白東來，孟慶洋，付曉飛，桂麗黎，張　月，陳　琰(．東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶6000; ．中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京0008; ．中國(guó)石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，甘肅敦煌760)

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柴達(dá)木盆地紅116井區(qū)巖性油藏成藏模式探討*

白東來1，2，孟慶洋2，付曉飛1，桂麗黎2，張?jiān)?，陳琰3
(1．東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶163000; 2．中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京100083; 3．中國(guó)石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，甘肅敦煌736202)

摘要:為進(jìn)一步細(xì)化柴達(dá)木盆地紅柳泉地區(qū)成藏過程的研究，針對(duì)紅116井區(qū)下干柴溝組巖性油藏中原油成熟度的差異性，采用生物標(biāo)志化合物對(duì)比、沉積相研究、熒光光譜等方法，對(duì)該地區(qū)的成藏模式進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:該區(qū)位于下干柴溝組的儲(chǔ)層中發(fā)育有上部(深度介于3 248至3 252 m)的未熟原油(Ro＜0. 5%)、中部(深度介于3 328. 5至3 334. 5 m)的成熟原油(0. 8%＜Ro＜0. 9%)和下部(深度介于3 368至3 376 m)的低熟原油(0. 5%＜Ro＜0. 7%) 3種原油。在沉積砂體質(zhì)量由下至上逐漸變差及兩期成藏的前提條件下，早期的未熟油通過側(cè)向運(yùn)移至砂體質(zhì)量最好的下部?jī)?chǔ)層，后因構(gòu)造變動(dòng)向上調(diào)整至現(xiàn)今位置;晚期形成的低熟油和少量成熟油在密度分異的作用下，致使輕質(zhì)成熟油聚集在中部?jī)?chǔ)層，中質(zhì)低熟油聚集在下部?jī)?chǔ)層。

關(guān)鍵詞:紅116井區(qū);成熟度;成藏模式;下干柴溝組

0　引言

Lesvorsen于1966年提出勘探隱蔽圈閉，在這之后，各國(guó)加強(qiáng)對(duì)地層不整合、古地貌以及巖性圈閉的油氣勘探。隨著含油氣盆地進(jìn)入中后期勘探階段，巖性油氣藏便成為了主要勘探目標(biāo)。隨著研究的不斷深入，國(guó)內(nèi)外的石油地質(zhì)學(xué)家對(duì)巖性油氣藏有了統(tǒng)一的認(rèn)識(shí):其形成機(jī)制和分布規(guī)律復(fù)雜，對(duì)技術(shù)要求高，致使勘探難度大、風(fēng)險(xiǎn)高［1］。國(guó)內(nèi)外石油地質(zhì)學(xué)家為解決上述問題，對(duì)巖性油氣藏的成藏條件、成藏機(jī)理、分布規(guī)律和預(yù)測(cè)方法做了大量研究，取得了突破性進(jìn)展，胡見義等按成因與遮擋條件將巖性油氣藏分為6類，并指出巖性尖滅線、地層超覆線、地層不整合面、儲(chǔ)集體的頂?shù)酌婧蛿鄬用媸菐r性圈閉形成的6個(gè)關(guān)鍵要素［2］;曾濺輝等認(rèn)為構(gòu)造條件在巖性油氣藏的成藏過程中不占主導(dǎo)地位，油源、儲(chǔ)集性能和生儲(chǔ)蓋的組合模式變得尤為重要［3］;王捷等認(rèn)為對(duì)于砂巖體上傾尖滅油氣藏而言早期的成藏動(dòng)力來自生烴增壓，晚期的成藏動(dòng)力是因油氣水的密度差異而產(chǎn)生的浮力［4］。

