冷湖三號油氣藏油氣成因及成藏分析

劉清明 陳蕓娟 王蘭芬 楊紅霞 張守麗

摘 要:對冷湖三號油田的油氣地球化學特征及成藏進行分析,該區侏羅系油藏的原油具有姥植比高,碳同位素重,伽馬蠟烷含量低的特點,油氣源對比結果表明油氣同源,均來源于下侏羅統烴源巖,油氣成藏時間為漸新世-上新世。

關鍵詞:原油成因油氣運移油氣成藏

中圖分類號:TE38 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0099-01

1地質背景

冷湖三號油田位于柴達木盆地北緣塊斷帶賽昆斷陷亞區冷湖背斜帶西北端,是一個斷層切割而復雜化的單斜。地層走向北西-南東向,自東北向南呈45°～50°傾斜,油田東西長約4.5km,南北寬1.4km,呈條帶狀分布。構造上斷層發育,東西向以逆斷層為主,南北向以正斷層為主。儲層主要為侏羅系,是一套河流相碎屑沉積,巖性主要以礫狀砂巖、含礫砂巖為主,膠結物含量約為20%,以泥質為主,其次為方解石。膠結類型主要為孔隙式膠結,其次為接觸式和基底式膠結。儲層孔隙度為13%～22.7%,滲透率50～300×10-3μm2。

2油氣地化特征及成因

原油性質較好,密度為0.804～0.817g/cm3,50℃的粘度為4.07～9.17MPa·s,凝固點為-2℃,含蠟量為17.2%。

原油的Pr/Ph高,平均在3～4之間,全油碳同位素值為-29‰～-31‰。在甾烷分布中,以規則甾烷為主,甾烷C29>C27>C28,為不對稱的“V”字型分布;重排甾烷含量一般很高或較高,孕甾烷含量相對普遍較低,前者說明源巖為粘土礦物的酸性催化、弱還原或弱氧化的沉積環境,后者說明源巖為淡水的沉積環境。在萜烷分布中,三環萜烷含量低、伽瑪蠟烷含量很低、Tm系列較高、莫烷含量低、重排藿烷含量高等特點,整體反映源巖由湖相向沼澤煤系過渡,母質相對較差的特征。

冷湖三號構造侏羅系儲層天然氣相對密度為0.75g/cm3左右,甲烷含量在72%～80%之間;δ13C1為-23‰～-35‰,一般大于-30‰,δ13C2大于-25‰,由甲、乙烷碳同位素值可以判斷該天然氣為典型的高成熟的煤型氣。

冷湖三號原油地球化學特征表明,原油的地化特征與下侏羅系統烴源巖的地化特征相似,但大部分原油成熟度高于本構造侏羅系烴源巖,因此原油來源于冷西次凹的北部成熟的下侏羅統烴源巖,冷西次凹北部生成的油氣沿不整合面運移至冷湖三號構造。天然氣為典型的煤型氣,與原油同源,來源于冷西次凹的北部成熟的下侏羅統烴源巖。

3油氣成藏分析

3.1 油氣運移

從自生礦物的發育、有機包裹體的變化特征來看,冷湖地區主要有兩期石油的形成和運移,早期主要體現在石英加大邊中的有機包裹體,多數為氣液相烴類包裹體,部分為液態烴包裹體,根據有機包裹體的相組成及顏色看,有機質處于成熟階段。而這一期的成巖溫度較低,平均溫度60℃～89℃,其低地溫可能是石油形成后經較長距離垂向運移而受上部較淺地層溫度影響的結果。第二期石油的運移和充注可由石英裂隙及次生石英中的有機包裹體反映出來,該期有機包裹體顏色較深,出現較多的氣液包裹體,氣液比較高,并有一些氣態烴包裹體。從與有機包裹體共生的鹽水溶液包裹體的鹽度和均一溫度來看,冷湖構造北的潛西地區潛參1樣品中邊緣裂隙中的包裹體與冷四1石英裂隙、深86井的次生石英及冷七1的石英裂隙中的包裹體的鹽度和均一溫度比較接近,包裹體的鹽度為9.8～13wt%,包裹體均一溫度為90℃～115℃,普遍比石英加大邊中的要高,這些次生礦物或裂隙中的包裹體應屬同一成巖期形成的。根據本區構造沉積和熱演化史,這兩期油氣充注分別發生于E3和N1-N21時期。

