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1、 年 地 质论评 GE L O GI C AL RE VI E W V o 1 5 6 N o 6 N o v 2 01 0 四川盆地川东南地区 源一盖 匹配关系研究 袁玉 松 孙 冬胜 周雁 李 双 建 汪 新 伟 张荣强 沃 玉 进 郑和荣 中国石 油化 工股 份有 限公 司石 油勘探 开发研 究 院 北 京 1 0 0 0 8 3 内容提 要 采用重建烃源岩生烃史 源 和泥质 盖层 排替压 力演 化史 盖 的方法 研 究源盖 动态 匹配关 系 以确定泥质盖层封闭动态有效性 针对川东南地 区丁山 1 井 泥质 盖层封 闭性的研究 结果表 明 J I f 东南地 区寒武 系泥质 盖层 不仅
2、封闭性能形成时间早 于震旦 系烃源 岩生烃 时间 而且排替 压力 大 最大排替压力高达 2 6 MP a 封闭能力强 具备封闭超高压气藏 的能力 源盖 匹配关系好 对 下伏烃源岩 具备有效 封盖作用 志 留系泥质盖层 虽然现今排 替压力较 大 但封闭性形成时 间晚于下 伏寒武 系烃源岩 生烃 时间 源盖 匹配关 系不理想 有效 封闭 性 较差 二叠系和三叠系泥质盖层封 闭性 形成 时间分 别早 于志 留系和 二替 系烃 源岩 的生烃 时问 具备 有效封 闭能 力 且最大排替压力都大于 l 0 MP a 可封 闭高压气藏 关键词 泥质盖层 生烃史 排替压力史 封 闭有 效性 源 盖 匹配 川 I
3、 东南 油 气成 藏要 素 中 生 烃 是基 础 圈 闭是 条 件 保 存 是关 键 李 明诚 和李 伟 1 9 9 7 源一 盖 控烃 理 论明确指 出 只要发育优质的烃源岩 良好的区域盖 层 就必然具有丰富的油气 资源和 良好的勘探潜力 金 之钧 等o 油 气 勘 探 实 践 和 综 合 研 究 表 明 保 存条件是 中国南方海相油气成藏 的关键要素 粱兴 等 2 0 0 4 袁彩 萍等 2 0 0 5 楼 章华 等 2 0 0 6 沃玉 进等 2 0 0 6 肖开华等 2 0 0 6 但是 如何正确认 识 和评价 保存 条件 如 何 有 效 开 展 中 国南 方 海 相 油 气 勘探研
4、究工 作 已经 成 为 摆 在 中 国 南方 油 气 勘 探 研究面前的突出问题 金之钧等 2 0 0 6 如何从动 态演化的角度定量评价泥质盖层建造阶段的封闭性 及有 效性是 本 文要尝 试解 决 的问题 盖层建 造 阶段封 闭有 效性 指 盖层封 闭性 的形 成 时 间早于 至少 不晚 于 下覆烃 源岩 的生 烃 时间 通 常情 况下 石油 很 容 易被 封 住 因此 本 文 着 重 关 注 盖层 封 闭天然气 的形 成 时间是 否早 于下 覆烃 源岩 干 酪根 的生气 时 间来评 价 源一 盖 匹配关 系 采 用 重 建盆地 热演 化史 定量 计算 烃 源岩 的生烃 史 利用 泥 岩孔
5、隙度 和排替 压力 实 测数 据 资 料 求 取 孔 隙 度 与 排替 压力之 间的相关 关 系 通 过埋藏 史恢 复 计 算 泥 质盖层 的孔 隙度 演 化 史 进 而计 算 盖层 的排 替 压力 演化史 分析下伏烃源岩的生烃史与上覆泥质盖层 的排替压力演化史 的时间匹配关系 即 源盖 匹 配关 系 确 定盖 层 封 盖 油 气 的动 态 有 效性 四川 盆 地 中三叠统 膏 盐岩 对 天 然气 的封 盖 起 重 要作 用 但 在 川东 南地 区的构 造 高部 位 这 套 膏 盐 岩 已被 剥 蚀 殆 尽 因此 泥质 盖层 的封 闭性 对 于 该 地 区 的油 气 保 存至关重要 丁山 1井