柴達(dá)木盆地紅柳泉油藏就是一個(gè)典型的巖性油氣藏［5］，位于柴達(dá)木盆地油氣資源最富集的西南部。雖然紅柳泉油田已經(jīng)歷20多年的勘探，但之前受限于理論和技術(shù)的限制，研究成果主要集中在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)［6－8］、巖性圈閉的演化［9－11］、沉積相與地層格架研究［12－14］等方面，對(duì)紅柳泉油田的成藏過程認(rèn)識(shí)不足。筆者以原油成熟度差異性為切入點(diǎn)，通過生物標(biāo)志化合物對(duì)比，定量熒光技術(shù)分析等手段對(duì)紅柳泉地區(qū)成藏過程進(jìn)行研究，得出該地區(qū)是在兩期油充注的前提下，構(gòu)造變動(dòng)和密度分異共同作用導(dǎo)致現(xiàn)今的成藏情況?；谝陨险J(rèn)識(shí)，為下一步勘探提供證據(jù)。

1　地質(zhì)概況

柴達(dá)木盆地位于青海省西北部，盆地西北以阿爾金山為界［15］，其西北為塔里木盆地，盆地北界為祁連山系與甘肅省相鄰，南界昆侖山(祁漫塔格山)與玉樹藏族自治州相鄰，東起察漢寺山，與青海湖相連，盆地呈不規(guī)則菱形狀(圖1(a) )，面積121 000 km2，最大沉積厚度17 280 m．

圖1　紅柳泉地質(zhì)略圖Fig．1 Simplified reservior geology of Hongliuquan Area

紅柳泉地區(qū)位于柴達(dá)木盆地的西南部的茫崖坳陷，毗鄰紅獅生烴凹陷(圖1(b) )，是該盆地油氣比較富集的一個(gè)地區(qū)［16］。紅柳泉地區(qū)的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，主要發(fā)育NS向的紅柳泉斷裂和7個(gè)泉斷裂，它們形成時(shí)間早，活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，共同控制著該區(qū)的構(gòu)造格局和沉積體系［17］。經(jīng)研究表明，該區(qū)主力儲(chǔ)層是發(fā)育為濱淺湖相沉積的下干柴溝組下段［18］，下干柴溝組上段是烴源巖層和蓋層，形成上生下儲(chǔ)的儲(chǔ)蓋組合模式。

紅116井區(qū)位于紅柳泉地區(qū)的中部(圖1(c) )。該井區(qū)下干柴溝組的沉積環(huán)境以淺湖灰坪相－前緣分流河道相為主，下段主要為褐色粉砂巖和砂質(zhì)泥巖互層，含有少量灰色粉砂巖夾層，向上逐漸過渡為灰色粉砂巖和砂質(zhì)泥巖互層(圖2)。研究層位厚度200 m，因發(fā)育砂泥巖薄互層，又有油氣供應(yīng)，故形成巖性油藏。

圖2　紅116井綜合柱狀剖面Fig．2 Composite columnar section of Well Hong116

2　實(shí)驗(yàn)方法

2. 1樣品來源

文中實(shí)驗(yàn)樣品來自紅116井、深度介于3 240 至3 380 m，結(jié)合錄井巖心柱狀資料和前人研究成果，對(duì)有油氣顯示的層段(3 248 m至3 252 m，3 328. 5 m至3 334. 5 m和3 368 m至3 376 m)的樣品進(jìn)行生物標(biāo)志化合物分析和三維全掃描定量熒光分析(TSF)。

2. 2實(shí)驗(yàn)方法

分子有機(jī)地球化學(xué)分析是在相同的GC-MS分析條件下，采用各系列化合物特征碎片離子質(zhì)量色譜圖的相對(duì)定量資料計(jì)算的。正烷烴參數(shù)根據(jù)m/z: 85來計(jì)算，類異戊二烯烷烴及β－胡蘿卜烷與正烷烴之間的參數(shù)計(jì)算均在RIC圖上進(jìn)行，規(guī)則甾烷和4－甲基甾烷的計(jì)算分別根據(jù)m/z: 217 和m/z: 231質(zhì)量色譜圖，藿烷系列化合物和γ－蠟烷都基于m/z: 191質(zhì)量色譜圖計(jì)算［19－20］。

