东濮凹陷膏盐岩对烃源岩成烃演化的控制作用及其石油地质意义

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.06.02

现代地质 ›› 2018, Vol. 32 ›› Issue (06): 1125-1136.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.06.02

东濮凹陷膏盐岩对烃源岩成烃演化的控制作用及其石油地质意义

陈湘飞¹^,²^,³(), 李素梅¹^,²(), 张洪安⁴, 徐田武⁴, 张云献⁴, 万中华¹, 纪红¹, 郭振乾¹

1.中国石油大学(北京) 地球科学学院,北京 102249
2.中国石油大学(北京) 油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249
3.中国石油东方地球物理公司研究院库尔勒分院,新疆库尔勒 841001
4.中国石化中原油田分公司,河南濮阳 457001

收稿日期:2018-05-10 修回日期:2018-09-21 出版日期:2018-12-10 发布日期:2018-12-20
通讯作者: 李素梅,女,研究员,1968年出生,有机地球化学专业,主要从事油气地质地球化学研究工作。Email:smli@cup.edu.cn。
作者简介:陈湘飞,男,博士,1990年出生,地质学专业,主要从事油气地质科研生产工作。Email:chenxf56@126.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41673055);国家自然科学基金项目(41473047);国家重大科技专项(2016ZX05006-004)

Controlling Effects of Gypsum-salt on Hydrocarbon Generation of Source Rocks in Dongpu Sag and Its Significance on Petroleum Geology

CHEN Xiangfei¹^,²^,³(), LI Sumei¹^,²(), ZHANG Hongan⁴, XU Tianwu⁴, ZHANG Yunxian⁴, WAN Zhonghua¹, JI Hong¹, GUO Zhenqian¹

1. State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China
2. College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China
3. Korla Branch Institute, Geophysical Research Institute, BGP, Korla, Xinjiang 841001, China
4. SINOPEC Zhongyuan Oilfield Company, Puyang, Henan 457001, China

Received:2018-05-10 Revised:2018-09-21 Online:2018-12-10 Published:2018-12-20

摘要/Abstract

摘要：

东濮凹陷北部盐湖相膏盐岩极其发育,膏盐岩对烃源岩性质及生烃特征的影响研究薄弱。采用地质与地球化学相结合途径,探讨了含膏盐岩层系烃源岩特性及其成烃演化规律。结果表明,盐区与无盐区烃源岩的特性有很大差异,北部盐湖相含盐区深灰色、褐色等暗色页岩有机质丰度一般大于1.5%,有机质类型以Ⅱ₁型和Ⅰ型为主,是区内主要的优质烃源岩;南部淡水湖相无盐区主要发育有利生气的Ⅱ—Ⅲ型干酪根,反映东濮凹陷烃源岩的质量及生烃潜能与膏盐岩的发育密切相关。观察到膏盐岩影响烃源岩的成烃演化进程,当膏盐层厚度为50 m时,生油窗的范围显著增加;随着盐岩厚度(>50 m)的增加,湿气窗的范围也逐渐增加;当膏盐岩厚度约400 m时,生油窗范围开始减小,湿气窗的范围仍有增加趋势。膏盐岩对烃源岩“生油气窗”的影响是基于其较高的热导率属性,通过影响地温场而实现。以地质解剖为依据,建立了文留地区含膏盐岩层系烃源岩成烃演化模式。东濮凹陷含膏盐岩层系烃源岩的演化特征对该凹陷及同类含膏盐岩盆地油气勘探具有重要指示意义。

关键词: 东濮凹陷, 膏盐岩, 优质烃源岩, 生烃演化, 生油气窗

Abstract:

