東營凹陷鹽下凝析氣成藏主控因素及勘探方向

韓 穎（中石化勝利油田有限公司地質(zhì)科學(xué)研究院 ，山東 東營257061）

東營凹陷鹽下凝析氣成藏主控因素及勘探方向

韓 穎（中石化勝利油田有限公司地質(zhì)科學(xué)研究院 ，山東 東營257061）

東營凹陷深層油氣資源非常豐富。通過凹陷內(nèi)凝析氣藏性質(zhì)與成因的分析，研究東營凹陷北部陡坡帶鹽下凝析氣成藏的主要控制因素。研究結(jié)果表明：沙四下亞段發(fā)育的暗色泥巖為主要烴源巖；地層溫度和壓力控制了凝析氣的生成與分布；沉積相影響儲(chǔ)集層物性；膏巖層的發(fā)育是該區(qū)凝析氣成藏的優(yōu)越條件。在成藏主控因素分析的基礎(chǔ)上，指出了下一步天然氣勘探方向。

鹽下氣藏；凝析氣藏；主控因素；勘探方向

東營凹陷為濟(jì)陽坳陷次一級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元，是中新生代形成的箕狀斷陷盆地，具有“北斷南超”的結(jié)構(gòu)特征，勘探面積約5700km2。東營北帶是其北部陡岸邊緣，由陳南斷層及其所控制的一系列構(gòu)造和圈閉組成，是重要的油氣富集區(qū)帶。自上世紀(jì)60年代以來，該區(qū)帶相繼發(fā)現(xiàn)了勝坨、寧海、永安鎮(zhèn)、利津等油田，主力含油氣層系為沙三段及沙四上亞段，但深層（3500m以下）油氣勘探未見起色。2005年，豐深1井在沙四下亞段4316.0～4343.0m處獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，首次在濟(jì)陽坳陷深部地層獲得重大突破，也揭示了膏鹽層以下（簡稱鹽下）一個(gè)新的含油氣系統(tǒng)。因此，研究其深層天然氣成藏控制因素，具有十分重要的意義。

1 油氣性質(zhì)與成因

1.1 氣體及原油性質(zhì)

東營凹陷深層天然氣以凝析氣和純氣藏兩種形式賦存。其中豐深1井、豐8井、新利深1井氣藏為凝析氣藏。氣藏埋深為3935.1～4374.0m，其甲烷含量81.01%～87.82%，甲烷碳同位素為－48‰～－46.9‰（表1），天然氣相對(duì)密度為0.6496～0.7128，原油密度為0.7783～0.838g/cm3，粘度2.53～2.94mPa·s。

表1 東營凹陷沙四下亞段氣層地化特征表

1.2 天然氣成因

天然氣的生成過程在自然界非常廣泛，以多成因、多來源、多階段的特點(diǎn)區(qū)別于生油過程。按照生成天然氣的原始母質(zhì)可把天然氣分為無機(jī)成因和有機(jī)成因［1］。就有機(jī)成因而言，它可以來源于腐泥型、腐殖型、煤等不同類型的原始有機(jī)質(zhì)，而不同類型的原始有機(jī)質(zhì)在成巖演化的各個(gè)階段又可產(chǎn)生不同成熟度的天然氣。

隨著輕烴分析技術(shù)的發(fā)展，天然氣和氣源巖的研究獲得了大量“指紋”信息。它對(duì)于生氣母質(zhì)類型、演化程度和次生變化有更靈敏的指示?，F(xiàn)在一般采用甲烷碳同位素（δ13C1）和天然氣成熟度（鏡質(zhì)體反射率Ro）結(jié)合，判斷天然氣成因類型（表2）。

