伊通盆地莫里青斷陷油氣成藏動力學(xué)研究

李向陽，孟元林，周新桂，王丹丹，張文浩，崔存蕭

(1. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2. 中國地質(zhì)調(diào)查局 油氣資源調(diào)查中心，北京 100083)

伊通盆地莫里青斷陷油氣成藏動力學(xué)研究

李向陽1，孟元林1，周新桂2，王丹丹2，張文浩2，崔存蕭1

(1. 東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2. 中國地質(zhì)調(diào)查局 油氣資源調(diào)查中心，北京 100083)

通過我們自主研發(fā)的盆地模擬軟件恢復(fù)了莫里青斷陷從始新世到現(xiàn)今地層的有機質(zhì)演化史、生烴史、排烴史、排替壓力史以及油氣成藏史。結(jié)果表明，在永吉組沉積時期雙陽組烴源巖成熟，開始生烴，其中雙一段Ro>0.7%，達到排烴門限開始排烴，孔隙以次生孔為主，蓋層封閉性好，油氣藏開始形成。萬昌組沉積時期，雙陽組烴源巖排烴與構(gòu)造定型期匹配良好，油氣藏大規(guī)模形成。從新近紀開始，構(gòu)造活動基本停止，油氣藏保存良好至今。

莫里青斷陷；油氣成藏動力學(xué)；盆地模擬

1 區(qū)域地質(zhì)概況

伊通盆地是在郯廬斷裂帶基礎(chǔ)上發(fā)展起來的轉(zhuǎn)換—伸展型斷陷盆地，沿北東向狹長展布，為郯廬斷裂帶北延部分。盆地可分為岔路河斷陷、鹿鄉(xiāng)斷陷與莫里青斷陷3個一級構(gòu)造單元。莫里青斷陷是伊通盆地的一個二級構(gòu)造單元，在古地貌基礎(chǔ)上，從西南到東北北，可依次劃分為西北緣褶皺沖斷帶、小孤山斜坡、大孤山斷階帶、靠山凹陷、尖山構(gòu)造帶、馬鞍山斷階帶6個三級構(gòu)造單元[1-2]。

圖1 莫里青斷陷結(jié)構(gòu)與單元劃分

2 莫里青斷陷油氣成藏動力學(xué)分析

在前人[3]研究的基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)資料運用我們自主研發(fā)的盆地模擬軟件模擬了莫里青斷陷地熱史、生烴史、成巖史、蓋層發(fā)育史和成藏史，恢復(fù)了其成藏動力學(xué)過程，其結(jié)果如下。

1)雙陽組沉積時期

地層埋藏淺，小于1 100 m，處于早成巖階段A期，有機質(zhì)未成熟，Ro<0.35%(圖2)，不發(fā)生排烴過程，主要的成巖方式為壓實作用，孔隙以原生孔隙為主。此時的蓋層排替壓力>0.5 MPa(圖3)，以毛細管封閉為主，封閉能力小。

2)奢嶺組沉積時期

雙陽組地層埋深>2 000 m，處于早成巖階段B期，雙陽組和奢嶺組底部有機質(zhì)成熟度Ro值在0.35%～0.5%(圖2)之間，有機質(zhì)生成一些未熟油，生烴率<40 mg/gCorg(圖4)，另外有機質(zhì)還產(chǎn)生少量有機酸，溶蝕儲層形成少量次生孔隙。此時成巖作用除了壓實作用外還有強烈的膠結(jié)作用，溶蝕作用較弱，孔隙仍以原生孔隙為主，但孔隙度急劇變小[4]。此時蓋層排替壓力可達1～2 MPa(圖3)，以毛細管封閉為主，封閉能力較好。

圖2 有機質(zhì)Ro

圖3 排替壓力Pd

圖4 生烴史

此時奢嶺組上部地層埋藏淺，有機質(zhì)Ro<0.35%(圖2)，和雙陽組一樣地層處于早成巖階段A期，成巖以壓實作用為主，蓋層的排替壓力Pd<1 MPa(圖3)，封閉能力中等。

