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试论中国近海两个盆地带找油与找气地质理论及方法的差异性

2012-01-23邓运华

中国海上油气 2012年6期
关键词:浅海盖层生烃

邓运华

(中国海洋石油总公司)

试论中国近海两个盆地带找油与找气地质理论及方法的差异性

邓运华

(中国海洋石油总公司)

根据油气田分布特点及油气地质条件的深入分析,中国近海含油气盆地可分为2个带:靠近陆地的第一盆地带主成盆期是古新世—始新世,属湖相断陷盆地,以生油为主,已发现的油田的石油几乎全是由此盆地带生成;远离陆地的第二盆地带主成盆期是始新世—渐新世,属海相坳陷盆地,以生气为主,已发现的大—中型气田的天然气都由此盆地带生成。第一盆地带生烃母质是湖相水生生物,储盖层是近物源湖泊及滨—浅海沉积,陆相生油理论及近源牵引流沉积理论适用于此带,石油的运移、圈闭、盖层保存条件是钻前分析的重点,深入的综合地质评价是提高勘探成功率的关键。第二盆地带生烃母质是高等植物,储盖层是远源的浅海—半深海沉积,煤系成烃理论、远源重力流及碳酸盐岩沉积理论适用于此带,储层及烃源条件是主要风险,现代地球物理储层预测及烃类直接检测方法的充分应用是提高勘探成功率的有效途径。

中国近海 盆地带 找油与找气 地质理论 勘探研究方法 差异

1 两个盆地带地质特征

中国近海发育有渤海湾、南黄海、东海、台西、台西南、珠江口、琼东南、北部湾、莺歌海等9个新生代含油气盆地[1]。经过半个世纪的勘探,在这些盆地内发现了丰富的油气资源。从现象上看,已发现油气资源的分布有明显的分带性,即油田分布在靠近陆地的第一盆地带(坳陷带),笔者称之为第一盆地带;大—中型气田分布在第二盆地带(坳陷带),笔者称之为第二盆地带。2个盆地带之间为一排巨型的隆起(图1)。深入分析发现,由于这2个盆地带所处的大地构造位置不同,所以盆地类型、成盆期、沉积环境、有机质类型均不同,导致了油田和气田分布位置的不同。

在中国东南大陆边缘发育有渤海湾盆地、南黄海盆地、台北坳陷、台西盆地、珠一坳陷、珠三坳陷及北部湾盆地,它们构成了第一盆地带[2]。在这个盆地带的东南部分布有朝鲜古陆、虎皮礁隆起、海礁隆起、渔山东隆起、东沙隆起、番禺隆起、神狐隆起及海南古陆,这是一排面积大、隆升幅度高的大型隆起带,它分隔了2个盆地带;第二盆地带分布在该隆起带的东南面,从北至南依次是浙东坳陷、台西南盆地、珠二坳陷、琼东南盆地和莺歌海盆地。

图1 中国近海2个盆地带分布图

第一盆地带位于陆壳上,地壳厚度大,一般为24~40 km(表1),地温梯度相对较低,一般为2.8~3.5℃/100 m。第二盆地带位于陆—洋过渡壳上,地壳厚度较大,一般为18~28 km(表1),地温梯度相对较高,一般为3.5~5.5℃/100 m。第一盆地带形成时间较早,其烃源岩形成期(即主成盆期)是古新世—始新世,以始新世为主。第二盆地带形成时间较晚,主成盆期为始新世—渐新世,以渐新世为主。2个盆地带的盆地类型也不同,第一盆地带为湖相断陷盆地,第二盆地带为海相坳陷盆地。

表1 中国近海盆地(坳陷)地壳厚度

2个盆地带在烃源岩形成期的沉积环境明显不同。第一盆地带为湖相沉积,尤其是深湖—半深湖相分布范围较大,其湖相暗色泥岩是主力烃源岩,如渤海湾盆地的沙河街组、南黄海盆地的阜宁组、台北坳陷和台西盆地的月桂峰组、珠一坳陷和珠三坳陷的文昌组、北部湾盆地的流沙港组等均是古新统—始新统的湖相沉积,它们也是这些盆地最主要的烃源岩。第二盆地带在烃源岩形成期为滨—浅海相(或海—陆过渡期)沉积,其河岸平原、三角洲平原、海岸边缘的煤层、碳质泥岩及海相泥岩是主力烃源岩,如浙东坳陷的平湖组、台西南盆地的致昌组、珠二坳陷的恩平组、琼东南及莺歌海盆地的崖城组等均是始新统—渐新统的煤、碳质泥岩、泥岩与砂岩互层沉积,它们是这些盆地或坳陷的主力烃源岩。

