西北大学学报(自然科学版) 2006年12月,第36卷第6期,Dec,2006,Vol36,Na6 Joumal of northwest University(Natural Science Ed itin) 呼和拗陷浅层气特征及成藏地质条件 高胜利2,任战利,崔军平,李民才2 (1西北大学地质学系,陕西西安7100692中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安710021) 摘要:目的探究呼和拗陷第四系更新统、第三系上新统浅层气的成气原因,查明该区成藏地质因 素。方法气样组分分析、烃源岩地球化学分析、钻井岩心与岩石薄片(铸体)鉴定、粒度分析和录 井资料。结果呼和拗陷浅层气为生物成因气;目的层系为第三系上新统、第四系更新统,该区具 备生物气成藏地质条件:有机质丰度高,生气能力强,干酪根类型好;储层孔、渗性能普遍好;芒硝 层、腐植土大面积稳定分布,为区域性盖层;地层序列与岩性组合为生物气藏形成了有利的生、储 盖空间配置。结论通过以上研究,得出浅层气聚集的有利部位是次级拗陷之间的相对隆起区 关键词:呼和拗陷;第四系;生物气;成藏地质条件 中图分类号:TE122文献标识码:A文章编号:1000-274X(2006)06-096205 呼和拗陷地处河套盆地东部,西邻包头隆起,东324%,下古生界地层8C1为-319%~-355% 西长200km,南北宽30~60如m,面积1×10km,一般油田溶解气范围83C1为-480%~-40% 为北深南浅的箕状断陷。拗陷内部划分为西部断如华11-32(侏罗系)溶解气8C1值为-464% 块、北部拗陷、南部斜坡三个亚一级构造单元。近年盆地内气体化学组分与呼和拗陷浅层气体组分也有 来根据呼参1、毕探两口探井、水文浅井地面露很大差异(见表3),而同柴达木盆地生物气地球化 头及地震资料,对呼和拗陷浅层气成藏条件进行了学特征相比1,气体组分特征具有明显的相似性 较为深入细致的研究明确了该拗陷为浅层气勘探可见,呼和拗陷浅层气8C含量及气体化学组分 的有利地区勘探的目的层系为第三系上新统第四与盆地内中生界、古生界地层气体成因有很大差异 系更新统。2005年以来,以发现浅层气藏为日的,同时也说明呼和拗陷浅层气来自浅层(新生界地 先后钻探了和1、和3井。 层)本身,而不是来自中生界、古生界地层。依据生 物气的判识指标,原生生物气应具备以下3条标 1浅层气地球化学特征 准2:8"C1值一般低于-550%;8C2与8C3 差值小于-1.00%;重烃气含量小于0.05%,C 呼和拗陷出气水井及和1井气体组分分析表明C.大于0.95。呼和拗陷样品具有的特征为:①8 见表1,2),气样具有CH碳同位素轻、组分干的C1值为-749%~894%,远小于-550%;②甲 特征,表现为:①C1极轻均分布在-749% 烷含量为41.27%~87.08%,氮气含量为11.72% 826%之间;②气体组分中CH4占41.27% ~58.49%,C1/C1.值为1;③不含重烃。另外,依 87.08%,N2占1.72%~58.49%,CO2气占0.21%据甲烷8C与C1/C2+C3)天然气“ Bemard分类 ~1.641%,C2H以上组分含量为零,属于纯干气。图的判别方法,样品数据点全部落在生物成因气 甲烷碳同位素是识别生物气最重要的标志,呼和拗陷区域内,由此可以看出,呼和拗陷浅层天然气特征与 气体组分中8G含量与鄂尔多斯盆地相比,其含量所提标准完全一致,所以,本区浅层天然气为生物成 差别大,靖边气田上古生界地层8c为-353% 因气。 收稿日期:2005-6-10 基金项目:国家“973基金资助项目(2003B214605);长庆油田分公司研究基金资助项目 作者简介:高胜利(1974-),男,陕西渭南人,西北大学博士生,从事油气成藏地质综合研究 2 01994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved hp: /wwe cnki.net
西北大学学报 (自然科学版 ) 2006年 12月 ,第 36卷第 6期 , Dec. , 2006,Vol. 36,No. 6 Journal of Northwest University (Natural Science Edition) 收稿日期 : 2005206210 基金项目 :国家“973”基金资助项目 (2003CB214605) ;长庆油田分公司研究基金资助项目 作者简介 :高胜利 (1974—) ,男 ,陕西渭南人 ,西北大学博士生 ,从事油气成藏地质综合研究。 呼和拗陷浅层气特征及成藏地质条件 高胜利 1, 2 ,任战利 1 ,崔军平 1 ,李民才 2 (1. 西北大学 地质学系 ,陕西 西安 710069; 2. 中国石油长庆油田分公司 勘探开发研究院 ,陕西 西安 710021) 摘要 :目的 探究呼和拗陷第四系更新统、第三系上新统浅层气的成气原因 ,查明该区成藏地质因 素。方法 气样组分分析、烃源岩地球化学分析、钻井岩心与岩石薄片 (铸体 )鉴定、粒度分析和录 井资料。结果 呼和拗陷浅层气为生物成因气 ;目的层系为第三系上新统、第四系更新统 ,该区具 备生物气成藏地质条件 :有机质丰度高 ,生气能力强 ,干酪根类型好 ;储层孔、渗性能普遍好 ;芒硝 层、腐植土大面积稳定分布 ,为区域性盖层 ;地层序列与岩性组合为生物气藏形成了有利的生、储、 盖空间配置。结论 通过以上研究 ,得出浅层气聚集的有利部位是次级拗陷之间的相对隆起区。 