㈠ 石油地質條件綜合分析
(一)烴源岩條件
1.有機質豐度
冀中地區有機質豐度的分布表現出不均一性。北部京101井區豐度值普遍偏高,其霧迷山組第八岩性段的深灰-灰黑色白雲岩其TOC為0.18%—0.33%,氯仿瀝青「A」含量(76—109)×10-6;洪水庄組黑色頁岩的豐度值是本區最高的,其TOC為0.30%—1.12%,氯仿瀝青「A」(86—106)×10-6,與燕山西段相同層位有顯著差別;鐵嶺組灰色-深灰色白雲岩 TOC含量0.08%—0.48%,一般0.28%—0.43%,氯仿瀝青「A」(54—347)×10-6;下馬嶺組有機質豐度與燕山西段相同層位相比要差許多,其TOC僅為0.36%—0.73%,氯仿瀝青「A」為(91—287)×10-6,但仍為本區僅次於洪水庄組的烴源岩。
除冀中北部外,其它地區有機質豐度相對偏低(表6—14)。高於庄組有機碳含量0.09%;霧迷山組TOC值平均為0.07%,氯仿瀝青「A」87×10-6;鐵嶺組白雲岩平均有機碳0.17%,氯仿瀝青「A」121×10-6。
表6—14冀中地區中、新元古界烴源岩有機質豐度
圖6—6冀中地區中、新元古代—早古生代地層簡圖
以京101井剖面為例,地化分析結果表明各烴源岩成熟度均較高,至少進入高成熟階段。
下馬嶺組:Tmax主要介於480—490℃之間,HI均小於20,A/C為2.5%—8.0%,顯示了較高的成熟度,因而認為處於高成熟階段中-晚期。
鐵嶺組:Tmax值介於485—501℃之間,HI亦可達13—15,又有較高的瀝青「A」含量。乾酪根在鏡下呈棕褐、褐色、黑色,乾酪根紅外光譜圖上2920㎝-1和1460㎝-1峰近於消失,故認為其熱演化程度也達到高成熟階段中、晚期。
洪水庄組:H/C原子比0.24—0.46,Tmax介於525—549℃之間,可能進入過成熟階段。
霧迷山組(霧四段):Tmax介於485—503℃之間,HI亦可達到6—17,A/C為2.8%—5.5%,其演化程度低於洪水庄組,但略高於鐵嶺組,達到高成熟階段晚期。
古地溫研究表明,本地區有機質進入成熟期的時間較晚,到二疊紀末時,各烴源岩層地溫低於門限溫度10.8—19.3℃,都沒有成熟。早第三紀末各烴源岩層地溫達到82.6—90.3℃,超過門限溫度27.4—37.2℃,說明本區中、新元古界烴源岩進入早第三紀後才開始大量生油。早第三紀以後,本區的中、新元古界烴源岩基本處於深埋地下的狀態,地溫逐漸增高,有機質不斷演化,到晚第三紀末,烴源岩層地溫達90.0—97.7℃,表明有機質演化到高成熟階段早期或中期階段(郝石生等,1990)。
(二)生儲蓋條件
(1)高於庄組-霧迷山組-洪水庄組組合:主要生油岩為高於庄和霧迷山組.在冀中平泉雙洞背斜霧迷山組發現多處原生油苗,冀中任28井也在封閉的晶洞中發現了原油,經分析與雙洞油苗相似,證明其自身可以生油。從生油指標看,冀中地區霧迷山組平均有機碳0.07%,瀝青「A」87×10-6(不包括京101井),而北部京101井指標最高,有機碳0.18%—0.33%,平均0.26%,瀝青「A」(76—106)×10-6,平均92×10-6。高於庄組僅馬64井作過分析,其有機碳為0.09%,瀝青「A」544×10-6。白雲岩縫洞發育,特別是在冀中中部霧迷山組頂部剝蝕面,已被大量鑽井證實為一好的儲集層。洪水庄組為一套黑色頁岩,是良好的生油層和蓋層,發育於霸縣以北,厚0—72m,由南向北增厚。