由于上述烃源岩形成时沉积环境的差异(即第一盆地带为湖泊,第二盆地带为海洋),因此2个盆地带的烃源岩类型明显不同,第一盆地带为深湖—半深湖相泥岩,生烃母质为低等水生生物,而第二盆地带为海—陆过渡相的煤、碳质泥岩及浅海泥岩,生烃母质为高等植物,这就决定了2个盆地带烃源岩有机质类型的不同。第一盆地带为腐泥型、腐殖腐泥型,第二盆地带为腐殖型、腐泥腐殖型(图2)。由于生烃母质不同,其产物也必然不同,第一盆地带生油,高温裂解时才生气,第二盆地带的产物是天然气,最终决定第一盆地带以找油为主,而第二盆地带以找气为主。截至目前,中国近海找到的油田全部位于第一盆地带及邻近隆起上,第一盆地带内的少数几个气田的气型为高温裂解油型气;而在第二盆地带内找到的全部是气田,气的类型为煤型气。

由于2个盆地带上述油气地质特征的明显不同,因此其所适用的找油找气地质理论及勘探研究方法也应不同。

图2 中国近海海域湖相和煤系烃源岩烃指数与Tmax的关系

2 适用找油与找气地质理论的差异性

中国近海2个盆地带的大地构造位置不同,导致盆地类型、成盆期、烃源岩形成时沉积环境、生烃母质、有机质类型、生成产物均不同,因此在研究其生、储、盖、运、圈、保时所适用的地质理论与方法也应不同。只有采用各自对应的不同理论、方法进行油气聚集条件分析,才能得出与各自地质特征相适应的认识与结论,预测结果才能客观反映地下情况,才能提高勘探成功率。

第一盆地带从渤海湾盆地、南黄海盆地、台北坳陷、台西盆地、珠一坳陷、珠三坳陷到北部湾盆地,它们的主力烃源岩是古新统—始新统的湖相泥岩,生烃母质主要是低等水生生物,以藻类为主[3]。深湖—半深湖环境水体安静,适于藻类的生长及保存,而滨—浅湖水体动荡,不适合于藻类的生长及保存,所以第一盆地带优质烃源岩分布于深湖—半深湖区,烃源岩呈环带状或同心圆状分布,有机质类型为腐泥型、腐殖腐泥型,生烃能力强,尤其是生油能力更强。第一盆地带划分非烃源岩、差烃源岩、中等烃源岩、优质烃源岩的有机碳含量指标分别是小于0.4%、0.4% ~0.6%、0.6% ~1.0%、大 于 1.0%(表2),研究这类烃源岩必须用中国老一辈石油地质家创立的陆相生油理论[4]。

第二盆地带从浙东坳陷、台西南盆地、珠二坳陷、琼东南盆地到莺歌海盆地,它们的主力烃源岩是始新统—渐新统的陆源海相(或称海—陆过渡相)煤系烃源岩,包括煤、碳质泥岩和滨—浅海相泥岩[5],生烃母质是河流平原、三角洲平原、海岸沼泽生长的原地高等植物及河流带来的陆源异地植物碎屑。从沉积和地球化学分析可知,三角洲平原上土壤肥沃,适于高等植物生长,利于形成煤和碳质泥岩,是最有利的烃源岩分布区,其次是河流沿岸平原及海岸沼泽,向海方向即由浅海到深海,有机质丰度变低,生烃能力变弱。第二盆地带的生烃母质主要是海边原地生长的高等植物,其次是河流携带的陆源异地植物碎屑和滨—浅海里生长的少量水生生物,这就决定了其有机质类型是腐殖型、腐泥腐殖型,以生气为主,在生气过程中也伴生了少量轻质油。第二盆地带划分非烃源岩、差烃源岩、中等烃源岩和优质烃源岩的有机碳含量标准分别是小于0.6%、0.6%~1.5%、1.5%~3.0%、大于3.0%(表2),研究这类烃源岩的生烃过程与估算生排烃量时,应采用煤系烃源岩的生烃理论[6]。

第一盆地带主要的储盖组合形成于2种沉积环境,一种是湖相,另一种是滨—浅海相(图3)。渤海湾盆地(海域)是最主要的产油区,占近海已发现石油总储量的75%,整个第三纪是河—湖相沉积,只有在第四纪才沉积了200~400 m的滨—浅海砂泥岩。北部湾盆地主力储盖层也发育于古近纪湖相沉积中,新近纪—第四纪为滨—浅海相沉积,其中发现的储量较少。珠一坳陷和珠二坳陷目前已发现的储量主要分布于新近系滨—浅海相储盖组合中。在南黄海盆地、台北坳陷和台西盆地发现的石油储量非常少。