关 键 词 :呼和拗陷 ;第四系 ;生物气 ;成藏地质条件 中图分类号 : TE122 文献标识码 : A 文章编号 : 10002274Ⅹ(2006) 0620962205 呼和拗陷地处河套盆地东部 ,西邻包头隆起 ,东 西长 200 km,南北宽 30～60 km,面积 1 ×10 4 km 2 , 为北深南浅的箕状断陷。拗陷内部划分为西部断 块、北部拗陷、南部斜坡三个亚一级构造单元。近年 来 ,根据呼参 1、毕探 1两口探井、水文浅井、地面露 头及地震资料 ,对呼和拗陷浅层气成藏条件进行了 较为深入细致的研究 ,明确了该拗陷为浅层气勘探 的有利地区 ,勘探的目的层系为第三系上新统、第四 系更新统。2005年以来 ,以发现浅层气藏为目的 , 先后钻探了和 1、和 3井。 1 浅层气地球化学特征 呼和拗陷出气水井及和 1井气体组分分析表明 (见表 1, 2) ,气样具有 CH4 碳同位素轻、组分干的 特征 ,表现为 : ①δ13 C1 极轻 ,均分布在 - 7. 49% ～ - 8. 26%之 间 ; ②气 体 组 分 中 CH4 占 41127% ～ 87108% ,N2 占 11172% ～58149% , CO2 气占 0121% ～11641% , C2 H6 以上组分含量为零 , 属于纯干气。 甲烷碳同位素是识别生物气最重要的标志 , 呼和拗陷 气体组分中 δ13 C1 含量与鄂尔多斯盆地相比 , 其含量 差别大 , 靖边气田上古生界地层δ13 C1 为 - 3. 53%～ - 3. 24% , 下古生界地层 δ13 C1 为 - 3. 19% ～ - 3. 55%。 一般油田溶解气范围δ13 C1 为 - 4. 80% ～ - 4. 00% , 如华 11 - 32 (侏罗系 )溶解气 δ13 C1 值为 - 4. 64%。 盆地内气体化学组分与呼和拗陷浅层气体组分也有 很大差异 (见表 3) ,而同柴达木盆地生物气地球化 学特征相比 [ 1 ] ,气体组分特征具有明显的相似性。 可见 ,呼和拗陷浅层气 δ13 C1 含量及气体化学组分 与盆地内中生界、古生界地层气体成因有很大差异 , 同时也说明呼和拗陷浅层气来自浅层 (新生界地 层 )本身 ,而不是来自中生界、古生界地层。依据生 物气的判识指标 ,原生生物气应具备以下 3 条标 准 [ 2 - 5 ] : δ13 C1 值一般低于 - 5. 50% ;δ13 C2 与 δ13 C3 差值小于 - 1. 00% ;重烃气含量小于 0105% , C1 / C1 - 5大于 0195。呼和拗陷样品具有的特征为 : ①δ13 C1 值为 - 7. 49% ～8. 94% ,远小于 - 55. 0% ; ②甲 烷含量为 41127% ～87108% ,氮气含量为 11172% ～58149% , C1 /C1 - 5值为 1; ③不含重烃。另外 ,依 据甲烷 δ13 C与 C1 / (C2 + C3 )天然气“Bernard”分类 图的判别方法 [ 6 ] ,样品数据点全部落在生物成因气 区域内 ,由此可以看出 ,呼和拗陷浅层天然气特征与 所提标准完全一致 ,所以 ,本区浅层天然气为生物成 因气。 © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
高胜利等:呼和拗陷浅层气特征及成藏地质条件 963 表1呼和拗陷浅层气体组分分析表 Tah 1 hgred en t of sha llow gas i the Huhe d epression 采样地点 层位 井深/m 8C1/% 体组分/9 C/C-s 古城东北抽水井 古城北水文井 584902239741.2702 口啃板申村北 487207 7.388 新格日勒台 40319602258594545 西云寿村南 37.240202079625519 陶思浩村南 QQQQ 220 12627413255860471 陶思浩村东南 11.72361.1943 公部村 17.4964 16434 大岱村内 11.9982 表2和1井气体组分分析表 Tah 2 Gas com ponen t ana lysis sheet of well He 1 井名 气体组分/% 第三系1580~1586 C H6 96073 001 0015 0041 3.764 表3鄂尔多斯盆地气体组分分析表 Tah 3 Gas com ponen t ana lysis sheet of ordos basin 号层位股加_ CH CH CH CH c+ C0, N, H,S1% 任4下石盒子组22980~2302692551.08042 049 任6盒 任11下石盒子组2534~25379331331103100803216 图东1山西组2270~227189415246950390102817 图东4上石盒子组20790~208109 3.5308102100750585339 盒922630~226609345317114027004017156 刘庆1盒5 7099~7258957微 015404 0 0457 伊深1石盒子组216985~22440912471033 4.530017 层。和1井第四系更新统166~271m段,发育14 2成藏地质条件 m厚的芒硝层及18m厚的腐植土,和3井第四系更 新统194~236m段,发育5m厚的芒硝层及19m 2.1地层序列与岩性组合 厚的腐植土,有利于生物气的聚集成藏。 呼和拗陷基底为元古界、太古界变质岩系,目的2.2有利生气层段含气情况 层段从下到上可分为第三系上新统、第四系更新统 呼和拗陷有利生气层段为第四系更新统上段的 (下段、中段和上段)。