6、位 于盆地边缘 可用其盖层 有效性分析推测川东南地区 从而具有代表性 故本 文 选取 丁 山 1 井 为例 来研 究该 区泥质 盖层 封闭 动态 演 化及 有效 性 值 得 说 明 的是 本 文 是关 于 泥 质盖 层 封 闭动 态 演 化及 有效 性 问题 研 究 的 阶段 性 成 果 即初 步 解 决 了泥质盖层建造阶段的封闭性动态演化及有效性研 究 问题 对 于 中国南 方 海 相 油 气 勘探 来 说 虽 然 改 造 阶段 的封 闭性演 化 是 一 个 更 为 重要 的问题 但 同 时 又是更 为 复杂 的 问题 尤 其 是 改 造 阶段 盖 层 封 闭 性 的定量 研究 方法 评 价
7、指 标 等 问 题 目前 都 没 有 明 确 因此 本文 尚未 涉 及 构造 改 造 阶 段 封 闭性 演 化 的 内容 l 烃源岩与盖层 发育特征 川东 南地 区丁 山 1井 自上而下 钻遇 了下三 叠统 茅草 铺组 夜 郎组 上二 叠统 长兴组 龙 潭组 中二叠 统茅 口组 栖 霞组 下 二 叠 统 梁 山组 中志 留统 韩家 店组 下志 留统石牛栏组 龙 马溪组 上奥陶上统五 峰组 涧草 沟组 中奥 陶统 宝塔 组 十字铺 组 下 奥 陶 注 本文为 国家 自然科学基金资助项 目 编号 4 0 9 7 4 0 4 8 国家科技重大 专项 编号 2 0 0 8 Z X o 5 o o 5
8、的成果 收稿 日期 2 0 0 9 1 1 1 8 改 回 日期 2 0 1 0 1 0 2 0 责任编辑 章雨旭 作者简介 袁 玉松 男 博士后 高级工程师 地热学 石油地 质专业 主要从事盆地热演化研 究 Ema i l y s y u a n 1 2 6 c o m 地质论评 统牯 牛潭组 湄潭组 红花 园组 桐 梓组 中 上寒 武 统娄 山关群 中寒 武统 石 冷水 组 陡坡 寺组 下 寒 武 统清 虚洞组 金顶 山组 明心 寺组 牛蹄 塘 组 以及 震 旦 系灯 影组 未 穿 揭示 了震旦 系 灯影 组 下 寒 武 统牛蹄 塘组 下志 留统 龙 马溪 组 和二 叠 系 4套 海 相
9、烃源 岩 灯影 组 底 部 烃 源 岩 有 机 碳 含量 为 1 0 牛蹄塘 组有机 碳 含 量 最 大 1 6 5 最 小 0 4 5 平 均 0 7 7 8 热 演 化 程度 高 R o普 遍 大 于 3 2 龙 马溪 组 有 机 碳 含 量 最 大 1 2 l 最 小 0 8 平 均 1 0 6 6 R o普 遍 大于 2 6 龙 潭组 有机 碳 含量 为 2 1 热演 化程度 亦接近 过成熟 干气 阶段 R o普 遍 在 2 0 左右 丁 山 1井下寒 武统 牛蹄塘组 和下 志留统龙 马溪 组 泥质岩含 量高 厚度大 为川东 南地 区的 区域 性盖 层 牛蹄塘 组泥质 岩类单 层厚度
10、最 大 2 8 5 m 一般 厚度 6 0 m 总厚 度 1 1 l 1 m 龙 马 溪 组 上部 为 厚 层 灰质泥 岩 中部 为厚层 泥岩夹灰 质泥 岩 下部 为厚 层碳 质泥岩 泥 质岩 单 层 厚度 最 大 4 8 2 m 累计 厚 度 1 4 4 5 m 下二 叠 统 梁 山组 为 深 灰 色 泥岩 厚 度 较 薄 仅 8 0 m 上 二 叠 统龙 潭 组 为 黑 色 炭质 泥 岩 厚度 为 9 2 5 m 此外 下 三叠统夜 郎组 泥 质岩 含量 亦 较高 单 层最大 厚度可达 2 6 5 m 泥质 岩 累计 厚度 达 1 4 4 3 m 2 热史恢复与烃源岩生烃史 沉积 盆地热史
11、 恢复 的原理 与方法归 纳起来 有构 造一 热演 化法 王 良书和施 央 申 1 9 8 9 何 丽娟 等 1 9 9 5 何 丽娟 1 9 9 6 何 丽娟和 熊亮萍 1 9 9 8 邱楠 生 等 2 0 0 4 和 古 温 标 热 史 反 演 法 胡 圣 标 和 汪 集 吻 1 9 9 5 胡圣 标 等 1 9 9 8 邱楠 生 等 2 0 0 4 前 者主要应用于拉张盆地 后者则只适合于在过去而 8 1 主 0 三6 5 6 0 55 地质 n Ma j 70 J J I l 400 30 200 不是 现今 达 到 最 高古 地 温 的沉 积 盆 地 胡 圣 标 等 1 9 9 8
