渤海湾盆地南堡富油气凹陷烃源岩的形成及其特征

天然气地质学

收稿日期:2006212225;修回日期:20072012091

基金项目:中国石油天然气集团公司中青年创新基金项目(编号:04E 7052)资助.

作者简介:郑红菊(19652),女,湖北蕲春人,高级工程师,主要从事地球化学与石油地质研究工作.E -ma il :h jzheng @petroch ina .com .cn .

渤海湾盆地南堡富油气凹陷烃源岩的形成及其特征

郑红菊1,董月霞2,王旭东2,张水昌1,张大江1,朱光有1,熊　英1,于海东1

(1.中国石油勘探开发研究院,北京100083;　2.中国石油冀东油田,河北唐山063004)

摘要:渤海湾盆地南堡凹陷近年来油气勘探取得重大发现,已成为该盆地油气富集程度最高的富油气凹陷之一。研究发现:下第三系沙河街组特别是沙三4亚段发育高丰度的优质烃源岩,TOC 高达5%以上,由于其形成于南堡凹陷主裂陷幕,此时湖盆水体最深,湖盆范围最广,发育大面积深湖相灰色、灰黑色泥岩、钙质泥岩、油页岩,且厚度大,平面上分布稳定,具有巨大的生烃潜力;沙三3亚段的暗色泥岩,生烃潜力较大。指出沙三段烃源岩是南堡凹陷最重要的烃源岩,其生烃量占南堡凹陷70%以上。沙一段烃源岩虽然没有东营组烃源岩厚度大,但是演化程度比东营组烃源岩高,二者生烃量比较接近,分别占南堡凹陷生油量的15%左右。

关键词:优质烃源岩;沙河街组;沉积演化;南堡富油气凹陷;渤海湾盆地

中图分类号:T E 12111 文献标识码:A 文章编号:167221926(2007)0120078206

0　引言

众所周知,沉积盆地只有发育了有效烃源岩才能形成油气藏。长期以来,地球化学家们评价烃源岩常用的方法是采集岩石或岩屑分析其有机碳含量、干酪根类型和成熟度以及分子地球化学等信息,并建立一套成熟的评价指标和评价方法,为我国油气勘探和含油气盆地评价提供了重要的参考和支持[123]。但是近年来,随着烃源岩非均质性的发现[425]和优质烃源岩概念的提出[629],以往那种以有限的分析样品代表整套厚层烃源岩的做法,就掩盖了有机质丰度高或低层段的贡献或影响[10],有时还可能得出错误的结论。因为只有在厚层生油岩中夹的有机质丰度特别高、对生油有较大贡献的烃源岩才是有真正和较大贡献的烃源岩[1]。在一些含油气盆地,由于钻井取心的限制,没有取到好的烃源岩岩心样品,这就为烃源岩评价带来极大挑战。

南堡凹陷是渤海湾盆地北侧一个小型油气富集区,也是一个勘探比较成熟的油气区[11215],属于中国石油冀东油田公司的勘探区块。近年来随着勘探工作的深化和精细,发现了一批大型含油气构造和圈闭,特别是滩海地区油气勘探获得的重大突破,给渤

海湾盆地的油气勘探带来更大信心,同时也需要石油地质工作者再进一步深入认识渤海湾盆地油气的生成与富集规律及特征。南堡凹陷目前已落实的三级储量远大于该区第三次全国油气资源评价数据,说明该区油气的生成与富集具有一定的特殊性或还有一些重要的生油层系尚未被发现或认识到。特别是南堡凹陷历次资源评价采用的烃源岩TOC 参数普遍偏低(大多数实测样品TOC 也较低),在0.8%～1.2%左右[16217],而渤海湾盆地有效烃源岩的

TOC 下限一般在1.5%[18]

