准东地区异常压力与油气运移分析

1准噶尔盆地东部地区异常压力与油气运移分析新疆石油管理局准东勘探开发公司石油大学（北京）一九九九年十二月2准噶尔盆地东部地区异常压力与油气运移分析项目负责人：韩军刘震项目研制人：刘震李培俊贺维英金博王震报告编写人：刘震金博报告审核人：韩军朱伯生项目完成单位：石油大学（北京）新疆油田公司准东采油厂研究所起止时间：1999年1月—1999年12月3摘要采用地温—地压系统分析方法、流体势分析方法和综合成藏动力学分析方法，将井下试油、测井资料、地震资料与实际地质条件紧密结合，对准东地区油气水性质分布特征、地温—地压系统纵向及平面分布特征、异常压力成因、流体势场演化与油气藏分部关系以及油气运聚的主控因素进行了较深入的研究。在研究过程中，将工区分为南部断褶带（北三台南部斜坡—阜康断裂带）、中部地区（白家海凸起—阜东斜坡—帐北断褶带南段）、北部地区（东道海子北—五彩湾凹陷—帐北断褶带北段）三个区带。主要取得以下几个方面的成果和认识：1确定了本地区异常压力的成因类型本地区异常压力的发育具有显著的分区特点，不同区带异常压力成因不同。南部断褶带的超压主要由附加地应力产生；中部地区表现为微弱高压—静压，超压幅度低，异常压力主要由欠压实作用产生；北部地区表现为静水压力—弱负压异常，负压异常主要由石炭—二叠系窄条状洼槽引起后期上覆负荷不均匀分布所致。2发现本地区存在三种类型的的复式地温—地压系统南部断褶带为高压型复式温—压系统，由一个浅层的静压型温—压系统和一个深层的超压温—压系统构成；中部地区为单一温—压系统；北部地区为低压型复式温—压系统，由一个浅层的静压型温—压系统和一个深层的负压型温—压系统构成。3发现油气分布与温—压系统类型有关不同地区的油气分布与相应地区的温—压系统垂向运移类型有关，即垂向运移受温压系统类型控制：（1）南部高压型复式温—压系统垂向运移强烈；油气聚集在上部层系：构造油气藏；深部油气藏可能以岩性油气藏为主。（2）中部地区单一型温—压系统垂向运移动力较弱；油气聚集在产烃层位的圈闭中。（3）北部地区低压型复式温—压系统垂向运移动力极弱；油气聚集在下部层系；深部油气分布与温—压系统平面分布有一定联系。4油气主要分布在相对能量较低的部位：（1）南部断褶带：油气分布在低温高压区。4（2）中部斜坡带：油气分布在常温常压区或常温低压区。（3）北部地区：油气分布在高温低压区或高温常压区。5完成主要目的层今流体势场分析发现今势场对油气藏分布有一定控制作用，油气藏趋向于发育在相对低势区或流体势过渡带上。6完成主要层位的古流体势反演建立了受地层埋深和地质时代双重控制的地层孔隙度的函数形式。在恢复剥蚀厚度的基础上恢复了古地层压力和古流体势分布，发现成藏期油藏趋向于分布的相对低势区，也存在个别油藏位于高势区的关系。7建立四类油气成藏动力学模式（1）火烧山型单期成藏模式（2）彩南型两期分离成藏模式（3）沙南型单期成藏模式（4）南部多期复合成藏模式8预测6个有利的勘探方向（1）沙南断裂下盘二叠系（2）帐北断褶带北部石炭—二叠系深部气藏（3）白家海凸起彩16井西南下倾带侏罗系（4）阜东斜坡南段侏罗系（5）阜康断裂带西部侏罗系油气藏（6）阜康断裂带下第三系次生油气藏主题词准东地区地温—地压系统异常压力流体势古流体势成藏动力学5前言项目任务本项目任务由新疆石油局准东勘探项目经理部于1999年2月下达，为期一年。主要地质任务包括：（1）开展异常地层压力形成机理研究，探讨异常压力形成的主要原因；（2）进行重点区带深层异常压力分布规律与预测研究；（3）进行重点区带地温场分布规律研究；（4）开展地层水分布及变化与异常压力、水动力系统关系分析；（5）开展异常压力、地温场与流体运移、流体势、古构造分析；（6）进行异常压力与油气聚集成藏分析；（7）探讨异常压力、地温场特征与成烃、油气运聚、水动力系统、油气注入丰度、成藏效率、油气再次运移方向、油气保存条件等关系，从而实现利用流体运移效应动态恢复油气成藏的地质过程。