表2 油源岩与气源岩有机质丰度指标对比表

图3 中国近海第一盆地带内储盖组合图

总体而言,第一盆地带靠近物源区,湖泊及滨—浅海离剥蚀区较近,陆源碎屑丰富,粒度较粗,形成了湖相及滨—浅海相牵引流为主的砂岩体,具有砂岩粒度较粗、砂体厚度大、物性好的特点。相对而言,泥岩盖层薄一些,横向分布面积小一些,形成多套储盖组合及多个油水系统。在第一盆地带研究储盖层适合于运用湖泊及滨浅海牵引流沉积理论。

第二盆地带储盖层形成于浅海—深海沉积环境,与第一盆地带的湖泊、滨—浅海环境明显不同。浅海—半深海环境离物源区相对较远,沉积物搬运距离较远,形成的砂岩颗粒较细,分选及磨圆好的海相砂岩分布面积大,横向较稳定(图4)。在坡折带以下的环境里常发现重力流水道及扇体沉积,这种重力流水道和扇体砂岩常起源于三角洲前缘,三角洲前缘砂体是分选磨圆好的砂,再次搬运沉积的半深海重力流水道砂、朵叶砂储层物性好[7-10]。另外,在远离物源区的水下台地,水体清洁、温暖,可形成碳酸盐岩礁滩,是另一类好的储层。

总体而言,第二盆地带浅海—半深海相沉积形成的盖层厚度大,分布广,天然气常分布于稳定的区域盖层之下,如珠三坳陷、琼东南盆地、莺歌海盆地中—上新统海相泥岩盖层非常厚,横向分布稳定,而浙东坳陷因滨—浅海区坡度太小,浅水区面积大,水体动荡,泥岩单层厚一些,但横向变化大,盖层较差,是一个特例。总之,在第二盆地带研究储盖层适合于运用海相牵引流、重力流及碳酸盐岩礁滩沉积理论。

图4 中国近海第二盆地带内储盖组合图

3 勘探研究方法的差异性

中国近海2个盆地带盆地类型不同,决定了它们的岩性组合与流体性质不同,因此勘探研究方法也应不同。

第一盆地带的储盖层形成于湖相及滨—浅海相,离物源近,水体较浅,以砂泥岩互层为主。例如,渤海湾盆地(海域)古近系储盖层为湖相沉积,新近系为河流—湖相沉积,均以砂泥岩互层为主;珠一坳陷、珠三坳陷石油主要储集在新近系的珠江组—韩江组,属三角洲—滨浅海相砂泥岩互层;北部湾盆地石油主要富集在古近系湖相储盖组合中,个别油田储盖层是新近系滨浅海相沉积。但是,第二盆地带储盖层主要形成于浅海—半深海环境,以厚层泥岩夹砂岩组合为主。除浙东坳陷主力储盖组合是平湖组滨浅海相砂泥互层外,其他4个盆地及坳陷(台西南盆地、珠二坳陷、琼东南盆地、莺歌海盆地)的储盖层主要形成于浅海—半深海环境。例如,珠二坳陷的荔湾3-1、番禺30-1气田半深海相泥岩盖层厚度620~1400 m,储层单层厚度2~46 m;琼东南盆地的崖13-1气田浅海相泥岩盖层厚400~1900 m,储层单层厚度3~32 m;莺歌海盆地的东方1-1、乐东22-1气田泥岩盖层厚600~1800 m,储层单层厚度3~33 m,区域性盖层厚度大,分布广。

由于第一盆地带储盖组合是以砂泥互层为主,流体为液态石油,且稠油比例大,它与水的密度相近,这就决定了在钻前研究时油气直接检测方法适用性差,重点应放在地质综合研究上,尤其要注重石油运移、盖层及圈闭的研究。在地球物理方法上,应重点应用相干技术、曲率技术等分析断层的平面组合,精细落实圈闭。

第二盆地带储盖组合是以厚层泥岩夹砂岩为主(浙东坳陷除外),流体性质是天然气,这就决定了在钻前分析时要特别注重对珠二坳陷、琼东南盆地及莺歌海盆地储层的研究,尤其是厚层泥岩夹砂岩的岩性组合,含气后极易形成强振幅异常(图5、6),烃类直接检测技术很适用。充分运用先进的储层预测、烃类检测技术是当今深水勘探的特色。国外大量勘探实践也已证明,运用先进的地球物理技术精细预测深水储层性质及含油气性,可大幅提高深水勘探成功率。

