济阳坳陷渤南洼陷古近系沙河...力建场过程及其石油地质意义_郑彬.pdf

第 35 卷 第 2 期2023 年 3 月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSVol.35 No.2Mar.2023郑彬等：济阳坳陷渤南洼陷古近系沙河街组流体压力建场过程及其石油地质意义收稿日期：2022-05-22；修回日期：2022-06-16；网络发表日期：2022-09-17基金项目：国家重大专项“渤海湾盆地精细勘探关键技术”（编号：2016ZX05006）资助。第一作者：郑彬（1986），男，本科，工程师，主要从事油气田开发工作。地址：（736200）甘肃省敦煌市七里镇青海油田采气二厂。Email：。通信作者：张源智（1975），男，硕士，高级工程师，主要从事油藏精细描述、滚动评价等方面的研究工作。Email：。文章编号：1673-8926（2023）02-0059-09DOI：10.12108/yxyqc.20230206引用：郑彬，董翱，张源智，等.济阳坳陷渤南洼陷古近系沙河街组流体压力建场过程及其石油地质意义 J.岩性油气藏，2023，35（2）：59-67.Cite：ZHENG Bin，DONG Ao，ZHANG Yuanzhi，et al.Fluid pressure field building process and its petroleum geological significance of Paleogene Shahejie Formatiom in Bonan sag，Jiyang Depression J.Lithologic Reservoirs，2023，35（2）：59-67.济阳坳陷渤南洼陷古近系沙河街组流体压力建场过程及其石油地质意义郑彬1，董翱1，张源智2，张毅1，苏珊3，张士超1，樊津津1，骆垠山2（1.中国石油青海油田公司 采气二厂，甘肃 敦煌 736200；2.保利协鑫天然气集团控股有限公司，北京 100017；3.中国石油青海油田公司 采油一厂，甘肃 敦煌 736200）摘要：通过对济阳坳陷渤南洼陷古近系沙河街组泥页岩和致密砂岩中的流体包裹体进行古压力测试，恢复了其流体压力演化过程，并探讨了其石油地质意义。研究结果表明：渤南洼陷沙三段在馆陶组沉积期及之后共经历了 4 次压力场重建过程，每次压力场重建的持续时间均为 34 Ma，表现为低序级幕式特征。与沙三段低序级幕式压力建场过程不同的是，沙四上亚段在上覆石膏岩的封盖下，压力场重建的门限较高，在东营组沉积期及馆陶组沉积末期发生 2 次压力场重建过程，表现为高序级幕式特点。研究区沙三段低序级幕式压力建场过程指示着开放的流体环境和较强的酸性溶蚀作用，以低序级幕式压力建场为主的沙三段储集层物性整体优于高序级幕式建场的沙四上亚段储集层；沙三段烃源岩在排出大量烃类物质的同时，其自身储集空间中也会存在部分残留，从而形成常规油与页岩油的共同富集区。关键词：低序级幕式；高序级幕式；流体压力建场；沙三段；沙四上亚段；古近系；渤南洼陷；济阳坳陷中图分类号：TE122.1；P618.13文献标志码：AFluid pressure field building process and its petroleum geological significanceof Paleogene Shahejie Formatiom in Bonan sag，Jiyang DepressionZHENG Bin1，DONGAo1，ZHANG Yuanzhi2，ZHANG Yi1，SU Shan3，ZHANG Shichao1，FAN Jinjin1，LUO Yinshan2（1.No.2 Gas Production Plant，PetroChina Qinghai Oilfield Company，Dunhuang 736200，Gansu，China；2.POLY-GCLPetroleum Group Holdings Limited，Beijing 100017，China；3.No.1 Oil Production Plant，PetroChina Qinghai OilfieldCompany，Dunhuang 736200，Gansu，China）Abstract：The fluid inclusions in shale and tight sandstone of Paleogene Shahejie Formation in Bonan sag of JiyangDepression were tested for Paleopressure，the fluid pressure evolution process was restored，and its petroleumgeological significance was discussed.The results show that：（1）The third member of Shahejie Formation（Es3）in Bonan sag experienced four pressure field reconstruction processes in Guantao Formation and subsequent sedi60岩性油气藏第 35 卷第 2 期mentary periods.The duration of each pressure field reconstruction is 3-4 Ma，showing the characteristics of lowsequence episodic pattern.