研究现状分析准东地区在多旋回构造运动作用下，区域与局部构造应力方向多变，内部构造分割性强，构造样式复杂。经过近十年的勘探，工区内已探明火烧山、北三台、三台、沙南、彩南等油田和五彩湾、马庄气田。但总体上讲，准东地区这个油气富集区作为一个整体，在理论上和实践上进行总结和提高的还不够。特别是进入九十年代以来，在油气生成、运移、聚集、成藏等方面，国内外兴起许多新理论和新方法，而且在指导油气勘探运聚成藏规律的整体解剖，从而推动勘探方向和钻探目标的选择，指导油田生产。（1）勘探程度五彩湾地区于50年代就开展地质调查工作，当时发现了一些油气苗。1982年重上准东后开展了大规模数字化地震普查与相应的钻探工作。至1998年底，共完成二维地震6600km，三维地震2100km，钻井300余口，发现了火烧山、北三台、三台、彩南、沙南油田和五彩湾、马庄气田。准东地区作为目前盆地勘探的重点区带，具备了有利的石油地质条件；二叠系、三叠系和侏罗系生烃凹陷发育良好，具有多油气源；具备多套沉积—构造旋回，发育多套生储盖组合；形成多套复式含油气系统，油气勘探前景良好，是管理局增效降成的重点勘探区带。6（2）存在的主要问题到目前为止，准东地区已开展过多项及多次研究，取得了一系列的研究成果，基本上明确了主要烃源岩层位和油气运移总体方向，基本把握了油气运聚成藏的规律，确定了二叠系和侏罗系为主要勘探目的层。但是，近十年来未开展全区的油气运移和聚集研究，研究工作以区块为单元，缺乏系统性的认识，表现为：①对本地区各区带的石油地质条件的评价缺乏系统性的研究；②对各区带油气运聚条件和成藏模式的差异性缺乏整体认识。（3）国内外调研情况继Hunt（1990）提出“异常压力流体封存箱”概念之后，国内外对异常压力与油气运聚成藏的关系和保存机制进行了大量的研究。郝石生（1993）研究了国内重点盆地的流体封存箱，提出了“箱内成藏”和“箱外成藏”两种模式；张义刚（1992）提出“天然气运聚动平衡”概念；刘震、张万选等（1995）提出“含油气盆地地温—地压系统”概念，把地温和地压作为地下统一的流体能量系统中的两个主要参数，确定了地温—地压系统的标志（分类标志）（刘震、张万选，1996，地质学报），认为地温—地压系统可以用来进行流体运移分析。目前最新的运移理论认为，地下油气的运移路径不是通常所讲的“面状”运移，而是沿着高渗透带的“线状”（Hindle，1997）运移，并且油气聚集最富集的地区是成熟烃源岩的边界处，而不是烃源岩内部，更不是烃源岩的外部。另外，实验室条件下的模拟认为，油气运移主要是“突发式”的，超低速渗流也存在，但不是主要的成藏方式。但是，无论是何种运移模式，都离不开地下流体运移的动力即热动力（地温）、水动力（地层压力场）、地应力（构造应力场）的联合作用。没有适当和充足的流体动力，生成再多的油气也不能聚集成藏，只能是分散的油气显示。技术路线（1）从现今地温—地压系统特征出发，查明油气藏分布与现今能量状态的对应关系，然后在分析古流体势与油气藏分布的关系，分解不同油气藏的形成过程。（2）系统分析超压的形成原因，分解各种因素对超压的贡献，确定现今超压的控制因素，分析今超压与油气分布的关系。（3）利用实际资料，结合理论模型，建立本地区地层孔隙度随埋深和地质时间变化的函数，并以孔隙度演化函数为基础恢复地层古厚度、古埋深、古上覆负荷，古地层压力和古流体势。7（4）室内研究、井下试油、测井资料、地震资料与地质条件紧密结合，定性分析与定量评价结合。（5）油气运聚成藏模式建立在地层沉积演化、成岩作用过程、构造演化历史、烃源岩演化、流体复合动力场演化、圈闭演化等石油地质条件基础研究之上，并能指导本地区油气勘探部署。具体研究流程见下页研究流程简图。