临清坳陷东部高古4井煤成气藏成藏特征_梁钊.pdf

第 44 卷 第 4 期 煤田地质与勘探 Vol. 44 No.4 2016 年 8 月 COAL GEOLOGY EXPLORATION Aug. 2016 收稿日期 2015-09-25 基金项目 全国油气资源战略选区调查与评价项目（2009-GYXQ17） Foundation itemInvestigation and uation Project for Strategic Petroleum Target Area Selection in China（2009-GYXQ17） 作者简介 梁钊（1986），男，河北邢台人，博士研究生，从事油气地球化学方面研究工作. Emailzhaoliang19860119 引用格式 梁钊，周瑶琪，王瑞，等. 临清坳陷东部高古 4 井煤成气藏成藏特征［J］. 煤田地质与勘探，2016，44（4）46-53. LIANG Zhao，ZHOU Yaoqi，WANG Rui，et al. Hydrocarbon accumulation characteristics of well Gaogu 4 coal-derived gas reservoir in eastern Linqing depression［J］. Coal Geology Exploration，2016，44（4）46-53. 文章编号 1001-1986（2016）04-0046-08 临清坳陷东部高古 4 井煤成气藏成藏特征 梁 钊 1，周瑶琪1，王 瑞2，刘晨光1，朱之锦3，张德彬3 （1. 中国石油大学地球科学与技术学院，山东 青岛 266580；2. 中国石化胜利油田股份有限公司地质 科学研究院，山东 东营 257051；3.中国石化胜利油田股份有限公司孤岛采油厂，山东 东营 257231） 摘要 为了查明临清坳陷东部上古生界煤成气藏的勘探潜力，通过多种方法对其成藏条件进行研究 并对高古 4 井煤成气藏进行解剖。结果表明该区主要发育煤岩和砂泥岩互层沉积，其中煤岩和泥 岩可作为烃源岩，干酪根类型多为Ⅲ型和2Ⅱ型，生气为主，砂体可作为储层，与煤岩和泥岩形成 储盖组合；高古 4 井太原组气藏中的天然气主要来源于本组煤岩，储集空间以溶蚀孔隙和微裂缝为 主，上覆煤岩封盖和侧向泥岩遮挡形成断块圈闭，定型于新近纪，烃类聚集主要发生于新近纪之后， 其它组段砂岩由于侧向遮挡条件不利而未成藏。高古 4 井煤成气成藏具有“近源自生自储、超晚期生 烃成藏、断层侧向遮挡”的特点，发育类似成藏条件的区域应该成为该区今后勘探的重点。 关 键 词上古生界；煤成气；高古 4 井；临清坳陷东部 中图分类号P618.13 文献标识码A DOI 10.3969/j.issn.1001-1986.2016.04.009 Hydrocarbon accumulation characteristics of well Gaogu 4 coal-derived gas reser- voir in eastern Linqing depression LIANG Zhao1， ZHOU Yaoqi1， WANG Rui2， LIU Chenguang1， ZHU Zhijin3， ZHANG Debin3 （1. School of Geosciences， China University of Petroleum， Qingdao 266580， China； 2. Research Institute of Geological Sciences， ShengLi Oilfield Company， SINOPEC， Dongying 257051， China； 3.Gudao Oil Plant， Shengli Oilfield Company， SINOPEC， Dongying 257231， China） Abstract In order to find out the exploration potential of the coal-derived gas reservoir of the Upper Paleozoic of eastern Linqing depression， many ways were used to study