d C o m p a n y ， K o r l a ， X i n j i a n g 8 4 1 0 0 0 ， C h i n a Abs t r a c t Hy d r o c a r b o n mi g r a t i o n i n t h e Ta z h o n g a r e a o f T a r i m Ba s i n i s s t u di e d t h r o u g h g e o c h e mi c a l t r a c i n g b a s e d o n a na l y s e s o f s a t u r a t e d h y d r o c a r b o n s， a r o ma t i c c o mp o un d s ， n i t r o g e n o u s c o mp o un d s a n d t r a c e e l e me n t s o f flu i d i n c l u s i o ns ． T he r e s ul t r e v e a l s t h a t b o t h v e r t i c a l a n d l a t e r a l hy d r o c a r b o n mi g r a t i o n a r e c o mm0 n i n t h e s t u d v a r e a ． F a u l t s h e r e a r e t h e e f f e c t i v e v e r t i e a l mi g r a t i o n p a t h wa y s， wh i l e u n c o n f o r mi t i e s a n d c o n n e c t e d s a n d b o d i e s s e r v e a s t h e l a t e r a l mi g r a t i o n p a t h wa y s ． Th e e x p l o r a t i o n s u c c e s s r a t e c a n b e i mp r o v e d b y s t ud y i n g v e r t i c a l h y d r o ．， c a r b o n mi g r a t i o n t h r o u g h i n t e g r a t i o n o f g e o c h e mi c a l d a t a wi t h g e o l o g i c a l d a t a a n d s e l e c t i ng mu l t i p l e t a r g e t s ba s e d o n a n a n a l y s i s o f f a ul t i n g h i s t o r y． An a l y s i s o f l a t e r a l c a r r i e r s y s t e ms f o r l a t e r a l h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n i n d i c a t e s t h a t e x c e l l e n t r e s e r v o i r s wi t h c e r t a i n t e c t o n i c s e t t i n g s a r e d o mi n a n t pa t h wa y s f o r l a t e r a l h y d r o c a r bo n mi g r a t i o n ． T h e r e f o r e ， t h e r e l a t i v e s t r u c t u r a l h i g h s o f t h e s e q u a l i t y r e s e r v o i r s a r e f a v o r a b l e for h y d r o c a r b O U a c c u mu l a t i o n t h r o u g h l a t e r a l mi g r a t i o n． Ke y wor ds h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n， t r a c i n g pa r a me t e r ， g e o c h e mi s t r y ，Ta z h o n g a r e a， Ta r i m Ba s i n 油气二次运移 的距离小到几毫米 ， 远至数百 米或数千米 ， 而在输导层 中真正被油所饱和的 收稿 S t 期 2 0 1 0 0 4 1 2 。 第一作者简 介 吕修祥 1 9 6 3 一 ， 男 ， 教授 ， 石油 与天然气地质。 