东海陆架盆地西湖凹陷中央反转构造带古近系花港组气藏“先汇后聚”机制及地质意义.pdf
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1、第 44 卷 第 5 期2023 年 10 月OIL&GAS GEOLOGY东海陆架盆地西湖凹陷中央反转构造带古近系花港组气藏“先汇后聚”机制及地质意义张迎朝,邹玮,陈忠云,蒋一鸣,刁慧中海石油(中国)有限公司 上海分公司,上海 200335摘要:反转构造带作为圈闭发育的优势构造带在国内外诸多盆地已揭示了丰富的油气资源,但对于海上盆地来说,由于钻井成本较高、钻井较少,对反转构造带油气成藏规律的研究相对薄弱。以西湖凹陷中央反转构造带为例,重点关注烃源岩层系内部的原始汇烃能力及从源到储的动态油气富集过程,以期揭示反转构造带油气富集规律。通过构造演化史-生烃演化史-储层演化史-油气充注史匹配关系分析
2、认为,西湖凹陷中央反转构造带北部地区烃源岩大量生烃期和油气充注时间早于圈闭形成时间,早期天然气在源内层系先形成聚集气或丰度较高的“半聚集”气,即“先汇”;晚期构造运动伴随圈闭形成使得早期气向上运移至圈闭中聚集成藏,即“后聚”,成藏后表现为天然气成熟度由深向浅呈增大的趋势。因此提出“先汇后聚”成藏新机制,该机制不仅阐释了源上古近系花港组主力勘探层系生烃期-圈闭形成期-油气充注期时间不匹配的问题,而且揭示了源内古构造背景对源上现今油气成藏富集的控制作用。在该模式指导下指出了中央构造带大型圈闭天然气成藏的关键因素,并提出B构造具备良好的“先汇后聚”条件。“先汇后聚”成藏模式具有一定普遍性,不仅对西湖
3、凹陷中央反转构造带油气勘探具有指导作用,对有类似地质条件的含油气盆地油气勘探亦具有重要借鉴意义。关键词:先汇后聚;成藏机制;动态成藏过程;天然气藏;花港组;西湖凹陷;东海陆架盆地中图分类号:TE122.3 文献标识码:The mechanism of“convergence ahead of accumulation”and its geological significance for gas reservoirs in Paleogene Huagang Formation across the central inverted structural zone of Xihu Depres
4、sion,East China Sea Shelf BasinZHANG Yingzhao,ZOU Wei,CHEN Zhongyun,JIANG Yiming,DIAO Hui(Shanghai Branch,CNOOC,Shanghai 200335,China)Abstract:Inverted structural zones in many onshore basins around the world are frequently found to be home to oil and gas traps and have been the targets for studies
5、for years.However,offshore inverted structural zones,in the contrary,are seldom explored because of less drilling due to high cost.Taking the central inverted structural zone of Xihu Depression as an example,this paper focuses on the original capacity of hydrocarbon convergence in the source rock se
6、ries and the dynamic accumulation of hydrocarbons from source to reservoir,with the aim of revealing the hydrocarbon enrichment law.The correlation of structural evolution,hydrocarbon generation and reservoir evolution as well as hydrocarbon charging history reveals that the massive hydrocarbon gene
7、ration and charging of source rocks preceded the formation of traps in the northern part of the zone.The early-generated gas formed“semi accumulation”with high abundance within the series,i.e.,“convergence first”;and then migrated upwards and accumulated in traps formed later during tectonic movemen
8、ts,i.e.,“later accumulation”.The reservoirs show a trend of increasing natural gas maturity from deep to shallow.Based on these results,the paper proposes the new model of“convergence ahead of accumulation”,which not only reasonably explains the mismatch of timing among the hydrocarbon generation,tr
