莺歌海盆地底辟带DF区天然气地球化学特征差异及其成因.pdf
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1、第 3 7卷第 2期 2 0 1 5年 3月 石 油 寥 劈弛届 P ETROLEUM GEOLOGY & EXPE RI M ENT Vo t 3 7, No 2 Ma r , 2 01 5 文章编号 : 1 0 0 1 - 6 1 1 2 ( 2 0 1 5 ) 1 ) 2 0 2 1 1 0 9 莺歌海盆 地底辟 带 D F区 d o i : 1 0 7 6 0 3 s 4 0 9 7 2 -01 5 0 03 33 天然气 地球 化学特征差异及其成 因 吴红烛 , 黄 志龙 , 裴健翔。 , 童传 新 ( 1 中国石 油大学 油气 资源与探测 国家重点实验室 北京 , 朱建成 , 刘
2、平 , 朱珊珊。 1 0 2 2 4 9 ; 2 浙江省地球物理地球化学勘查 院 杭州3 1 0 0 0 5 ;3 中国海洋石油总公 司 湛 江分公司 , 广东 湛江5 2 4 0 5 7 ) 摘要 : 以现代天然气地质学理论为指导 , 综合运用天然气地球化学分析技 术 、 流体包裹体技 术及油气 成藏储层示 踪技 术对 莺歌 海盆地中央底辟区中深层高温高压带天然气地球化学特征 、 成因类型 、 充注期次 、 碳 同位 素序 列局部倒转 的成闪及纵横 P l 天然气 地球化 7 - 特征差异形成原冈进行 了研究。结果表明 : 高温超压带内天然气 皆为热成因煤 型气 ,其烷烃气碳 同位素 系列局
3、部 倒转 是多期次- FIN成熟 度天然气混合所致 ; 高温超 压带 内存在 4期流体充注 , 前 2期为成熟一高成熟烷 烃气 ,后 2期为 商一过成 熟烷 烃气和无机成 ( : 02 , 且 高一过 成熟 天然气充注期早 于无机成 凶 c o , : 底辟 活动影响强度 差异及 天然气运移 通道类 型和发 育方 式不同 , 是形成不同地区高温高压带 天然气地球化学特征差异的主要原 因 , 底辟 多期 活动 和超压带周期性愈合导致 D1 1 底辟核 部区及其周缘 DI 3 -1 区高温高压带内 、 外天然气地球化学特征差异, 、 关键 字 : 多期混合作用 ; 碳 同位素倒转 序列; 高温高压
4、带 ; 底辟带 DF区 : 莺歌海盆地 中图分类号 : T El 2 2 1 文献标识码 : A Ca u s e s o f na t ur a l g a s g e o c h e m i c a l di f f e r e nc e s i n t h e h i g h- t e mpe r a t ur e a nd o v e r pr e s s ur e z o ne o f DF1 - 1 d i a pi r b e l t ,Yi ng g e ha i Ba s i n Wu H o n g z h u ,Hu a n g Z h i l o n g ,P e i
5、J i a n x i a n g , T o n g C h u a n x i n ,Z h u J i a n c h e n g ,L i u P i n g , Z h u S h a n s h a n (I _ S t a t e K e y l x l b o r a t o r y o f P e t r o l e u m R e s o u r c e a n d P r o s p e c t i n g, C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m, B e ij i n g 1 0 2 2 4 9 , C
6、h i n a ; 2 _ Z h e j i a n g G e o p h y s i c a l a n d G e o c h e m i c a l E x p l o r a t i o n l n s t i t a t e ,H a n g z h o u , Z h e j i a n g 3 1 0 0 0 5 ,C h i n a ; 3 C N O O C Z h a n j i a n g B r a n c h , Z h a n g fi a n g ,G u a n g d o n g 5 2 4 0 5 7 ,C h i n a ) Abs t r a c t
7、:Na t u r a l g a s g e o c h e mi s t r y,flu i d i n c l u s i o n a n a l y s i s a n d g a s r e s e r v o i r a c c u mu l a t i o n t r a c e r s ,h a v e b e e n u s e d t o s t u d y na t u r a l g a s g e o c h e mi c a l c h a r a c t e r i s t i c s, g e n e t i c t y p e s , fil l i n g
8、p e r i o d, c a u s e o f c a r b o n i s o t o p e p a r t i a l i nv e r s e s e q u e n c e a n d t h e c a u s e s o f g a s v a r i a b i l i t y bo t h v e rti c a l l y a n d h o r i z o nt a l l y i n t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n d hi g h p r e s s u r e b e l t i n t h e c e n t
