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《中国地质大学》 2008年 博士论文
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江陵凹陷西南部油气动态成藏研究

刘琼  
【摘要】: 目前,东部老区仍是我国油气储量和产量的主要集中地区。江陵凹陷是江汉盆地最大的次级构造单元,面积6500km~2,是在侏罗纪末期燕山变形褶皱基底上形成的晚白垩~古近系凹陷背景下的断陷盆地。该凹陷早期的油气发现主要集中在荆沙背斜构造带的花园、八岭山、荆西和沙市油田构造,勘探主要目的层为古近系新沟咀组。随着在凹陷西南部松滋油田先后发现古近系新沟咀组和白垩系渔洋组油藏,从而实现了江陵凹陷乃至是整个江汉盆地油气勘探的“新区带、新层系和新油气藏类型”的重大突破。江陵凹陷现已形成多层系立体勘探态势,勘探领域从荆沙背斜带拓展到临近梅槐桥富烃洼陷的万城断裂带。本次研究综合应用地质、地震、测井和分析化验等资料,以静态成藏地质条件分析为基础,运用精细油源对比、油气运移示踪和流体势分析技术追索油气运移方向,并结合圈闭形成史、烃源岩生排烃史和流体包裹体确定油气成藏时期,探讨江陵凹陷西南部油气分布规律和成藏过程,总结该区油气成藏模式并指出油气运聚成藏的有利地区。 根据地震剖面的解释结果,江陵凹陷西南部主要发育拉张构造样式—堑垒断块、反向翘倾断块、滑动断阶、逆牵引背斜、断鼻等。圈闭类型以断块型为主,其次为断鼻型,而背斜型较少。构造演化史分析表明,沙市组沉积早期,采穴~复兴场断阶带开始分化,采穴断块和复兴场断块开始形成;荆沙组沉积早期,采穴、复兴场等断块构造基本定型,谢凤桥~八宝和南岗~米积台两个鼻状构造带初步形成。荆沙组晚期,荆沙运动造成谢凤桥~八宝和南岗~米积台两个鼻状构造带南北分化。潜江组沉积早期断裂活动减弱,江陵凹陷西南部的构造格局基本定型。 江陵凹陷西南部白垩系渔洋组和古近系新沟咀组储层以细砂岩和粉砂岩为主,岩石类型主要为长石石英砂岩和岩屑石英砂岩,成分成熟度和结构成熟度较高。胶结物类型丰富,以方解石、白云石、硬石膏为主,胶结类型以孔隙式为主。总体表现出低孔、低渗的特征。孔隙度在1.6%~17.9%之间,渗透率为0.1×10~(-3)μm~2~12×10~(-3)μm~2。次生孔隙为主要的孔隙空间类型,其中粒间溶孔最为发育。孔隙具有中、大孔径~中、细喉道型结构。储层砂岩颗粒间以点~线接触为主,其次为线~缝合线接触。碳酸盐胶结物相当普遍,可达30%以上,硫酸盐胶结物主要为硬石膏和黄铁矿,石英次生加大现象较为普遍,但加大边较窄,交代作用发育较普遍。储层中粘土矿物以伊利石占绝对优势。储层成岩演化阶段处于晚成岩A期。孔隙度与深度关系图中存在两个次生孔隙发育带,深度范围在2800m~3100m和3300m~3600m之间。第一次生孔隙发育带对应着碳酸盐胶结物含量减少带。第二次生孔隙发育带,晚期碳酸盐胶结物开始发生沉淀,硬石膏的含量降低约5%,可能原因为发生硫酸盐热化学氧化还原反应。 沉降史模拟可以看出,梅槐桥~牛头岗洼陷沉降速率相对较大,为江陵凹陷西南部的沉降中心。且北部的梅槐桥主洼的沉降速率相对南部的牛头岗次洼要大,为洼陷内的主沉降中心,从而成为烃源岩发育的最有利部位。