Gypsum-salt rocks were extensively developed in the northern part of the Dongpu Sag, Bohai bay Basin.The effects of gypsum-salt rocks on characteristics and hydrocarbon generation of source rocks are barely documented. Geological and geochemical methods were used to investigate such effects. Obvious differences were observed between the source rocks in the saline and non-saline areas of the sag. Dark grey and brown shales in the north saline area are recognized as excellent source rocks with TOC content over 1.5%, dominated by kerogen type Ⅱ₁ and Ⅰ of organic matter.Source rocks in the south fresh water lacustrine(non-saline area) were dominated by kerogen type Ⅱ-Ⅲ which is favourable for gas generation. This indicates that the property and hydrocarbon generation potential of the source rocks in the area are strongly controlled by gypsum-salt rocks.It was also observed that hydrocarbon generation process of the source rocks is strongly influenced by gypsum-salt rocks.Oil generation window would be expanded obviously when the thickness of gypsum salt is about 50 m.Both the oil and wet gas windows would be enlarged within a certain degree with increase of salt rocks’ thickness. The oil generation window would be narrowed when the thickness of salt rocks reached around 400 m,while wet gas window would be further enlarged. The effects of gypsum-salt rocks on oil and gas generation windows of the source rocks were ascribe to their high thermal conductivity, which could influence geothermal field. Hydrocarbon generation modes for potential source rocks in the saline and non-saline area were established based on a comprehensive study of geology and geochemistry. The models could have a great instructive significance to petroleum exploration in the Dongpu Sag and the similar salt bearing basins.

Key words: Dongpu Sag, gypsum-salt rock, excellent source rock, hydrocarbon generation, oil and gaswindow

中图分类号:

TE122.1

陈湘飞, 李素梅, 张洪安, 徐田武, 张云献, 万中华, 纪红, 郭振乾. 东濮凹陷膏盐岩对烃源岩成烃演化的控制作用及其石油地质意义[J]. 现代地质, 2018, 32(06): 1125-1136.

CHEN Xiangfei, LI Sumei, ZHANG Hongan, XU Tianwu, ZHANG Yunxian, WAN Zhonghua, JI Hong, GUO Zhenqian. Controlling Effects of Gypsum-salt on Hydrocarbon Generation of Source Rocks in Dongpu Sag and Its Significance on Petroleum Geology[J]. Geoscience, 2018, 32(06): 1125-1136.

图/表 9

图1 东濮凹陷北部地区油气分布及油气藏剖面图(剖面位置见图1(a))

Fig.1 Petroleum distribution and reservoir cross section of the Wenliu Oilfield(See Fig.1(a) for the location of the cross section)

