1、金湖凹陷油氣生成與成藏研究,一、前言 二、區(qū)域地質(zhì)概況 三、金湖凹陷沉積特征 四 、阜寧組烴源巖評(píng)價(jià) 五、油源對(duì)比 六、阜f寧組成藏規(guī)律研究 七、結(jié)論和認(rèn)識(shí),一、前言,經(jīng)過(guò)數(shù)十年的勘探，金湖凹陷已發(fā)現(xiàn)了豐富的油氣資源，以下第三系古新統(tǒng)阜寧組為主要的油氣富集層段，其中阜寧組油氣主要來(lái)源于阜二段。前人已經(jīng)對(duì)研究區(qū)油氣富集規(guī)律及成藏期次進(jìn)行了大量的研究。,二、區(qū)域地質(zhì)概況,蘇北盆地構(gòu)造分區(qū)概況,金湖凹陷位于蘇北盆地東臺(tái)坳陷西部，形成于晚白堊紀(jì)之后，是一個(gè)由于斷塊體的差異升降而形成的南斷北超的箕狀凹陷，楊村斷層為凹陷的邊界大斷層，石崗及銅城斷層為次一級(jí)斷層。北起建湖隆起，南至天長(zhǎng)凸起、菱塘橋低凸起，西

2、與張八嶺相連，東鄰柳堡低凸起，地跨江蘇、安徽兩省，面積5000km2。凹陷北部有三河、汜水次凹相隔石港斷層，唐港構(gòu)造帶；凹陷南部有汊澗、龍崗次凹，受控于楊村斷層，成北北東向展布。,經(jīng)過(guò)50余年的勘探，金湖凹陷發(fā)現(xiàn)了一批以復(fù)雜斷塊油氣藏為主的中、小型油氣田。截止目前，金湖凹陷已發(fā)現(xiàn)探明地質(zhì)資源量16900萬(wàn)噸，探明8316萬(wàn)噸，中深層（2100m）低滲透儲(chǔ)量734萬(wàn)噸，已進(jìn)入中高成熟勘探階段。從勘探潛力與勘探意義上分析來(lái)看，金湖凹陷的龍崗次凹與汜水次凹是金湖凹陷勘探比較有利的兩個(gè)地區(qū)。今后勘探的主要方向是向深層、隱蔽性油氣藏發(fā)展。金湖凹陷多為低滲透型油藏。 地質(zhì)研究與勘探實(shí)踐表明，金湖凹陷目前已

3、進(jìn)入中高勘探程度階段，勘探難度越來(lái)越大。因此，利用油氣勘探的新理論新方法，對(duì)研究區(qū)開(kāi)展深入研究，成為油氣勘探工作者的當(dāng)務(wù)之急。,三、金湖凹陷沉積特征 下第三系古新統(tǒng)阜寧組（E1f）是一套水進(jìn)式沉積，巖性自下而上由粗變細(xì)，屬正旋回，厚約1100-1500米。進(jìn)一步可細(xì)分為四個(gè)段，自下而上可分為阜一段、阜二段、阜三段、阜四段，巖性段之間大都整合接觸，巖性由粗到細(xì)可分為二個(gè)正旋回，正旋回上部的阜四段和阜二段的半深-深湖相泥巖為主的巖系是主要的生油巖系。 （1）阜四段（E1f4）：由灰黑色泥頁(yè)巖夾薄層泥灰?guī)r與油頁(yè)巖組成。缺乏明顯向上變細(xì)的河道層序，主要表現(xiàn)為淺湖泥巖夾砂壩和席狀砂及遠(yuǎn)砂壩砂體。阜四段屬

4、于恒定物源供給的三角洲體系。,（2）阜三段（E1f3）：灰色粉細(xì)砂巖與灰黑色泥巖互層。根據(jù)巖心描述可確定阜三段主要為三角洲前緣沉積，以水下分流河道、河口砂壩和席狀砂等沉積微相為主。物源主要來(lái)于張八嶺隆起和建湖隆起，砂體厚度20-30m。 （3）阜二段（E1f2）：主要巖性以灰黑色泥巖夾泥灰?guī)r、油頁(yè)巖及生物灰?guī)r為主，巖性由細(xì)到粗。在其底部及中下部為暗色泥巖夾粉砂巖和具有空隙結(jié)構(gòu)的生物灰?guī)r，常形成良好的自生自儲(chǔ)的生儲(chǔ)蓋組合，厚度為0-350m。阜二段沉積相是比較典型的灘、壩類型，碎屑巖主要為河控三角洲沉積。,在阜二段沉積中后期，隨著河流供屑能力的減弱，開(kāi)始生成碳酸鹽沉積，巖性以生物灰?guī)r為主，見(jiàn)少量