烃源岩测井评价表明,江陵凹陷西南部主力烃源岩主要发育在新沟咀组下段Ⅱ油组下部~沙市组上段,同时在主力烃源岩层段中局部夹有高效生油岩。烃源岩有机质丰度偏低,有机碳含量平均值小于1%,有机质类型以Ⅱ_2型和Ⅲ型为主,成熟度处于0.6%~1.3%之间。盆地模拟结果表明,江陵凹陷西南部沙市组上段~新沟咀组下段烃源岩在荆沙组沉积末期~潜江组沉积早期(47Ma~45Ma)开始进入生油门限(Ro=0.5%),在潜江组沉积早期~荆河镇组沉积中期(44Ma~29Ma)开始达到中成熟阶段(Ro=0.7%~1.0%)。在古近纪末期区域抬升剥蚀之前,沙市组上段~新沟咀组下段烃源岩成熟度达到地质历史阶段的最大值,而后期新近系和第四系新的沉积和重埋及其时间作用并未造成烃源岩成熟度的明显增加。梅槐桥主洼和牛头岗次洼的生排烃强度差别明显。在梅槐桥主洼,烃源岩分布广,厚度大,热演化程度高,生排烃强度大,为本区主要的生油中心;而牛头岗次洼,烃源岩埋藏相对较浅,热演化程度较低,生排烃能力差。 流体包裹体均一温度结合埋藏史分析显示,江陵凹陷西南部具有连续油气充注的特点。不同构造的油气成藏时间基本一致,大致在距今45Ma~26Ma,对应与潜江组沉积时期至荆河镇组沉积末期。油源对比、含氮化合物和流体势分析表明,江陵凹陷西南部的原油主要来自沙市组上段~新沟咀组下段烃源岩,具有短距离近源运移的特点。梅槐桥主洼成熟度较高的烃源岩生成的油气主要向洼陷周缘的采穴、复兴场Ⅰ号、谢凤桥和南岗等构造充注,向南运移距离短,推测最远仅达到中部的丁家湖构造,在该处与本地烃源岩生成的成熟度较低的原油发生混合从而聚集成藏;八宝构造中的原油则主要来自本地成熟度低的烃源岩。综合利用生长指数和古落差指标,谢凤桥断层的活动性由沙市组到新沟咀组再到荆沙组沉积时期总体表现出强~弱~强的特征,同时沿断层走向,谢凤桥断层的活动性由南向北逐渐增强。断层的剧烈活动导致断层上升盘渔洋组储层与下降盘沙市组上段~新沟咀组下段烃源岩对接的差异,影响着本区油气运移和成藏。断面的等势线图表明,复兴场Ⅰ号构造和谢凤桥断鼻位于断面等势线的汇聚部位,有利于油气的运移聚集,为有利的油气富集圈闭,而复兴场Ⅱ号构造位于断面等势线的发散部位,不利于油气富集成藏。 江陵凹陷西南部目前所发现油气藏主要是沿谢凤桥和复兴场断层呈串珠状分布。油藏类型主要为断块和断鼻油藏。本区的油气成藏具有断~源双控近源成藏的特点,油气成藏主要受到以下因素的控制:圈闭形成期与油气生排烃期相匹配有利于油气成藏;断层沟通下降盘烃源岩和上升盘渔洋组储层是白垩系油气成藏的关键;油气生成中心控制着油藏的空间展布。根据烃源岩和储层的空间配置与油气运聚方式的差异,可将本区油气藏的成藏模式分为自生自储、新生古储和古生新储等三种不同类型。针对本区具有渔洋组、新沟咀组、荆沙组等多套勘探目的层,应坚持多层位立体勘探思路,围绕梅槐桥生烃主洼进行勘探。通过油气成藏条件分析并结合勘探现状,指出采穴和复兴场Ⅰ号构造为白垩系渔洋组油气勘探的有利地区,同时为本区油气勘探最有利地区;谢凤桥和南岗构造为新沟咀组和荆沙组油气勘探的有利地区;丁家湖构造为新沟咀组油气勘探的较有利地区。


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