9、ap 文章编号:0253-9985(2023)05-1256-14doi:10.11743/ogg20230514收稿日期:2023-02-01;修回日期:2023-05-31。第一作者简介:张迎朝(1971),男,教授级高级工程师,海洋油气勘探。Email:。通信作者简介:刁慧(1984),男,高级工程师,油气成藏。Email:。基金项目:中海油“十四五”重大科技项目(KJGG2022-0301);“十四五”全国油气资源评价项目(QGYQZYPJ2022-3)。formation and hydrocarbon charging in the Huagang Formation in the
10、 series,but also reveals the control effect of ancient tectonic background on the current accumulation of oil and gas.Under the guidance of this model,the key factors for the formation of large-scale natural gas reservoirs in the zone are revealed,and the B structure in the zone is pinpointed to be
11、a perfect place for“convergence ahead of accumulation”.The new model can be applied to other offshore petroliferous basins with similar geological conditions.Key words:convergence ahead of accumulation,accumulation mechanism,dynamic accumulation process,gas reservoirs,Huagang Formation,Xihu Depressi
12、on,East China Sea Shelf Basin引用格式:张迎朝,邹玮,陈忠云,等.东海陆架盆地西湖凹陷中央反转构造带古近系花港组气藏“先汇后聚”机制及地质意义 J.石油与天然气地质,2023,44(5):1256-1269.DOI:10.11743/ogg20230514.ZHANG Yingzhao,ZOU Wei,CHEN Zhongyun,et al.The mechanism of“convergence ahead of accumulation”and its geological significance for gas reservoirs in Paleogene
13、 Huagang Formation across the central inverted structural zone of Xihu Depression,East China Sea Shelf Basin J.Oil&Gas Geology,2023,44(5):1256-1269.DOI:10.11743/ogg20230514.东海陆架盆地西湖凹陷作为中国近海面积最大的含油气凹陷已有40年的勘探历程,其紧邻长江三角经济发达区,在保障国家能源安全中具有重要的战略地位1-4。“十二五”期间在西湖凹陷中央反转构造带发现了储量丰度高的大中型气田,扭转了西湖凹陷没有大型油气田的现状,也吸
14、引了诸多学者对该地区油气地质条件的研究5-11。前人的研究主要集中在构造、烃源岩、沉积、储层等方面6,12-19,而对油气成藏机制的研究较少。“十二五”之后针对西湖凹陷中央反转构造带大型圈闭进行了一系列勘探,但一直未能实现较大突破。研究认为古近系花港组背斜圈闭形成时间为龙井运动构造挤压反转时期(1510 Ma)9,20-22,下部平湖组烃源岩在 2515 Ma时早已达到了高成熟阶段23-24,油气生成和储层中油气充注早于圈闭形成14,25-28,油气充注时间与圈闭形成时间不匹配制约了中央反转构造带油气勘探。然而国内外诸多勘探实践表明,反转构造带具有巨大的油气资源潜力,如钦敦盆地、缅甸中央盆地、
15、苏门答腊盆地等29-33,尤其是苏门答腊盆地作为印度尼西亚最大的富油气区在中央反转背斜带已经发现了丰富的油气资源34-36。西湖凹陷反转构造带大中型气田的发现已证实该区具备良好成藏条件,但目前从源到藏的动态成藏过程尚不清楚,这严重制约了油气勘探的进展。因此本文从中央反转构造带油气成藏过程分析入手,提出“先汇后聚”成藏机制,该机制对西湖凹陷中央反转构造带油气勘探具有重要现实价值和理论指导意义。1地质概况西湖凹陷位于东海陆架盆地东北部,其东侧为钓鱼岛隆褶带,西侧为海礁隆起,北与福江凹陷相接,南与钓北凹陷相通,南北长约440 km,东西宽约110 km,总面积5.9104 km2,沉积厚度最大可达1
16、5 km15,37。西湖凹陷分为西部斜坡带、西次凹、中央反转构造带、东次凹和东部断阶带5个构造单元(图1a)37。西湖凹陷自下而上发育古新统,始新统宝石组与平湖组,渐新统花港组,中新统龙井组、玉泉组与柳浪组,上新统三潭组,以及更新统东海群等地层38,其中平湖组煤系烃源岩是盆地主要的烃源岩层,花港组发育的大型辫状河三角洲沉积砂体是盆地内重要的储层(图1b)。本次研究区位于中央反转构造带北部的4个构造,记为A,B,C和D构造(图1a),4个构造均位于生烃主洼内,已有钻井均钻遇花港组并在花港组上段揭示了丰富的天然气资源。2天然气成藏要素与“四史”的匹配2.1构造演化史与圈闭形成期西湖凹陷经历断陷期拗
17、陷期反转期区域沉降期,最终形成现今构造格局9,40。为了明确中央反转构造带构造演化特征,采用平衡剖面法对典型剖面EE(剖面位置见图1a)进行恢复(图2)。结果表明,玉泉组沉积末期龙井运动(1310 Ma)导致了中央反转构造带大型挤压反转背斜的形成,龙井运动之前,中央反转构造带尚未形成,为凹陷的沉降中心部位,平湖组烃源岩埋深较大。2.2中央反转构造带平湖组烃源岩演化史和生烃史由于中央反转构造带未钻遇平湖组烃源岩,本次研究利用浅层泥岩样品的实测镜质体反射率(Ro)数据作为边界限制参数,对C1井平湖组烃源岩热演化史和第 5 期张迎朝,等.东海陆架盆地西湖凹陷中央反转构造带古近系花港组气藏“先汇后聚”