基金项 目 国家重点基础研究 发展计 划 9 7 3计划 项 目 2 0 0 5 C IM2 2 1 0 8 ； 国家 自然 科学基 金项 目 4 0 6 7 2 0 9 2 ； 国家科技 重大专 项 2 0 0 8 Z X 0 5 0 0 40 0 4 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6 期 吕修祥 ， 等． 地球化学参数在油气运移研究 中的应用 混合油对油气运移判断存在一定难度或多解 性。油油混源现象可分为 3种 未熟油与成熟油 的混合 、 降解原油与未降解原油 的混合 、 不同源的 原油的混合 。对于不 同成熟度原油 的混 合 ， 对 同 一 油样根据不同指标进行成熟度分析可以得出不 同的成熟度特征 ； 而对于第二种情况 ， 运移方 向研 究则变得较为 困难 ， 因为 生物降解原 油和未降解 原油叠合使原油 的性质变得异常复杂 ， 一些常规 的运移示踪参数都 已失去有效性。不 同源 的原油 混合情况在 国外研究较多 ， 在 国内这方 面的文献 则相对较少。由此 可见 ， 在进行油气运移路径研 究之前 ， 必须要做好油源对 比工作 ， 分析考虑同一 油藏 中原油的混合情况。 3 ． 1 ． 2 次 生 变化 对运 移方 向判 断的 影响 油气在运移过程 中除与 围岩发生地质色层效 应之外 ， 还经常发生其 他一些次生变化使其性质 发生根本的变化 ， 比较常见的有生物降解作用、 水 洗一氧化作用和热化学硫还原作用等。 最明显的生物降解作用是造成原油族组成发 生变化 ， 饱和烃含量 降低 ， 非烃 、 沥青 质含量 明显 增加 ， 这一结果与运移过程 中原油物 性的变化完 全相反 ， 从而使得原油物性差异方法 在研究 运移 问题上失去作用 。其 次 ， 生物 降解作用会 优先 消 耗掉正构烷烃 、 类异戊二烯烷烃 ， 随着降解作用的 增强， 甾、 萜类生 物标 志化合物也将被消耗 ， 这 在 很大程度上阻碍了油气运移示踪参数获取途径 。 最后 ， 生物降解作用对原油 中咔唑类化合物 的分 布也有一定的影 响， 在轻度降解 的原油 中咔唑类 化合物变 化不 大， 在 重度 降解 原油 中， 二 甲基 咔 唑 、 苯 并 咔 唑 的 相 对 含 量 也 会 发 生 明 显 的变 化 。综上所述 ， 在 获取 和选择油气运移示踪 参数问题上应格外慎 重， 尽量选择一些抗生物 降 解能力强的化合物参数。 水洗作用对原油 的影响常被生物降解作用所 掩盖， L a f a r g u e 认为水洗作用对原油的密度、 芳烃 含量和稳定同位素等方面有着重要 的影 响。另外 ， 甾、 萜类化合物和芳烃化合物也明显受到水洗作用 的影响 。在水洗作用的同时， 伴随着氧化效应 ， 使得原油的饱和压力和 G O R 气油比 降低 ， 密度和 粘度逐渐增加 ， 沥青质 、 非烃和芳烃含量相对增加 ， 给油气运移参数的应用研究带来了很大的困难。 热化学硫还原作用是 指在高温条件下 ， 烃类 接近无水石膏等含硫矿物而产生的硫 的非生物还 原作用 。 ， 。与热成熟作用相反 ， 随着还原作用 的增强， 原油 中芳烃含 量增加 ， 而饱 和烃含量 降 低 ， 同时原油的 6 ” C增大 ， 使得油气运移示踪参数 的适用性大大缩小。 3 ． 2 从油气运移看有利油气富集层段和地区 多层段含油气是塔 中地 区的一个基本特点 ， 源与藏的关系以及运移地球化学指标也揭示 了油 气垂 向运移 的普遍性 。以塔 中北坡为例 ， 钻井揭 示石炭系含油气层与奥 陶系油源层和寒武系气源 层的垂直距离一般在 2 0 0 0～ 4 0 0 0 m， 中间有巨厚 的桑塔木组 0 S 泥岩 ， 活动断裂应该是油气垂 向 运移的重要通道 。特别是大型断裂在活动过程 中 形成宽达数米 的断裂破碎带 这种 现象在野外可 以观察 以及形成 的与之相关 的派生次级断裂、 裂 缝使油气垂 向运移 十分 活跃 ， 而塔 中地 区断裂又 十分发育 ， 因此垂 向运移十分普遍 。因此 ， 从油气 垂 向运移的角度看 ， 塔 中地区还是要立足于多层 系勘探 ， 至于哪些层系值得关 注， 主要还是取决于 是否发育优质储层。优质储层发育 的层段不仅仅 是油气的储集体 ， 同时也是重要 的油气侧 向运 移 的输导体系。 志留系沥青砂岩段和奥陶系碳酸盐岩广泛的 油气显示证明， 塔 中地 区油气侧 向运移十分普遍。 而侧 向运移 的输导体系主要有两类 ， 一是 区域性 不整合面， 如鹰 山组 0 一 Y 顶不整合面大型准层 状油气藏 的形成 ； 二是连通性砂体， 如志留系下 沥 青砂岩段广泛 的沥青及油气显示 包括工业性油 气聚集 。但油气聚集往往是选 择有一定构造背 景的优质储层 ， 如塔 中 1 6井 区志 留系沥青砂岩 段 、 塔 中 6 2井区良里塔格组 0 f 颗粒灰岩段 ， 地 球化学指标 的变化趋势清晰地反映了石油 由低点 向高点的运移轨迹。