图5 珠江口盆地白云深水区珠海组顶部储层振幅异常

图6 莺歌海盆地东方气区黄流组储层振幅异常

4 结论

(1)勘探结果及油气地质分析表明,中国近海存在2个不同的盆地带。靠近陆地的渤海湾盆地、南黄海盆地、台北坳陷、台西盆地、珠一坳陷、珠三坳陷、北部湾盆地为第一盆地带,它们是古新世—始新世的湖相断陷盆地,生烃母质是低等水生生物,以生油为主,已发现的油田的原油都来自这个盆地带;而远离大陆的浙东坳陷、台西南盆地、珠二坳陷、琼东南盆地、莺歌海盆地为第二盆地带,它们是始新世—渐新世的海相坳陷盆地,生烃母质是高等植物,以生气为主,已发现的大中型气田的气源均来自这个盆地带。

(2)构造-沉积演化的不同导致了中国近海2个盆地带油气地质条件的不同,因此2个盆地带所适用的找油与找气地质理论及勘探研究方法也存在差异。陆相生油理论、湖相及滨—浅海相牵引流沉积理论适用于第一盆地带烃源和储盖条件的研究,而煤系成烃理论、浅海—半深海及碳酸盐岩礁滩沉积理论适用于第二盆地带烃源和储盖条件的研究;在第一盆地带应注重石油地质综合研究,尤其是运移、盖层、保存及圈闭的研究,而第二盆地带应注重储层、烃源的研究,储层及烃类地球物理直接检测技术是提高该区域深水勘探成功率的有效方法。

致谢:在图表编制过程中得到了杨海长、何玉平、曾清波、张义娜、陈少平、王升兰等年轻专家的帮助,在此一并致谢!

[1] 邱中建,龚再升.中国油气勘探:第四卷.近海油气区[M].北京:地质出版社,石油工业出版社,1999.

[2] 邓运华.试论中国近海两个坳陷带油气地质差异性[J].石油学报,2009,30(1):1-7.

[3] 李友川,邓运华,张功成.中国近海海域烃源岩和油气的分带性[J].中国海上油气,2012,24(1):6-12.

[4] 胡见义,黄第藩.中国陆相石油地质理论基础[M].北京:石油工业出版社,1991.

[5] 董伟良,黄保家.南海莺—琼盆地煤型气的鉴别标志及气源判识[J].天然气工业,2000,20(1):23-27.

[6] 黄第藩,熊传武.含煤地层中石油生成、运移和生油潜力评价[J].勘探家,1996,1(2):6-12.

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[9] 秦成岗,施和生,张忠涛,等.珠江口盆地番禺低隆起—白云凹陷北坡SQ21.0层序陆架坡折带沉积特征及油气勘探潜力[J].中国海上油气,2011,23(1):14-18.

[10] 柳保军,庞雄,颜承志,等.珠江口盆地白云深水区沉积充填演化及控制因素分析[J].中国海上油气,2011,23(1):19-25.

A discussion on differences of hydrocarbon geology and applicable exploration theories and methods between two basin belts offshore China

Deng Yunhua
(CNOOC,Beijing,100027)

The petroliferous basins offshore China can be divided into two belts according to the distribution of oil/gas fields and a thorough analysis of geological conditions.The first basin belt adjacent to the continent is composed of lacustrine rifted basins that formed during a Palaeocene-Eocene period,and predominated by oil generation,almost providing all oil in the discovered fields offshore China.The second basin belt far away from the continent consists of marine depression basins whose main development stage is Eocene-Oligocene,and is predominated by gas generation,almost providing all gas in the discovered major-large gasfields offshore China.In the first belt,the theories of continental oil generation and proximal tractive-current deposition are applicable in hydrocarbon exploration,due to the kerogen from lacus-trine aquatic organism and the reservoir-seal sequences of proximal lacustrine facies and littoralshallow marine facies,so that oil migration and trapping and seal preservation should be considered as the critical points of pre-drilling analysis,and a deeply comprehensive evaluation of geology is crucial to improving the exploration success rate.In the second belt,the kerogen derives from higher plant and the reservoir-seal sequences deposited in distal shallow marine-hemipelagic environments,so the theories of hydrocarbon generation in coal measures,distal gravity current and carbonate deposition are applicable in exploration.Major exploration risks in the second belt may come from the conditions of reservoir and hydrocarbon source rock,and the sufficient application of modern geophysical reservoir prediction and direct hydrocarbon detection could be an effective way to improve the exploration success rate.

offshore China;basin belt;oil and gas seeking;geological theory;exploration and research method;difference

邓运华,男,教授级高级工程师,1985年毕业于原江汉石油学院,1988年毕业于北京石油勘探开发研究院并获硕士学位,现任中国海洋石油总公司副总地质师兼中海油研究总院副院长,长期从事海上油气勘探研究及技术管理工作。地址:北京市东城区东直门外小街6号海油大厦(邮编:100027)。

2012-04-24

(编辑:崔护社)

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