渤海海域渤中凹陷源控油气作用及有利勘探区域预测.pdf

第30卷第4期 占沾 专天然乞地彦 O ILGASGEO L O G Y2009年8月 文章编号0253 998 5200904 0398 07 渤海海域 渤中凹陷源控 油气作用 及有利勘探区域预测 夏庆龙 ’ ，庞雄奇 。⋯ ，姜福杰 。，。⋯ ，马行陟 。 [1 ．中海石油中国有 限公司天津分公 司 ，天津 300452；2．中国石油大学 盆地与油藏研究中心 ， 北京10224 9； 3．中国石油大学 油气资源与探测国家重点实验室 ，北京 10224 9； 4．新疆大学地质与勘查工程学院 ，新疆乌鲁木齐8 30046] 摘要根据 “ 源控论 ” 的地质思想，通过对中国东部盆地烃源岩 与油气藏分布特征的地 质统计，提 出了油气 分布门限的概 念，并在此基础上提出了油气成藏概率、储量分布概率和最大油藏规模的相关概念，采用地质统计、回归判别 的方法，建立 了多元非线性数学模型。结合排烃门限、成藏门限和分布门限对渤海海域渤中凹陷的油气分布进行了综合 预测，结果表 明，石臼坨成藏体 系和渤东成藏体 系是最有利的勘探区带，在排烃边界范围附近、成藏概率大干8 0％的圈闭将是最有利的 勘探目标。 关键词排烃门限；成藏门限；分布门限；源控论；烃源岩；渤中凹陷；渤海海域 中图分类号T El32 ．1 文献标识码A Controlofsourcerockonhydrocarbonaccum ulationand predi ctionof favorable pl aysintheBozhongDepressionoftheBohaiSeawaters Xia Qi nglong ’ ，PangXi ongqi 。⋯ ，Ji angFujie 。，。一 ，M aX ingzhi 。’。 1 ．CNO OCT ia njinCompany，Tia njin300452 ，C hi na；2．Research CenterforBasinandReser voir，C hinaUniversityof Petroleum ，B eing102249 ，C hi na；3．StateKeyLaboratoryofPetroleumResourcesandP r o specting，Be彬ng10224 9 ，C hi na； 4．Schoolo fG eolog yExpl orationandEngineering，Xinjia ngUniversit y，U rumqi ，Xi njia ng8 3004 6 ，Chi na A bstractAccordingtothe g eologicaltheoryof “ sour ce contr ol ” i ．e． ，hydr ocarbon accu m ulationsar eu nder thecontrolofsourcer ocks，wem ade g eostatisticsondistributions ofs ourcer ocksandreser voirsinChina ’ S easternbasins．Basedonthesestatisticaldata ，web roughtforwardaconceptof “ hydr ocarbondistributionthr esh old ” ，whi ch laysthefoundationfor con ceptssuchas “ pr ob abilit y ofhydr ocarbon pool ing ” 。 “ pr ob abilit y ofre - servedistribution ” and “ m axim u msizeofreservoir ” ．Am ultivariatenonlinearmathem aticalm odelw asestab lishedb y usingthe g eostatistics andr egressiondiscriminationappr oaches．