its reservoir-ing conditions and analyze Gaogu 4 coal-derived gas reservoir. The results show that eastern Linqing depression develops coal and sandstone-mudstone. The coal and dark mudstone could act as source rocks， whose kerogen types are mainly or ⅢⅡ2， and dominatingly generate gas. The sandstones could act as reservoirs and the coal and mudstones could act as cap rocks. The gas in Taiyuan ation of well Gaogu 4 reservoir is mainly from the coal in the same ation， and the dissolved pores and micro-fractures are the main pore types. The gas was accumulated in Neogene-Quaternary after the shaping of the trap. The coal-derived gas pool is characterized by “near-source， self-generating， self-accumulating”， “super-late hydrocarbon generating and accumulating” and “favorable lateral barrier condition”. The areas devel- oping similar conditions should be the focus for future exploration. Key words upper Paleozoic； coal-derived gas； well Gaogu 4； eastern Linqing depression 煤成气藏的勘探在中国天然气工业的发展过程 中举足轻重。1979 年 3 月“成煤作用中形成的天然气 和石油”的发表，标志着煤成烃理论在国内的出现， 开辟了天然气勘探的新领域， 打破了“仅能在与腐泥型 烃源岩有关的地层中勘探油型气”的局限［1-3］。 渤海湾盆地的煤成气藏勘探近年来取得了很大 的突破［4］，石油地质工作者相继在冀中坳陷文安斜 坡［5］，黄骅坳陷孔西潜山孔古 4 井［6］，乌马营潜山乌 深 1 井［7］，济阳坳陷孤北-渤南潜山带［8］以及临清坳 陷东濮凹陷文留潜山［9］等地区发现了来源于上古生 界煤系烃源岩的油气，说明渤海湾盆地上古生界具 有良好的勘探前景。2000 年以来开始在临清坳陷东 ChaoXing 第 4 期 梁钊等 临清坳陷东部高古 4 井煤成气藏成藏特征 47 部进行煤成气专探工作，先后在各次级构造单元 部署钻探了 7 口探井，其中德古 2 井、康古 4 井 见煤成气显示，高古 4 井在完钻之后，太原组下 部 4 516～4 518 m 气测异常段日产气 2 039 m3， 日产 油 0.53 m3，对 4 514～4 525 m 井段进行大型二氧化 碳压裂后，日产天然气 2.1104 m3，同时日产凝析 油 30.18 t，生产一个月，累积产气 2.0105 m3，产 油 16 m3。 然而就整个临清坳陷东部而言， 煤成气专 探井密度仅为 0.001 4 口/km2，勘探程度低。由于对 煤成气藏类型，成藏特征等方面认识不清，极大地 限制了该区勘探工作的开展。本文在临清坳陷东部 基本石油地质条件研究的基础上，加以高古 4 井煤 成气藏的详细解剖，分析其圈闭特征、成藏过程和 控制因素，以期为该区煤成气藏勘探提供指导。 1 区域地质概况 临清坳陷位于渤海湾盆地西南缘，总体呈 NNE 向展布，为一叠加在上古生界残留含煤盆地之上的 中-新生代断陷盆地， 经历了多期次构造运动的复杂 叠加。 东西方向夹持在鲁西隆起与太行山隆起之间， 南邻开封坳陷，向北分别与冀中坳陷、黄骅坳陷、 沧县隆起、济阳坳陷相接［10］。