8测井资料试油资料物性资料地震资料压实模型压力场分析地层孔隙度演化函数剥蚀厚度恢复超压成因分析地温场分析应力场分析古埋深恢复古地层压力反演其它成因的超压补偿地温—地压系统分析温—压系统剖面温—压系统平面分区今流体势分析古流体势力反演流体势场演化过程构造演化史分析油气垂向运移分析油气横向运移分析油气水性质分析油气分布综合解释含油气系统分析油气成藏模式分析油藏解剖有利含油气区预测构造特征研究流程简图9目录1区域地质背景(1)1.1地层发育特征(1)1.2构造发育特征(2)1.3区域地质演化过程(4)1.4生储盖发育特征(11)2油气水性质分布特征(14)2.1原油性质(14)2.2天然气性质(15)2.3地层水性质(16)3地温地压系统分布特征(17)3.1基本理论(17)3.2地温场特征(20)3.3压力场特征(22)3.4地温—地压系统纵向特征(23)3.5地温—地压系统平面分布特征(23)4异常压力成因分析(25)4.1异常压力的类型(25)4.2南部断褶带的超压形成机制(27)4.3中部地区超压形成机制(31)4.4北部地区负压形成机制(31)4.5欠压实作用横向变化规律(31)5流体势场演化与油气藏分布关系(32)5.1流体势基本概念(32)5.2古流体势恢复原理和方法(33)5.3今流体势场特征(43)5.4古流体势场特征(44)5.5流体势场演化与油气藏分布关系(44)6油气运聚的主控因素(46)6.1油气成藏的基本特征(46)106.2地温—地压系统与油气藏分布关系(47)6.3流体势场与油气藏分布关系(50)6.4断裂对油气运聚的作用(51)7油气成藏动力学模式及有利勘探方向分析(52)7.1成藏动力学分析(52)7.2有利勘探方向分析(53)结论和建议(55)111、区域石油地质背景工区以陆南凸起和克拉美丽山为北界，南界为博格达山前的阜康断裂，东界石树沟凹陷—吉木萨尔凹陷，西边向昌吉坳陷和东道海子凹陷自然延伸。东西长约160公里，南北宽约150公里，面积约2.4万平方公里。1.1地层发育特征准东地区地层发育情况比较复杂，发育了下至石炭系，上至第四系各个时期的沉积地层。但由于区域构造活动的差异性，不同时代的地层在空间分布上表现出一定的差异性，见表1-1。1.1.1石炭系石炭系地层主要分布在北部的克拉美丽山前坳陷及南部的博格达山前凹陷带附近，具有较明显的分带特征。钻井揭示的石炭系主要发育中上统的巴塔玛依内山组（C2b）和下统的滴水泉组（C1d）。北部钻遇的石炭系中发现了上石炭统。为一套深灰色、棕褐色中基性火山熔岩（玄武岩、安山岩）夹少量凝灰质火山碎屑岩、杏仁状安山玄武岩、沸石化玄武质凝灰质角砾岩、杏仁状玄武玢岩。中上石炭统的巴塔玛依内山组上部为绿灰色中基性火山熔岩、玄武岩，下部为深灰色玄武岩夹凝灰岩。下石炭统滴水泉组为深灰色泥岩、炭质泥岩不规则互层夹煤层、煤线。地表剖面在克拉美丽山滴水泉处出露一套暗色及黑色泥岩、粉砂岩，含较多植物化石的陆相地层。在南部台8、台28、北22、北7等井中发现石炭系巴塔玛依内山组为一套中基性为主的安山岩、辉绿岩夹沉积岩。1.1.2二叠系下二叠统只发育在北部坳陷区，中二叠统的将军庙组P2j分布于北部坳陷区及南部山前凹陷。平地泉组则分布于除白家海凸起以外的地区。平地泉期开始了水进体系域的发育，水体不断加深，形成了三个原型沉积盆地，五彩湾—大井盆地、昌吉盆地和博山盆地。五彩湾—大井盆地下部沉积了稳定的半深湖相黑色泥页岩（P2p3），中部为湖相白云岩、白云质泥岩、砂岩（P2p2），顶部是一套泥岩（P2p1）。昌吉盆地的平地泉组还未钻遇，地震上为断续平行反射。南部博山盆地为半封闭滞流环境，其相应的地层为芦草沟组（Pl）。上二叠统在北部地区称下苍房沟群（P3ch），在中南部地区称梧桐沟组（P3wt）。121.1.3三叠系下三叠统在白家海凸起、五彩湾—火烧山地区称为上苍房沟群（T1ch），在中南部则分别称为上部的烧房沟组（T1s）和下部的韭菜园组（T1j）。中上三叠统在北部地区为残留的小泉沟群，在中南部从上而下为郝家沟组（T3h）、黄山街组（T3hs）和克拉玛依组（T2k），保留较全。1.1.4侏罗系侏罗系分为中下统和中上统两部分。中下侏罗统全区广泛分布，八道湾