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中扬子震旦统油气藏特征及勘探潜力

王韶华  
【摘要】: 中扬子经历了多幕构造演化、多期盆地叠加改造,同时经历了多期生、:排烃和复杂的油气成藏过程,是一个典型的复杂油气聚集区。上震旦统是中扬子地区重要的勘探目的层系之一。本文以构造学、沉积学和多旋回盆地分析等现代石油地质理论为指导,充分应用地质、地震、钻井、测井和测试分析化验等资料,以综合分析及计算机模拟为手段,把握野外宏观观测与室内微观分析相结合、地表地质与地下地质及地震分析相结合、静态描述与动态研究相结合的原则,应用区域封盖层控气论、古隆起控气论等天然气成藏与富集理论的观点,强调源是“根”,盖是“本”,系统总结了中扬子上震旦统油气成藏基本特征,动态分析了上震旦统的油气成藏演化过程,探讨了其油气成藏机理与成藏控制因素,建立了可能的油气成藏模式,并进一步综合评价了上震旦统的油气勘探潜力,指出了有利的勘探区带,明确了下步主要勘探方向。 盆地充填及构造演化分析表明,中扬子总体经历了两大演化阶段——原型盆地演化阶段及强烈变形、变位演化阶段。各演化阶段又可分为多个演化时期,即加里东期克拉通(Z1—O2)及前陆膨隆盆地(O3—S)、海西—早印支期(D—T2)克拉通盆地、晚印支—早燕山期(T3—J2)前陆盆地的原型盆地沉积演化时期,以及早燕山末期(J3—K1)陆内盆地强烈褶皱变形、晚燕山—早喜山期(K2—E)盆地伸展改造、晚喜山期(N—Q)盆缘强烈挤压的变形变位演化时期。 以南北碰撞造山及前陆盆地理论为指导,通过对区域构造格架剖面的地震资料精细解释,认为中扬子区海相地层存在南北分带、东西分块的构造格局。印支期及以前以差异隆升为主要特征,形成了与基底隆升有关的构造样式;燕山早期以南北挤压下形成的陆内造山带为主体,可划分为南、北两个大的陆内挤压推覆造山带,以及处于南、北两个逆冲褶皱带之间中部对冲过渡带,并可进一步划分为7个二级单元和17个三级单元。 综合应用地表露头、钻井、测井、测试与化验分析等资料,系统分析了上震旦统油气成藏要素基本特征。分析结果表明,烃源层以上震旦统陡山沱组碳质泥岩、泥灰岩及下寒武统牛蹄塘组(水井沱组)泥岩、碳质泥岩为主,储集层以上震旦统灯影组颗粒白云岩、溶蚀孔洞白云岩为主,盖层以下寒武统泥质岩、泥灰岩为主。上震旦统、下寒武统两套烃源层演化程度高,均以产气为主;纵向上,下寒武统烃源岩优于上震旦统;平面上,上震旦统烃源岩以湘鄂西鹤峰地区最发育,具备形成大、中型油气藏的烃源条件;下寒武统烃源岩存在湘鄂西区的恩施—鹤峰一带、江汉平原区南部两个主要生烃中心区,具备形成大型油气藏的烃源条件。上震旦统灯影组储层横向分布相对稳定且广泛发育,储集空间以次生成因的溶蚀孔、洞为主,储层类型以裂缝—孔洞型为主,并以兴山—宜昌地区储层厚度大,物性较好。下寒武统盖层基本连片分布,累计厚度大,且盖层均质程度高,湘鄂西区具备形成高效气藏的封闭能力,江汉平原区较湘鄂西区逊色。保存条件以石柱复向斜为有利保存单元,沔阳干涉断褶带、宜昌稳定带、花果坪复向斜、桑植—石门复向斜及利川复向斜为较有利保存单元。 从区域封盖层控气论和古隆起控气论等观点出发,动态分析了上震旦统油气成藏演化历程。