將所取巖屑每2 g分成一份，取一份放置于燒杯中，并向燒杯中加入20 mL的二氯甲烷，在超聲儀中超聲處理10 min．將燒杯中的二氯甲烷萃取液倒入試劑瓶中，封蓋好。用二氯甲烷反復(fù)清洗燒杯至之前的巖屑無殘留方可用于進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)。樣品測(cè)試前應(yīng)先做一個(gè)二氯甲烷空白樣，確認(rèn)石英比色皿是否清洗干凈;若無熒光反應(yīng)，則證明石英比色皿應(yīng)經(jīng)清洗干凈，方可繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將試劑瓶中樣品導(dǎo)入石英比色皿中，將熒光光度計(jì)的檢測(cè)附件更換為液體熒光檢測(cè)附件，打開熒光光度計(jì)的電腦控制軟件，相應(yīng)參數(shù)設(shè)置為TSF參數(shù)即可。

TSF技術(shù)是定量熒光技術(shù)(QFT)的一個(gè)分支，它既可以用來測(cè)量?jī)?chǔ)層抽提物的三維熒光光譜，也可以測(cè)量原油的熒光光譜。根據(jù)光譜所反映的特征分析包裹體中烴類的性質(zhì)(成熟度、API特征、烴類特征和含量等等)。TSF光譜可以區(qū)分烴類成分，分析判斷油源等信息。TSF光譜特征可用TSF最大強(qiáng)度(TSF Max)、最大激發(fā)波長(zhǎng)(Max Ex)、最大發(fā)射波長(zhǎng)(Max Em)、R1和R2等5個(gè)參數(shù)進(jìn)行表征，比較常用的參數(shù)是R1．R1定義為在270 nm激發(fā)光下，發(fā)射波長(zhǎng)360 nm與320 nm處熒光強(qiáng)度的比值［21］。它反映了原油中三環(huán)芳烴與單環(huán)芳烴的比值，可用來表征原油的成熟度，密度和芳烴組成。R1＜2. 0時(shí)，對(duì)應(yīng)原油性質(zhì)為凝析油－輕質(zhì)油，原油成熟度是成熟; 2. 0＜R1＜3. 0時(shí)，對(duì)應(yīng)原油性質(zhì)為輕質(zhì)油－中質(zhì)油，原油成熟度介于成熟和低熟之間; R1＞3. 0時(shí)，對(duì)應(yīng)原油性質(zhì)為中質(zhì)油－重質(zhì)油，原油成熟度轉(zhuǎn)向未熟［21］。

TSF作為定量熒光技術(shù)的分支之一，繼承了其精度高、操作簡(jiǎn)單和快速出結(jié)果等優(yōu)點(diǎn)。除此之外，TSF用熒光光譜來反映原油性質(zhì)，其參數(shù)R1，R2和成熟度有很好的相關(guān)性。Ex/Em的峰值所在位置可以準(zhǔn)確反映出樣品烴類的的特征，通過樣品之間的對(duì)比，可以清晰、直觀的反映出樣品之間的異同。

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過對(duì)紅116井位于下干柴溝組、深度介于3 240 m至3 380 m的樣品進(jìn)行色譜－質(zhì)譜分析。分析結(jié)果表明該井3 248 m至3 252 m的C29甾烷的20S/(20S +20R)的值為0. 19，結(jié)合甾烷與成熟度的模板［20］，對(duì)應(yīng)階段為未成熟;該井3 328. 5 m至3 334. 5 m的C29甾烷的20S/(20S + 20R)的值為0. 43，對(duì)應(yīng)階段是成熟;該井3 368 m至3 376 m的C29甾烷的20S/(20S +20R)的值為0. 37，對(duì)應(yīng)階段是低成熟。除此之外，3個(gè)深度對(duì)應(yīng)樣品的姥植比由淺至深依次為0. 27，0. 44和0. 39，而且伽馬蠟烷的含量較高，反映出烴源巖的沉積環(huán)境是強(qiáng)還原超鹽度的。