3)永吉組沉積時期

在這一時期雙陽組地層埋深已達到2 500 m，雙一段之上地層有機質(zhì)成熟度Ro在0.5%～0.7%(圖2)之間，開始生烴，生烴率>40 mg/g Corg(圖4)。雙一段有機質(zhì)Ro>0.7%，開始大量生烴，生烴率>60 mg/g Corg(圖4)，Ro>0.7%達到排烴門限開始排烴(圖5)，此時雙陽組處于中成巖階段A1亞期(圖6)，較強的溶解和交代作用使儲層物性得到改善，孔隙以次生孔隙為主。另外雙陽組蓋層的排烴壓力Pd為2～4 MPa(圖3)，除了毛細管封閉以外，還具備烴濃度封閉以及超壓封閉，封閉性最好[5]。圈閉已經(jīng)定型，圈閉形成時間早于油氣運移時間。綜上，在永吉組沉積末期，莫里青斷陷生、儲、蓋層發(fā)育俱佳，各種成藏要素匹配良好，油氣藏開始形成。

圖5 排烴史

圖6 成巖史Id

奢嶺組地層在這一時期有機質(zhì)半成熟，Ro=0.35%～0.5%，有機酸少量生成形成少量次生孔隙，但成巖作用仍以壓實和膠結(jié)作用為主[6]。奢嶺組地層蓋層排替壓力Pd介于1～2 MPa，蓋層封閉性較好。

4)萬昌組沉積時期

此時雙陽組地層埋深已達到3 000 m以上，處于中成巖階段A2亞期(圖6)，雙一段和雙二段地層Ro>0.7%(圖2)，進入大量生烴的成熟階段，生烴率>60 mg/g Corg(圖4)；這一時期是有機酸大量溶蝕的時期，儲層以次生孔隙為主；蓋層排替壓力>2 MPa(圖3)，具有良好的封閉能力；烴源巖已達到排烴門限(圖5)，開始排烴；排烴時期與構(gòu)造定型期匹配良好，油氣藏開始大規(guī)模形成。

這一時期奢嶺組下部和雙三段地層有機質(zhì)處于低成熟—成熟階段，Ro=0.5%～0.7%(圖2)，烴源巖進入生油門限，開始生烴，生烴率>40 mg/g Corg(圖4)，地層早成巖階段B期和中成巖階段A1亞期(圖6)，蓋層排替壓力Pd>2 MPa(圖3)，封閉性好。

永吉組和奢嶺組上部烴源巖處于半成熟階段，Ro=0.35%～0.5%(圖2)；此時成巖作用除了壓實作用外還有強烈的膠結(jié)作用，溶蝕作用較弱，孔隙仍以原生孔隙為主，但孔隙度急劇變??；此時蓋層排替壓力可達1～2 MPa(圖3)，封閉能力較好。

5)現(xiàn)今

雙一段和雙二段有機質(zhì)Ro≥0.7%(圖2)，繼續(xù)大量生烴，生烴率>60 mg/g Corg(圖5)；成巖仍然以溶蝕作用為主，儲層處于中成巖階段A2亞期(圖6)，次生孔隙為主要的空隙空間；蓋層排替壓力Pd>2 MPa(圖3)，具有良好的封閉能力；生儲蓋發(fā)育俱佳；烴源巖Ro>0.7%(圖2)，處于排烴門限之上，油氣大量排出，進入圈閉，油氣藏大規(guī)模形成(圖3，圖7)。另外，自新近紀開始，盆地構(gòu)造運動逐漸減弱，斷裂活動基本停止，保存條件良好，油氣藏沒有遭到破壞，一直保存至今。

現(xiàn)今的大部分地區(qū)的奢嶺組和雙一段地層有機質(zhì)Ro=0.5%～0.7%(圖2)，油氣開始生成，生烴率>40 mg/gCorg(圖4)；儲層處于中成巖階段A1亞期(圖6)，次生孔隙為主要的空隙空間；蓋層排替壓力Pd>2 MPa(圖3)，除了毛細管封閉以外，還具備烴濃度封閉以及超壓封閉。

圖7 成藏史

永吉組和奢嶺組頂部地層有機質(zhì)處于半成熟階段，Ro=0.35%～0.5%(圖2)，此時成巖作用除了壓實作用外還有強烈的膠結(jié)作用，溶蝕作用較弱，孔隙仍以原生孔隙為主，但孔隙度急劇變??；此時蓋層排替壓力可達1～2 MPa(圖3)，封閉能力較好。