临清坳陷东部是指北 到吴桥，南到冠县，武城-馆陶以东，西至鲁西隆起 的区域，包括德州-冠县凹陷、莘县凹陷和高唐-堂 邑凸起，呈“凹陷围绕凸起”分布［11-13］。区内断层极 为发育NE-NNE 向断层控制着凹陷和凸起以及次 级构造带的发育演化，NW-NWW（或近 EW）向断层 主要对凹陷（凸起）或次级构造带起着分隔和调节的 作用［14］（图 1）。 图 1 临清坳陷东部构造单元划分图 Fig.1 Location and structural units of eastern Linqing depression 根据钻井揭示及区域地层对比，临清坳陷地层 发育较全，除区域性缺失的上奥陶统、志留-泥盆系 和下石炭统外，其余地层均有分布。临清坳陷东部 上古生界沉积了一套海陆交互相和陆相沼泽煤系地 层［15］，本溪组-太原组主要为海相沉积，山西组-下 石盒子组为海陆交互相沉积，主要发育砂泥岩和煤 岩，缺失石千峰组沉积（表 1）。 表 1 临清坳陷东部上古生界发育特征 Table1 Upper Paleozoic of eastern Linqing depression 构造层（亚层） 地质年代 地层 岩性特征 石千峰组 缺失 P2 上石盒子组 上部紫红、深灰色泥岩夹浅灰色含砾砂岩、细砂岩，中部见铝土质泥岩，下部岩性较粗，为 灰白色、浅灰黑色粉砂岩与灰色、紫红色泥岩呈不等厚互层。 下石盒子组 灰色泥岩与浅灰色、灰白色细-粉砂岩不等厚互层，并夹有铝土质泥岩及少量炭质泥岩，顶底 处砂岩较发育。 P1 山西组 灰色、灰黑色泥岩与灰白色、浅灰色细砂岩呈略等厚互层，中间夹多层煤。 C3 太原组 深灰、黑灰色泥岩、炭质泥岩、煤层与浅灰色砂岩不等厚互层，夹深灰色灰岩和铝土质泥岩。 上 古 生 界 C2 本溪组 深灰色泥岩与浅灰色粉砂岩呈不等厚互层，夹铝土质泥岩、铝土岩，含铁泥岩、炭质泥岩及 薄煤层，有时夹灰岩。 2 煤系烃源岩特征 临清坳陷东部烃源岩主要为发育在山西组和太 原组的煤系烃源岩，包括煤岩和暗色泥岩（炭质泥岩 和湖相泥岩），在全区广泛分布，厚度稳定，平面上 煤层在莘县凹陷中心最厚，一般大于 15 m，暗色泥 岩（炭质泥岩和湖相泥岩）厚度在 100～150 m （图 2）。 2.1 有机质类型 有机质类型是烃源岩的质量指标，不同类型的有机 质生油气潜力不同，且会形成不同的产物。烃源岩有机质 ChaoXing 48 煤田地质与勘探 第 44 卷 图 2 临清坳陷东部上古生界煤层（a）与暗色泥岩（b）等厚图（单位m） Fig.2 Isopach map of coal （a） and dark mudstone （b） of Upper Paleozoic in eastern Linqing depression（Isopachs in meters） 类型研究一般指干酪根的类型研究， 利用基于干酪根有机 岩石学研究得出的有机显微组分组成方法， 对临清坳陷东 部上古生界煤系烃源岩干酪根类型进行研究（表2）。 a. 煤岩 太原组干酪根镜质组体积分数均大于 85％，惰质组含量变化大，壳质组和腐泥组总体积分 数均小于 10％，甚至不含；山西组干酪根镜质组含量 总体较太原组低，壳质组和腐泥组含量较高，惰质组 含量较太原组大， 在堂古 5 井达到 48％（表 2）。 太原组 和山西组干酪根类型均为Ⅲ型，全部生气。 b. 暗色泥岩 ①炭质泥岩 太原组干酪根镜质组 和腐泥组含量变化大，壳质组和惰质组含量低，但总 体以镜质组为主，多为Ⅲ型干酪根；山西组干酪根腐 泥组含量较多，高古 4 井干酪根多为Ⅱ2型（表 2）。太 原组干酪根多为Ⅲ型，生气为主，山西组则以Ⅱ型为 主，油气皆生。