上述3個(gè)深度分別取一個(gè)樣品進(jìn)行TSF實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各項(xiàng)參數(shù)見表1．參數(shù)R1所反映出的成熟度與前文生物標(biāo)志化合物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，依舊是由淺至深依次為未熟油、成熟油和低熟油;通過掃描光譜還可看出，掃描色譜均呈單峰，最大激發(fā)波長(zhǎng)(Max Ex)分布在244 nm 至258 nm，最大發(fā)射波長(zhǎng)分布在364 nm至376 nm，峰值位置很接近，且光譜形狀相似(圖4)。相比于1號(hào)樣品和2號(hào)樣品，3號(hào)樣品的峰值高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，說明3號(hào)樣品所在深度的儲(chǔ)層含油飽和度相對(duì)要高。

圖4　紅116井不同深度的TSFFig．4　TSF characteristics at different depth of Well Hong116

表1　紅116井不同深度的TSF參數(shù)Tab．1 TSF parameters at different depth of Well Hong116

TSF的實(shí)驗(yàn)結(jié)果反映3個(gè)深度的原油性質(zhì)很接近，初步判斷原油來源一致［22］，排除因來源不一致而致使成熟度差異性的可能，所以確定為不同時(shí)期產(chǎn)物造成了成熟度的差異。在此基礎(chǔ)上，對(duì)成藏過程進(jìn)行分析。

4　成藏模式分析

4. 1烴源巖的演化

經(jīng)研究紅116井區(qū)的烴源巖TOC含量小于0. 5%，有機(jī)碳含量低，達(dá)不到生成油氣下限，但是臨近的紅28井區(qū)和紅17井區(qū)存在優(yōu)質(zhì)烴源巖(表2)，有機(jī)碳含量均大于1%，最大可達(dá)5. 2%，S1+ S2最小值為4. 9 mg/g，高者可達(dá)48. 44 mg/g，氫指數(shù)均大于400 mg/gTOC，具備形成大量油氣的物質(zhì)基礎(chǔ)。

表2　紅17和紅28井的生烴潛力參數(shù)Tab．2 Parameters at hydrocarbon generating potential of Well Hong17 and Well Hong28

在確定原油是同源的基礎(chǔ)上［22］，對(duì)烴源巖的演化程度作出分析。采用petromod2010對(duì)紅柳泉地區(qū)的烴源巖層位進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)其演化程度作出分析。結(jié)合其他學(xué)者的研究成果可知，紅柳泉地區(qū)經(jīng)歷了2次成藏過程，充注時(shí)間分別對(duì)應(yīng)26 Ma和10 Ma［17，23］。為此，選擇與充注時(shí)間相對(duì)應(yīng)的烴源巖演化平面圖(圖5)進(jìn)行研究分析。對(duì)構(gòu)造發(fā)育史的研究表明，紅柳泉深部的構(gòu)造為下油砂山組末期的同沉積構(gòu)造。在下干柴溝組沉積之前，該地區(qū)是一個(gè)西高東低的緩坡區(qū)域。到下干柴溝組沉積時(shí)期，構(gòu)造形態(tài)基本沒有變化，只是傾角有增大。所以在26 Ma時(shí)期，紅柳泉地區(qū)總體埋藏淺，全區(qū)烴源巖Ro小于0. 5%，但因其是斜坡區(qū)所以紅17和紅28井區(qū)所在的東部因其埋深大已然進(jìn)入生烴門限，生成未熟油(圖5(a) )。在10 Ma時(shí)期，隨著全區(qū)的埋深增加，紅28井區(qū)烴源巖Ro大于0. 5，小于0. 6，生成低熟油;紅17井區(qū)烴源巖Ro大于0. 8，小于0. 9，生成低熟油——成熟油(圖5(b) )。