或1.0%以上,依此来看,南堡凹陷有效烃源岩和优质烃源岩还尚未发现。事实上,南堡凹陷深洼区钻井本来就很少,取心井更少,而取到沙河街组泥岩的井几乎没有;而烃源岩的评价参数也就只能采用凹陷边缘的一些取心井泥岩的分析参数来代替整个凹陷烃源岩的特征,从而出现探明储量超过资源量的矛盾局面。本文结合油田最新的勘探资料,通过对南堡凹陷下第三系沉积演化过程的分析和总结以及本次对南堡地区烃源岩的精细研究,特别是对所有取心井段岩心的观察与分析,发现南堡凹陷发育多套优质烃源岩,可与东营凹陷沙河街组优质烃源岩相媲美,并且油气成藏条件十分优越,南堡凹陷属于富油气凹陷。

第18卷1期

2007年2月

天然气地球科学

NA TU RAL GA S GEO SC IENCE

V o l .18N o.1Feb.　2007

1　油气地质概况

南堡凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷东北部,为中新生代裂谷型断陷盆地,凹陷西北部以西南庄断层为界与老王庄-西南庄凸起接壤;东北部以柏各

庄断层为界与码头营-柏各庄凸起接壤;南部与沙垒田凸起呈断超关系[19](图1)。地理位置处于河北省唐山市和秦皇岛市之间,北部与燕山相连,南部和东部与渤海相接,西部以津冀边界的涧河为边,海域以渤海5m 水深线与渤海石油公司为界。

整个南堡

图1　渤海湾盆地南堡凹陷构造位置与油气分布

凹陷面积为1932km 2,其中滩海面积1100km 2。

南堡凹陷下第三系是一个具有北断南超特征的典型箕状凹陷[20],凹陷内部被高柳断层分割为南北2区,北区是沙河街组的沉积中心,发育柳赞、高尚堡披覆背斜构造带和拾场次凹,是沙河街组主要的含油区带(图1)。南区是东营组的沉积中心,在西南庄断层的下降盘发育了老爷庙、北堡逆牵引背斜构造带;在滩海区域发育了南堡1号构造带、南堡2号构造带、南堡3号构造带、南堡4号构造带和南堡5号构造带,在中央地带从西向东依次发育了林雀次凹和柳南次凹2个负向构造单元,也是重要的生烃中心,馆陶组、明化镇组、东营组是重要的含油气层系。

2　沉积演化过程与烃源岩的形成

2.1　南堡凹陷的形成

南堡凹陷在中晚元古代、早古生代寒武纪-中奥陶世及晚古生代石炭纪-二叠纪曾与华北地台经历了相同沉积建造的发育过程。进入中生代,华北地台解体,经历了三叠纪隆升剥蚀,造成本区三叠系普遍缺失。燕山运动早期为早中侏罗世的裂谷发育阶段,但此时的断裂强度较弱,断陷规模小,火山活动程度相对较低,断陷盆地以小型河湖相沉积为主,局

部出现小规模的含煤或碳质页岩的沼泽相沉积。中侏罗世末,由于太平洋板块发生强烈的北向俯冲,形成了一系列的N E -S W 向的挤压褶皱,晚侏罗世末湖盆发生萎缩。燕山晚期的早白垩世,本区发生断陷作用。南堡凹陷的主要边界断裂在这个时期已经形成,并控制着白垩系的沉积。晚白垩世末-新生代古新世,本区整体处于隆升剥蚀状态,中生界与新生界以角度不整合接触[12]。

在新生代经历了早第三纪伸展断陷、晚第三纪凹陷演化阶段、和晚第三纪末期断陷活化的演化过程[21225]。早第三纪初期,南堡凹陷在右旋伸展张裂作用下,发生断陷活动,凹陷快速沉降、充填了一套扇三角洲、三角洲、湖泊沉积体系。晚第三纪馆陶组沉积时期,南堡凹陷进入坳陷沉积阶段,沉积1套河流、沼泽-冲积平原沉积体系。到晚第三纪明化镇组沉积时期,坳陷活化,断层活动加剧,沉积、沉降速率增加。

南堡凹陷与渤海湾盆地其它凹陷相比,普遍缺失下第三系孔店组和沙河街组沙四段地层,因此南堡凹陷缺少沙四段盐湖相烃源岩[26233],有效烃源岩发育在沙三段及其以上的湖相沉积层系。导致南堡凹陷缺失孔店组和沙四段的重要原因是南堡凹陷早第三纪成盆期比渤海湾盆地其它凹陷发育较晚(受

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