5、薄層鮞?；?guī)r和藻灰?guī)r。 （4）阜一段（E1f1）：主要為紅色砂泥巖沉積，系整個(gè)阜寧組正旋回的底部次級(jí)旋回，巖性由粗到細(xì)。根據(jù)鉆井取心沉積特征分析，阜一段為淺水充氧陸源湖波沉積，湖泊水體相對(duì)較淺，沉積作用類型以淺水三角洲體系的分流河道，分流間和遠(yuǎn)端席狀砂為主，河口砂壩砂體發(fā)育較差。整個(gè)凹陷大體為河道和砂泥互層的正韻律。砂體厚度自邊緣向凹陷中心變薄，但砂體的形態(tài)受到物源的控制。,沉積旋回,金湖凹陷主要發(fā)育兩套烴源巖：阜寧組阜二段、阜四段 (1) 阜四段烴源巖為大套暗色泥巖火薄層泥灰?guī)r及油頁(yè)巖，總體處于低熟階段，只有深凹部位達(dá)到了成熟，阜四段烴源巖厚度約為200m,面積達(dá)3798km2，沉積相為半深

6、湖相。 (2) 阜二段烴源巖為灰黑色泥巖火薄層泥灰?guī)r、生物灰?guī)r或鱺粒灰?guī)r，總體成熟度較高。該套烴源是研究區(qū)的主要烴源巖。阜二烴源巖厚度約為150m,面積達(dá)4847km2，積相為半深湖相。 金湖凹陷生儲(chǔ)蓋組合分析 (1)生油層：阜寧組阜二段、阜四段。,(2)儲(chǔ)集層： 金湖凹陷主要的儲(chǔ)集層是砂巖儲(chǔ)集層，阜寧組除發(fā)育阜一段、阜二段、戴南組二套砂巖儲(chǔ)集層外，阜二段下部和阜四段下部砂巖也較發(fā)育，其中阜二段下部砂層是金湖凹陷南部的最有利的儲(chǔ)集層。 （3）蓋層： 金湖凹陷存在著兩種類型的蓋層:區(qū)域性蓋層和局部性蓋層。區(qū)域蓋層主要有阜二段和阜四段兩套。 研究區(qū)發(fā)育多套局部蓋層，主要包括:阜二段局部蓋層、戴一段

7、頂部蓋層等。其中阜二段有大量的油氣聚集，局部蓋層對(duì)油氣藏的形成起重要作用。,（4）生儲(chǔ)蓋組合： 金湖凹陷南部主要發(fā)育三種生儲(chǔ)蓋組合型式:中生上下儲(chǔ)組合型式，阜二段發(fā)育源巖與儲(chǔ)集體，運(yùn)移到阜二段儲(chǔ)集體和阜一段頂部?jī)?chǔ)集體中聚集成藏;同時(shí)，部分油氣向上覆阜三段，阜四段運(yùn)移，聚集于阜三段，阜四段，構(gòu)成中生上下儲(chǔ)組合。下生上儲(chǔ)組合型式，阜四段優(yōu)質(zhì)烴源巖位于其中上部，戴南組砂體發(fā)育，在龍崗地區(qū)阜四段砂巖不發(fā)育，阜四段生成的油氣上排，在上覆戴南組儲(chǔ)集體運(yùn)移和聚集，在戴南組局部蓋層遮擋下形成下生上儲(chǔ)組合。 自生自儲(chǔ)組合型式，阜二段和阜四段頂部源巖生成油氣，在阜二段和阜四段儲(chǔ)集層內(nèi)聚集成藏，形成自生自儲(chǔ)組合。,

8、四、阜寧組烴源巖評(píng)價(jià),1、有機(jī)質(zhì)類型 2、有機(jī)質(zhì)豐度 3、有機(jī)質(zhì)成熟度,4.1 有機(jī)質(zhì)類型 有機(jī)質(zhì)類型反映了有機(jī)質(zhì)質(zhì)量，不同的成油母質(zhì)類型具有不同的油氣生成能力。有機(jī)質(zhì)類型多為IIA型，有少數(shù)樣品屬于I型和III型。東部烴源巖有機(jī)質(zhì)類型好于西部烴源巖。有效生油巖以I和IIA型干酪根為主（表3-2）。其中I和IIA型干酪根在阜二段中占62.5%-67.3%，在阜四段占63.7%-78.5%，說(shuō)明兩套生油巖均有良好的生油能力。,表4-1金湖凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)類型,4.2 有機(jī)質(zhì)豐度 烴源巖中有機(jī)質(zhì)是油氣形成的基礎(chǔ)，是決定巖石生烴能力的主要因素。有機(jī)質(zhì)豐度的指標(biāo)包括有機(jī)碳含量（TOC）、氯仿瀝青“A”

