泌陽(yáng)凹陷下二門地區(qū)淺層油氣源分析及勘探啟示

金蕓蕓，石正勇，任霄宇

中國(guó)石化河南油田石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南 南陽(yáng) 473132

引言

前人烴源巖研究成果認(rèn)為核一段（H1）、核二段（H2）烴源巖處于低熟—未熟階段，核三段（H3）泥頁(yè)巖為泌陽(yáng)凹陷主力烴源巖，有機(jī)質(zhì)豐度高，類型為III1型，有機(jī)質(zhì)處于成熟演化階段，油氣以順層運(yùn)移為主，縱向調(diào)整較少。與泌陽(yáng)凹陷主要油田已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量主要處于H3上段不同，下二門油氣主要分布于淺層。截至2018 年底，下二門梨樹凹地區(qū)核桃園組已探明原油地質(zhì)儲(chǔ)量2 892.25×104t，其中，H2段1 669.86×104t，亞段1008.29×104t，亞段12.2×104t。天然氣儲(chǔ)量4.33×108m3，基本都分布在H1段與H2段[1-3]。弄清下二門梨樹凹地區(qū)的烴源巖生烴條件、天然氣成因及淺層油氣源關(guān)系，對(duì)下步勘探方向有一定的啟示意義。

1 地質(zhì)概況

泌陽(yáng)凹陷是一個(gè)疊置在秦嶺褶皺帶之上的中新生代斷陷盆地，面積約1 000 km2，凹陷內(nèi)自下而上發(fā)育古近系大倉(cāng)房--玉皇頂組、核桃園組和廖莊組，新近系鳳凰鎮(zhèn)組以及第四系。橫向上劃分為南部陡坡帶、中部深凹帶和北部斜坡帶3 個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元。凹陷東部下二門及周緣地區(qū)處于正向構(gòu)造與深凹區(qū)的過(guò)渡帶上，緊鄰生烴中心，是油氣向正向構(gòu)造帶運(yùn)移的必經(jīng)之路，油源充足。沉積相帶上主要處于三角洲前緣或前三角洲亞相，具有較好的儲(chǔ)層條件，且有機(jī)碳含量普遍較高，烴源巖具有較強(qiáng)的生油能力，源儲(chǔ)配置良好，具有“近源聚集”的優(yōu)勢(shì)[4-7]。

2 原油特征及油源分析

2.1 樣品采集

本次研究下二門淺層油氣特征及來(lái)源，分析原油、天然氣、烴源巖樣品共22 口井165 樣次。新采集下二門泌188 井、下3-113 井、下5-235 井、下T5-231 井及下T5-375 井H2段原油共5 樣次；淺層H2段天然氣樣品4 個(gè)，分別為下T2-平11 井、下6-11 井、下5-152 井和下5-610 井(圖1）；建立泌296井烴源巖地化剖面采集145 塊泥頁(yè)巖樣品。烴源巖數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)來(lái)源于前人已分析樣品。主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為原油組分分析、氣相色譜-質(zhì)譜、穩(wěn)定碳同位素分析、有機(jī)碳、熱解及干酪根顯微組分等。

2.2 原油物性特征

由原油樣品的族組分分析結(jié)果（表1）可以看出，下二門地區(qū)原油飽和烴含量為37.57%～79.10%，平均63.95%，亞段都大于61.00%；芳香烴含量在6.05%～19.39%，平均13.65%；膠質(zhì)+瀝青質(zhì)含量在7.42%～46.13%，平均22.40%；飽芳比在1.94～10.44，平均5.28?？傮w上，下二門油田H2段原油具低飽和烴含量和低飽芳比，高膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量，屬于低熟原油，而亞段具高飽和烴、高飽芳比，低膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量，屬于正常原油。

表1 下二門地區(qū)原油族組分分析結(jié)果表Tab.1 The analysis results of crude oil group composition in Xiaermen Area

2.3 烴源巖特征

下二門地區(qū)烴源巖較為發(fā)育，暗色泥頁(yè)巖總厚度達(dá)1 200 m，其中，H2段暗色泥頁(yè)巖最厚達(dá)340 m，亞段最厚達(dá)500 m，亞段最厚達(dá)360 m；有機(jī)質(zhì)豐度高，具有良好的生油條件[8-9]。圖2 為泌陽(yáng)凹陷下二門地區(qū)泌296 井烴源巖地化剖面。

圖2 泌陽(yáng)凹陷下二門地區(qū)泌296 井核桃園組烴源巖地化剖面圖Fig.2 Geochemical profile of source rocks of Hetaoyuan Formation in Well Bi296,Xiaermen Area,Biyang Depression

圖3 泌陽(yáng)凹陷下二門地區(qū)泌296 井核桃園組烴源巖烴指數(shù)演化剖面Fig.3 Hydrocarbon index evolution profile of Hetaoyuan Formation source rock in Well Bi296,Xiaermen Area,Biyang Depression

2.4 油源關(guān)系分析

表2 泌陽(yáng)凹陷下二門地區(qū)原油和烴源巖生標(biāo)數(shù)據(jù)表Tab.2 Biomarker compounds of crude oil and source rocks in Xiaermen Area of Biyang Depression

圖4 泌陽(yáng)凹陷下二門地區(qū)油源關(guān)系交會(huì)圖Fig.4 Intersection of oil source relations in Xiaermen Area of Biyang Depression