（2）Different from the low sequence episodic pressure field building process of Es3，the Es4has a high threshold for pressure field reconstruction under the sealing of overlying gypsum rocks.Twopressure field reconstruction processes occurred during the sedimentary period of Dongying Formation and theend of Guantao Formation，showing the characteristics of high sequence episodic pressure field.（3）The low sequence episodic pressure field building process of Es3 indicates an open fluid environment and strong acid dissolution.The physical properties of Es3 reservoir with low sequence episodic pressure field are higher than those of theupper Es4 reservoir with high sequence episodic pressure field.The hydrocarbon source rocks of Es3 not only discharge a large number of hydrocarbons，but also contains hydrocarbons in its own reservoir space，so as to formenrichment areas of conventional oil and shale oil.Key words：low sequence episodic pattern；high sequence episodic pattern；fluid pressure field building；thethird member of Shahejie Formation；the upper fourth member of Shahejie Formation；Paleogene；Bonan sag；Jiyang Depression0引言含油气盆地流体压力特征及其演化一直是石油地质学界关注的热点，广大科技工作者在异常压力形成机制、演化特点1-2、分布特征3、古压力恢复及其与油气的关系4-5等方面开展了卓有成效的工作，形成了大量成果认识，指导了油气勘探实践。目前，普遍认为含油气盆地流体压力演化具有幕式特点，一般以 23期为主1-2，压力场重建过程简单、间隔时间长，主要表现为高序级幕式建场过程，同时也认为压力场重建与构造活动密切相关3。对于断陷盆地而言断裂活动具有期次多、强度大的特点，在断裂的多期次活动下，地层生烃增压作用持续进行。烃源岩层系在断裂的频繁活动下是否存在压力场重建期次多、间隔时间短的低序级幕式建场特点有待进一步研究；低序级幕式压力建场过程是否存在是需要解决的科学问题。济阳坳陷属于渤海湾盆地的典型断陷型坳陷，学者们对其流体压力的研究结果主要为坳陷在古近系烃源岩生烃增压驱动下，经历了沙四上亚段烃源岩初始沉积期到东营组沉积期、馆陶组沉积早期到明化镇组沉积期 2 个压力建场过程6-7，在地质历史上分别对应于初始沉积至 24 Ma，165 Ma等2个沉积阶段，且压力建场过程均持续 10 Ma 以上。传统观点认为济阳坳陷压力建场次数少、建场过程持续时间长，油气成藏具有高序级幕式特点8-9，属于高序级幕式建场过程。但是，根据东部陆相断陷盆地的特点，认为济阳坳陷经历了多期次构造运动10-11，在频繁的构造运动下烃源岩层系的流体压力是否具有低序级幕式建场过程需要重新认识。基于近年在济阳坳陷渤南洼陷页岩油勘探热潮中取得的众多泥页岩层系岩心资料，开展泥页岩中重结晶方解石、夹杂的薄砂条以及近烃源岩的致密砂岩流体包裹体古压力的测试分析，研究页岩系统低序级幕式流体压力建场过程，以期丰富石油地质理论，并对该地区的油气勘探提供指导。1地质概况渤南洼陷属于渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷中的一个三级构造单元，其北部紧邻埕东凸起，东、西两侧分别为孤岛潜山带和义和庄凸起，南部与陈家庄凸起相接，东南部与三合村洼陷毗邻（图 1）。渤南洼陷古近系自下而上沉积了孔店组、沙河街组及东营组，沙河街组是该区主要的烃源岩及油气聚集层系，包含沙河街组四段上亚段（沙四上亚段）、沙河街组三段（沙三段）以及沙河街组一段（沙一段）3 套烃源岩。渤南洼陷沙河街组的 3 套烃源岩形成了 3 个相对独立的压力系统，其中沙四上亚段烃源岩形成于半深湖盐湖沉积环境，沉积厚度为100500 m，纵向上由砂砾岩、砂岩逐渐过渡到暗色泥岩、油页岩，并在沙四上亚段顶部沉积一套厚层石膏岩；沙三段烃源岩形成于半深湖深湖沉积环境，为渤南洼陷最主要的烃源岩层系，其厚度为200700 m，自下而上构成一套油页岩、灰岩到砂岩的反旋回沉积；上部沙一段烃源岩形成于半深湖沉积环境，但由于埋深较小、热演化程度低，目前整体尚处于未熟、低熟状态。2压力场演化特征近年来，随着渤南洼陷页岩油工作的开展12-13，在其古近系烃源岩层系获取了大量岩心资料。对大量泥页岩中的重结晶方解石、夹杂的薄砂条以及郑彬等：济阳坳陷渤南洼陷古近系沙河街组流体压力建场过程及其石油地质意义2023 年61图 1济阳坳陷渤南洼陷区域位置（a）及古近系沙河街组岩性地层综合柱状图（b）Fig.1Regional location（a）and stratigraphic column of Paleogene Shahejie Formation（b）in Bonan sag，Jiyang Depression近烃源岩的致密砂岩进行三十余块次的取样，开展流体包裹体古压力测试分析，获取了五百余项流体包裹体测试数据，为恢复泥页岩层系古压力演化过程奠定了资料基础。2