9、r a l d i a p i r i c z o n e o f t h e Yi n g g e h a i Ba s i nI n t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n d o v e r p r e s s u r e a r e a,n a t u r a l g a s i s t h e r mo g e ni c c o a l t y p e g a s,a n d t h e pa r t i a l i n v e r s i o n o f c a r b o n i s o t o p e s o f a l k a ne g
10、a s i s c a u s e d b y t h e mi x t u r e o f n mhi p e r i o d g a s e s t h a t a r e o f d i f f e r e n t n mt ur i t i e s Th e r e a r e f o u r p e r i o d s o f f l u i d f i l l i n g i n t h e h i g h- t e mp e r a t ur e a n d o v e r pr e s s u r e a r e a T he fir s t t wo p e r i o d
11、s a r e ma t ur e o r hi g h ma t u r i t y a l k a n e g a s wh i l e t h e s e c o n d t wo p e r i o ds a r e h i g h ma t ur i t y o r o v e r ma t u r e a l k a n e g a s a n d i n o r g a n i c CO2 Th e f i l l i n g p e r i o d o l t he h i g h ma t u r i t y a n d o v e r - ma t u r e a l k
12、a n e g a s i s e a r l i e r t ha n t h a t o f t h e i n o r g a ni c CO2 T he i n fl u e n c e o f d i f f e r e nt di a p i r i c a c t i v i t y,t o g e t h e r wi t h d i f f e r e n t g a s mi g r a t i o n c h a n n e l t y p e s a n d d e v e l o p me n t i s t h e ma i n r e a s o n f o r
13、g a s di f f e r e n c e s i n d i f f e r e n t h i g h t e mp e r a t ur e a n d h i g h- p r e s s u r e z o n e s Mu l t i p e r i o d i c d i a p i r a c t i v i t y a n d p e r i o d i ( 。 o c c u r r e n c e o f o v e r p r e s s u r e c a u s e d t h e g a s c h e mi s t r y di f f e r e n c
14、 e s i n s i d e a n d o u t s i d e o f t h e h i g h t e mp e r a t u r e a n t i h i g h p r e s s u r e z o n e i n t he d i a p i r c o r e o f D1 1 a n d n e a r b y D1 3 1 Ke y wo r ds : mu l t i p e r i o d mi x i n g; c a r b o n i s o t o p e i n v e r s e s e q u e n c e:h i g h t e mp e
15、r a t u r e a n d o v e r p r e s s u r e z o n e; DF z o n e i n di a p i r b e h;Yi n g g e h a i Ba s i n 莺歌海盆地 中央底辟带具有优越 的天然气成 藏条件 , 目前已在盆地异常高温高压带 ( 压力系 数1 8 ) 外部莺 歌 海组二 段上部一 乐东组 ( 称 浅 层 ) 中发现 了大量油气 , 这些天然气成分复杂, 具有 收稿 日期 : 2 01 4 0 3 2 4 ; 修订 日期 : 2 0 1 5 - 0 1 一l l 。 作者简 介: 吴红烛 ( 1 9 8 5 一 ) ,
16、男, 博十 , 从事 油气藏形成与分布研究 。E - m a i l : w u h o n g z h u _ O 0 1 1 6 3 “ 基 金项 目: 围家科技重大项项 目“ 莺琼盆地低品位天然气成藏机制与潜力分析” ( 2 0 1 I Z X 0 5 0 2 3 0 0 4 0 0 8 ) 资助。 2l 2 石 油 寥 驺 沾 届 第 3 7卷 成藏期近 、 成藏时间短_ 2 _ 及高温幕式充注 4 等特 点 近年来 莺歌海盆地天然气勘探方向逐渐转向 中深层异常高温高压领域 有学者认为盆地中压力 系数大于 1 8的强超压区天然气难 以成藏_ 5 J 。 目 前 D l 1 、 D1 4
17、和 W1等井 先后在 DI 一1 、 D1 3 一l和 D l 3 2区高温高压带黄流组和梅山组大型叠置海 底扇砂体储层中, 获得重大天然气突破 J 。笔者 通过对比分析 D1 一l 、 D1 3 1 、 D1 3 2气 田高温超压 带内外天然气组分和同位素特征 、 气藏储层包裹体 均一温度及黏土矿物含量 资料 。 结合前人成果 , 对 盆地 中央底辟区中深层高温超压带天然气 成因类 型 、 充注期次 、 碳 同位素序列局部倒转的成因及纵 横向天然气地球化学特征差异形成原因进 行了研 究 。 以期丰富高温高压带天然气成藏理论 。 1 区域地质概况 莺歌海盆地是在前古近系基底上发育的新生 代高温