②湖相泥岩太原组中干酪根多以腐 泥组为主， 但镜质组含量也较高， 干酪根以Ⅱ型为主； 表 2 煤系烃源岩干酪根显微组分统计 Table 2 Statistics of coal-bearing source rock kerogen macerals 烃源岩类型 层位 井号 顶深/m 底深/m 腐泥组/％壳质组/％ 镜质组/％ 惰质组/％ 干酪根类型 高古7 2 890.4 2 894.7 0 11.9 77 11.1 Ⅲ 山西组 堂古5 3 054 3 055 19.47 7.2 25.33 48 Ⅲ 德古2 4 219.6 4 227.4 2.3 0 97.7 0 Ⅲ 高古4 4 515 4 518.6 9.3 0 88.3 2.3 Ⅲ 聊古2 958.8 962.5 0 8 92 0 Ⅲ 康古4 2 825 2 834 0 6.3 87.3 6.3 Ⅲ 煤岩 太原组 康古1 2 769 2 769 0 1.0 82.7 16.3 Ⅲ 德古2 4 179.89 4 187.89 93.7 0 6.3 0 Ⅰ 高古4 4 369 4 375.5 81.3 0 18.7 0 Ⅱ1 高古4 4 369 4 375.5 69.7 0 27.3 3 Ⅱ1 山西组 高古4 4 369 4 375.5 58 0 35.7 6.3 Ⅱ2 高古4 4 515 4 518.6 83.7 0 15 1.3 Ⅱ1 德古2 4 221.7 4 223 7.3 0 92.7 0 Ⅲ 炭质 泥岩 太原组 康古4 2 871 2 888 15 12 73 0 Ⅲ 康古4 2 714 2 756 26 22 52 0 Ⅲ 山西组 康古1 2 666 2 698 0 2.13 44.10 53.17 Ⅲ 高古7 3 032.5 3 038.2 88.7 0 9.7 1.7 Ⅱ1 聊古2 947.91 949.61 4 11 80 5 Ⅲ 高古4 4 515 4 518.6 62.3 0 36.7 1 Ⅱ2 湖相 泥岩 太原组 堂古5 3 144 3 146 55.4 1.14 9.38 34.09 Ⅱ2 ChaoXing 第 4 期 梁钊等 临清坳陷东部高古 4 井煤成气藏成藏特征 49 山西组干酪根则以镜质组为主，干酪根以Ⅲ型为主， 可见太原组油气皆生，而山西组则以生气为主。 2.2 有机质丰度 烃源岩中的有机质是形成油气的物质基础，有 机质在岩石中的相对含量称为有机质的丰度，是决 定烃源岩生烃能力的主要因素，常用的指标主要包 括有机碳含量（TOC）、氯仿沥青“A”等。有机质的成 熟度是指烃源岩的热演化程度，只有在成熟阶段烃 源岩才能够生成和排出大量烃类。 a. 煤岩 太原组有机碳质量分数较高，为 70.53％～84.69％，氯仿沥青“A” 质量分数为 0.62％～ 1.73％；山西组有机碳质量分数为 48.23％～74.5％，氯 仿沥青“A” 质量分数为 0.67％～1.47％。热解分析表明 生烃潜量（S1S2）较高， 全部大于 6 mg/g， 但是生烃效率 较低，热解峰值温度（Tmax）为 442～448℃℃，处于成熟 阶段［13］。太原组和山西组均发育很好烃源岩（表 3）。 b. 暗色泥岩 ①炭质泥岩 太原组的有机碳质量 分数为 1.92％～2.09％，氯仿沥青“A”为 0.02％～0.07％， 山西组的有机碳质量分数为 2.09％～4.2％，氯仿沥青 “A” 质量分数为 0.08％～0.66％；②湖相泥岩太原组 的有机碳质量分数为 0.88％～2.87％， 氯仿沥青“A” 的 质量分数为0.01％～0.19％， 山西组湖相泥岩极少发育。 热解分析表明生烃潜量（S1S2）变化大，生烃效率高， Tmax为 444～448℃℃，处于成熟-高成熟阶段［13］，可以 生成少量凝析油。 总体发育中等-好烃源岩， 具有较好 的生烃潜力。 表 3 烃源岩热解分析表［16］ Table 3 Pyrolysis statistics of source rocks［16］ 源岩类型 生烃潜量 /（mgg-1） 生烃效率 /（mgg-1） 峰值温 度/℃ 源岩质量 煤岩 16.9～260.3/120.6 7.5～22.3/13.8 442～448 很好 暗色泥岩0.4～30.7/9.114.4～30.6/22.7 444～448 中等-好 注0.4～30.7/9.1 表示最小值～最大值/平均值，其他类同。 3 高古 4 井煤成气藏解剖 高古 4 井位于临清坳陷东部莘县凹陷中部， 处于 堂邑东断层下降盘断块圈闭的高点部位。 高古 4 西断 层走向 NNE，控制圈闭的发育演化，延伸 14 km， 上古生界顶面断层落差 200～300 m， 断块上古生界顶 面埋深 3 900 m 左右，圈闭面积 21.2 km2 ［16］（图 3）。 