圖5　紅柳泉地區(qū)兩期成藏時(shí)期烴源巖演化結(jié)果Fig．5 Maturation of source rock in Hongliuquan oilfield at 26 Ma and 10 Ma，respectively

4. 2成藏模式

根據(jù)構(gòu)造發(fā)育史的研究標(biāo)明，紅柳泉深層構(gòu)造在下干柴溝組沉積之前是一個(gè)西高東低的緩坡帶［24］;下干柴溝組沉積時(shí)期，頂面構(gòu)造無大變化，依然是一個(gè)西高東低的斜坡，只是傾角略有增大。至上干柴溝組沉積末期，該構(gòu)造在南北向擠壓構(gòu)造應(yīng)力的作用下開始大幅度抬升，控制紅柳泉的主干斷裂(紅柳泉斷裂、7個(gè)泉斷裂)開始活動(dòng);到下油砂山組沉積末期，主干斷裂形成，同時(shí)，構(gòu)造主體部位伴有許多小斷層，形成紅柳泉構(gòu)造。通過對(duì)沉積相的研究表明，紅116井下干柴溝組為淺湖相和濱淺湖相;垂向上，通過測(cè)井曲線分析3個(gè)深度段從淺至深依次為淺湖灰坪相、前緣河口壩席狀砂相和前緣分流河道相，反映沉積環(huán)境由深水區(qū)域向淺水區(qū)域逐漸變化，地層孔隙度由0. 2%增大到0. 5%，滲透率由小于1 md增大到大于50 md(圖2)，砂體質(zhì)量由淺至深逐漸變好。

圖6　紅116井區(qū)成藏模式圖Fig．6 Oil and gas accumulation model of Well Hong116

26 Ma時(shí)，紅柳泉東部的紅17井因埋藏深度大最先進(jìn)入生烴門限，生成的未熟油通過斷層向上運(yùn)移，再側(cè)向運(yùn)移至紅116井區(qū)。原油優(yōu)先充注砂體質(zhì)量最好的下部?jī)?chǔ)層，但因其產(chǎn)量有限，所以只有下部?jī)?chǔ)層被原油充注(圖6(a) )。之后，在上油砂山組沉積時(shí)期，紅柳泉地區(qū)發(fā)生構(gòu)造變動(dòng)，紅116井區(qū)發(fā)育新斷層，斷層切穿下干柴溝組的3段儲(chǔ)層，致使下部?jī)?chǔ)層的未成熟原油沿?cái)鄬舆\(yùn)移至上部?jī)?chǔ)層，造成現(xiàn)今未熟油在最上方的現(xiàn)象(圖6 (b) )。10 Ma時(shí)期，隨著地層不斷的埋深，紅17和紅28井區(qū)的烴源巖進(jìn)一步演化，紅28井處生成低熟油側(cè)向運(yùn)移至紅116井區(qū);紅17井因其埋藏深，在生成大量低熟油的同時(shí)，也生成少量的成熟油。2種原油同為晚期產(chǎn)物，故在充注過程中，二者會(huì)因密度差而產(chǎn)生分異作用，致使輕質(zhì)成熟油聚集在紅116井區(qū)的中部?jī)?chǔ)層，而中質(zhì)低熟油則聚集在了該區(qū)的下部?jī)?chǔ)層中(圖6(c) )。

5　結(jié)論

1)紅柳泉116井區(qū)下干柴溝組的巖性油藏發(fā)育有未成熟、低成熟和成熟3種原油，且油源一致;

2)紅116井區(qū)下干柴溝組的巖性油藏的成藏模式是:在油源統(tǒng)一、兩期成藏的前提下，早期生成的未熟油優(yōu)先充注到下部砂體質(zhì)量最好的儲(chǔ)層中;后因該地區(qū)的構(gòu)造變動(dòng)致使下部未熟油調(diào)整值上部;晚期生成大量低熟油并伴有少量成熟油，二者在充注過程中因密度分異作用導(dǎo)致成熟油充注中部?jī)?chǔ)層，低熟油充注下部?jī)?chǔ)層;