图2 东濮凹陷烃源岩TOC含量统计 (a)样品按构造位置分类;(b)样品按岩性分类

Fig.2 Statistics of TOC for the source rocks from the Dongpu Depression

表1 文留地区部分烃源岩热解资料

Table 1 Pyrolysis data for part of the source rocks in Wenliu area

地区	井号	深度/ m	层位	岩性	S₁/ (mg/g)	S₂/ (mg/g)	T_max/ ℃	HI/(mg HC/ g TOC)	TOC/ %	“A”/ %	降解率/ %
文东地区	文133-12	3 229.4	E $s 3 上 3$	深灰色泥岩	0.02	0.06	458	29	0.20	0.006	3.25
	文92-56	2 722.2	E $s 3 上$	灰色泥岩	0.02	0.38	435	110	0.35		9.46
	文92-56	2 849.0	E $s 3 上 9$	褐色页岩	1.26	14.64	434	651	2.25	0.465	58.65
	文72-104	3 235.8	E $s 3 上 4$	灰色灰质泥岩	0.04	0.12	454	43	0.28	0.005	4.81
	文203-35	3 388.2	E $s 3 中 6$	棕褐色页岩	2.81	8.97	442	579	1.55	0.737	63.08
	文75	4 152.6	E $s 3 中 3$	灰色含盐泥页岩	0.15	0.37	446	84	0.44		9.82
	文88-1	3 639.0	E $s 3 中 8$	灰黑色页岩	1.38	9.45	441	482	1.96	0.498	45.86
	文13-358	3 470.6	E $s 3 中 6$	深灰色页岩	2.06	5.93	446	281	2.11	0.667	31.43
	文13-85	3 506.4	E $s 3 中 8$	褐色页岩	2.34	10.40	450	484	2.15	0.717	49.18
	文204	3 424.7	E $s 3 中 9$	褐色页岩	1.73	3.81	441	320	1.19	1.692	38.64
	濮深7	3 596.3	E $s 3 中 8$	灰-深灰色泥岩	0.03	0.08	473	39	0.20	0.016	4.50
	濮深7	4 154.8	E $s 3 下 7$	黑褐色灰质页岩	1.89	1.54	452	61	2.54	0.618	11.21
	前参2	3 864.5	E $s 3 中 8$	深灰色泥岩	4.44	12.76	446	276	4.62	1.261	30.90
	前参2	4 081.3	E $s 3 下 1$	深灰色泥岩	0.51	0.80	453	122	0.66	0.543	16.60
	前参2	4 198.5	E $s 3 下 3$	灰黑色油页岩	1.76	2.42	459	128	1.89	0.986	18.36
	前参2	4 526.1	E $s 3 下 8$	碳质泥岩	0.26	0.48	353	26	1.84	0.012	3.34
	前参2	4 719.0	Es₄	岩屑	20.65	4.50	446	148	3.04	0.131	68.67
	文204	3 903.8	Es₄	灰黑色泥岩	1.00	0.55	407	39	1.40	0.583	9.19
	文204	4 240.0	Es₄	深灰-灰黑色泥岩	0.07	0.15	507	27	0.55	0.008	3.34
杜寨地区	濮深4	3 895.0	E $s 3 上 10$	深灰色页岩	1.23	2.58	442	179	1.44	0.477	0.84
	濮深4	4 676.3	E $s 3 中 9$	灰黑色灰质泥岩	0.02	0.02	511	5	0.38	0.006	21.96
	濮深4	5 001.8	E $s 3 下 3$	灰黑色灰质页岩	0.27	0.09	553	9	0.95	0.007	0.88
	濮深4	5 195.3	E $s 3 下 6$	黑色灰质页岩	0.07	0.06	318	12	0.52	0.003	3.15
	濮深21	4 771.1	E $s 3 下 1$	黑色含灰泥岩	0.03	0.05	342	25	0.20	0.002	2.07
文西地区	文255	4 537.8	E $s 3 中$	褐灰色泥岩	0.25	0.30	482	29	1.02	0.081	4.48
	文250	3 677.3	E $s 3 下 3$	深灰色含盐泥岩	0.54	1.27	439	165	0.77		19.53
	文201	3 684.1	E $s 3 下 2$	深灰色含盐泥岩	1.42	0.76	427	106	0.72		25.18
	文248	3 345.0	E $s 3 下 6$	褐色页岩	4.28	13.34	443	568	2.35	1.364	62.23
	文248	3 388.7	E $s 3 下 6$	棕褐色灰质页岩	2.65	17.16	441	518	3.31	0.825	49.67
柳屯洼陷	文19-5	2 823.5	E $s 3 上 5$	褐色页岩	0.88	13.50	441	567	2.38	0.322	50.15
	濮深18-1	3 279.8	E $s 3 上 10$	棕褐色含膏页岩	2.90	14.38	451	434	3.31	1.289	43.33
	濮深18-8	3 155.9	E $s 3 上 9$	褐色含膏页岩	1.93	6.74	441	344	1.96	0.878	36.70
	濮深18-8	3 178.4	E $s 3 上 9$	灰色含膏页岩	0.06	0.12	435	20	0.62	0.058	2.43
	濮深18	3 036.0	E $s 3 上 56$	灰-深灰色泥页岩	0.33	0.52	433	160	0.32	0.037	21.77
	濮深18	3 540.0	E $s 3 中 2$	深灰色泥页岩	6.14	17.44	436	589	2.96	1.203	66.12
	濮深18	3 778.0	E $s 3 中 4$	灰黑色泥页岩	9.37	13.70	433	202	6.79	1.670	28.20
	濮深18	4 140.0	E $s 3 中 7$	灰褐色泥页岩	1.15	1.98	446	100	1.98	0.448	13.12
	文409	4 857.0	E $s 3 中 10$	灰黑色泥岩	0.80	3.27	449	289	1.13	0.018	29.89
	濮深18	4 298.0	E $s 3 下 1$	灰黑色泥岩	2.38	2.97	367	169	1.76	0.565	25.23