Wemadeacom p rehensive p rediction onthehydrocarbondistributionintheBozhongdepr essionoftheBohaiSeaw atersaccordingtotheh yd r ocarbon expulsionthr eshol d，h yd r ocarbon pool ingthresholdandh yd rocarbondistributionthr eshol d．T heresultsshow that，thefavor ab le pl ays ar etheShi j iutuo pool ingsystemandtheBodongpoolingsystem．Favor ab leexplor ation targets wil lbetr apswhichareadjacenttothebou ndar y ofhydr ocarbonexpulsionand haveanover8 0％ pr ob a - bilit y ofhydrocarbon pool ing． Keyw ordshydrocarbonexpulsionthr eshol d；h yd rocarbon pool ingthr eshol d；distributionthr eshol d；source controltheory；sourcerock；BozhongDepr ession ；B ohaiSeaw ater s 收稿日期2009 06 03。 第 一 作者简介夏庆龙1964 一 ，男，教授级高工，石 油地质。 基金项 目中海石油中国 有限公司项目S C 06TJ TQL 一 004。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4期夏庆龙，等 ．渤海海域渤中凹陷源控油气作用及有利勘探区域预测 399 “ 源控论 ” 的地质思想于 1963年提出 - 3] ，在 渤海湾盆地油气勘探过 程中得 到进 一 步深 化 MJ 。 “ 源控论 ” 强调 “ 油气田环绕生油 中心分布，并受生 油区的严格控制，油气藏分布围绕生 油中心呈环 带状分布 ” _l。J 。国内外学 者也通过大量的统计 得 出认识，即形成 大油气田的源岩生烃强度具 有 下限值 ∞棚J ，另外，油气分布距离源岩中心的距离 存在极限值， 一 般不会超过 100km _J” ”J 。若能建 立源控油气作用 的定量模 式 ，将对油气藏的形成 与分布规律的研究提供可靠的理论依据和研究手 段，对于油气勘探实践而言，具有 十分重 要的理论 意义和实际意义。 1 有效源岩及其定量评价标准 所谓有效烃源岩，是指既有油气生成又有油 气排出的岩石 ⋯] 。 一 般认为 有机碳含 量大于 0．5％的暗色泥岩或油 页岩即为烃源岩 ，氯仿沥青 “ A ” 指标的标准 是0 ．5％ 。并以此作为 界 定有效 烃源岩的 下 限标准 ‘”一引 。也有以门限控 烃的思 想对有效烃源岩进 行判别 引 。此外，也有 学者利 用模拟实验 方法 _】 ”弱0和 密集取样观测岩心烃 类 含量等地球化 学 参 数的方法 研究烃源岩 的有 效 性 卫。卫引 。总之 ，大多数学者定义优质烃 源岩为 有 机质丰度高、类型好、对 油气成藏有较大贡献的烃 源岩 旧⋯ ，目前国内外 尚无统 一 的判别标准 怛“ 。 2 源控油气作用 及其定量表征 源控油气作用自提 出以来，得 到了学者们的 广泛认同，基于 “ 源控论 ” 思想 的指导，以物质平衡 原理为基础 的门限控烃理论 嵋乩凹0很好 的发 展 了源 控油气作用的思想，并 从综合分 析油气运聚过程 中的各种地质因素和地质作用 出发，达到 定量 预 测油气资源和分布规律的目的。 笔者提 出了油气分 布 门限 的概 念，是 指 含油 气盆地内受烃源岩条件的控 制，油气能够运移的 最大范 围 ⋯ 。并将这 一 概念 继续延伸，建立了油 气成藏概率、储量分布概率和最 大油藏规模 3个 相关概念及数学模型图1。并 收集了中国东部 图1油气分布概率及储量分布丰度地质概念及数学模型 Fi g ．1Geologicalconcepts andm athem aticalmodels ofhydrocarbondistribution probabi lit y andreserves abundance Li．第i个圈闭到排烃 中心的距离 ，km；zi ．第i个圈闭到排烃灶 边界的距离 ，km；g。 ．烃源灶排烃强度 ，10 。 