图 3 高古 4 井煤成气藏上古生界顶部构造图 Fig.3 Strctural map of the top of Upper Paleozoic of well Gaogu 4 coal-derived gas reservoir ChaoXing 50 煤田地质与勘探 第 44 卷 3.1 成藏条件 3.1.1 油气源条件 对高古 4 井太原组气藏中的天然气组分组成和碳 同位素特征进行分析，发现其中含有一定量的非烃气 体 N2和 CO2，甲烷含量高，重烃含量低，具有煤成气 的一般特点；乙烷碳同位素可以作为煤成气和油型气 的划分标准，一般将 δ13C2≥-28.0‰作为煤成气乙烷 的判别标准［17］， 高古 4 井天然气 δ13C2 -27.4‰（表 4）， 具有煤成气的一般特点。临清坳陷东部火成岩发育， 所以高古 4 井的煤成气中含有一定数量的 CO2［4］。 依据戴金星等 ［3］ 总结的煤成甲烷回归方程 δ13C114.12lgRran-34.39、刘文汇完善的煤成气 δ13C1与 Rran之 间 的 二 阶 段 分 馏 模 式 δ13C148.77lgRran- 34.1（Rran＜0.8％）和δ13C122.42lgRran- 34.8（Rran＞0.8％）［18］， 计算的高古 4 井天然气成熟度为0.81％～0.91％，与测定 的太原组煤岩的成熟度近似（表5）。 此外高古4 井气藏中 还含有少量的轻质油，说明该区上古生界暗色泥岩还处 在生油窗内，Rran≈1％，成熟度相当于生油高峰［4］。综合 分析认为高古4 井气藏中天然气主要为煤成气，但可能 混有一些其它来源的天然气。 表 4 高古 4 井煤成气组分及碳同位素分析结果［16］ Table 4 Composition and carbon isotope analysis of coal-derived gas in well Gaogu 4［16］ 天然气组分/％ 碳同位素 δ13C/‰ 井号 层位 井深/m N2 CO2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10CH4 C2H6 C3H8 高古4 C 4 514～4 525 1.30 3.42 74.1012.725.95 0.65 -35.7 -27.4 -24.5 表 5 高古 4 井上古生界烃源岩地化分析结果［16］ Table 5 Geochemical analysis of Upper Paleozoic source rocks of well Gaogu 4［16］ 井段/m 层位 岩性 Rran/％ 炭质泥岩 1.08 炭质泥岩 1.05 4 369.0～4 375.5 山西组 炭质泥岩 1.04 煤 1.08 炭质泥岩 1.09 4 515.0～4 518.6 太原组 炭质泥岩 1.11 3.1.2 储盖组合条件 高古 4 井地区上古生界各组段均发育储层，上石 盒子组奎山段和万山段发育河道砂，储集物性最好； 太原组次之， 主要发育障壁-潮坪相沉积， 储层岩性为 细砂岩；山西组与下石盒子组发育薄层的三角洲分流 河道砂； 本溪组主要发育台地-泻湖相沉积， 储层基本 不发育［19］。据测井解释物性资料，上石盒子组砂岩孔 隙度平均为 9.63％，渗透率平均为 4.42l0-3 μm2，下 石盒子组砂岩孔隙度平均为 7.86％，渗透率平均为 1.75l0-3 μm2，为较差-较好储层；山西组砂岩孔隙度 平均为 7.34％，渗透率平均 0.99l0-3 μm2，太原组砂 岩孔隙度平均为 6.76％，渗透率平均 1.58l0-3 μm2， 为较差储层。储集空间类型以次生溶蚀孔隙和微裂缝 为主，总体表现为低孔低渗储层。 上古生界各组段发育的泥岩可作为同组段砂岩 的盖层，组成交互式储盖组合，孝妇河段发育厚层 泥岩，可作为区域性盖层。此外，下伏奥陶系顶部 发育风化壳储层与上覆本溪组铝土质泥岩形成储盖 组合，中生界泥岩也可作为区域性盖层。高古 4 井 太原组砂岩岩性油气藏的直接盖层为一套暗色泥 岩，厚度约 18 m，突破压力为 10 MPa，裂缝不发 育，是质量很好的盖层。高古 4 井区发育的储盖组 合与成藏体系特征如图 4 所示。 3.2 成藏过程 高古 4 井含油断块构造上倾方向被一条与地层 倾斜方向相反的断层切割，东侧被一条与地层倾斜 方向相同的断层切割，剖面上形成了一个地垒，表 现为“洼中隆”的构造型式。