据和1、和3及呼参1井资料中下部、中段的中上部以及第三系上新统上段上部 (见表4),呼和拗陷沉积层序的韵律性旋回,为生物(见图1) 气藏形成了有利的生、储、盖空间配置。更新统上段 和1井第四系更新统、第三系上新统累计发现 顶部为浅湖、半深湖、沼泽以及泻湖相沉积,更新统气测显示3套、15层,总厚72.3m,气测全烃含量基 上段下部、中段及下段,为滨浅湖、半深湖相沉积,其值为0.0093%~0.0611%、峰值为0.185% 间沉积的粉砂质泥岩、泥岩及腐植土层是气源层,粉0.5783%。和3井第四系更新统发现气测显示12 砂岩丶泥质粉砂岩、细砂岩层,由于埋藏浅压实胶结层,总厚69m,气测全烃含量峰值为1.2139% 作用差,形成了大范围的储集体,而更新统上段顶部6.0111%、基值为0.0077%~0.6425%。第四系 的粉砂质泥岩、泥岩、芒硝及腐植土层,特别是芒硝更新统上段的含气性优于第三系上新统上部,第一 及腐殖土在拗陷大面积稳定分布,是理想的区域盖个显示层段厚度大,气测异常幅度高,而第二个显示 201994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://nnrcnki.net
表 1 呼和拗陷浅层气体组分分析表 Tab. 1 Ingredient of sha llow ga s in the Huhe D epression 采样地点 层位 井深 /m δ13 C1 /% 气体组分 /% N2 CO2 CH4 C1 /C1～5 古城东北抽水井 Q3 120 - 7. 55 17. 7 156 0. 7895 81. 494 9 1 古城北水文井 - 8. 94 58. 490 2 2. 39 7 41. 270 2 1 口啃板申村北 - 8. 17 48. 720 7 7. 38 8 50. 540 5 1 新格日勒台 Q3 208 - 8. 26 40. 319 6 0. 225 8 59. 454 5 1 西云寿村南 Q3 - 8. 10 37. 240 2 0. 207 9 62. 551 9 1 陶思浩村南 Q3 220 - 7. 50 12. 627 4 1. 325 5 86. 047 1 1 陶思浩村东南 Q4 130 - 7. 49 11. 723 6 1. 194 3 87. 482 1 1 公部村 Q3 298 - 7. 58 17. 496 4 1. 643 4 80. 860 3 1 大岱村内 Q3 230 - 7. 59 11. 998 2 1. 164 4 86. 867 4 1 表 2 和 1井气体组分分析表 Tab. 2 Ga s com ponent ana lysis sheet of well He 1 井名 层位 深度 /m 气体组分 /% 和 1 第三系 1 580～1 586 CH4 C2 H6 C3H8 H2 CO2 N2 96. 073 0. 096 0. 01 0. 015 0. 041 3. 764 表 3 鄂尔多斯盆地气体组分分析表 Tab. 3 Ga s com ponent ana lysis sheet of Ordos Ba sin 井号 层位 井段 /m 气体化学组成 /% CH4 C2 H6 C3 H8 C4H10 C 5 + CO2 N2 H2 S δ13 C1 /% 任 4 下石盒子组 2 298. 0～2 302. 6 92. 5 5. 5 1. 08 0. 42 0. 49 任 6 盒 8 2 245. 0～2 248. 0 83. 69 11. 06 1. 89 0. 36 0. 13 1. 8 0. 59 - 3. 48 任 11 下石盒子组 2 534～2 537 93. 31 3. 3 1. 1 0. 31 0. 08 0. 32 1. 6 0 图东 1 山西组 2 270～2 271. 8 94. 15 2. 46 0. 95 0. 39 0. 1 0. 28 1. 7 图东 4 上石盒子组 2 079. 0～2 081. 0 91. 08 3. 53 0. 81 0. 21 0. 075 0. 585 3. 39 盒 9 2 263. 0～2 266. 0 93. 45 3. 17 1. 14 0. 27 0. 04 0. 17 1. 56 刘庆 1 盒 5 709. 9～725. 8 95. 7 微 0 0 0 0. 15 4. 04 0 - 0. 457 伊深 1 石盒子组 2 169. 85～2 244. 0 91. 2 4. 71 0. 33 4. 53 0. 017 - 2. 48 2 成藏地质条件 211 地层序列与岩性组合 呼和拗陷基底为元古界、太古界变质岩系 ,目的 层段从下到上可分为第三系上新统、第四系更新统 (下段、中段和上段 )。据和 1、和 3及呼参 1井资料 (见表 4) ,呼和拗陷沉积层序的韵律性旋回 ,为生物 气藏形成了有利的生、储、盖空间配置。更新统上段 顶部为浅湖、半深湖、沼泽以及泻湖相沉积 ,更新统 上段下部、中段及下段 ,为滨浅湖、半深湖相沉积 ,其 间沉积的粉砂质泥岩、泥岩及腐植土层是气源层 ,粉 砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩层 ,由于埋藏浅、压实胶结 作用差 ,形成了大范围的储集体 ,而更新统上段顶部 的粉砂质泥岩、泥岩、芒硝及腐植土层 ,特别是芒硝 及腐殖土在拗陷大面积稳定分布 ,是理想的区域盖 层。