18、高压盆地, 盆地以号断裂和黑水河大断裂 为界 可划分为 3个一级构造单元 : 莺东斜坡 、 莺西 斜坡 、 中央坳 陷( 图 1 ) 。其 中, 中央坳陷 内的莺歌 海凹陷发育 5排底辟构 造 ( 底辟 构造所在 区域称 为中央底 辟带 ) , 研 究 区位 于 底辟 带 北 部 , 包 括 D I 一 1 底辟核部 区及底辟波及区的 D1 3 1 、 D 1 3 2 和 Dl 3 2 w区( 图 1 ) , 目的层位黄流组 ( N h ) 和梅 山组 ( N, m) 处于高温超压带。前人研究表明, 盆地 存在 2套气源岩 : 渐新统崖城组和中新统三亚一梅 山组 D 。崖城组是 一套海岸平原
19、含煤 烃源岩 , 在临高地区及其东北可能有分布。中新统烃源岩 主要分布于中央坳陷区, 是底辟 区浅层气 田的主要 气源岩。截至 2 0 1 2年底 , 研究区内成功钻探 2 0余 口高温高压探井 , 在异常高温高压带发现大量岩性 气藏和构造一岩性气藏。 2 天然气地球化学特征及其差异 2 1 天然气 组分 特征 及其 差异 中央底辟区高温超压带天然气组分 南烃类 和 非烃类 2部分组成 其组成特征与浅层天然气相同 ( 表 1 ) : ( 1 ) 天然气组成 中甲烷 和二氧化碳 含量差 异大 : 底辟核部区 DI 一 1 气 田及其周缘 D1 3 1 气 田 天然气甲烷和 C O, 含量变化范围
20、宽 ( 与该气田浅层 N , Y天 然 气 特 征 相 似 ) , 甲烷 含量 为 2 2 2 l 8 4 6 6 二氧 化碳 含量 为 1 9 4 6 9 4 0 : 距 离 D1 1 较远的 D I 3 2气田天然气组 分变化范围相 对较窄 , 以烃类为主, C O , 含量低; D 2 9 1 气田超压带 内天然气组成与浅层的相似, 以低烃类含量和高 C O , 含量为特征。( 2 ) 重烃含量低 , 一般不超过3 0 , 且 随碳数增加, 重烃含量逐渐降低。( 3 ) 天然气干燥系 数( C 。 C ) 介于0 9 5 0 9 9 , 大都属典型干气。 目曰目固E 亘团l 禹 釜 粉
21、砂 岩 ; 墓 箍 鐾 泥 岩 盖 层 储 层 源 岩 图 l 莺歌海盆地区域构造划分与地层柱状图 据中海油湛江油田分公司( 1 9 9 9 ) , 略修改。 F i g 1 R e g i o n a l t e c t o n i c d i v i s i o n a n d g e n e r a l i z e d g e o l o g i c a l c o l u mn o f Yi n g g e h a i B a s i n 第 2 期 吴红烛 等 莺歌海盆地底辟 带 D F区天然气地球化学特 征差 异及 其成因 2l 3 ( 4 ) 天然气中 N , 含量介于 1 3
22、1 3 0 1 5 , 多数气 藏 中 N , 含量大于 5 0 。 2 2天然气组分同位素特征及其差异 与浅层天然气相比, 中深层高温超压带内天然 气组分碳同位素具有如下特征( 表 1 ) : ( 1 ) 甲烷碳 同 位素( ” c , ) 分布范围较窄( 一 3 9 2 7 。 一 3 0 2 8 。 ) , 重 C 样品更 多, 未 见小于 一 4 0 0 。 样 品。 表明 中深 层高成熟度天然气会更多 ; ( 2 ) 乙烷和丙烷碳 同位 素分布范 同 明 显较 宽 , 超 压带 内天然 气 C , 为 - 2 4 0 e - 2 7 0 。 , 6 ” C 3 为- 2 3 , 0
23、。 - 2 7 0 c , 6 C 2 和 ” C 较中浅层天然气偏轻 1 0 2 O , 且有较 多的样品6 C , 、 6 ” C 小于一 2 7 0 , 反映深部气源贡献 更大 ; ( 3 ) 超压带 内天然气 C “ 为一 2 0 0 c 一 0 c , 与 浅层的基本相同, 具有机和无机 2 种成因。 不同地 区高温超压带 内天然气组分碳同位素 还具有差异 : 底辟波及区 D1 3 2气田天然气 6 ” C 明显轻于底辟核部 D1 一i气 田及其周 缘的 D1 3 1 气 田天然气( 表 1 ) ; Dl 3 - 2气 田天然气 6 ” C 值多 小于一 1 0 O ( 表 1 )
24、, 以有机成因为主 , D1 3 1气田 和 D1 1 气田天然气 C , 为一l 0 5 一 0 6 5 , 多数样品大于一 6 0 。 , 为无机成因。说明距离底辟 较远的 D 1 3 2气田可能是一个相对独立的成藏 单 元 , 受底辟影响很弱。 此外 , 高温超压带内的天然气 多见碳同位素局 部倒转序列 , 但倒转天然气样品数在不同地 区分布 也有差异 : 底辟核部 Dl - l气田天然气多数样品局 部倒转 , 底辟周缘 D 1 3 1 气田部分样品局部倒转, 距 离底辟区较远的 D 1 3 2气田则以正序列为主( 表 1 ) 。 表 1 莺歌海 盆地 D区浅层与高温高压带天 然气 组分
25、 、 碳 同位素特征统计 Tab l e 1 Ch ar a c t e r i s t i c s o f g as c ompo ne nt s a nd c a r bo n i s o t o pe s i n s ha l l ow ,hi g h- t e m p e r a t u r e an d hi g h p r e s s ur e a r e a,Do ng f a ng bl o c k,Yi ng g e ha i Ba s i n + 表示未检测到 C a 烷烃气。 2 1 4 石 油 雾 弛 届 第 3 7卷 A :煤 。 油 型 气 g C C 。 2 0
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- 海盆 底辟带 DF 天然气 地球化学 特征 差异 及其 成因
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