通过对临清坳陷东部莘 县凹陷构造演化史，高古 4 井沉积-埋藏史、煤系烃 源岩有机质热演化成熟度进行分析与测试发现，高 古 4 井区附近的烃源岩主要经历古近纪和新近纪- 第四纪的生烃过程，天然气的充注与聚集主要是在 新近纪-第四纪完成的。 早-中三叠世末， 临清坳陷东部上古生界煤系烃 源岩整体埋深约 2 800～3 200 m，区域构造稳定，地 温梯度较低，烃源岩有机质反射率 Rran为 0.6％～ 0.7％，生成了少量的烃类。 中生代临清坳陷东部下降接受沉积，晚侏罗- 早白垩世进入断陷盆地演化阶段，堂邑东西断层和 姜店断层均在该时期开始发育，高古 4 井形成简单 的地垒-地堑相间构造（图 5）。 莘县凹陷侏罗-白垩系 沉积厚度约 1 500～2 000 m，最低洼处煤系烃源岩顶 面埋深超过 3 000 m，Rran可达 0.8％左右，有机质热 演化进入成熟阶段，生成了一定量的烃类。该时期 高古 4 井区位于较高部位，断块上及附近烃源岩埋 藏浅，未能达到二次生烃门限，远端低洼处有效烃 源灶生成的天然气又无法远距离运移过来，因此高 古 4 井在中生代未发生烃类充注与成藏过程。中生 ChaoXing 第 4 期 梁钊等 临清坳陷东部高古 4 井煤成气藏成藏特征 51 代末的晚燕山运动使该区整体抬升遭受剥蚀，已聚 集的天然气遭到破坏［14］。 图 4 高古 4 井生储盖组合示意图［16］ Fig.4 Schematic diagram of the combination of reservoir， source rock and cap rock in well Gaogu 4［16］ 图 5 高古 4 井煤成气藏成藏过程示意图 Fig.5 Schematic diagram of the stages of hydrocarbon accumulation of well Gaogu 4 coal-derived gas reservoir 进入新生代， 断陷作用强烈， 临清坳陷东部开始 形成“凹凸相间”的局面。 堂邑东断层和姜店断层开始 重新活动， 产生多条次级断层， 控制了高古 4 井断块 圈闭的形成。 煤系烃源岩继续深埋， 古近纪末最大沉 积厚度超过 2 000 m， 二次生烃门限 Rran在 0.8％左右， 对应深度约 3 500 m， 到 4 300 m 左右 Rran达到 1.0％， 进入生烃高峰。 高古 4 井断块上及周围低洼处的煤系 烃源岩在古近纪末期开始进入二次生烃门限， 但是东 营组沉积期之后的抬升剥蚀造成了生烃作用短暂停 止。 新近纪临清坳陷东部整体拗陷沉降， 高古 4 井断 块没有受到明显的改造， 并接受沉积继续深埋， 断块 上和附近低洼处的烃源岩很快又进入生烃门限， 之后 不断深埋， 新近纪晚期开始煤系烃源岩大范围高强度 生烃。 高古 4 井区作为倾斜断块上的构造高点， 是油 气运移的重要指向。 断块上烃源岩生成的天然气近距 离运移至太原组储层中聚集， 西侧低洼处烃源岩和东 侧低洼处烃源岩生成的烃类虽然大部分通过断层散 失，但是小部分可以通过断层运移至太原组储层位 置， 继而在骨架砂体中运移到合适部位聚集成藏。 由 于姜店断层的存在， 该断层以东低洼处烃源岩生成的 油气无法运移到高古 4 井处。 由此可见， 高古 4 井区 煤系烃源岩大量生排烃的关键时刻在新近纪后期至 第四纪，按照戴金星等［20］的研究，属于超晚期生烃 成藏型。 3.3 其他组段勘探失利原因分析 高古 4 井上石盒子组奎山段和万山段河流相砂 岩储集物性最好，太原组砂岩次之，两者均可储集 油气。被本溪组铝土质泥岩覆盖的奥陶系顶部也发 ChaoXing 52 煤田地质与勘探 第 44 卷 育性能良好的风化壳储层。然而，该区仅在储层物 性相对较差的太原组储层中发现了砂岩岩性气藏， 而在其它组段的储层中却没有天然气聚集［16］，是什 么原因造成了高古 4 井区其它各组段储层的勘探失 利高古 4 井断块西侧被反向断层切割，断层落差 为 400 m 左右，错断古生界与中生界，断层两盘的 地层对置情况如图 6 所示。 