表2 中國東部盆地?zé)岢梢驓夥诸惐?/p>

從天然氣的組分和碳同位素來看，研究區(qū)天然氣屬于有機(jī)成因氣中的油型氣。根據(jù)演化程度的不同，油型氣可分為石油伴生熱解氣、裂解凝析氣、裂解干氣［1］。石油伴生熱解氣相當(dāng)于石油演化的成熟階段，是石油熱催化作用形成的油型氣，Ro為0.6%～1.3%，甲烷含量大于50%，C1/C1－C5介于0.50～0.90；裂解凝析氣處于有機(jī)質(zhì)演化的高成熟階段，Ro為1.3%～2.0%，是石油熱催化和熱裂解復(fù)合作用形成的，甲烷含量比石油伴生氣高，一般大于60%，C1/C1－C5值為0.60～0.90；裂解干氣處于石油演化的過成熟階段，Ro大于2.0%，由液態(tài)烴裂解和殘余有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步演化形成，甲烷含量高，一般大于95%，重?zé)N含量小于5%，C1/C1－C5值高，為0.95～1.00。

根據(jù)上述穩(wěn)定同位素和輕烴的綜合判別，東營凹陷深層天然氣屬于裂解凝析氣。豐深1井、豐8井、新利深1井、利深101井等氣藏比豐深3井氣藏成熟度低一些。豐深3井為氣層氣；豐深1井、新利深1井等井以凝析氣形式賦存。

2 烴源巖特征

烴源巖是油氣形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，有機(jī)質(zhì)大量熱解的溫度應(yīng)大于160～180℃［2］。根據(jù)東營北帶實(shí)測溫度與深度的關(guān)系，可以得到160℃所對(duì)應(yīng)的地層埋深為4200m。從烴源巖埋藏深度這個(gè)意義上來說，該區(qū)的4套烴源巖（沙三中－下段和沙四上亞段、沙四下亞段以及孔二段）中，沙三中－下段和沙四上亞段的暗色泥巖由于埋藏太淺，無法成為深層凝析氣的有效烴源巖。而孔二段發(fā)育壓性構(gòu)造系統(tǒng)，缺少開啟性的斷裂，上部又被沙四段巨厚的膏鹽層覆蓋，生成的油氣一般難以向上運(yùn)移。因此該區(qū)對(duì)形成凝析氣有意義的烴源巖是沙四下亞段的暗色泥巖。

東營凹陷沙四下亞段為間歇性鹽湖－鹽湖相沉積，巖性為棕紅色、灰色、暗灰色砂泥巖互層夾鹽巖、石膏層組成。暗色泥巖一般集中在上部，厚度一般為50～700m。目前累計(jì)鉆遇的沙四下亞段最大地層厚度為658m（新東風(fēng)10井）。古地形差異造成沙四下亞段地層發(fā)生相變，加上膏鹽層的相變分割，使得沙四下亞段形成民豐、利津2個(gè)生烴中心。

沙四下亞段埋深大于4200m的暗色泥巖分布面積達(dá)300km2。根據(jù)豐深1井、2井及新東風(fēng)10井、郝科1井等井分析，有機(jī)碳含量一般為0.06%～4.2%，平均1.26%；氯仿瀝青“A”含量為0.0031%～1.55%；總烴含量為49～9398μg/g，平均2011μg/g；干酪根元素分析表明：H/C厚子比為0.64～1.32，O/C厚子比為0.05～0.41。有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1－Ⅱ2型為主。豐深1井4204m井段，Ro達(dá)1.28%。以上分析表明：沙四下亞段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高、類型較好、演化程度較高，生烴潛力較大。鹽下深層是一套已進(jìn)入大量生成凝析油氣時(shí)期的較好烴源巖。

3 凝析氣成藏主控因素

濟(jì)陽坳陷以往發(fā)現(xiàn)的凝析氣藏產(chǎn)出層位為中生界、古生界、太古界，而在新生界找到高產(chǎn)的凝析氣藏還是首次。東營北帶鹽下深層凝析氣聚集成藏是該區(qū)溫壓、儲(chǔ)集和封蓋等地質(zhì)條件良好匹配的結(jié)果。

3.1 溫度和壓力控制了凝析氣分布

形成凝析氣藏必須滿足2個(gè)條件：①烴類物系中氣體數(shù)量遠(yuǎn)多于液體數(shù)量；②地層埋藏較深，地層溫度介于烴類物系的臨界溫度和臨界凝析溫度之間，地層壓力超過該溫度時(shí)的露點(diǎn)壓力［1］。