和 1井第四系更新统 166～271 m 段 ,发育 14 m厚的芒硝层及 18 m厚的腐植土 ,和 3井第四系更 新统 194～236 m段 ,发育 5 m厚的芒硝层及 19 m 厚的腐植土 ,有利于生物气的聚集成藏。 212 有利生气层段含气情况 呼和拗陷有利生气层段为第四系更新统上段的 中下部、中段的中上部以及第三系上新统上段上部 (见图 1)。 和 1井第四系更新统、第三系上新统累计发现 气测显示 3套、15层 ,总厚 7213 m,气测全烃含量基 值为 01009 3% ～01061 1%、峰值为 01185% ～ 01578 3%。和 3井第四系更新统发现气测显示 12 层 ,总厚 69 m,气测全烃含量峰值为 11213 9% ～ 61011 1%、基值为 01007 7% ～01642 5%。第四系 更新统上段的含气性优于第三系上新统上部 ,第一 个显示层段厚度大 ,气测异常幅度高 ,而第二个显示 第 6期 高胜利等 :呼和拗陷浅层气特征及成藏地质条件 — 369 — © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
964 西北大学学报(自然科学版) 第36卷 层段厚度小,气测异常幅度低。过和3井的042465 气测全烃% 000 地震测线经标定,可用一较连续相位来反映气层的 0.500.00气测全 全新统底 形态和范围,表明第四系更新统上段气层分布范围 2.3烃源岩特征 吏新统上段 第四系暗色泥岩的发育程度明显好于第三系上 新统,靠近拗陷中心,暗色泥岩厚度进一步增大。和 更新统中段底 井第四系暗色泥岩样品有机碳含量为0.20% 0.56%,平均为0.311%,氯仿沥青“A"以镜质组为 吏新统下段底 主,类质组为次,壳质组及少量惰质组,干酪根类型 以腐植型为主,混合型为次。呼参1井暗色泥岩样 第三系上新统底 品有机碳含量为0.37%~1.32%,平均为0.59% 暗色泥岩样品的氯仿沥青“A唅量为0.0121%,烃 2000 2000 含量为41.32×10°。195块水文浅井及地面露头 暗色泥岩样品有机碳含量为0.2%~0.7%,最高为 9.36%~15.4%,平均为0.59%,干酪根类型以混 2500 2500 合型为主,腐殖型为辅。由以上数据可以看出,该层 有机质丰度高,生气能力强,干酪根类型是好的母 图1呼和拗陷和1,3井含气性图 岩,3,有机质镜煤反射率为0.46%~0.56%,未成Fg1 The gas-bearing of the well He 1 and He3 in Huhe Depres 熟,目前处于生物化学生气阶段 表4呼和拗陷地层序列简表 Tab 4 Sim plied stra tigra ph i sequence of the Huhe Depression 界系统段 和1井和3井呼参1井 性描述 分层底界深度加 全新统 土黄色为主的杂色粉砂、粘土质粉砂、粉砂质粘土及次生黄土组 155150174 成。坳陷边缘边粗为砂砾岩 下部以灰色粉砂岩、泥质粉砂岩为主,夹粉砂质泥岩、泥岩薄层。 505765泥质胶结,岩性松散上部以灰色粉砂质潜与泥质粉岩互层,顶部夹 第四系 芒硝层及褐黑色腐植土层 下部以灰色粉砂岩、泥质粉砂岩为主,夹灰色泥岩、粉砂质泥岩 259511060 上部以灰色泥岩、砂质泥岩与粉砂岩 粉砂岩、细砂岩互层 下135013001383 下部以灰色粉砂岩为主,夹灰色泥岩、砂质泥岩,岩石普含钙 上部为灰色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩与粉砂岩互层 1750 下部以棕黄色泥岩、砂质泥岩为主,夹灰色泥质粉砂岩、细砂岩 (未穿)1955 上部以棕褐、棕灰、棕黄色泥岩,与浅灰色细砂岩互层 杂色泥岩、砂质泥岩为主,夹灰色泥质粉砂岩;上部以棕褐、棕灰 段2615 2280 棕黄色泥岩,砂质泥岩为主,夹灰色泥质粉砂岩 2.4储层特征 屑质长石粉砂岩泥质粉砂岩为主,少量细砂岩,砂 由于本区目的层埋藏浅、岩性松散、成岩胶结及质泥岩也有一定储气能力。碎屑成分中,石英占 压实作用弱,储层岩性孔、渗性能普遍好,这也是浅40%~45%、长石占40%~45%岩屑占15% 层生物气藏普遍具有的特征。储层岩性以灰色岩20%,分选好,为次生圆次棱角状,颗粒间为点式接 2 01994-2007 China Academic Journal Electronie Publishing House. All rights reserved hp: /wws cnki.net
层段厚度小 ,气测异常幅度低。过和 3井的 042465 地震测线经标定 ,可用一较连续相位来反映气层的 形态和范围 ,表明第四系更新统上段气层分布范围 广。 213 烃源岩特征 第四系暗色泥岩的发育程度明显好于第三系上 新统 ,靠近拗陷中心 ,暗色泥岩厚度进一步增大。和 1井第四系暗色泥岩样品有机碳含量为 0120% ～ 0156% ,平均为 01311% ,氯仿沥青“A”以镜质组为 主 ,类质组为次 ,壳质组及少量惰质组 ,干酪根类型 以腐植型为主 ,混合型为次。呼参 1井暗色泥岩样 品有机碳含量为 0137% ～1132% ,平均为 0159% , 暗色泥岩样品的氯仿沥青“A”含量为 010121% ,烃 含量为 41132 ×10 - 6。195块水文浅井及地面露头 暗色泥岩样品有机碳含量为 012% ～017% ,最高为 9136% ～1514% ,平均为 0159% ,干酪根类型以混 合型为主 ,腐殖型为辅。