9、、總烴含量（HC）等（黃第藩等，1994）。 根據(jù)黃第藩等在1994年根據(jù)我國(guó)陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度，提出有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表3-1），金湖凹陷有機(jī)質(zhì)豐度參數(shù)大都在較好-好級(jí)別。 （1）阜寧組有機(jī)碳（TOC）含量集中于0.7%-1.5%范圍內(nèi)，平均有機(jī)碳含量（TOC）1.54-3.48%。阜四段有機(jī)碳（TOC）含量最高，為2.38%，其次為阜二段中部，阜二段下部有機(jī)碳含量偏低。,（2）有效烴源巖的氯仿瀝青“A“相差不大，集中于0.050%-0.250%，平均0.1240%-1.3187%。 （3）有效烴源巖總烴含量S1+S2集中于200-2000 ，平均總烴含量S1+S2：750-2210 。

10、 有效烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度相差不大，未成熟生油巖具有相對(duì)較高的有機(jī)質(zhì)豐度，較好的母質(zhì)類型。 表4-2我國(guó)陸相生油巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（黃第藩等，1994）,4.3有機(jī)質(zhì)成熟度 有機(jī)質(zhì)熱演化程度是衡量有機(jī)質(zhì)生烴的重要指標(biāo)，表示有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的熱演化程度（張厚福等，1999）。源巖中C2920S/（20S+20R）大多在0.30左右，C3122S/（22S+22R）在0.56左右，符合低熟油的標(biāo)準(zhǔn)。阜四段原油主要來(lái)自于石崗斷裂帶和龍崗次凹附近，正構(gòu)烷烴以nC23為主峰，奇碳優(yōu)勢(shì)，OEP1.00，為未熟油。阜二段原油在研究區(qū)廣泛發(fā)育，構(gòu)烷烴以nC22為主峰，偶碳優(yōu)勢(shì)，根據(jù)甾烷異構(gòu)體比值C2920S/（

11、20S+20R）將阜二段原油進(jìn)一步劃分為未成熟-低成熟和低成熟-中成熟原油。其中未熟-低熟原油，主要分布石港、唐港、閔北及程莊、東陽(yáng)地區(qū)，油藏以環(huán)狀分布在汜水及東陽(yáng)次凹范圍，C2920S/（20S+20R）0.25；低-中等成熟原油主要分布在三河次凹的西斜坡（劉莊、高集、崔莊、范莊、,（卞東、楊家壩、閔橋油田等），這些原油成熟的較高，C2920S/（20S+20R）0.3。 總的來(lái)說(shuō)，金湖凹陷E1f2和E1f4烴源巖大都處于未熟低成熟階段，加之兩套烴源巖有機(jī)類型好，豐度高，顯示出較高的生油潛力。E1f2烴源巖厚度大，大部分地區(qū)均達(dá)到低成熟成熟階段，是本區(qū)的主要烴源巖。目前發(fā)現(xiàn)的E1f組油藏多來(lái)

12、自E1f2。在石港地區(qū)的E1d1出現(xiàn)以E1f4為烴源巖的油氣藏和部分地區(qū)出現(xiàn)的混源油氣藏，表明隨著埋深的增加，E1f4烴源巖達(dá)到其生排烴期，是未來(lái)勘探所應(yīng)主要的。,五、油源對(duì)比,油源對(duì)比包括油氣與源巖以及不同油層油氣之間的對(duì)比，其目的在于追蹤油氣層中油氣的來(lái)源。通過(guò)對(duì)比研究可以搞清含油氣盆地中石油、天然氣與烴源巖之間的成因聯(lián)系，油氣運(yùn)移的方向、距離和油氣次生變化。從而進(jìn)一步圈定可靠的油氣源區(qū)，確定勘探目標(biāo)，有效地指導(dǎo)油氣勘探開(kāi)發(fā)。殘留烴源巖中的干酪根提取物與原油組分之間的對(duì)比可確定油氣來(lái)源。 垂向上看，阜四段原油來(lái)自阜四段，阜三段原油既可以來(lái)自阜四段又可以來(lái)自阜二段，具有混合油源的特征，阜二段