3)紅116井區(qū)以低熟油為主，且成藏規(guī)模較大，應(yīng)成為勘探的重點(diǎn)目標(biāo)。

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我校成功申辦2018年第十一屆世界礦山通風(fēng)大會(huì)

西安科技大學(xué)成功申辦2018年第十一屆世界礦山通風(fēng)大會(huì)，世界礦山通風(fēng)大會(huì)是當(dāng)前礦山通風(fēng)領(lǐng)域涉及范圍最廣、與會(huì)專家學(xué)者最多的國(guó)際學(xué)術(shù)盛會(huì)之一，是世界各國(guó)礦山通風(fēng)專家學(xué)者進(jìn)行新技術(shù)、新觀念、新成果交流的重要平臺(tái)。2014年8月，第十屆世界礦山通風(fēng)大會(huì)在南非舉行，我校學(xué)術(shù)代表團(tuán)參加了大會(huì)。會(huì)上，校申辦組委會(huì)向大會(huì)提出申請(qǐng)承辦2018年第十一屆世界礦山通風(fēng)大會(huì)并獲批準(zhǔn)。這次成功申辦突顯了國(guó)際礦山通風(fēng)學(xué)術(shù)界對(duì)我校相關(guān)學(xué)術(shù)水平的肯定，更是學(xué)校進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)科專業(yè)特色、提升學(xué)科建設(shè)水平、增進(jìn)國(guó)際交流與合作、開闊學(xué)術(shù)視野的良好契機(jī)。

Oil and gas accumulation model of lithologic reservoirs in Hong116，Qaidam Basin

BAI Dong-lai1，2，MENG Qing-yang2，F(xiàn)U Xiao-fei1，GUI Li-li2，ZHANG Yue1，CHEN Yan3
(1. Geoscience Institute，Northeast Petroleum University，Daqing 163000，China; 2. Research Institute of Petroleum Exploration＆Development，PetroChina，Beijing 100083，China; 3. Research Institute of Petroleum Exploration＆Development，Qinghai Oilfield，PetroChina，Dunhuang 736202，China)

Abstract:To further sdudy oil and gas accumulation of Hongliuquan Oilfield in Qaidam Baisin，aimed at difference of maturation of Well Hong 116 in Lower Ganchaigou Formation，the model is studied by biomaker comparison，sedimentary facies analysis and fluorescence spectrun．The results illustrate that there are three kinds of crude oil in Lower Ganchangou Formation，which are immature oil at top(depth from 3 248 m to 3 252 m，Ro＜0. 5%)，mature oil in the middle(depth from 3 328. 5 m to 3 334. 5 m，0. 8% ＜Ro＜0. 9%) and low mature oil at bottom(depth from 3 368 m to 3 376 m，0. 5%＜Ro＜0. 7%)．Under the circumstance of quality of sandstone turning bad from the deep to the shallow and two episodes of hydrocarbon charging，immature oil was charged through lateral migration at first episode and adjusted to the top of the reserviors through diastrophism; much low mature oil and a small quantity of mature oil were charged at second episode and mature oil was charged at middle while low mature oil at bottom because of differentia of density．

Key words:Well Hong116; maturity; reservoiring model; Lower Ganchaigou Formation

通訊作者:白東來(1990－)，男，黑龍江齊齊哈爾人，碩士研究生，E-mail: 492045786@ qq．com

基金項(xiàng)目:國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2011ZX05003) ;中國(guó)石油科技開發(fā)項(xiàng)目(2011E0303)

*收稿日期:2015－09－20責(zé)任編輯:李克永

DOI:10．13800/j．cnki．xakjdxxb．2016．0212

文章編號(hào):1672－9315(2016) 02－0220－08

中圖分類號(hào):P 61; TE 122. 1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A