3 天然氣成因分析

根據(jù)天然氣組分含量分析，下二門4 個(gè)天然氣樣品甲烷含量在94.18%～98.72%（表3），干燥系數(shù)為0.996～0.999，表明天然氣是以甲烷為主的干氣，與生物氣的特征相似。

表3 泌陽(yáng)凹陷下二門地區(qū)原油和烴源巖生標(biāo)數(shù)據(jù)表Tab.3 Component content characteristics of shallow natural gas in Xiaermen Area of Biyang Depression

依據(jù)母質(zhì)繼承效應(yīng)、熱力學(xué)分流效應(yīng)等原理，運(yùn)用穩(wěn)定碳同位素反演天然氣的形成過(guò)程，反映天然氣的母質(zhì)類型、熱演化程度，系統(tǒng)研究天然氣的成因和來(lái)源。一般認(rèn)為有機(jī)成因甲烷碳同位素在-55.0‰～-30.0‰，生物氣甲烷碳同位素小于-55.0‰。泌陽(yáng)凹陷天然氣甲烷碳同位素在-49.6‰～-44.3‰，乙烷碳同位素在-47.2‰～-36.6‰，屬于典型的油型氣范疇，但是同位素值偏輕，應(yīng)該是經(jīng)受過(guò)生物改造作用，或者是混有同位素較輕的生物氣。天然氣組分碳同位素為δ13C1＜δ13C2＜δ13C3＜δ13C4＜δ13C5，正常序列，為有機(jī)成因，不存在混源[18-22]。

中國(guó)天然氣CO2碳同位素在-39.00‰～7.00‰，有機(jī)成因CO2碳同位素在-39.00‰～-8.00‰，下5-152 井天然氣CO2碳同位素為1.10‰，為無(wú)機(jī)成因氣，來(lái)源可能為上地幔巖漿中富含CO2氣體當(dāng)巖漿沿地殼薄弱帶上升、壓力減小，其中，CO2逸出，或者是碳酸鹽礦物與其他礦物相互作用，如白云石與高嶺石作用生成CO2。CO2碳同位素偏重，微生物產(chǎn)甲烷過(guò)程CO2是反應(yīng)物，消耗CO2的同時(shí)CO2的碳同位素變重，一般大于0[23]。

根據(jù)Stahl 及戴金星的天然氣成熟度經(jīng)驗(yàn)公式[24-25]，建立天然氣碳同位素與成熟度回歸方程，計(jì)算下二門地區(qū)天然氣穩(wěn)定碳同位素及成熟度如表4所示，天然氣成熟度（Ro）在0.34%～0.74%，熱演化為未成熟低成熟階段，成熟度較低。綜合分析天然氣的組分含量、干燥系數(shù)、烷烴的穩(wěn)定碳同位素，下二門天然氣為深部成熟演化階段烴源巖生成的油型伴生氣與淺層未成熟低成熟階段生物氣的混合氣，劃分階段為生物熱催化過(guò)渡帶氣[26]。

表4 泌陽(yáng)凹陷下二門地區(qū)天然氣穩(wěn)定碳同位素及成熟度計(jì)算結(jié)果表Tab.4 Calculation result of stable carbon isotope and maturity of natural gas in Xiaermen Area of Biyang Depression

4 勘探啟示

針對(duì)下二門淺層勘探越來(lái)越難的現(xiàn)狀，近幾年，重新調(diào)整勘探思路，在深層系取得新發(fā)現(xiàn)，在下二門部署的泌443 井亞段斷鼻油藏最高日產(chǎn)原油27.32 m3，部署的泌437 井亞段斷層巖性油藏試獲最高日產(chǎn)原油26.32 m3，展示了深層系良好的勘探前景。最新的資源評(píng)價(jià)結(jié)果顯示[27]，下二門梨樹凹地區(qū)地質(zhì)資源量為10 286.36×104t，已探明儲(chǔ)量2 892.25×104t，剩余資源量7 394.11×104t，其中，H2段剩余資源量633.31×104t，亞段剩余3 031.03×104t，亞段剩余3 729.77×104t，H2段探明率較高，剩余資源量主要分布在H3段。

根據(jù)下二門地區(qū)油氣來(lái)源分析結(jié)果，淺層H2段油氣主要為亞段烴源巖貢獻(xiàn)，亞段油氣未向上運(yùn)移，原油在亞段聚集成藏。并且下二門地區(qū)緊鄰生烴中心，本地發(fā)育砂泥巖薄互層，源儲(chǔ)關(guān)系匹配較好，其構(gòu)造位置處于幾個(gè)鼻狀構(gòu)造傾沒(méi)端，且廣泛發(fā)育的北東或近東西走向斷裂體系及伸入生油中心的砂體搭起了油氣自中心向邊沿運(yùn)移的橋梁，砂體+斷層“聯(lián)合控圈”，在該區(qū)帶易形成斷層巖性圈閉，因此，深層系是下步的主要勘探層系。淺層生物熱催化過(guò)渡帶氣也是下二門地區(qū)油氣勘探的有力補(bǔ)充。

5 結(jié)論

（1）下二門地區(qū)烴源巖豐度高，有機(jī)質(zhì)類型以I--II1型為主，淺層H2段、亞段及亞段烴源巖以低熟為主，在亞段中部2 200 m 左右進(jìn)入成熟門限，開(kāi)始大量生產(chǎn)油氣。

（3）下二門淺層天然氣為生物--熱催化過(guò)渡帶氣。

（4）下二門深層油氣及淺層天然氣是下步主要勘探方向。