豐深1井、豐8井、新利深1井等井的氣油比在1552～8372之間，表明該區(qū)具備凝析氣藏形成的流體條件，這是內(nèi)因。

溫壓條件就是外因了。凝析氣藏的實(shí)質(zhì)是液態(tài)烴由于深層熱裂解作用不徹底而形成的氣藏，當(dāng)?shù)貙訙囟群蛪毫μ幱谝欢▍^(qū)間時(shí)，組成油氣的多組分烴類呈現(xiàn)的一種特殊相態(tài)。如果凝析氣藏在埋藏增加、地溫增大的情況下，氣藏中的凝析油會(huì)進(jìn)一步裂解成輕烴甲烷而形成常規(guī)氣藏。

從豐深1井井流物PVT實(shí)表明：臨界溫度為58.16℃，臨界凝析溫度為358.10℃，臨界凝析壓力為34.02MPa，露點(diǎn)壓力為36.86MPa。

依據(jù)東營北帶實(shí)測地溫資料計(jì)算出沙四下亞段的地溫，其中頂面地溫在130～180℃之間，底面地溫在140～200℃之間，地層溫度符合凝析氣藏形成的溫度條件。根據(jù)東營凹陷實(shí)測地溫資料與深度、壓力的回歸公式，160℃地溫大致對(duì)應(yīng)地層深度是4200m，200℃地溫對(duì)應(yīng)地層深度是5200m。另外，目前在東營北帶發(fā)現(xiàn)的最深的純氣藏是豐深3井氣藏，埋深為4740.4～4846.2m，因此凝析氣藏大致應(yīng)分布在4200～4700m深度范圍，其對(duì)應(yīng)的壓力范圍為40～52MPa。

3.2 沉積相影響儲(chǔ)集層物性

東營北帶沉積特征明顯地受陳南斷層產(chǎn)狀類型及構(gòu)造活動(dòng)控制。陳南斷層是陳家莊凸起和東營凹陷的分界斷層，東西方向延伸長達(dá)60km［2］。按照斷層坡度可分為民豐－勝坨段、利津段。民豐－勝坨段斷面為鏟狀，坡度較陡，斷裂傾角較大，因此民豐－勝坨地區(qū)在近物源、古地形起伏大的構(gòu)造背景下，廣泛發(fā)育近岸水下扇砂礫巖體，砂礫巖體縱向疊置厚度大，平面展布范圍較窄。利津段斷面比民豐－勝坨段寬緩，傾角較小，發(fā)育了扇三角洲沉積體系。這兩種沉積體系都發(fā)育深層凝析氣的有利儲(chǔ)集體。

民豐和勝坨地區(qū)近岸水下扇扇體之間大多被泥巖所分隔，在橫向上和縱向上與烴源巖共生或交互，成藏條件比較有利。內(nèi)扇亞相主要發(fā)育礫巖、含砂礫巖等巖性組合，儲(chǔ)集性較差，測井解釋孔隙度一般在2%～5%，主要集中在3%～4%；中扇亞相主要發(fā)育含礫砂巖、礫質(zhì)砂巖、砂巖等，儲(chǔ)集性相對(duì)較好，孔隙度集中在3%～6%，外扇亞相主要發(fā)育砂巖，孔隙度集中分布于3%～6%，通過含氣層系與微相砂巖關(guān)系的分析，含氣層主要分布于中扇前緣微相孔隙度一般大于4.5%的砂礫巖儲(chǔ)層中，孔隙度低于4.5%的儲(chǔ)層就不含氣。