鹰 山组 0 一 Y 准层状油气 藏也是在局部范围内的低点如 中古 8 4井 出水、 相 对高点获高产油气流 。 从塔中地区油气运移输导 网络体系的构成和 目前发现油气分布格局看 ， 以断裂为线索 、 立足多 目的层部署可以增加勘探成功率。但并非所用断 裂在任何时期都是油气运移 的通道 ， 因此还必须 对断裂活动史进行分析。另外 ， 塔 中隆起北 部斜 坡为广泛的油气成藏提供 了有利 的背景 ， 但 平面 上在油气井之间有 出水井 ， 勘探 中避免钻遇水层 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 1 卷 而不见油气的有效办法一是立足于寻找相对 的构 造高点 ， 对砂岩 目的层找构造或砂体上倾方 向地 层岩性圈闭 ， 对碳酸盐岩避开溶蚀沟槽 ； 二是充分 利用地球物理资料获得的信息 ， 加强油气检测。 参考文献 1 E n g l a n d W A， Ma n n D M， Q u i g l e y T M T h e mo v e m e n t a n d e n t r a p m e n t o f p e t r o l e u m fl u i d s i n t h e s u b s u r f a c e 『 J 1 ． J o u r n a l o f t h e Ge o l o g i c a l S o c i e t y L o n d o n， 1 9 8 7， 1 4 4 3 2 7 3 4 7 2 La me r S R． Ho r s t a d I ． Mi g r a t i o n o f h y d r o c a r b o n s i n t o B r e n t Gr o u p r e s e r v o i r s ，s o me o b s e r v a t i o n s fro m t h e Gu l l f a k s F i e l d s ， T a mp e n S p u r A r e a N o r t h S e a [ A] I n Mo rt o n A C， e d ． G e o l o g y o f B r e n t G r o u p[ C j ．G e o l o g i c a l S o c i e t y o f L o n d o n S p e c i P u b l i c a t i o n ， 1 9 9 2， 6 l 4 414 5 2 3 金之钧 ， 张发强． 油气运移研究现状及 主要进展 [ J ] ． 石油与天 然气地质 ， 2 0 0 5， 2 6 3 2 6 3～2 7 0 4 L a r t c r S R． Mo l e c u l a r i n d i c a t o r s o f s e c o n d a r y o i l mi g r a t i o n d i s t a n c e [ J ]． N a t u r e ， 1 9 9 6， 3 8 3 5 9 3 9 7 1 5 Ma s a n o b u Ya ma mo t o ． F r a c t i o n o f a z a mfl r e n e s d u r i n g o i l mi g r a t i o n [ J ] ． O r g G e o c h e m， 1 9 9 2 ， 1 9 46 3 8 9 4 0 2 6 J i n Z h i j u n ， C a o J i a n ， H u We n x u a n ， e t a1． E p i s o d i c p e t r o l e u m f l u i d mi g r a t i o n i n f a u l t z o n e s o f t h e n o r t h w e s t e r n J u n g g a r b a s i n n o rt h we s t C h i n a e v i d e n c e f r o m h y d r o c a r b o n b e a rin g z o n e d c a l c i t e c e m e n t [ J ] ． AA P G B u l l e t i n ， 2 0 0 8， 9 2 9 1 2 2 51 2 4 3 7 Pe t e r s K E， Mo l d o wa n J M． Ef f e c t s o f s o u r c e， t h e r ma l ma t u r i t y ， a n d b i o d e g r a d a t i o n o n t h e d i s tr i b u t i o n a n d i s o me r i z a t i o n o f h o mo h o p a n e si n p e t r o l e u m[ J ] ． O r g a n i c G e o c