冷湖三號石地22井的埋深600m左右的鏡質體反射率為0.6%,最大埋深達3800m,剝蝕量在3000m。中生代地層未剝蝕前,該區烴源巖熱演化程度很低,發生油氣運移的可能性較小,故第一期油氣運移在E1+2的可能性也較小。根據石地22井油氣包裹體均一化溫度測試結果,結合區域油氣生成運移特征,油氣運移時期應在E3、N2。

3.2 油氣成藏

冷湖三號油田是侏羅系自生自儲的原生油氣藏。早中侏羅世柴北緣西段是一種潮濕氣候下的近物源區的湖沼相沉積環境,廣泛發育水下沖積扇和湖底沉積扇以及扇三角洲前緣砂等粗碎屑砂巖體,這些粗碎屑砂體與暗色泥巖共生,形成了好的生、儲、蓋關系,而且埋深和機械壓實作用不強,有利于原生孔隙的保存,侏羅系成巖作用尚處于早成巖階段。侏羅系圈閉形成早,侏羅系—第三系便具雛形。其油氣藏具有最早的形成期,儲集體具有優先捕獲的特點。第三系—侏羅系斷層十分發育,把侏羅系的生儲空間溝通,并有較好的儲層做基礎,有利于油氣的排出并形成斷塊油藏。另外,上覆第三系很薄,較強的破裂很容易導致油氣沿斷層逸出地表,喜山運動,可能起到一定破壞作用。因此油田產量低,壓力低。在侏羅系上覆有較厚第三系的構造破裂地帶,可能存在較高產的油氣田。冷湖三號油田的形成具有深層油源、晚期充注、局部破壞的特點,保存條件是制約油氣大規模成藏的主要因素。

中下侏羅統烴源巖生油門限約為3200m,冷西次凹北部烴源巖在中生代末未能達到此深度,烴源巖沒有較大規模的早期生烴,因而冷湖三號構造早期沒有大規模的油氣充注。冷西次凹北部主力烴源巖在早第三紀-第四紀進入成熟階段,因此冷湖三號構造油氣充注時期為漸新世-上新世,由于冷湖三號構造侏羅系形成早,侏羅紀末-早第三紀便具雛形,有利于油氣的聚集。冷湖三號油藏的成藏期應為漸新世-上新世。中新世,烴源巖開始大量生排烴階段,構造本身的烴源巖也進入低成熟階段,為油氣藏的形成準備了物質條件。喜山晚期運動的強烈作用,使深層的油氣向冷湖三號運移聚集提供了有利的運移通道和圈閉條件,同時由于構造斷裂十分發育,致使油氣被各級斷層分割,地層剝蝕范圍加大,北部地區和I號區塊油藏出露地表遭受破壞。在保存條件較好的Ⅱ、Ⅲ區塊,得以再次接受油氣充注,油氣持續富集成藏。

晚第三紀末的構造抬升使冷湖三號地區抬升幅度大,造成早期形成的油氣藏被破壞。如石深1井所反映的是稠油封閉的油氣藏,表現為由不整合面附近向深部原油比重逐漸降低,說明油氣藏形成后由于構造運動使油氣藏開啟,在沿不整合面活動的地下水氧化作用下,使油氣藏頂部原油遭受氧化而變為稠油,從而阻礙了油氣藏下部油氣的繼續逸散。

4結語

(1)冷湖3號油田油質較輕,天然氣為典型的煤型氣,油氣同源,均來源于冷西次凹的北部成熟的下侏羅統烴源巖。

(2)冷湖3號油田油氣運移時期應在E3、N2,成藏期為漸新世-上新世。

參考文獻

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