利津地區(qū)發(fā)育扇三角洲沉積體系。與民豐、勝坨地區(qū)不同的是：利津地區(qū)沙四下亞段沉積物物源主要為奧陶系白云巖和灰?guī)r，因此該區(qū)礫石成分主要為白云巖和灰?guī)r，以利深101井為例，4406～4412m井段礫巖中礫石成分90%以上為白云巖。儲(chǔ)集層巖性以灰質(zhì)泥巖、白云巖、泥質(zhì)砂巖為主，富含有機(jī)質(zhì)、鈣質(zhì)礦物；在深部高地層壓力下，形成許多超壓裂縫，其中脆性較強(qiáng)的鈣質(zhì)泥巖和白云巖中，裂縫更為發(fā)育。例如，新利深1井FMI成像測井顯示，儲(chǔ)集層內(nèi)發(fā)育有礫間縫和礫內(nèi)縫。這些都為利津地區(qū)的深層油氣提供了良好儲(chǔ)集空間。

3.3 膏鹽層是“自生自儲(chǔ)”的重要封蓋條件

大量的勘探實(shí)踐和研究結(jié)果表明：世界上許多油氣藏的形成都與膏鹽層有關(guān)。膏鹽層對(duì)油氣成藏的有利影響，比如抑制了成巖作用、提高了生油效率等［3～8］，國內(nèi)外已有大量論著，這里不再贅述，只探討膏鹽層對(duì)研究區(qū)深層油氣藏的封蓋作用。

3.3.1 膏鹽層分布特征

東營凹陷沙四下亞段地層共分為3套膏鹽層集中段和2套砂泥巖集中段，習(xí)慣上從上至下被稱為Ⅰ鹽膏－Ⅰ砂泥－Ⅱ鹽膏－Ⅱ砂泥－Ⅲ鹽膏。目前東營凹陷鹽下獲得工業(yè)油氣流井的含油氣井段均位于Ⅰ鹽膏內(nèi)。

每一套膏鹽層均由若干膏鹽韻律組成，膏鹽巖韻律由膏鹽（或鹽巖）和泥巖組成。以豐深1井Ⅰ鹽膏為例，上部地層巖性以深灰色泥巖、含膏泥巖、油泥巖為主，含膏泥巖與泥巖呈互層；下部地層以灰白色鹽巖、石膏巖、膏質(zhì)泥巖等為特征，純膏鹽、純鹽巖單層厚度3～16m，平均5m左右。

東營凹陷膏鹽巖分布面積為1200km2，鉆穿膏鹽層的井有7口，含鹽井段從3800～5300m，純膏（鹽）巖厚度為50～800m。以Ⅰ鹽膏為例，純鹽巖發(fā)育在凹陷西部，厚度為20～200m，鹽巖厚度最大處是當(dāng)時(shí)的沉積中心，位于郝家－東營一帶以北；凹陷東北部是膏鹽發(fā)育區(qū)，厚度為20～110m，中間為巖性過渡區(qū)。

3.3.2 膏鹽層起到良好封蓋作用

東營凹陷沙四下亞段的膏鹽層廣泛發(fā)育。據(jù)錄井資料統(tǒng)計(jì)，膏鹽類共有11種巖性，以膏巖、鹽巖、泥膏巖為主；這些不同類型的膏鹽巖厚度大，分布廣，連續(xù)性好，在湖盆邊緣直接覆蓋在碎屑巖儲(chǔ)集層之上，構(gòu)成深層油氣的區(qū)域性蓋層。而向湖盆中心則直接覆蓋在烴源巖之上，烴源巖在側(cè)向上與碎屑巖儲(chǔ)集層相互疊置接觸，生成的油氣就可以直接在碎屑巖儲(chǔ)集層中聚集成藏，這時(shí)膏鹽巖在碎屑巖儲(chǔ)集層的延伸方向上就起到了側(cè)向封堵作用。

在利津洼陷，碎屑巖儲(chǔ)集層并不發(fā)育。儲(chǔ)集空間為粘土巖和富含鈣質(zhì)的碳酸鹽巖。膏鹽巖在深部地層中具有很強(qiáng)的韌性和塑性［8］，而粘土巖、碳酸鹽巖卻變?yōu)榇嘈詭r類，在上覆地層壓力和區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的作用下就形成很多裂縫，粘土巖和碳酸鹽巖由于改善了儲(chǔ)集性能而成為深層油氣的有利儲(chǔ)集層，儲(chǔ)集層與層膏鹽呈互層發(fā)育，并被膏鹽巖包圍，易形成巖性油氣藏。

