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(guó)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(dòng)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(guó)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(jī)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(shí)期雙陽組烴源巖成熟，開始生烴，其中雙一段Ro>0.7%，達(dá)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(shí)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(jì)開始，構(gòu)造活動(dòng)基本停止，油氣藏保存良好至今。

莫里青斷陷；油氣成藏動(dòng)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(zhǎng)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(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。莫里青斷陷是伊通盆地的一個(gè)二級(jí)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(gè)三級(jí)構(gòu)造單元[1-2]。

圖1 莫里青斷陷結(jié)構(gòu)與單元?jiǎng)澐?/p>

2 莫里青斷陷油氣成藏動(dòng)力學(xué)分析

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

1)雙陽組沉積時(shí)期

地層埋藏淺，小于1 100 m，處于早成巖階段A期，有機(jī)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(shí)作用，孔隙以原生孔隙為主。此時(shí)的蓋層排替壓力>0.5 MPa(圖3)，以毛細(xì)管封閉為主，封閉能力小。

2)奢嶺組沉積時(shí)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(jī)質(zhì)成熟度Ro值在0.35%～0.5%(圖2)之間，有機(jī)質(zhì)生成一些未熟油，生烴率<40 mg/gCorg(圖4)，另外有機(jī)質(zhì)還產(chǎn)生少量有機(jī)酸，溶蝕儲(chǔ)層形成少量次生孔隙。此時(shí)成巖作用除了壓實(shí)作用外還有強(qiáng)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(shí)蓋層排替壓力可達(dá)1～2 MPa(圖3)，以毛細(xì)管封閉為主，封閉能力較好。

圖2 有機(jī)質(zhì)Ro

圖3 排替壓力Pd

圖4 生烴史

此時(shí)奢嶺組上部地層埋藏淺，有機(jī)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(shí)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(shí)期

在這一時(shí)期雙陽組地層埋深已達(dá)到2 500 m，雙一段之上地層有機(jī)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(jī)質(zhì)Ro>0.7%，開始大量生烴，生烴率>60 mg/g Corg(圖4)，Ro>0.7%達(dá)到排烴門限開始排烴(圖5)，此時(shí)雙陽組處于中成巖階段A1亞期(圖6)，較強(qiáng)的溶解和交代作用使儲(chǔ)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(xì)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(shí)間早于油氣運(yùn)移時(shí)間。綜上，在永吉組沉積末期，莫里青斷陷生、儲(chǔ)、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(shí)期有機(jī)質(zhì)半成熟，Ro=0.35%～0.5%，有機(jī)酸少量生成形成少量次生孔隙，但成巖作用仍以壓實(shí)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(shí)期

此時(shí)雙陽組地層埋深已達(dá)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(jìn)入大量生烴的成熟階段，生烴率>60 mg/g Corg(圖4)；這一時(shí)期是有機(jī)酸大量溶蝕的時(shí)期，儲(chǔ)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(dá)到排烴門限(圖5)，開始排烴；排烴時(shí)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(shí)期奢嶺組下部和雙三段地層有機(jī)質(zhì)處于低成熟—成熟階段，Ro=0.5%～0.7%(圖2)，烴源巖進(jìn)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(shí)成巖作用除了壓實(shí)作用外還有強(qiáng)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(shí)蓋層排替壓力可達(dá)1～2 MPa(圖3)，封閉能力較好。

5)現(xiàn)今

雙一段和雙二段有機(jī)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(chǔ)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(chǔ)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(jìn)入圈閉，油氣藏大規(guī)模形成(圖3，圖7)。另外，自新近紀(jì)開始，盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)逐漸減弱，斷裂活動(dòng)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(jī)質(zhì)Ro=0.5%～0.7%(圖2)，油氣開始生成，生烴率>40 mg/gCorg(圖4)；儲(chǔ)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(xì)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(jī)質(zhì)處于半成熟階段，Ro=0.35%～0.5%(圖2)，此時(shí)成巖作用除了壓實(shí)作用外還有強(qiáng)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；此時(shí)蓋層排替壓力可達(dá)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(jī)質(zhì)未成熟，儲(chǔ)層閉能力。

3 結(jié) 語

1)在永吉組沉積時(shí)期雙陽組有機(jī)質(zhì)成熟，開始生烴，其中雙一段Ro>0.7%，達(dá)到排烴門限開始排烴，有機(jī)質(zhì)生成的有機(jī)酸溶蝕作用使儲(chǔ)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(jī)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(shí)期有機(jī)酸大量溶蝕，儲(chǔ)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(jì)開始，構(gòu)造活動(dòng)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(cè)—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?cái)?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(jì)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(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(U1262106，41572135)；“十三五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2016ZX05046-001)；國(guó)土資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)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(jì)劃(UNPYSCT-2016122)；東北石油大學(xué)研究生創(chuàng)新科研項(xiàng)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(chǔ)層地質(zhì)，手機(jī)：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