表1 文留地区部分烃源岩热解资料

Table 1 Pyrolysis data for part of the source rocks in Wenliu area

地区	井号	深度/ m	层位	岩性	S₁/ (mg/g)	S₂/ (mg/g)	T_max/ ℃	HI/(mg HC/ g TOC)	TOC/ %	“A”/ %	降解率/ %
文东地区	文133-12	3 229.4	E $s 3 上 3$	深灰色泥岩	0.02	0.06	458	29	0.20	0.006	3.25
	文92-56	2 722.2	E $s 3 上$	灰色泥岩	0.02	0.38	435	110	0.35		9.46
	文92-56	2 849.0	E $s 3 上 9$	褐色页岩	1.26	14.64	434	651	2.25	0.465	58.65
	文72-104	3 235.8	E $s 3 上 4$	灰色灰质泥岩	0.04	0.12	454	43	0.28	0.005	4.81
	文203-35	3 388.2	E $s 3 中 6$	棕褐色页岩	2.81	8.97	442	579	1.55	0.737	63.08
	文75	4 152.6	E $s 3 中 3$	灰色含盐泥页岩	0.15	0.37	446	84	0.44		9.82
	文88-1	3 639.0	E $s 3 中 8$	灰黑色页岩	1.38	9.45	441	482	1.96	0.498	45.86
	文13-358	3 470.6	E $s 3 中 6$	深灰色页岩	2.06	5.93	446	281	2.11	0.667	31.43
	文13-85	3 506.4	E $s 3 中 8$	褐色页岩	2.34	10.40	450	484	2.15	0.717	49.18
	文204	3 424.7	E $s 3 中 9$	褐色页岩	1.73	3.81	441	320	1.19	1.692	38.64
	濮深7	3 596.3	E $s 3 中 8$	灰-深灰色泥岩	0.03	0.08	473	39	0.20	0.016	4.50
	濮深7	4 154.8	E $s 3 下 7$	黑褐色灰质页岩	1.89	1.54	452	61	2.54	0.618	11.21
	前参2	3 864.5	E $s 3 中 8$	深灰色泥岩	4.44	12.76	446	276	4.62	1.261	30.90
	前参2	4 081.3	E $s 3 下 1$	深灰色泥岩	0.51	0.80	453	122	0.66	0.543	16.60
	前参2	4 198.5	E $s 3 下 3$	灰黑色油页岩	1.76	2.42	459	128	1.89	0.986	18.36
	前参2	4 526.1	E $s 3 下 8$	碳质泥岩	0.26	0.48	353	26	1.84	0.012	3.34
	前参2	4 719.0	Es₄	岩屑	20.65	4.50	446	148	3.04	0.131	68.67
	文204	3 903.8	Es₄	灰黑色泥岩	1.00	0.55	407	39	1.40	0.583	9.19
	文204	4 240.0	Es₄	深灰-灰黑色泥岩	0.07	0.15	507	27	0.55	0.008	3.34
杜寨地区	濮深4	3 895.0	E $s 3 上 10$	深灰色页岩	1.23	2.58	442	179	1.44	0.477	0.84
	濮深4	4 676.3	E $s 3 中 9$	灰黑色灰质泥岩	0.02	0.02	511	5	0.38	0.006	21.96
	濮深4	5 001.8	E $s 3 下 3$	灰黑色灰质页岩	0.27	0.09	553	9	0.95	0.007	0.88
	濮深4	5 195.3	E $s 3 下 6$	黑色灰质页岩	0.07	0.06	318	12	0.52	0.003	3.15
	濮深21	4 771.1	E $s 3 下 1$	黑色含灰泥岩	0.03	0.05	342	25	0.20	0.002	2.07
文西地区	文255	4 537.8	E $s 3 中$	褐灰色泥岩	0.25	0.30	482	29	1.02	0.081	4.48
	文250	3 677.3	E $s 3 下 3$	深灰色含盐泥岩	0.54	1.27	439	165	0.77		19.53
	文201	3 684.1	E $s 3 下 2$	深灰色含盐泥岩	1.42	0.76	427	106	0.72		25.18
	文248	3 345.0	E $s 3 下 6$	褐色页岩	4.28	13.34	443	568	2.35	1.364	62.23
	文248	3 388.7	E $s 3 下 6$	棕褐色灰质页岩	2.65	17.16	441	518	3.31	0.825	49.67
柳屯洼陷	文19-5	2 823.5	E $s 3 上 5$	褐色页岩	0.88	13.50	441	567	2.38	0.322	50.15
	濮深18-1	3 279.8	E $s 3 上 10$	棕褐色含膏页岩	2.90	14.38	451	434	3.31	1.289	43.33
	濮深18-8	3 155.9	E $s 3 上 9$	褐色含膏页岩	1.93	6.74	441	344	1.96	0.878	36.70
	濮深18-8	3 178.4	E $s 3 上 9$	灰色含膏页岩	0.06	0.12	435	20	0.62	0.058	2.43
	濮深18	3 036.0	E $s 3 上 56$	灰-深灰色泥页岩	0.33	0.52	433	160	0.32	0.037	21.77
	濮深18	3 540.0	E $s 3 中 2$	深灰色泥页岩	6.14	17.44	436	589	2.96	1.203	66.12
	濮深18	3 778.0	E $s 3 中 4$	灰黑色泥页岩	9.37	13.70	433	202	6.79	1.670	28.20
	濮深18	4 140.0	E $s 3 中 7$	灰褐色泥页岩	1.15	1.98	446	100	1.98	0.448	13.12
	文409	4 857.0	E $s 3 中 10$	灰黑色泥岩	0.80	3.27	449	289	1.13	0.018	29.89
	濮深18	4 298.0	E $s 3 下 1$	灰黑色泥岩	2.38	2.97	367	169	1.76	0.565	25.23

