利用盆地熱史恢復方法研究東營凹陷古地溫特征

李星澎，王樹慧

(1.西安石油大學，陜西 西安 710065;2.中國石油長慶油田分公司第二采氣廠采氣工藝研究所，陜西 榆林 719000)

濟陽坳陷南部就是東營凹陷所處的地理位置，是渤海灣盆地濟陽坳陷的一個中新生代斷陷下。在它的周圍，東面為青坨子凸起，西面為魯西凸起，南面有魯西隆起，北面為陳家莊凸起。東西方向跨度為100 km，南北之間跨度為60 km，整個的面積為5 700 km2，根據(jù)鉆井解釋，該區(qū)域發(fā)育有太古界、古生界、中生界和新生界，缺失元古界、下古生界奧陶系上統(tǒng)、志留系、泥盆系石炭系下統(tǒng)、二疊系上統(tǒng)、以及三疊系和新生界古生統(tǒng)。

研究東營凹陷的古地溫特征時，研究者分別采用鏡質(zhì)體反射率法、磷灰石裂變徑跡法、包裹體測溫法對東營凹陷進行了熱史恢復［1－4］。

1 東營凹陷鏡質(zhì)體反射率測定

為了完成熱史反演研究，同時研究東營凹陷5口典型井，即坨762井、王35井、東風5井、博2井、牛5井，根據(jù)分布在井中36個鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)進行分析。井中鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)所在層位，基本上都是以沙四段和沙三段為主，還有個別屬于東營組，井深基本上都在2 000～3 500m。收集相關數(shù)據(jù)后進行整理，如表1。

依據(jù)坨762井、王35井、東風5井、牛5井等5口典型井中鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)，然后利用各井中實際地層分層數(shù)據(jù)，采用應用廣泛的EASY%Ro模型，軟件上采用了1999年中科院地質(zhì)所開發(fā)的Thermod熱史模擬軟件，對各井進行熱史反演。經(jīng)過熱史反演，得到了表3中新生代單井及東營凹陷平均古地溫梯度。根據(jù)以上鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)，結合取樣井的實際地層分層數(shù)據(jù)，對坨762井、王35井、東風5井、牛5井等5口典型井進行了熱史反演，反演時采用的是應用廣泛的EASY%Ro模型，用中科院地質(zhì)所1999年開發(fā)的Thermod熱史模擬軟件進行了熱史反演，反演得到的新生代單井及東營凹陷平均古地溫梯度見表3，計算反演出的5口單井的古地溫梯度，就可以得到東營凹陷平均古地溫梯度。如圖1，就是將以上反演出的5口井古地溫梯度數(shù)據(jù)及得到的東營凹陷各時代平均古地溫梯度值。

圖1 東風5井(A)、博2井(B)、東營凹陷(C)、牛5井(D)、王35井(E)、坨762井(F)地溫梯度演化史圖

表1 東營凹陷鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)

由圖1可以看出，根據(jù)單井來看，東風5井、博2井、牛5井、王35井、坨762井的古地溫梯度演化是由古到今逐步降低，與東部中新生代盆地低溫梯度演化的一般規(guī)律相符合。東風5井在孔一后期演化到現(xiàn)今是由6.15℃/100m降低到3.98℃/100m，牛5井在孔一早期演化到現(xiàn)今是由5.41℃/100m降低到3.71℃/100m，王35井在沙三初期演化到現(xiàn)今是由5.05℃/100m降低到3.68℃/100m，坨762井在沙三初期演化到現(xiàn)今是由5.20℃/100m降低到3.42℃/100m。東營凹陷的古地溫梯度演化也有此特點:在孔一早期演化到現(xiàn)今是由5.41℃/100m降低到3.61℃/100m。其中博2井、坨762井、王35井、牛5井的古地溫梯度在新生代早期較高，中期持續(xù)降低，晚期雖然也有所下降，但是降低幅度很小，呈現(xiàn)明顯的弧線形演化趨勢;東風5井的這一演化特點不如以上4口井明顯。東營凹陷新生代古地溫梯度演化也具有這一規(guī)律。得出的東營凹陷現(xiàn)今平均地溫梯度為3.61℃/100m。