图 6 高古 4 井西断层两盘岩性对置情况示意图 Fig.6 Schematic diagram of the cross-fault lithology juxtaposition of west well Gaogu 4 fault 经过分析可知，断层下盘的上石盒子组奎山段 和万山段砂岩与断层上盘的中生界相对接，由于该 区中生界碎屑岩发育，尤其是下部的砂砾岩单层厚 度大，储集物性好，不利于侧向封堵；断层下盘奥 陶系顶部风化壳储层与断层上盘的上石盒子组万山 段砂岩相对接，侧向遮挡条件也很差，因此在这两 套储集层中均未发现天然气。而发现天然气聚集的 太原组储层则与上石盒子组万山段顶部的泥岩段相 对接，阻止了烃类的继续运移，形成了高古 4 井太 原组砂岩岩性煤成气藏［16］。 3.4 成藏主控因素 通过对高古 4 井煤成气藏的成藏条件和成藏过 程进行研究以及对未形成油气聚集的其它组段储层 进行勘探失利原因对比分析，认为高古 4 井煤成气 藏形成的主控因素有 a. 超晚期生烃成藏 天然气的分子小，重量小，易散失，地壳中天 然气藏的赋存状态是天然气不断散失和气源岩不断 补充达到某种程度上的相对平衡而造成的“暂时”结 果，那么生气高峰期和成藏期晚就意味着天然气散 失过程时间短，有利于气藏的保存［21］。高古 4 井区 煤系烃源岩主要在新近纪晚期到第四纪进入生气高 峰，一方面与古近纪定型的圈闭配置好，有利于烃 类聚集，另一方面可保持气藏持续有气源供给，可 弥补气藏的散失，有利于煤成气藏的形成和保存。 b. 近源自生自储 太原组低孔低渗砂岩储层包围在生烃层系之 间，在煤系烃源岩大量生排烃时期，天然气可以就 地通过向上和向下排烃运移到储层中聚集，并且断 块周围低洼处烃源岩生成的天然气也可以通过断层 近距离运移到砂岩储层中来，输导体系简单有效， 运移距离短，有利于天然气的富集。 c. 断层侧向遮挡 高古 4 井断块圈闭储层虽然总体表现为低孔低 渗，但是对于天然气的聚集来说已经足够，甚至是有 利的。太原组泥岩提供了良好的上覆封盖条件，控制 断块圈闭的断层落差小，上盘奎山段泥岩通过对置封 堵下盘太原组储层，形成良好的侧向遮挡条件。 4 结 论 a. 临清坳陷东部上古生界沉积时期有机质以 大量陆源高等植物输入为主，烃源岩主要为发育在 太原组-山西组的煤系烃源岩，烃源岩质量好，干酪 根类型以Ⅲ型和Ⅱ2为主，总体生气为主。 b. 临清坳陷东部经历了多期次原型盆地的叠 加改造，上古生界煤系烃源岩有机质热演化过程复 杂，在三叠纪、晚侏罗-早白垩世、古近纪和新近纪- 第四纪多次进入生烃门限，但从生成的资源量和成 藏的最终结果来说，以最后一次深埋生烃为主，保 证了天然气晚期生烃成藏，有利于煤成气藏的形成 和保存。 c. 高古 4 井煤成气藏的形成具有“近源自生自 储、超晚期生烃成藏、断层侧向遮挡”的特征，它的 勘探成功，表明临清坳陷东部具备形成煤成气藏的 基本石油地质条件，也指明了临清坳陷东部煤成气 藏的勘探应该以寻找新生代之前烃源岩生烃潜力消 耗不大、主要在新近纪以来持续生烃，围绕有效烃 源岩区发育有利圈闭的地区为主。 参考文献 ［1］ 戴金星. 中国煤成气潜在区［J］. 石油勘探与开发， 2007， 34（6） 641-645. DAI Jinxing. Potential areas for coal-ed gas exploration in China［J］. Petroleum Exploration and Development， 2007， 34（6） 641-645. ［2］ 戴金星，杨春，胡国艺，等. 煤成气是中国天然气工业的主角 ［J］. 天然气地球科学，2008，19（6）733-740. DAI Jinxing，YANG Chun，HU Guoyi，et al. Coal-ed gas plays a significant role in the natural gas industry of China［J］. Natural Gas Geoscience，2008，19（6）733-740. ［3］ 戴金星，倪云燕，黄士鹏，等. 煤成气研究对中国天然气工业 ChaoXing 第 4 期 梁钊等 临清坳陷东部高古 4 井煤成气藏成藏特征 53 发展的重要意义［J］. 天然气地球科学，2014，25（1）1-22. DAI Jinxing，NI yunyan，HUANG Shipeng，et al. Significant function of coal-derived gas study for natural gas industry de- velopment in China［J］. Natural Gas Geoscience，2014，25（1） 1-22. ［4］ 金强，宋国奇，梁宏斌，等. 