13、原油來(lái)自阜二段，且阜二段為主要的產(chǎn)油段（劉軍等，2005）。平面上可根據(jù)原油-原油特征參數(shù)對(duì)比，原油-烴源巖成熟度指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。,（1）原油-原油特征參數(shù)對(duì)比 C27和C28甾烷指示低等水生藻類生源輸入，而C29甾烷則指示高等植物來(lái)源。以C2920S/20S+20R=0.35，C2920S/20S+20R=0.25為界線，根據(jù)江蘇油田研究院做的金湖凹陷油氣包裹體甾烷生物標(biāo)志化合物（表3-3）可看出閔北（李1井、呂1井、閔15-1井、閔15井）卞（卞1井）閔（閔14井）楊（楊1井）-西斜坡（南1井、范1、6井）阜二段原油成熟度遞增，李1井和呂2井原油成熟度十分接近，證明了東、西部原油的油源區(qū)是不

14、同的。西斜坡原油可能來(lái)源于三河次凹，而卞閔楊原油則可能來(lái)源于汜水或龍崗次凹（表3-4）。,六、阜寧組成藏規(guī)律研究,油氣成藏期分析是油氣成藏研究的重點(diǎn)都是，確定油氣藏形成的時(shí)間對(duì)研究油氣藏的形成及分布，不僅有重要的理論意義，而且對(duì)指導(dǎo)油氣田勘探開(kāi)發(fā)有重要的實(shí)用價(jià)值。常用的油氣成藏期的判別方法很多，例如生排烴期法、圈閉形成時(shí)間以及流體歷史分析等。本次主要通過(guò)包裹體均一溫度結(jié)合時(shí)間-溫度埋藏史確定油氣成藏期次。 根據(jù)烴源巖主要排烴期 根據(jù)圈閉形成時(shí)間 根據(jù)流體包裹體均一溫度 油氣成藏期次研究,根據(jù)烴源巖主要排烴期,油氣藏的形成是油氣生成、運(yùn)移、聚集的結(jié)果，油氣自烴源巖生成后，經(jīng)過(guò)初次運(yùn)移和二次運(yùn)移，

15、才可能在圈閉中聚集成藏。因此，烴源巖中油氣生成并排出的主要時(shí)期，代表了油氣藏可能形成的最早時(shí)期。 根據(jù)對(duì)烴源巖的熱史及埋藏史分析，研究區(qū)阜二段，阜四段兩套源巖的主要生、排烴期相同。阜二段、阜四段生油巖從戴南組開(kāi)始生烴，但數(shù)量較少，主要生排烴期為三垛組沉積末期，阜二段生油巖在三垛組末期生烴量占總生烴量的36.0%，排烴量占總排烴量的59.4%，阜四段生油巖在三垛組末期生烴量占總生烴量的39.3%，排烴量占總排烴量的65.6%（何勝，2007）。因此油氣藏形成的最早時(shí)期應(yīng)該主要是三垛組末期沉積期（表4-1、圖4-1）。,表4-1 金湖凹陷烴源巖不同時(shí)期排烴量表（單位： t）,圖4-1 金湖凹陷烴源

16、巖不同時(shí)期排烴量分布直方圖（何勝，2007）,根據(jù)圈閉形成時(shí)間,油氣藏的形成是油氣在圈閉中聚集的結(jié)果，只有形成了圈閉，油氣才可能在圈閉中聚集。因此，油氣藏形成時(shí)間不會(huì)早于圈閉的形成時(shí)間，即圈閉形成時(shí)間限定了油氣藏形成的最早時(shí)間。 古近系阜寧組末期的吳堡事件結(jié)束了蘇北盆地坳陷沉積，開(kāi)始了戴南、三垛時(shí)期多物源、窄相帶、各次級(jí)凹陷分割的斷陷沉積，造就了阜寧組含油層系的主要斷層圈閉。始新世晚期的三垛事件是一次大規(guī)模的斷裂發(fā)育期，幾乎所有斷裂在此時(shí)達(dá)到高峰，并造成上下盤(pán)厚度差異；,除、級(jí)斷層在鹽城期仍有活動(dòng)外，絕大多數(shù)、級(jí)斷層在三垛事件時(shí)結(jié)束。三垛事件造成蘇北盆地整個(gè)沉積背景轉(zhuǎn)化為坳陷沉積，在Ny期構(gòu)造