t／kin 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 400石油 与天然 气地质第30卷 含油气盆地的油气藏 分布 与烃 源岩 条件的相关 数据。 1烃源岩排烃强度g 。 该参数反映了烃源岩排烃能力与油气分布的 关系，即烃源岩排烃强度能够辐射的范围。 2油气藏到排烃中心的距离， J 该参数表明了油气藏距离排烃中心的远 近， 此值以排烃中心为原点，越大表明油气运移的距 离越大。 3油气藏到排烃边界的距离f 该参数的取值以排烃边界为原点，在排烃范 围以内取负值，在排烃范围以外取正值，反映了烃 源灶内外油气分布的特征。 以上述3个参数为统计目标，统计了中国东 部7个含油气盆地和凹陷的539个油 气藏的资 料[最大距离L、最小距离 f以及排 烃强度 g。]，建立了样本空间表 1。 另外，为了消除盆地地质条件差别的影响，在 分析以前，对不同盆地或凹陷的原始数据进行了 标准化处 理，然后再合并到 一 起，建立具有普遍 意 义的样本空间。处理方法如下 L 标准化 L ／L 01 f 标准化 l／ L 02 式 中L 标准化为标准化后 ， J值 ，无量纲；f 标准化为标准 化后 z值 ，无量纲；L为油气藏 到排烃 中心的实际 距离，km；f为油气藏到排烃边界 的实际距离，km； 厶，为沿着 ， J方 向 ，排烃中心到排 烃边界的距离， km 。 2．1 源控作用下的油气成藏概 率与定量表征 2．1．1油气成藏概 率的定义 在应用中发现，通过油气分布门限的研究尽管 可以获得某 一 研究区的有效勘探范围，但在这 一 范 围之内究竟什么样的区带油气成藏的概率最大，也 是具有现实意义的问题。由此形成了油气成藏概 率这 一 概念，是指含油气盆地中，在油气分布 门限 以内的某 一 位置处形成油气藏的概率值 ㈣ ’ 。 2．1．2油气成藏概率的定量模式 采用单因素相关分析发现，油气藏 出现的概 率与排烃中心距离￡呈对数减小的趋势，与排烃 边界距离￡则呈现了高斯正态分布特征，与排烃 强度 q。的正相关性非常 明显 。根据单因素回归 的初步分析结果，采用多元非线性的回归，建立了 油气藏成藏概率定量模型 F 0 ．046e 。。。％ 一 0．161nL 0．65e 一 。 。 ’’㈨’’ 0．134 5 尺 ’ 0．8 8 2 5 3 式 中F。为油气成藏概率；g 。为最大 排烃强 度， 10 ‘ t／km 。 。 2．2 源控油气藏 的储量分布概率与定量表征 2．2．1 储量分布概率的提出 储量分布概率是指含 油气盆地内，距离排烃 中心的 一 定范围内，油气储量占总储量 的比例 ㈣’ 。 2．2．2储量分布概率的 定量模式 单因素分析结果表明，油气储量与排烃中心距 离￡呈近线性 的相关特征；与排烃边界距离，则 呈现 了抛物线的特征，即在排烃边界处油气的地质 储量达到最大值，并且这 一 带状相 对较宽；油气地 质储量与排烃强度q 。的正相关性非常明显 ，随着 排烃强度 的增 加油气地质储量呈增 加 趋势， 一 般 地，在小于10 10 。 t／km 。 的范围内增加不太明显， 而超过 10 x10 。 t／km 。 之后，储量迅速增加。 根据单因素回归的分 析结果，同样采用 多元 非线性回归，建立了油气藏分布概率定量模型 r 0．05 1e “叭 。。 ～ 0．081nL 0．71e - 5．。。⋯。 0．09 R 。 0．816 4 式中Q，为某 一 范围内 一 定规模的油藏。 表1油气分布定量模式统计资料来源 Table1Sourcesofstatisticaldataforquantitative m odelofhydrocarbondistribution 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4期夏庆龙，等 ．渤海海域渤中凹陷源控油气作用及有利勘探区域预测 40l 在概率 曲线上任意区间所形成的面积为这 一 区间的储量 总数 ，由此可以将油气储量分布 概率 曲线转化为某 一 区带范围油气储量 所占百分比的 计算公式，也即计算任意区间 的概率密度F9。， 可以采用积分计算的方法，公式如下 rLiI fQrL，f，q。dL F Q i 号了 一 5 JQIL ，f，q。