正是由于膏鹽層所具有的優(yōu)越的封蓋性能，使得盆地的基底斷裂或者上覆斷裂中止于膏鹽層內(nèi)部，其極強(qiáng)的物性封閉能力阻止了油氣向上逸散，沙四下亞段生成的油氣不經(jīng)過長距離運(yùn)移就可以直接充注于周圍與膏鹽有關(guān)的圈閉中，形成自生自儲(chǔ)的油氣藏。

4 結(jié) 語

東營凹陷深層有著豐富的天然氣資源。據(jù)全國新一輪油氣資源評(píng)價(jià)的結(jié)果?隋風(fēng)貴，王學(xué)軍，樊慶真，等.濟(jì)陽坳陷及其外圍地區(qū)油氣資源評(píng)價(jià)（含膠萊）.勝利油田內(nèi)部資料，2005.，東營凹陷深層（大于3500m）天然氣地質(zhì)資源為666.2×108m3，可采資源量為286.57×108m3，至今沒有深層天然氣探明儲(chǔ)量，這是今后天然氣勘探的資源基礎(chǔ)。

東營凹陷深層具備凝析氣藏適合的溫壓條件；膏鹽層是凹陷內(nèi)非常好的區(qū)域蓋層和側(cè)向封堵層，尋找有利儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)成為凝析氣成藏的關(guān)鍵性因素。因此，民豐－勝坨地區(qū)以尋找近岸水下扇、滑塌濁積扇等多期疊置的砂礫巖扇體的有利相帶為主，利津地區(qū)的斷裂陡坡帶尋找扇三角洲前緣砂體為主，利津深洼帶以裂縫發(fā)育區(qū)為主。

［1］蔣有錄，查明.石油天然氣地質(zhì)與勘探［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006.216～220.

［2］李丕龍.陸相斷陷盆地油氣地質(zhì)與勘探（卷三）［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

［3］賈振遠(yuǎn).蒸發(fā)巖與油氣［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1985.

［4］雷懷彥.蒸發(fā)巖沉積與油氣的關(guān)系［J］.天然氣地球科學(xué)，1996，7（2）：21～24.

［5］金強(qiáng)，查明.柴達(dá)木盆地西部第三系蒸發(fā)巖與生油巖共生沉積作用［J］.地質(zhì)科學(xué)，2000，35（4）：465～473.

［6］呂修祥，金之鈞，周新源，等.塔里木盆地庫車坳陷與膏鹽巖相關(guān)的油氣聚集［J］.石油勘探與開發(fā)，2000，27（4）：20～21.

［7］羅權(quán)生，荊文波，聶朝強(qiáng).臺(tái)北凹陷第三系膏鹽巖與油氣運(yùn)聚的意義［J］.石油勘探與開發(fā)，2000，27（1）：29～31.

［8］徐文世，于興河，劉妮娜，等.蒸發(fā)巖與沉積盆地的含油氣性［J］.新疆石油地質(zhì)，2005，26（6）：715～718.

The Key Factors Controlling the Condensate Gas Reservoir Forming and Exploration Orientation Below the Salt Sequence in Dongying Depression

HAN Ying（Research Institute of Geological Sciences，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying257061，Shandong，China）

Hydrocarbon resources were very rich in the deep buried formation in Dongying Depression.By analyzing the origin and characteristics of condensate gas reservoirs，the key factors controlling the condensate gas reservoir formation in the northern abrupt slope belt of Dongying Depression were analyzed.Results show that the dark colored mudstone of the lower member of Es4is the main source rock，formation temperature and pressure determines the generation and distribution of condensate gas；sedimentary facies influences the reservoir properties；well evaporate growth provides superior condition for condensate gas reservoirs.On the basis of above analysis，it would provide gas exploration orientation in Dongying Depression.

below sallt sequence；condensate gas reservoir；key controlling factor；exploration orientation

TE122.1

A

1000－9752（2010）05－0195－04

2009－11－18

韓穎（1972－），女，1991年大學(xué)畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事天然氣勘探研究工作。

［編輯］ 宋換新