12、中 上扬 子地 区经历过 多期热 事件 晚期发 生 了显著 的抬升剥蚀 和冷 却过 程 因此 古温标 热史 反演 法适合 于川东 南地 区的热 史恢复 2 1钻井热 流史 利用古 温标 R o数据 采 用古 热 流法 L e r c h e e t a 1 t 9 8 4 胡圣标 等 1 9 9 8 进行 川东南地 区丁山 1 井热 史恢复 结果 显示 图 1 a 川东 南地 区古生代 期 间热流不 断增 高 至 中二 叠世 末 2 5 8 Ma 达 到最 大值 7 6 mW m 自晚二叠 世 以来 热流逐 渐 降低 现今 地表热 流为 6 1 mW m 图 1 b展示 了热 史恢 复时古温标
13、 R o实测值与计算值的拟合状况 可以 看出 二者拟合效果较好 热史路径可接受 上扬 子 地 区早 古生 代 为克 拉通 盆 地 阶段 基 底 热 流较低 晚古 生代为 伸展裂 陷 阶段 在 中二叠世末 发生 大规模 玄武 岩 喷发 热 事件 从 而 在大 约 2 5 8 Ma 时达 到最 高古热 流 玄 武岩 喷 发热 事 件 的结 束 和 印 支一 燕 山期 的持 续 沉 降充 填 造 成 晚 二叠 世 以来 热 流降低的冷却过程 喜马拉雅期 的强烈抬升剥蚀 盆地进一步冷却 可见 丁山 1 井热史反演结果与 区域 构造演 化 和岩浆活 动活动 热事 件吻合 2 2烃 源岩 生烃史 近年 来
14、 的研 究 表 明 当地层 温 度 升高 到一 定 程 度 原油可 以裂 解 为天 然 气 原油 开始 大量 裂 解 生 气对 应 的 R o值为 1 6 原油 裂解 的主生气 期对 应 R o值 为 1 6 3 5 而 型 干酪 根 开 始 大 量 裂 解生 气对 应 的 Ro值 为 1 1 主 生 气 期 R o值 为 1 1 2 6 赵 文智 等 2 0 0 5 赵文智 等 2 0 0 6 综合 考虑最 新研 究进 展 行 业标 准 以及 南方 海 相 烃 源岩 高热演 化 和多元生 烃 的特 点 金 之钧 和张金川 2 0 0 3 金 之钧 和 蔡 立 国 2 0 0 7 在 本 次
15、研 究 中 将 f l 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 Rof l 0 4 0 8 2 1 6 2 2 4 2 8 3 2 3 6 4 图 1川东南地 区丁山 1井热史恢复结果 a 地表热流史 b R o实测值与模拟值对 比 F i g 1 M a p s h o wi n g t h e r e s u l t s o f t h e r ma l h i s t o r y r e c o n s t r u c t i o n i n t h e Dr i l l Di n g s h a n 一 1 s o u t h e a s t S i c h u a n
16、 ba s i n he a t f l o w hi s t or y b f i t ne s s o f t he mod e l e d a n d me a s ur e d Ro 第 6期 袁玉松等 四川盆地川东南地区 源一 盖 匹配关系研究 8 0 7 0 6 0 5 0 4 O 3 0 2 O 1 O O 图 2川 I 东南地 区丁山 1井泥质盖层孔隙度演化史 Fi g 2 Po r o s i t y hi s t o r i e s o f t he mu ds t o ne c a p r o c ks i n Di ng s ha n 1 s ou t he a s t Si c hu a n b as i n 有 机质 热演 化 程 度 指标 R o 一0 5 划 为 生烃 开始 R o 0 5 1 3 为 生 油 期 其 中 Ro 一 0 5 0 7 为生油 早 期 R o 一 0 7 l 3 为 生 油 高 峰 期 R o 1 3 3 5 为 生 气 期 其 中 R o 1 3 2 6 为干酪根主生气期 R o 一1 6 3 5 为 原 油裂 解气 期 R