由以上数据可以看出 ,该层 有机质丰度高 ,生气能力强 ,干酪根类型是好的母 岩 [ 7, 8 ] ,有机质镜煤反射率为 0146% ～0156% ,未成 熟 ,目前处于生物化学生气阶段 [ 7 ]。 图 1 呼和拗陷和 1, 3井含气性图 Fig. 1 The gas2bearing of the well He 1 and He 3 in Huhe Dep res2 sion 表 4 呼和拗陷地层序列简表 Tab. 4 Sim plified stra tigraphic sequence of the Huhe D epression 214 储层特征 由于本区目的层埋藏浅、岩性松散、成岩胶结及 压实作用弱 ,储层岩性孔、渗性能普遍好 ,这也是浅 层生物气藏普遍具有的特征 [ 9 ]。储层岩性以灰色岩 屑质长石粉砂岩、泥质粉砂岩为主 ,少量细砂岩 ,砂 质泥岩也有一定储气能力。碎屑成分中 ,石英占 40% ～45%、长石占 40% ～45%、岩屑占 15% ～ 20% ,分选好 ,为次生圆 2次棱角状 ,颗粒间为点式接 — 469 — 西北大学学报 (自然科学版 ) 第 36卷 © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第6期 高胜利等:呼和拗陷浅层气特征及成藏地质条件 65 触,呈飘浮状。和1井岩心段在533.55~1873.50泥岩与泥质粉砂岩互层,上部夹厚为芒硝层,且分布 m的184块样品中,孔隙度最小值为17.85%,最大广泛、稳定,中下部夹4层厚的褐黑色腐植土层,盖 值为41.4%,平均为32.3%,渗透率最小值3.2×层总厚达百米,为比较理想的盖层段。储层岩性为 103pm2,最大值为2832.0×103pm2,平均为灰色粉砂岩、泥质粉砂岩,盖层以下岩性均可作为储 560.5×03pm2;岩心段在1950.05~2598.40m层。盖层下有2段生气层,岩性为灰色泥岩、粉砂质 的53块样品中,孔隙度最小值为9.8%,最大值为泥岩等 33.4%,平均为23.3%,渗透率最小值为0.88× 上新统盖层、储层厚度虽然大,但生气层厚度较 103μm2,最大值为3040.3×103um2,平均为小,配套程度差于更新统。生气层岩性为灰色泥岩、 302.6Ⅺ103μm2。和1井237块岩心密度与孔隙度砂质泥岩,其上为盖层,岩性以棕褐、棕黄、灰色泥 具有很好的相关性,相关系数为0.989说明储层孔岩、砂质泥岩为主,其下为储层,岩性为棕褐、灰色泥 隙连通性好。46块铸体薄片(井深534.3~1660.6质粉砂岩、粉砂岩及细砂岩。 m,2071.2~2598.1m)分析结果表明,孔隙主要为 原生粒间孔及扩大粒间孔,少量的粒内溶孔,偶见铸3勘探潜力 模孔 2.5盖层特征 前,对于河套盆地第四系生物气藏的特征研 第四系更新统顶部以粉砂质泥岩与泥质粉砂岩究仅是刚刚开始。与柴达木东部地区气源岩条件相 互层为主,沉积相类型为浅湖、盐湖及沼泽相。芒硝对比口,呼和拗陷在源岩沉积环境、岩性、有机质类 层、腐植土在该区大面积分布,为区域性盖层。芒硝型、暗)泥地比等方面具有相似性,另外,烃源岩厚 单层厚1.1~25m,总厚13.5~33.43m。矿层分布度、目的层层位、埋深等也相似,说明气源条件是存 稳定,往东有加厚的趋势,顶底界线清楚,顶底板为在的。初步查明呼和拗陷具有生物气成藏的有利地 半固结的泥质粉砂岩,具有较强的封盖能力,有利于质条件诸如古气候、水介质特性等特别是呼和 生物气的聚集成藏。 拗陷第四系有大面积分布的芒硝,具有好的封盖条 第三系上新统地层己经成岩,以泥岩为主,为浅件,而盖层条件又是生物气成藏应具有的关键的因 湖、半深湖相泥岩、粉砂质泥岩,尽管成岩程度低,岩素之一。参考柴达木盆地第四系生物气产率模拟参 性疏松,但仍具有一定的封盖能力,特別是泥岩被地数运用体积法对生物气资源进行初步预测,资源量 层水饱和后,突破压力及封盖能力大幅度提高。 近4000×05 26可能的圈闭类型 弱的构造运动是生物气成藏的有利因素之4结论 ,呼和拗陷的局部构造发育较少,目前仅发现4 个,其类型为半背斜、断鼻、断块3类,成因均受断层 呼和拗陷浅层气为生物成因气。83C1极轻 活动的控制。第四系底起伏不大,在次级凹陷之间在-749%~-826%之间,CH4占41.27%~ 的梁上,构造相对高部位地区,有可能发现构造圈87.08%,C2H以上组分含量为零,属于纯干气 闭,其他地区则有可能发现岩性圈闭。和3井第四 2)有利含气层段为第四系更新统、第三系上新 系更新统、第三系上新统气测全烃含量明显比和1统,且更新统含气性优于上新统 井好,这是因为和3井处在2个次级凹陷之间,又紧 3)呼和拗陷气源岩具有较大的生气潜力。第四 临沉积中心的构造相对高部位地区,圈闭条件好,是系暗色泥岩的发育程度明显好于第三系上新统。有 天然气的运移指向区 机质镜煤反射率为0.46%~0.56%,未成熟,目前处 2.7生储盖组合分析 于生物化学生气阶段。 根据和1、和3及呼参1井资料,第四系与第三 4)储层条件优越连通性好,孔隙结构以原生粒 系气源、储层、盖层都比较好,配置良好,有利于天然间孔及扩大粒间孔为主。 气富集,为有利的生、储、盖组合。生、储、盖组合模 5)有较强的封盖能力。上、更新统发育有厚的 式为互层式自生自储组合,该模式生、储层以及储、区域分布的芒硝层及腐植土,为比较理想的区域盖 盖层接触面积大,为该区的最佳组合 层。该段之下的泥岩,随着埋藏深度及固结程度的 更新统生、储、盖层厚度大,分布稳定,更新统上增大,封盖能力增强 部为浅湖、盐湖以及沼泽相沉积,岩性为灰色粉砂质 6)构造相对高部位地区,有可能发现构造圈闭, 2 01994-2007 China Academic Journal Electronie Publishing House. all rights reserved. hp: /we cnki.net