東營凹陷新生代平均古地溫梯度變化為:孔一早期為5.41 ℃ /100m，沙四初期為 5.44 ℃ /100m，沙三初期為 5.29℃/100m，沙二初期 4.96℃/100m，沙一初期為 4.76℃/100m，東營初期為 4.68℃/100m，館陶初期為 4.29℃/100m，明化鎮(zhèn)初期為3.93℃/100m，平原初期為3.46℃/100m，現(xiàn)今為3.61℃/100m，由此可見，東營凹陷自新生代以來時代越老，則總的說來地溫梯度值越高［5－6］。

2 東營凹陷磷灰石樣品測定

沉積巖中分布廣泛的磷灰石，其自發(fā)徑跡對溫度敏感，徑跡退火溫度范圍與生油窗(70～125℃)溫度范圍基本一致。通過裂變徑跡測試，可標定出較精確的古溫度，獲得沉積盆地熱歷史信息，同時討論可能的物源、部分地層的時代、沉積速率、抬升速率及剝蝕及剝蝕厚度等［7］。

我們對濟陽坳陷東營凹陷的12口井32塊樣品做了分析測試，見表2。

表2 東營凹陷磷灰石古地溫測試結果表

結果表明:東營凹陷及周邊地層經(jīng)歷的古地溫變化較復雜，分中央凹陷型，沙河街組地層埋深2 000～2 500m時，經(jīng)歷的古地溫為80℃ ～110℃之間。花溝－青高型，該區(qū)沙河街和中生界地層經(jīng)歷的最大溫度為埋深1 200～1 500m時，地溫90℃ ～116℃。東南斜坡型，該帶由于斷階較多，各區(qū)塊經(jīng)歷的古地溫分布，同時C－P地層曾達到118℃的高溫，而林樊家地區(qū)要達到相同的溫度，則埋深為2 500～3 500m的分布范圍。南邊凸起型，該帶雖然現(xiàn)今埋深淺，沙河街組和中生界地層經(jīng)歷的溫度已達到近100℃ ～120℃分布(表2)。

3 濟陽坳陷包裹體測溫

流體包裹體分析有兩個用途，一是確定巖石成巖時的溫度，對研究熱演化提供一個輔助性分析，另一個用途是對于C－P和奧陶系中若有烴類流體包裹體則可以確定烴類形成時間及期次。

包裹體測溫和地下流體的侵入期次分析實驗，基本上達到了實驗設計目的，樣品測溫數(shù)據(jù)是下一步模擬計算的重要參數(shù);地下流體侵入期次分析綜合認為，該系列實驗樣品的流體侵入大體上有四期，分別為84℃ ～87℃;95℃ ～100℃;110℃ ～117℃;140℃ ～145℃左右(表 3、表 4、表 5)［8－9］。

表3 樣品16流體包裹體檢測結果

表4 樣品15流體包裹體檢測結果

表5 樣品14流體包裹體檢測結果

4 結語

(1)東營凹陷新生代平均古地溫梯度值，整體呈現(xiàn)的是一個在早期高，然后持續(xù)下降，然后晚期略有下降的弧線變化。

(2)自新生代以來，東營凹陷新生代平均古地溫梯度值基本上都是呈現(xiàn)的一個下降趨勢，和古代相比，溫梯度相差明顯。

表6 砂巖包裹體性質(zhì)及均一溫度統(tǒng)計表

［1］任戰(zhàn)利.中國北方沉積盆地構造熱演化史研究［M］.石油工業(yè)出版社.1999.

［2］周中毅，潘長春.沉積盆地古地溫測定方法及其應用［J］.廣州:廣東科技出版社.1992.

［3］陳剛，趙重遠.Ro反演的盆地熱史恢復方法與相關問題［J］.石油與天然氣地質(zhì).2002，23(4):343 －347.

［4］邱楠生，汪集旸.干酪根自由基濃度作為古溫度計的應用［J］.石油實驗地質(zhì).1988，20(1):92 －94.

［5］藤井敬三.關于鏡質(zhì)體反射率的測值偏差［C］.應用煤巖學國際會議論文集.1994，70 －73.

［6］蔣國豪 胡瑞忠等.鏡質(zhì)體反射率(Ro)推算古地溫研究進展［J］.地質(zhì)地球化學.2001，29(4):40 －45.

［7］常遠，劉銳，楊嘉.磷灰石裂變徑跡技術與地學應用綜述［J］.上海地質(zhì).2004(1):47－53.

［8］盧煥章，范宏瑞，倪培等.流體包裹體［M］.北京:科學技術出版社.2004.

［9］劉德漢.油氣包裹體及其在石油勘探和開發(fā)中的應用［M］.廣州:廣東科技出版社.2007.