渤海湾盆地源于石炭系-二叠系 的煤成气成因特征和潜力分析［J］. 地质学报，2009，83（6） 861-867. JIN Qiang， SONG Guoqi， LIANG Hongbin， et al. Characteristics of Carboniferous-Permian coal-derived gas in the Bohai bay ba- sin and their implication to exploration potential［J］. Acta Geo- logic Sinica，2009，83（6）861-866. ［5］ 党振荣，刘永斗，王秀，等. 苏桥潜山油气藏烃源讨论［J］. 石 油学报，2001，22（6）18-23. DANG Zhenrong，LIU Yongdou，WANG Xiu，et al. Discussion on the source rock in Suqiao buried hill hydrocarbon reser- voirs［J］. Acta Petrolei Sinica，2001，22（6）18-23. ［6］ 曾凡刚， 程克明. 黄骅坳陷孔古 4 井原油的成因探讨［J］. 地质 地球化学，1998，26（3）62-66. ZENG Fangang，CHENG Keming. Genesis of coal-generated oil in Konggu-4 well in Huanghua depression［J］. Geology-Geoch- emistry，1998，26（3）62-66. ［7］ 付立新，陈善勇，王丹丽，等. 乌马营奥陶系潜山天然气藏特 点及成藏过程［J］. 石油勘探与开发，2002，29（5）25-27. FU Lixin，CHEN Shanyong，WANG Danli，et al. Natural gas pool in Ordovician reservoir in Wumaying buried-hill and its ation history［J］. Petroleum Exploration and Development， 2002，29 （5）25-27. ［8］ 王力，金强，林腊梅，等. 济阳坳陷孤北-渤南地区渤古 4 潜 山天然气地球化学特征及气源探讨［J］. 天然气地球科学， 2007，18（5）715-719. WANG Li，JIN Qiang，LIN Lamei，et al. The geochemical characteristics of natural gas and discussion on gas source in Bogu 4 buried hill［J］. Natural Gas Geoscience，2007，18（5） 715-719. ［9］ 许化政， 周新科. 东濮凹陷文留气藏天然气成因与成藏史分析 ［J］. 石油勘探与开发，2005，32（4）118-124. XU Huazheng，ZHOU Xinke. Gas genesis and accumulation history of Wenliu gas pool in Dongpu sag，center China［J］. Petroleum Exploration and Development， 2005， 32（4） 118-124. ［10］ 李文涛， 陈红汉. 多旋回叠合盆地油气成藏期次与成藏时期确 定以渤海湾盆地临清坳陷东部上古生界为例［J］. 石油与天 然气地质，2011，32（3）333-341. LI Wentao，CHEN Honghan. Hydrocarbon accumulation stages and their timing in multi-cyclical superimposed basins-a case study of the Upper Paleozoic in the eastern Linqing depression， the Boh