h e m， 1 9 9 1 ， 1 7 1 4 76 1 8 Cu ri a l e J A， B r o ml e y B W ． Mi g r a t i o n i n d u c e d c 0 mp 0 s i t i o n a l c h a n g e i n o i l s a n d c o n d e n s a t e s o f a s i n g l e fi e l d [ J ] ． O r g Ge o e h e m， 1 9 9 6 ， 2 4 1 2 1 0 9 71 1 1 3 9 G e o r g e S C， Kr e g e r F W， Ea d i n g t o n P J ， e t a 1 ． G e o e z a d a， c o mp a r i s o n 0 f o i l b e a r i n g flu i d i n c l u s i o n s a n d p r o d u c e d o i l f r o m T o rn s a n d s t o n e ， P a p u a N e w G u i n e a [ J ] ． O r g G e o c h e m， 1 9 9 7， 2 6 1 5 51 7 3 1 0 黄海平 ， 张水 昌 ， 苏爱 国． 油气运移 聚集过程 中的地球化 学作 用 [ J ] ． 石 油实验地质 ， 2 0 0 1 ， 2 3 3 2 7 8～ 2 8 3 1 1 王铁冠 ， 李素梅 ， 张爱云 ， 等． 应用含氮化合物探讨新疆 轮南油 田油气运移[ J ] ． 地质学报 ， 2 0 0 0 ， 7 4 1 8 5～ 9 3 1 2 张水 昌， 张保 民 ， 王 飞宇 ， 等 ． 塔里 木盆地 两套 海相有 效烃 源 层 I ． 有机质性质 、 发育环境及控 制因素 [ J j ． 自然科学 进展 ， 2 0 0 1 ， 1 1 3 2 6 1～ 2 6 8 l 3 梁狄刚， 张水昌， 张宝民， 等． 从塔里木盆地看中国海相生油问 题 [ J ] ． 地学前缘 ， 2 0 0 0 ， 7 4 5 3 4～ 5 4 7 1 4 杨海军 ， 韩剑发 ， 陈利新 ， 等． 塔 中古 隆起下古生界碳酸盐岩油 气复 式成 藏 特 征 及 模 式 [ J ] ． 石 油 与 天 然 气 地 质 ， 2 0 0 7 ， 2 8 6 7 8 4～ 7 9 0 1 5 付广 ， 段海风 ， 孟庆芬 ． 不整合 及输导油气 特征 [ J ] ． 大 庆石油 地质与开发 ， 2 0 0 5 ， 2 4 1 1 3～1 6 1 6 魏福军 ， 高志前 ， 樊太亮 ， 等． 塔里木盆地塔中地 区输导 体系及 成藏效应[ J ] ． 石油与天然气地质 ， 2 0 0 7， 2 8 2 2 6 6～ 2 7 3 1 7 李明杰 ， 胡少华 ， 王庆果 ， 等． 塔中地 区走滑断裂体系的发现及 其地质意义 [ J ] ． 石油地球物理勘探 ， 2 0 0 6 ， 4 1 1 1 1 6～1 2 1 1 8 张承泽 ， 于红枫 ， 张 海祖 ， 等 ． 走滑 断裂塔 中地区走 滑断 裂特 征 、 成因及地质 意义 [ J ] ． 西南石 油大 学学报 自然科学 版 ， 2 0 0 8 ， 3 0 5 2 2～ 2 6 1 9 王铁 冠 ， 何发岐 ， 李美俊 ， 等． 烷基二苯并 噻吩类 示踪油藏充 注途径 的分子标志物[ J ] ． 科学通报 ， 2 0 0 5， 5 0 2 1 7 6～1 8 2 2 O“ M ， La r t e r S R ， S t o d d a r t D， e t a1． F r a e t i o n a t i o n o f p y r r o l i c n i t r o g e n c o mp o u n d s i n p e t r o l e u m d u ri n g migra t i o n -De r i v a t i o n o f mi gra - t i o n r e l a t e d g e o c h e m i c a l a r a me t e r s[ A] ． I n R b i t t J M， E n g l a n d W A， e d s ． T h e G e o c h e m i s t r y o f R e s e rvo i r s [ C] ， G e o l o g i c a l S o c i e t y S p e c i a l Pu b l i c a t i o n， 1 9 9 5， 8 6 1 0 31 2 3 2 1 W a n g T G ， L i S M ， Z h a n g S C．