触 ,呈飘浮状。和 1井岩心段在 533155～1 873150 m的 184块样品中 ,孔隙度最小值为 17185% ,最大 值为 4114% ,平均为 3213% ,渗透率最小值 312 × 10 - 3μm 2 , 最 大 值 为 283210 ×10 - 3μm 2 , 平 均 为 56015 ×10 - 3μm 2 ;岩心段在 1 950105～2 598140 m 的 53块样品中 ,孔隙度最小值为 918% ,最大值为 3314% ,平均为 2313% ,渗透率最小值为 0188 × 10 - 3μm 2 , 最大值为 3 04013 ×10 - 3μm 2 , 平均为 30216 ×10 - 3μm 2。和 1井 237块岩心密度与孔隙度 具有很好的相关性 ,相关系数为 01989,说明储层孔 隙连通性好。46块铸体薄片 (井深 53413～1 66016 m, 2 07112～2 59811 m)分析结果表明 ,孔隙主要为 原生粒间孔及扩大粒间孔 ,少量的粒内溶孔 ,偶见铸 模孔。 215 盖层特征 第四系更新统顶部以粉砂质泥岩与泥质粉砂岩 互层为主 ,沉积相类型为浅湖、盐湖及沼泽相。芒硝 层、腐植土在该区大面积分布 ,为区域性盖层。芒硝 单层厚 111 ～25 m,总厚 1315～33143 m。矿层分布 稳定 ,往东有加厚的趋势 ,顶底界线清楚 ,顶底板为 半固结的泥质粉砂岩 ,具有较强的封盖能力 ,有利于 生物气的聚集成藏。 第三系上新统地层己经成岩 ,以泥岩为主 ,为浅 湖、半深湖相泥岩、粉砂质泥岩 ,尽管成岩程度低 ,岩 性疏松 ,但仍具有一定的封盖能力 ,特別是泥岩被地 层水饱和后 ,突破压力及封盖能力大幅度提高。 216 可能的圈闭类型 弱的构造运动是生物气成藏的有利因素之 一 [ 10 ] ,呼和拗陷的局部构造发育较少 ,目前仅发现 4 个 ,其类型为半背斜、断鼻、断块 3类 ,成因均受断层 活动的控制。第四系底起伏不大 ,在次级凹陷之间 的梁上 ,构造相对高部位地区 ,有可能发现构造圈 闭 ,其他地区则有可能发现岩性圈闭。和 3井第四 系更新统、第三系上新统气测全烃含量明显比和 1 井好 ,这是因为和 3井处在 2个次级凹陷之间 ,又紧 临沉积中心的构造相对高部位地区 ,圈闭条件好 ,是 天然气的运移指向区。 217 生储盖组合分析 根据和 1、和 3及呼参 1井资料 ,第四系与第三 系气源、储层、盖层都比较好 ,配置良好 ,有利于天然 气富集 ,为有利的生、储、盖组合。生、储、盖组合模 式为互层式自生自储组合 ,该模式生、储层以及储、 盖层接触面积大 ,为该区的最佳组合。 更新统生、储、盖层厚度大 ,分布稳定 ,更新统上 部为浅湖、盐湖以及沼泽相沉积 ,岩性为灰色粉砂质 泥岩与泥质粉砂岩互层 ,上部夹厚为芒硝层 ,且分布 广泛、稳定 ,中下部夹 4层厚的褐黑色腐植土层 ,盖 层总厚达百米 ,为比较理想的盖层段。储层岩性为 灰色粉砂岩、泥质粉砂岩 ,盖层以下岩性均可作为储 层。盖层下有 2段生气层 ,岩性为灰色泥岩、粉砂质 泥岩等。 上新统盖层、储层厚度虽然大 ,但生气层厚度较 小 ,配套程度差于更新统。生气层岩性为灰色泥岩、 砂质泥岩 ,其上为盖层 ,岩性以棕褐、棕黄、灰色泥 岩、砂质泥岩为主 ,其下为储层 ,岩性为棕褐、灰色泥 质粉砂岩、粉砂岩及细砂岩。 3 勘探潜力 目前 ,对于河套盆地第四系生物气藏的特征研 究仅是刚刚开始。与柴达木东部地区气源岩条件相 对比 [ 1 ] ,呼和拗陷在源岩沉积环境、岩性、有机质类 型、(暗 )泥地比等方面具有相似性 ,另外 ,烃源岩厚 度、目的层层位、埋深等也相似 ,说明气源条件是存 在的。初步查明呼和拗陷具有生物气成藏的有利地 质条件 ,诸如古气候、水介质特性等 [ 11 ] ,特别是呼和 拗陷第四系有大面积分布的芒硝 ,具有好的封盖条 件 ,而盖层条件又是生物气成藏应具有的关键的因 素之一。参考柴达木盆地第四系生物气产率模拟参 数 ,运用体积法对生物气资源进行初步预测 ,资源量 近 4 000 ×10 8m 3。 4 结 论 1)呼和拗陷浅层气为生物成因气。δ13 C1 极轻 , 在 - 7. 49% ～ - 8. 26%之间 , CH4 占 41127% ～ 87108% , C2 H6 以上组分含量为零 ,属于纯干气。 2)有利含气层段为第四系更新统、第三系上新 统 ,且更新统含气性优于上新统。 3)呼和拗陷气源岩具有较大的生气潜力。第四 系暗色泥岩的发育程度明显好于第三系上新统。有 机质镜煤反射率为 0146% ～0156% ,未成熟 ,目前处 于生物化学生气阶段。 4)储层条件优越 ,连通性好 ,孔隙结构以原生粒 间孔及扩大粒间孔为主。 5)有较强的封盖能力。上、更新统发育有厚的 区域分布的芒硝层及腐植土 ,为比较理想的区域盖 层。该段之下的泥岩 ,随着埋藏深度及固结程度的 增大 ,封盖能力增强。 6)构造相对高部位地区 ,有可能发现构造圈闭 , 第 6期 高胜利等 :呼和拗陷浅层气特征及成藏地质条件 — 569 — © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