dL 0 0 式中， J⋯为标准化的排烃中心至油分布门限边界 的距离，km。 该式 中分子为某 一 区间范围内的概率 曲线所 构成 的面积，分母为概率 曲线所构成的总面积，二 者之比正好反映了某 一 区间范围所占的比例，即 某 一 区带的概率密度[FQ 。]，从而获得了储量 的百分比。 2．3 源控 油气藏的规模 与定量表征 2．3．1油气分布规模门限的提出 油藏规模 门限是 指 含 油气盆地内，距离排 烃 中心的 一 定范围 内，能够 形 成 的最大油气藏 规模 ㈦ 。 2．3．2油气分布规模门限的定量模式 与建立成藏概率定量模式 的思路 一 样，根据 单因素回归 的初步分析，获得油气藏规模 门限与3 个因素呈不同的相关关系。利用 S P SS 专业统计 软件获得了油气藏规模 门限定量模型 Q。。 3．4 6e ”12qe 一 19 161nL 10 078e 一 。。’ ’’。’。 22 1097．3 R 。 0．8 012 6 式 中Q川 。 。为某 一 范围内最大规模的油藏。 2．4 源控油气藏 的资源量与定量表征 油气自烃 源岩生成后到开始聚集成藏的过程 中，要发生大量的损 耗。成藏门限是指油气成藏 体系 内形成具有T业价值油气藏的过 程中所必须 耗散 的最小烃量 旧 J 。油气的损耗依先后可分为烃 源岩残留、储层滞留、盖前排失、围岩吸附、水溶流 失和扩散损失，各种损耗烃 量 的计算模型前人已 有专门的文献讨论 心。 321 。 3 源控作用下渤中凹陷有利勘探区 域预测 3．1 区域地质概况 截至目前，渤海海域共 发现油气田53个，含 油气构造 103个 ，发现各类地质 储量 的石油约 3810 。 m ’ ，天然气约2 500 10 他 Il l ’ ，展 现了 良 好的资源前景 一”0 。所 发现的大部 分油气田围 绕渤中凹陷呈环带状分布 E35q引 。渤 中凹陷是渤 海海域 内最大的富生烃凹陷 [38． 39 ] ，它位于渤中坳 陷的主体深凹部位，平面上呈 近 NE 向展布，面积 约8 660 km 。 ，现今时期凹陷基底最大埋深 超过 12 000m 。 3．2 渤中凹陷油气成藏组合及油气成藏体系 在前人研究 的基础上，利用区域盖 层发育地 质特征，将渤 中凹陷及周 缘凸起划分出两套油气 成藏组合。分别 为沙河街组油气成藏组合，东营 组 一 馆陶组 一 明化镇组油气成藏组合。上部成藏 组合高势区集 中在 渤 中凹陷中部，油气呈发散状 向四周运移，从目前勘探现状来看，以石臼坨 油气 成藏体系和渤 南油气成 藏体系油气聚集 条件最 好，并有较 多的含 油气构造 图 2。 下部成藏组 合的高势区在渤 中和渤南都存在，并且在渤 中出 现 了两个高势 中心 ，以这两个中心出现 了非常明 显的势能减小缓慢带，亦即油气运移的 “ 分隔槽 ” ， 以此可以很好的划 分 油气 成藏体系，渤东凹陷的 高势中心将 自身 一 分 为二，成藏体系分 界线明显 图3。 3．3 源控作用下有利勘探区带的综合预测 根据油气分布门限及 相关概 念 的定量模式， 结合油气排烃 门 限、成藏门限的研究 方法，对渤 中凹陷上、下两套油气 成藏组合征 进行了综 合 预测。 上部 油气成藏组合的6个油气成藏体系，依 据烃源岩排烃范围和各成藏体系排油气量预测结 果图4，以石臼坨 油气成藏体系I和渤东油 气成藏体系I I排油气量 最大，可供聚集油气量 也在成藏体系内最大。由油气成藏概率定量模式 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 02 石油与天然气地质 第30卷 图2渤中凹陷上部油气成藏组合油气成藏体系划分平面图 Fi g ．2Divisi。n。fhydr ocarb。npool ingsystem。ftheuPPerpl ayintheBozhongD 。p陀。。i∞ I ．石臼坨油气成藏体系；Ⅱ ．渤东油气成藏体系；l l I ． 庙西油气成藏体系； 1 V ．渤南油气成藏体系； V ．埕北油气成藏体系；VI ．沙垒田油气成藏体系 图3渤中凹陷下部油气成藏组合油气成藏体系划分平面 图 Fi g ．3Division。fhydrocarb。npool ingsystei nofthelowerpl aYintheBozhongDep。。。。i 。“ I ．石臼坨油气成藏体系；U ．