Oi l mi g r a t i o n i n t h e L u n n a n r e g i o n， Ta r i m Ba s i n， Ch i n a b a s e d o n t h e p y r r o l i c n i t r o g e n c o n p o u n d d i s t r i b u t i o n[ J ] ． J o u r n a l o f P e t r o l e u m S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g， 2 0 0 4， 41 1 2 3 1 3 4 2 2 Au d 6 t a t A ， Gfi n t h e D， He i n r i c h C A． F o r ma t i o n o f a ma g ma t i c h y d r o t h e r ma l o r e d e p o s i t i n s i g h t s wi t h LA I CP NN a n a l y s i s o f flu i d i n c l u s i o n s 『 J ] ． S c i e n c e ， 1 9 9 8 ， 2 7 9 2 0 9 1 2 0 9 4 2 3邵志兵，吕海涛 ， 耿锋． 塔里木盆地麦盖 提地 区石炭系油藏地 球化学特征[ J ] ． 石油与天然气地质， 2 0 1 0 ， 3 1 1 8 4 ～ 9 0 2 4 吕海涛 ， 张仲培 ， 邵 志兵 ， 等． 塔里木盆地 巴楚一麦盖提地 区早 古生代古隆起的演化及其勘探意义 [ J ] ． 石油 与天然气地质 ， 2 0 1 0， 3 1 1 7 6 8 4 2 5 Lo u c k s R R， Ma v r o g e n e s J A．Go l d s o l u b i l i t y i n s u p e r c r i t i e a l h y d r o t h e r m a l b r i n e s me a s u r e d i n s y n t h e t i c fl u i d i n c l u s i o n s 『 J ] ． S c i e n e e ， 1 9 9 9， 2 8 4 2 1 5 9 21 6 3 2 6 l ric h T， Gt i n t h e r D， He i n r i e h C A． Go l d c o n c e n t r a t i o n s o f ma g ma t i e b r i n e s a n d t h e me t al b u d g e t o f p o r p h y r y c o p p e r d e p o s i t s [ J ] ． N a t u r e， 1 9 9 9， 3 9 9 6 7 6 6 7 9 2 7苏文超 ， 漆亮 ， 胡瑞 忠 ， 等 ． 流体包 裹体 中稀土元 素 的 I C P MS 分析研究 [ J ] ． 科学通报 ， 1 9 9 8 ， 4 3 1 0 1 0 9 4～1 0 9 8 2 8 李慧莉 ，钱一雄 ，沙旭光 ， 等． 塔里水 盆地卡塔 克隆起西北 倾 没端 良里塔格组碳酸盐岩储层发育特征与影响因素 [ J ] ． 石油 与天然气地质 ， 2 0 1 0， 3 1 1 6 9～ 7 5 2 9 黄海平 ， 任芳祥 ， L s r t e r S R． 生物降解作 用对原油 中苯并咔唑 分布的影响[ J ] ． 科学通报， 2 0 0 2 ， 4 7 6 1 2 7 1 ～ 1 2 7 6 3 0 张春 明， 赵红静 ， 梅博文 ， 等． 微 生物 降解对原油 中咔唑类化合 物的影响[ J ] ． 石油与天然气地质 ， 1 9 9 9， 2 0 4 3 4 1～ 3 4 5 3 1 L a f a r g U E． E f f e c t o f wa t e r wa s h i n g o n l i g h t e n d c o mp o s i t i o n a l h e t e r o n e i t y [ J ] ． O r g G e o e h e m， 1 9 9 6， 2 4 1 1 4 11 1 5 0 3 2 张敏 ， 张俊． 水洗作 用对油 藏 中烃 类组成 的影 响[ J ] ． 地 球化 学 ， 2 0 0 0 ， 2 9 3 2 8 7～ 2 9 2 3 3 张枝焕 ， 邓祖佑 ， 吴水平 ， 等 ． 石油成 藏过 程 中的地球 化学 变 化及控制 因素 的综 合评 述 [ J ] ． 高校 地 质学报 ， 2 0 0 3 ， 9 3 4 8 4 ～49 4 3 4 韩强 ，杨子川 ， 赵渊． 塔里木盆地轮 台地 区低幅度构造 圈闭落 实技术及其应 用 [ J ] ． 石油与 天然气地 质 ， 2 0 1 0， 3 1 1 4 3～ 4 8 编辑 高 岩 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m