西北大学学报(自然科学版) 第36卷 其他地区则有可能发现岩性圈闭 [6 WHITCAR M J. Carbon and hydrogen isotope systematics of bacterial formatin and oxidation of methane[J] Chem 参考文献 ical Georgy,199,161(1-3):291-314 l戚厚发,关德师中国生物气成藏条件M1北京石7]关德师控制生物气富集成藏的基本地质因素[J天 油工业出版社,1997:75-107 然气工业,1997,17(5):8-11 [2]戴金星,裴锡古,戚厚发中国天然气地质学.卷二8]李明宅,张洪年生物化学作用阶段有机质演化[石 [M]北京:石油工业出版社,1996:130-133 油勘探与开发,1995,22(4):32-35 [3] RCE DD, CA YROOL G E Generation, accumulation9]刘伟.弱成岩作用生物气藏储层参数解释模型研究 and resource potential of biogen ic gas[J) AAPG Bull, [J]西北大学学报:自然科学版,2005,35(3):320 1981,65(1):5-25 321 [4]张晓宝,徐自远柴达木盆地三湖地区第四系生物气 [10]张顺,冯志强松辽盆地新生界生物气聚集及成藏条件 形成途径与运聚方式[]地质论评,2003,49(2):168 [J]石油学报,2004,25(3):18-20 11]杨友运内蒙古河套盆地第四系生物气藏形成地质条 [5]戴金星,陈英中国生物气中烷烃组分的碳同位素特征 件分析[J]西安科技大学学报:自然科学版,2004,24 及其鉴别标志[J]中国科学(B)辑,1993,23(3):303 (3):321-322 (编辑雷雁林) The fea ture and accum la tive geo log ic conditions a bout sha llow gas n Huhe depression GAO Sheng-li 2, REN Zhan-li, CU I Junp ing, L IM in-cai (1. Deparment of Geology, Northwest U niversity, X'an 710069, China; 2 Changq ing O il Field Exp itation Research hstitute, China PetroL, X'an 710021, China) Abstract: A im To exp lore the shallow gas about p leistbcene and p locene strata in Huhe Dep ression and re- search, the gas genetic type and accumulation geological faebrs M ethods The compositon of shallow gas and geo-chem ical characteristics of source ock were tested The samp les of granularity was analyzed and the slice of drill core was identified as well Results It has the geo gical conditions of b i logical gas reservoirs organic mat ter abundance is high, gas generating capacity is good, Porosity and pemeability is of superority Type of pore structure is mainly prmary pore The thickness of Glauber is salt distributing w idely and steadily, which can fom favourable trap s, ranged from 4 m to 34 m, and the main type of gas re servoirs be longs b altemate aub-stbring gas derivation Conclusion W ith the above research, it has ind icated that the favourable exp bration targets for shal- low gas lies in ridgy areas re latively be teen wo sub-dep ressions Key words: Huhe Dep resson; quatemary, biological gas geological cond tons of gas reservoirs the favourable ex- 2 01994-2007 China academic Joumal Electronic Publishing House. All rights reserved. hup: /we cnki. net