渤东油气成藏体系；II I ．庙西油气 成藏体系； 1V．渤南东油气成藏体系；V ．渤南 一 埕北油气成藏体系；WI ．沙垒田油气成藏体系 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4期夏庆龙 ，等 ．渤海海域渤中凹陷源控油气作用及有利勘探区域预测 403 曰口口囵圈口田口 盆地边界城市 凸起带排烃范围成藏体系成藏体系成葳体系成藏概率 边界外边界代号 8 0％区域 日 背斜 圈 断块 口 断鼻 图4渤中凹陷上部油气成藏组合油气资源分布特征综合预测 Fi g ．4Predictionofhydrocarbonresourcesdistributionofthe upper pl ayintheBozhongDepression 图5渤 中凹陷上部油气成藏组合有利勘探方 向、区带及目标综合预测 Fi g ．5Predictionoffavorab leexplorationareasandtargets oftheupper pl ayintheBozhongDepression 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30卷 判别结果可知，在排烃边界的 15 km范围 内 ，油 气藏的成藏概率达到了 8 0％以上 ，因此这 一 范 围 内将是油气成藏的最有利区带范 围，将上部成藏 组合目前已发现的圈闭 与这 一 范围进行平面叠 合，可发现大部分圈闭落在这 一 区带范围以内，而 这些圈闭也将是进行油气勘探的最有利目标 。其 余圈闭的可靠性，需要结合临近凹陷烃 源岩评价 结果做进 一 步的系统分析和验证。下部油气成藏 组合的6个油气成藏体系 图5的总排烃量 和总 可供聚集烃量要比上部油气成藏组合小得多。石 臼坨油气成藏体系I和渤东油气成藏体系 Ⅱ排油气量 最大，可供聚集油气量也最大。由 油气成藏概率定量模式判别结果可知，在排烃边 界 的 一 20 ～ 5 km 的范围内，油气成藏概率达到了 80％以 上 ，因此 这 一 范围内将是油气成藏的最有 利区带。采用 叠合的方法，可知深部成藏组合的 大部分圈闭落在这 一 区带 范围以内，而这 些圈闭 也将是进行油气勘探 的最有利目标。 4 结语 1针对门限控烃理论存在的不足 ，对其进行 了相应 的完善，并提出 了油气 分布门限 的概 念。 仍然存在 一 些不足。首先排烃门限的统计资料来 源于中国现有的开展了相应排烃 门限研究的沉积 盆地的28套烃源岩的数据；其次，成藏 门限的影 响因素较多，尽管本次分析了 30种因素对单位成 藏门限的影响，但是由于样本主要是依据渤海湾 盆地的资料；利用中国东部陆相断陷盆地的 539 个油藏进行了系统分析，获得了油气成藏概率、最 大油藏规模和储量分布概率的定量模式，但缺少 西部叠合盆地的资料。 2油气分布门限的定量模式研究表明 ，渤中凹 陷上部成藏组合成藏概率在距排烃中心 4 0 ～ 65km 的范围，概率值在8 0％以上；下部成藏组合在距排 烃中心35 ～ 60km 的范围，概率在8 0％以上；储量 分布预测结果表明，上部成藏组合在距离排烃中 心35 ～ 70km 的环带区间内储量百分比超 过 50％ ；下部成藏组合在距离排烃中心 35 ～ 65km 的环带区问内储量百分比超 过了 50％ ；渤中凹陷 的最大单 一 油藏规模在1 ．110 。 t以上。 综合排 烃门限、成藏门限和油气分布门限的定量研究结 果，渤中凹陷上、下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是 最有利的勘 探区带，这 一 区带内，处于成藏概率大于8 0％以上 的环带范围内的圈闭将是有利的勘探目标。 参考文献 1 胡朝元 ．生油区控制油气田分布 中国东部陆相盆地进行 区域勘探 的有效理论[J] ．石油学报，198 2，229 ～ 13 2 胡朝元 ．关于成油系统划分原则与方法的若干意见[A] ．见 中国石油学会石油地质专业委员会，编 ．中国含油气 系统的应 用与进展[C] ．北京石 油工业 出版社，】 997 3 胡朝元 ． “ 源控论 ” 适用范围量化分析[J] 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