18、机制及地质意义formation and hydrocarbon charging in the Huagang Formation in the series,but also reveals the control effect of ancient tectonic background on the current accumulation of oil and gas.Under the guidance of this model,the key factors for the formation of large-scale natural gas reservoirs in t
19、he zone are revealed,and the B structure in the zone is pinpointed to be a perfect place for“convergence ahead of accumulation”.The new model can be applied to other offshore petroliferous basins with similar geological conditions.Key words:convergence ahead of accumulation,accumulation mechanism,dy
20、namic accumulation process,gas reservoirs,Huagang Formation,Xihu Depression,East China Sea Shelf Basin引用格式:张迎朝,邹玮,陈忠云,等.东海陆架盆地西湖凹陷中央反转构造带古近系花港组气藏“先汇后聚”机制及地质意义 J.石油与天然气地质,2023,44(5):1256-1269.DOI:10.11743/ogg20230514.ZHANG Yingzhao,ZOU Wei,CHEN Zhongyun,et al.The mechanism of“convergence ahead of acc
21、umulation”and its geological significance for gas reservoirs in Paleogene Huagang Formation across the central inverted structural zone of Xihu Depression,East China Sea Shelf Basin J.Oil&Gas Geology,2023,44(5):1256-1269.DOI:10.11743/ogg20230514.东海陆架盆地西湖凹陷作为中国近海面积最大的含油气凹陷已有40年的勘探历程,其紧邻长江三角经济发达区,在保障国
22、家能源安全中具有重要的战略地位1-4。“十二五”期间在西湖凹陷中央反转构造带发现了储量丰度高的大中型气田,扭转了西湖凹陷没有大型油气田的现状,也吸引了诸多学者对该地区油气地质条件的研究5-11。前人的研究主要集中在构造、烃源岩、沉积、储层等方面6,12-19,而对油气成藏机制的研究较少。“十二五”之后针对西湖凹陷中央反转构造带大型圈闭进行了一系列勘探,但一直未能实现较大突破。研究认为古近系花港组背斜圈闭形成时间为龙井运动构造挤压反转时期(1510 Ma)9,20-22,下部平湖组烃源岩在 2515 Ma时早已达到了高成熟阶段23-24,油气生成和储层中油气充注早于圈闭形成14,25-28,油气
23、充注时间与圈闭形成时间不匹配制约了中央反转构造带油气勘探。然而国内外诸多勘探实践表明,反转构造带具有巨大的油气资源潜力,如钦敦盆地、缅甸中央盆地、苏门答腊盆地等29-33,尤其是苏门答腊盆地作为印度尼西亚最大的富油气区在中央反转背斜带已经发现了丰富的油气资源34-36。西湖凹陷反转构造带大中型气田的发现已证实该区具备良好成藏条件,但目前从源到藏的动态成藏过程尚不清楚,这严重制约了油气勘探的进展。因此本文从中央反转构造带油气成藏过程分析入手,提出“先汇后聚”成藏机制,该机制对西湖凹陷中央反转构造带油气勘探具有重要现实价值和理论指导意义。1地质概况西湖凹陷位于东海陆架盆地东北部,其东侧为钓鱼岛隆褶
24、带,西侧为海礁隆起,北与福江凹陷相接,南与钓北凹陷相通,南北长约440 km,东西宽约110 km,总面积5.9104 km2,沉积厚度最大可达15 km15,37。西湖凹陷分为西部斜坡带、西次凹、中央反转构造带、东次凹和东部断阶带5个构造单元(图1a)37。西湖凹陷自下而上发育古新统,始新统宝石组与平湖组,渐新统花港组,中新统龙井组、玉泉组与柳浪组,上新统三潭组,以及更新统东海群等地层38,其中平湖组煤系烃源岩是盆地主要的烃源岩层,花港组发育的大型辫状河三角洲沉积砂体是盆地内重要的储层(图1b)。本次研究区位于中央反转构造带北部的4个构造,记为A,B,C和D构造(图1a),4个构造均位于生烃
25、主洼内,已有钻井均钻遇花港组并在花港组上段揭示了丰富的天然气资源。2天然气成藏要素与“四史”的匹配2.1构造演化史与圈闭形成期西湖凹陷经历断陷期拗陷期反转期区域沉降期,最终形成现今构造格局9,40。为了明确中央反转构造带构造演化特征,采用平衡剖面法对典型剖面EE(剖面位置见图1a)进行恢复(图2)。结果表明,玉泉组沉积末期龙井运动(1310 Ma)导致了中央反转构造带大型挤压反转背斜的形成,龙井运动之前,中央反转构造带尚未形成,为凹陷的沉降中心部位,平湖组烃源岩埋深较大。2.2中央反转构造带平湖组烃源岩演化史和生烃史由于中央反转构造带未钻遇平湖组烃源岩,本次研究利用浅层泥岩样品的实测镜质体反射
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