图3 东濮凹陷文留构造带烃源岩TOC含量随深度变化关系

Fig.3 Relationship between TOC content and buried depth of source rocks in the Wenliu area, Dongpu Sag

图4 文留地区含膏盐岩层系烃源岩有机质类型图

Fig.4 Kerogen type of source rocks in the Wenliu area indicated by pyrolysis data

图5 文留油田不同盐厚度地区烃源岩热演化剖面(井位见图1(a))

Fig.5 Thermal evolution profile of source rocks in the Wenliu areas with various thickness of gypsum-salt rocks (See the location of the wells in Fig.1(a))

图6 文留地区地层温度随埋深变化图

Fig.6 Reservoir temperature versus burial depth in the Wenliu area

图7 文留地区膏盐岩影响烃源岩生烃特征图解

Fig.7 Diagram illustrating effect of gypsum-salt rock on source rocks evaluation

图8 无盐区((a))及含盐区((b),(c))烃源岩生烃演化模式图((a)、(b)、(c)分别以图5(a)、(c)、(e)为地质模型而建立)

Fig.8 The concept graph of hydrocarbon generation evolution models for source rocks in no-salt area ((a)) and gypsum-salt areas ((b),(c)) (based on geological model of Fig.5(a), (c) and (e) respectively)

参考文献 28

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东濮凹陷膏盐岩对烃源岩成烃演化的控制作用及其石油地质意义

Controlling Effects of Gypsum-salt on Hydrocarbon Generation of Source Rocks in Dongpu Sag and Its Significance on Petroleum Geology

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