塔里木海相克拉通盆地研究

论 文

第52卷 增刊Ⅰ 2007年9月

塔里木盆地海相成因天然气的两种聚集模式

王红军① 赵文智① 胡国艺② 胡剑风③

(① 中国石油勘探开发研究院, 北京100083; ② 中国石油勘探开发研究院廊坊分院, 廊坊065000;

③ 中国石油塔里木油田分公司研究院, 库尔勒841000. E-mail: whj@ )

摘要 塔里木盆地台盆区发现的和田河气田、轮古东气田、塔中气田属于海相成因天然气藏, 气源来自寒武系烃源岩. 模拟实验表明, 滞留于烃源岩内的分散可溶有机质晚期裂解成气, 是海相天然气的主要成因. 分散可溶有机质裂解气通过两种方式聚集成藏, 一种是在晚期构造运动强烈的断裂带上一次成藏, 形成和田河典型的干气气藏气田; 另一种是在轮南和塔中继承性隆起带上形成的凝析气藏, 通过裂解气与原油的混合模拟实验证实, 是由于这些隆起带上早期发生过大规模的原油聚集, 晚期分散可溶有机质裂解气对古油藏充注混合后形成的.

关键词 塔里木盆地 海相 天然气 成因 裂解 成藏

2006-12-20收稿, 2007-05-08接受

国家重点基础研究发展计划项目(编号: 2001CB209100)资助

塔里木海相克拉通盆地天然气藏具有相似的气源成因, 天然气乙烷、碳同位素值轻于−28‰, 表明其来源于寒武系烃源岩

[1~4]

. 寒武系烃源岩目前实测R o

值达到 1.9%~3.3%, 属于高-过成熟演化阶段. 对海相Ⅰ, Ⅱ型干酪根成烃演化的研究表明, 原始母质结构决定这类烃源岩在成熟阶段主要以生油为主, 高- 过成熟阶段以液态烃裂解成气为主[5]. 赵文智等人[6]最近提出有机质“接力成气”模式, 重点研究了滞留于烃源岩内的分散可溶有机质在高-过成熟演化阶段的成气时机与潜力评价问题, 指出在中国一些海相盆地中, 广泛分布着中低有机质丰度的烃源岩. 如塔里木盆地寒武系烃源岩, 分布面积很大, 但总体上有机质丰度TOC = 1.0%左右, 与国外海相盆地烃源岩差别很大. 这类烃源岩排液态烃效率在40%~60%之间, 大量液态烃滞留于烃源岩内部, 在高-过成熟阶段发生裂解成气. 从机理上回答了高-过成熟烃源岩生气潜力的问题, 对于开辟新的勘探领域具有重要的理论指导价值. 本文遵循有机质“接力成气”的思想, 选择塔里木盆地海相成因天然气藏进行实例研究, 论证了分散可溶有机质成气的现实性, 并通过进一步的天然气与原油混合实验, 建立了天然气聚集的两种模式, 以期对克拉通盆地天然气勘探潜力评价提供可借鉴的依据.

1 典型海相成因天然气藏的基本特征

塔里木盆地已发现和田河、塔中、轮古东、英南

2、满东1等一批海相成因天然气(田)藏和含气构造

(图1). 天然气主要赋存于古生界奥陶系碳酸盐岩和志留系碎屑岩中. 塔中和塔北隆起奥陶系气(田)藏的圈闭类型以大型古隆起上的(潜山)背斜圈闭和斜坡区的礁滩体岩性圈闭为主, 为凝析气藏; 巴楚隆起和田河气藏圈闭类型以奥陶系风化壳以及石炭系构造地层圈闭为主, 为干气藏; 北部凹陷满东1气藏属志留系砂岩背斜圈闭类型, 为湿气藏.

和田河气田位于巴楚隆起玛扎塔格断裂带上, 构造型圈闭, 储层为石炭系生屑灰岩奥陶系碳酸盐岩风化壳. 探明储量超过600×108 m 3, 是目前发现的台盆区最大的气田. 天然气组分中甲烷含量74.6%, 乙烷以上重烃含量1.2%, 非烃气体含量24.2%, 表现为干气气藏. 甲烷、碳同位素值−37.6‰, 乙烷、碳同位素值−37.2‰. 储层中仅发育一期与气态烃共生的流体包裹体, 均一温度75~90℃, 与目前储层实际地温相当, 反映天然气是晚期充注圈闭成藏的[7,8].

轮古东奥陶系气藏位于轮南凸起东部, 属于构造-岩性圈闭, 储层为奥陶系颗粒灰岩. 探明储量近300×108 m 3. 天然气组分中甲烷含量84.5%, 乙烷以上重烃含量7.2%, 非烃气体含量8.3%, 表现为凝析气藏. 甲烷、碳同位素值−33.8‰, 乙烷、碳同位素值−32.5‰. 储层中发育三期与烃类共生的流体包裹体, 均一温度为67~95℃及104~115℃的包裹体反映加里东晚期与喜山期储层地层温度, 代表早期两次液态烃的充注成藏. 均一温度为136~142℃的包裹体与气

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卷 增刊Ⅰ 2007年9月

论 文

图1 塔里木盆地结构及克拉通盆地天然气藏分布示意图

态烃共生, 与目前储层实际地温相当, 反映天然气是 晚期充注圈闭成藏的

[9,10]

. 塔中奥陶系气藏位于塔中

隆起北部斜坡, 属于岩性圈闭, 储层为奥陶系颗粒及生屑灰岩, 探明储量近800×108 m 3. 天然气组分中甲烷含量69.8%, 乙烷以上重烃含量11.5%, 非烃气体含量18.7%, 表现为凝析气藏. 甲烷、碳同位素值域分布很宽, 均值为−38.5‰, 乙烷、碳同位素值−35.3‰. 储层中发育三期与烃类共生的流体包裹体, 均一温度为60~90℃及100~120℃的包裹体反映加里东晚期与喜山期储层地层温度, 代表早期两次液态烃的充注成藏. 均一温度为120~150℃的包裹体与气态烃共生, 高于储层目前地温110℃, 一方面反映天然气的晚期充注事件, 另一方面也表明晚期天然气的充注与深部热液活动有关[10,11].

2 天然气成因判识

2.1 二次裂解气的判识

国内学者利用Behar 等人[12]和Prinzhofer 等人[13]

建立的lnC 1/C 2与lnC 2/C 3关系图版及Prinzhofer 等人[13]建立的ln(C 2/C 3)与δ 13C 2~δ 13C 3 关系图版等方法进行了判识, 结果大体一致: 和田河气藏天然气为原油裂解气; 塔中天然气为干酪根和原油裂解气的混合, 轮南地区天然气以干酪根裂解气为主, 混有原油裂解气; 满东地区天然气为原油裂解气[10,12~17]. 胡国艺等人

[18]

针对海相干酪根及原油裂解气的判识开展了热

模拟实验, 发现为干酪根裂解气和原油裂解气轻烃组成存在差异,在C 7轻烃组成中,原油裂解气中甲基环己烷/ 正庚烷和(2-甲基己烷+3-甲基己烷)/正己烷均