現(xiàn)今，新近系和萬昌組地層Ro<0.35%(圖2)，烴源巖有機質(zhì)未成熟，儲層閉能力。

3 結(jié) 語

1)在永吉組沉積時期雙陽組有機質(zhì)成熟，開始生烴，其中雙一段Ro>0.7%，達到排烴門限開始排烴，有機質(zhì)生成的有機酸溶蝕作用使儲層孔隙空間以次生孔隙為主，蓋層封閉性好，油氣藏開始形成。

2)隨著萬昌組地層的沉積，雙陽組地層有機質(zhì)成熟度更高，烴源巖大量生烴排烴，其中生烴率>60 mg/gCorg；這一時期有機酸大量溶蝕，儲層以次生孔隙為主；蓋層封閉性好；油氣藏大規(guī)模形成。

3)從新近紀開始，構(gòu)造活動基本停止，油氣藏保存良好至今。

[1] 孟元林, 肖麗華, 李泰明, 等. 盆地模擬在油氣勘探初期階段的應(yīng)用[J]. 天然氣工業(yè), 1994, 14(4): 6-9.

[2] 孟元林, 賀如, 肖麗華, 等. 成巖史模擬與成巖階段預(yù)測—以黃驊坳陷碳酸鹽為例[J]. 天然氣工業(yè), 2006c, 26(7): 5-7.

[3] 石廣仁. 油氣盆地數(shù)值模擬方法(第三版)[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2004.

[4] 唐大卿, 陳紅漢, 江濤, 等. 伊通盆地新近紀差異構(gòu)造反轉(zhuǎn)與油氣成藏[J].石油勘探與開發(fā), 2013, 40(6): 681-691.

[5] 龐雄奇. 排烴門限控油氣理論及應(yīng)用[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 1995.

[6] Dickey P A. Possible primary migration of oil from source rock in oil phase[J]. AAPG Bulletin, 1975(59): 337-345.

A Dynamical Study of Petroleum Entrapment of Moliqing Hydrocarbon Accumulation in Yitong Basins

LI Xiangyang1, MENG Yuanlin1, ZHOU Xingui2, WANG Dandan2, ZHANG Wenhao2, CUI Cunxiao1

(1.CollegeofEarthScience，NortheastPetroleumUniversity，Daqing,Heilongjiang163318，China;2.OilandGasResourcesInvestigationCenter,ChinaGeologicalSurvey,Beijing100083,China)

In this paper, the evolutionary history of organic matter, hydrocarbon generation history, hydrocarbon displacement history, pressure history and hydrocarbon accumulation history of the Moliqing sag from the Eocene to the present stratum are all simulated in our own developed basin simulation software. The results show that the organic matter in Shuangyang Formation is mature. It begins to generate hydrocarbon during the deposition period. The Yongji Formation, the organic of the shuangyi formation’Ro> 0.7 which reaches the expulsion threshold; including its pore are mainly secondary holes. Hydrocarbon reservoirs began to form. During the deposition period of the Wanchang Formation, the hydrocarbon expulsion of the source rocks of Shuangyang Formation is well matched with the structural stage, and the hydrocarbon reservoirs are formed in large scale. Since the tectogenetic movement in Neogene was basically stopped, the hydrocarbon reservoirs have been well preserved.

Moliqing sag; Dynamics of hydrocarbon accumulation; Basin model

2017-05-22

國家自然科學(xué)基金項目(U1262106，41572135)；“十三五”國家科技重大專項(2016ZX05046-001)；國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局項目(12120115001701)；黑龍江省科學(xué)基金(QC2016049)；黑龍江省普通本科高等學(xué)校青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃(UNPYSCT-2016122)；東北石油大學(xué)研究生創(chuàng)新科研項目(YJSCX2017-004NEPU)

李向陽(1992-)，男，陜西寶雞人，在讀碩士研究生，研究方向：儲層地質(zhì)，手機：15094040073，E-mail：1064647123@qq.com；通訊作者：孟元林(1960-)，男，山西太原人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：石油地質(zhì)，E-mail：QHDMYL@163.com.

P618.42

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.004