17、運(yùn)動(dòng)漸緩而以披覆式沉積為主。 新近系三垛運(yùn)動(dòng)期形成了大量的斷塊、斷鼻圈閉，吳堡期形成的圈閉也在此期接受改造，三垛事件后，這些圈閉基本定形，為金湖凹陷油氣聚集提供了有利的場(chǎng)所。因此可判斷出油氣藏可能形成的最早時(shí)間是三垛組沉積期。,根據(jù)流體包裹體均一溫度,金湖凹陷阜二段油氣成藏期次研究主要是通過(guò)流體包裹體的均一溫度進(jìn)行研究。儲(chǔ)層中的流體包裹體是儲(chǔ)層成巖過(guò)程中被自生礦物晶格所捕獲而形成的油氣水包裹體，其記錄了油氣水充注儲(chǔ)層時(shí)的組成、性質(zhì)及物理化學(xué)條件。不同自生礦物或不同期次的膠結(jié)礦物捕獲的包裹體，其組成和物理化學(xué)性質(zhì)不同，這些特征是油氣藏形成演化歷史的直接標(biāo)志（張金亮，1998）。,油氣成藏期次研究

18、,金湖凹陷油氣成藏期次的研究分別從唐港地區(qū)、三河地區(qū)進(jìn)行討論。對(duì)兩個(gè)地區(qū)重點(diǎn)井油氣注入史結(jié)合埋藏史圖捷星研究得出成藏時(shí)間。,唐港地區(qū) 唐港地區(qū)位于唐港構(gòu)造帶上，左鄰石港斷裂帶，右為汜水次凹，主要為阜二段油藏，油源可來(lái)自于本地?zé)N源巖及汜水次凹。從金湖凹陷研究區(qū)重點(diǎn)井油氣注入史結(jié)合埋藏史圖分區(qū)塊進(jìn)行研究來(lái)看：唐5井阜二段包裹體均一溫度第一峰值介于80-90，對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年代為42Ma，第二峰值介于110-120，結(jié)合埋藏史圖得出對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年代為39Ma。從唐港地區(qū)總的包裹體均一溫度頻率直方圖看峰值在80-90、110-120，對(duì)應(yīng)的成藏期次為42、39Ma左右，與重點(diǎn)井得出的結(jié)論相符，相當(dāng)于垛二段沉

19、積期末期（E2s2），另外均一溫度峰值并不太明顯，溫度介于70-130，成藏時(shí)間跨度較長(zhǎng)。,圖4-3 金湖凹陷唐港地區(qū)唐5井（鹽水包裹體）油氣成藏圖,圖4-4 金湖凹陷唐港地區(qū)鹽水包裹體均一溫度分布直方圖,三河地區(qū) 三河次凹油氣受三河次凹控制主要是阜二段、阜三段油藏。物源主要來(lái)自于西北建湖隆起的西部斜坡帶。從河參1井埋藏史圖（圖4-5）結(jié)合包裹體均一溫度得出：阜二段（E1f2）流體包裹體均一溫度峰值介于90-100，對(duì)應(yīng)的地質(zhì)時(shí)間為44Ma左右，即三垛組（Es）沉積期。阜三段均一溫度主要在90-100，對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年代為42Ma左右，即三垛組沉積期末期。從三河次凹總的包裹體頻率直方圖來(lái)看峰值在9

20、0-100（圖4-6），對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年代與重點(diǎn)井得出的結(jié)論相符，相當(dāng)于三垛組沉積期。,金湖凹陷三河次凹河參1井（鹽水包裹體）阜二、三段油氣成藏組圖,金湖凹陷三河次凹鹽水包裹體均一溫度直方圖,從不同層位流體包裹體均一溫度對(duì)應(yīng)的地質(zhì)時(shí)間，即油氣注入史來(lái)看，三垛組沉積期是研究區(qū)最主要的油氣成藏期，不同地區(qū)、不同層系的成藏時(shí)間和期次具有一定的差異。阜寧組油氣成藏多數(shù)發(fā)生三垛組（Ed ）沉積期，阜二段儲(chǔ)層中油氣注入時(shí)間較早，在44Ma左右，阜三段儲(chǔ)層中油氣注入相對(duì)較晚，42Ma左右；具有近油源成藏時(shí)間較早，遠(yuǎn)離油源成藏時(shí)間略晚的趨勢(shì)，從側(cè)面體現(xiàn)了阜二段為主力供油層，作為“近水樓臺(tái)”的阜二段內(nèi)儲(chǔ)層，必然“先得月”，阜三段相對(duì)滯后的特點(diǎn)。,平面上對(duì)比看，同樣作為阜二段油氣儲(chǔ)層，其油氣注入時(shí)間存在差異，三河次凹早于唐港地區(qū)，具有西早東晚的變化趨勢(shì)。形成這種注入先后的地質(zhì)原因可能是三河次凹作為金湖凹陷主力源區(qū)，阜二段源巖埋藏深，成熟演化相對(duì)高，較早地進(jìn)入了油氣生排期，故河參1井