其他地区则有可能发现岩性圈闭。 参考文献 : [ 1 ] 戚厚发 ,关德师. 中国生物气成藏条件 [M ]. 北京 :石 油工业出版社 , 1997: 752107. [ 2 ] 戴金星 ,裴锡古 ,戚厚发. 中国天然气地质学. 卷二 [M ]. 北京 :石油工业出版社 , 1996: 1302133. [ 3 ] R ICE D D, CLAYPOOL G E. Generation, accumulation and resource potential of biogenic gas[ J ]. AAPG Bull, 1981, 65 (1) : 5225. [ 4 ] 张晓宝 ,徐自远. 柴达木盆地三湖地区第四系生物气的 形成途径与运聚方式 [J ]. 地质论评 , 2003, 49 (2) : 1682 173. [ 5 ] 戴金星 ,陈英. 中国生物气中烷烃组分的碳同位素特征 及其鉴别标志 [J ]. 中国科学 (B)辑 , 1993, 23 (3) : 3032 309. [ 6 ] WH ITICAR M J. Carbon and hydrogen isotope systematics of bacterial formation and oxidation ofmethane[J ]. Chem2 ical Geology, 1999, 161 (123) : 2912314. [ 7 ] 关德师. 控制生物气富集成藏的基本地质因素 [J ]. 天 然气工业 , 1997, 17 (5) : 8211. [ 8 ] 李明宅 ,张洪年. 生物化学作用阶段有机质演化 [J ]. 石 油勘探与开发 , 1995, 22 (4) : 32235. [ 9 ] 刘伟. 弱成岩作用生物气藏储层参数解释模型研究 [J ]. 西北大学学报 :自然科学版 , 2005, 35 ( 3) : 3202 321. [ 10 ] 张顺 ,冯志强. 松辽盆地新生界生物气聚集及成藏条件 [J ]. 石油学报 , 2004, 25 (3) : 18220. [ 11 ] 杨友运. 内蒙古河套盆地第四系生物气藏形成地质条 件分析 [J ]. 西安科技大学学报 :自然科学版 , 2004, 24 (3) : 3212322. (编 辑 雷雁林 ) The feature and accum lative geologic conditions about shallow gas in Huhe Depression GAO Sheng2li 1, 2 , REN Zhan2li 1 , CU IJun2p ing 1 ,L IM in2cai 2 (1. Department of Geology, NorthwestUniversity, X′an 710069, China; 2. ChangqingO il Field Exp loitation Research Institute, China Petrol, X′an 710021, China) Abstract: A im To exp lore the shallow gas about p leistocene and p liocene strata in Huhe Dep ression and re2 search, the gas genetic type and accumulation geological faetors. M ethods The composition of shallow gas and geo2chem ical characteristics of source rock were tested. The samp les of granularity was analyzed and the slice of drill core was identified aswell. Results It has the geological conditions of biological gas reservoirs: organic mat2 ter abundance is high, gas generating capacity is good, Porosity and permeability is of superiority. Type of pore structure is mainly p rimary pore. The thickness of Glauber is salt, distributing widely and steadily, which can form favourable trap s, ranged from 4 m to 34 m, and the main type of gas reservoirs belongs to alternate auto2storing gas derivation. Conclusion W ith the above research, it has indicated that the favourable exp loration targets for shal2 low gas lies in ridgy areas relatively between two sub2dep ressions. Key words:Huhe Dep ression; quaternary; biological gas; geological conditions of gas reservoirs; the favourable ex2 p loration targets — 669 — 西北大学学报 (自然科学版 ) 第 36卷 © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net