研究表明,上震旦统、下寒武统烃源岩在加里东期进入生、排烃的鼎盛期,此时古构造表现为“大隆大坳”(北缘隆起带、中部斜坡带、南缘坳陷带)的格局,因此“斜坡”为油气运移的主要指向,尤其是距离烃源岩生、排烃中心较近的鄂西渝东、湘鄂西区以及江汉平原南部最为有利,此时下寒武统盖层的封闭性以中扬子西南部湘鄂西区最好,油气成藏以鄂西渝东的石柱地区最好;在海西—印支期,上震旦统和下寒武统烃源岩的生、排烃强度有所降低,此时古构造格局由鄂西渝东隆起、湘鄂西坳陷、黄陵-洪湖隆起、当阳坳陷带、钟祥隆起和鄂东坳陷组成,其中“隆起”成为油气运移的有利指向区,且此时下寒武统盖层封闭性好的位置较加里东时期向西迁移,鄂西渝东区有利于油气保存;在早燕山期,上震旦统和下寒武统烃源岩的生、排烃进入尾声,该时期形成的大量圈闭成为先期储备在隆起中或斜坡上的油气或古油藏中油型裂解气再次分配的目标,此时下寒武统盖层的封闭能力与海西—印支运动期相差无几,鄂西渝东区有利于油气保存;在晚燕山期—喜山期,烃源岩早已结束生烃,但有部分先期震旦系古油藏中石油裂解气的供给,由于拉张断陷和早期挤压断裂的反转对油气保存体系具有破坏和建设双重作用,此时鄂西渝东区下寒武统盖层封闭性持续好,石柱、利川、花果坪最有利于油气保存。 应用圈闭形成时间法、生排烃史法、流体包裹体分析法等多种方法,综合分析了上震旦统油气成藏的期次。基于圈闭形成时间确定出上震旦统大规模的油气成藏发生在侏罗纪末期的燕山运动时期,同时也是油气大量散失和气藏遭受破坏与改造的主要时期;根据生排烃史法确定出加里东期、海西-印支期以及早燕山期是上震旦统、下寒武统两套烃源层有机质热演化的重要变革时期;从流体包裹体分析确定出加里东晚期—早印支期是上震旦统灯影组内包裹体形成的时间,而此时区内并无局部构造形成,古隆起、古构造为油气运移的有利指向区。 应用烃源岩发育及生烃动力学和成藏动力学相结合的分析方法,探讨了中扬子上震旦统成藏的烃源岩有效供烃能力及控制因素。分析认为,烃源岩以泥质类烃源岩为主,是主要的生烃母质;构造-沉积类型影响油气生成-排驱、运移-聚集和破坏-保存的整个成藏过程;生排烃强度是烃源灶初始排烃能力的表征;烃源灶性质演变为天然气成藏提供了多种供烃途径;烃类散失速率影响烃源灶的有效供烃能力;有效供烃效率是烃源岩性质、构造-沉积类型、烃源灶类型及其叠合、生烃强度历史演化和天然气散失速率诸控制要素的综合效应。有效供烃能力影响因素的分析及其定量描述为中扬子海相油气藏演化历史的定量描述提供了新的思路。 综合应用地层沉积、储层与成岩演化分析等方法,指出了上震旦统灯影组优质储层形成机理及控制因素。研究表明,上震旦统灯影组优质储层发育与古岩溶作用、埋藏溶蚀作用、白云石化作用关系密切。平面上,灯影组储集条件好的沉积相为潮下高能带和台地边缘,而潮下低能带的储集条件相对较差。纵向上,高位体系域发育潮坪相藻云岩、颗粒云岩以及台缘滩相颗粒云岩。白云石化作用主要表现为准同生白云石化、回流渗透白云石化、和混合水白云石化,其中准同生白云石化作用主要发育于灯三段,回流渗透白云石化作用主要发育于灯影组中上部,混合水白云石化作用以灯一段和灯三段较发育。由于灯影末期受海平面变化与地壳运动影响,致使灯影组顶部出现了不同程度的古表生溶蚀作用。现今灯影组储集体规模以及孔渗性是沉积、古岩溶以及埋藏阶段的选择性溶蚀作用综合影响的结果。 通过典型油气藏解剖,结合区域成藏背景分析,应用天然气成藏与富集理论,研究了上震旦统油气成藏富集规律。上震旦统灯影组油气成藏具有多源、多期的特点,并存在三种可能的油气成藏模式,即早期聚集晚期调整成藏型、持续演化原生成藏型、早期运聚晚期破坏改造成藏型。烃源灶的变迁是油气藏形成的首要物质基础,两套优质烃源岩的发育控制了油气多期成藏和混源特征;继承性古隆起及其斜坡控制了油气富集,是最佳油气聚集区;构造运动,特别早燕山构造活动是油气成藏定型的关键;后期优越的封盖条件是油气得以保存的关键。 在成藏条件和主控因素分析的基础上,对上震旦统的有利区带进行了评价与优选,并应用地质类比法预测了油气资源勘探潜力。结果表明,中扬子上震旦统油气勘探前景广阔,预测上震旦统总资源量为11422.10×108m3;油气成藏条件以石柱复向斜最为优越,是中扬子上震旦统油气勘探的首选有利区带。


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