2.洪水庄組-鐵嶺組-下馬嶺組組合:洪水庄組及下馬嶺組以暗色泥頁岩為主,據京101井分析,有機碳平均值分別為0.85%和0.49%,瀝青「A」分別為94和200×10-6。鐵嶺組以白雲岩為主,冀中地區平均有機碳0.17%,瀝青「A」121×10-6,其中以北部最高,京101井平均有機碳0.31%,瀝青「A」185×10-6,是冀中地區碳酸鹽岩有機質豐度最高的,這與冀北平泉於該組中發現油苗最多一致。白雲岩質純,裂縫較發育,頂部風化殼淋濾溶蝕孔發育,儲集條件更為優越。上覆的龍山組、下馬嶺組頁岩為良好的蓋層,因此這是一理想的生儲蓋組合,這一組合主要分布在武清-霸縣一線以北。
(三)構造發展與原生油氣藏的關系
1.冀中地區幾個主要構造發展階段
本區從中元古代至新生代大體經歷了四個不同運動形式的發展階段。
(1)中-新元古代至古生代的升降運動階段:冀中地區從中元古代至中奧陶世為相對穩定的整體沉降階段,沉積了巨厚的海相碳酸鹽岩地層,此後整體上升,使沉積間斷了1.3億年,到中石炭世才又大面積沉降,接受了石炭二疊紀海陸交互相至陸相沉積。本階段經歷了多次構造運動,如薊縣紀末的芹峪運動,青白口紀末的薊縣運動以及奧陶世中期以後的大規模造陸運動。運動的性質主要以區域升降為主,沒有明顯的褶皺變形,因此對冀中地區的構造格局沒有大的影響。
(2)中生代褶斷運動階段:本時期構造運動強烈,其特點主要以褶皺、斷裂為主並有岩漿活動。冀中平原四周邊緣的構造體系也主要形成於這一階段。同時在冀中平原內部形成了以大興-牛駝-高陽-寧晉-廣宗為主體的一個大型背斜隆起帶,稱中央隆起帶,長軸北東-北北東向。這個隆起帶在印支期已具雛形。從鑽井揭示的情況來看,中生界僅分布在隆起的兩側及南北兩端。西側主要分布在北京、保定、石家莊等凹陷,稱西部凹陷帶;東側分布在武清-大城-邱縣一帶,稱東部凹陷帶。而沉積中心主要受北西西向的斷裂控制,如武清凹陷受寶坻斷裂控制;臨清坳陷受大名斷裂控制。白堊紀時期運動十分強烈,主要以褶皺為主,除中央隆起帶進一步加強以外,在東部凹陷帶沿天津-滄州-武城一帶形成復式背斜隆起帶——滄縣隆起,在西部凹陷形成無極-藁城背斜帶,而在中央隆起和滄縣隆起之間,形成了武清-文安、里坦-阜城、南宮-邱縣向斜帶,與此同時,滄東、滄西、大城東等與褶皺平行的北北東向斷裂開始活動。
(3)晚白堊世至早第三紀斷裂發育階段:是冀中坳陷的主要發育階段。燕山期形成的褶皺隆起,使地形起伏明顯,因此早期(晚白堊世-早始新世)沉積物常以山麓洪積及河床沖積相粗碎屑為主;晚期北北東向正斷層增多,並向縱深發展,造成斷陷和塊體翹傾,沿大斷裂往往有玄武岩噴溢,使燕山期形成的背斜遭到破壞,如滄縣復背斜,由於滄東、滄西斷裂的活動,變成以單斜為主的塊體。中央隆起帶的南北兩端由於牛東斷裂、河西務斷裂和寧晉斷裂、新河斷裂的活動,分別使北端變為西傾單斜,南端變為東傾單斜,而斷裂的下降盤成為斷陷,沉積了河流-湖泊相的碎屑岩,發育了一套生油建造,成為新生古儲的潛山油藏的主要油源。
(4)晚第三紀-第四紀微弱升降運動階段:斷裂趨於消失,結束了隆坳相間的構造格局,代之出現以區域沉降為特點的坳陷式盆地,普遍接受了河流相為主的碎屑沉積。
上述發展對油氣的生成、聚集和保存有十分密切的關系,尤其第二和第三發展階段,主要表現在油氣生成時間與圈閉的形成、破壞的相互關繫上。
2.構造發展與油氣的關系
根據郝石生等(1982)用大地熱流值計算的不同層系的古地溫梯度,計算出各地的古地溫,進而推算生油岩大致成熟時間。從各時代生油岩成熟時間表(表6—15)上可以看出:
表6—15冀中地區中、新元古界烴源岩成熟時間
中生界沉積發育區的石家莊、武清、臨清地區,元古界生油岩多在中生代以前成熟,早於燕山期圈閉的形成,配置關系不好,不利於油氣的保存。晚白堊世-早第三紀的斷塊運動除使燕山期形成的背斜圈閉遭到一定程度的破壞,使少量成藏的元古界成熟油氣進一步遭受破壞。新生代的繼續沉陷以及地溫梯度的增加可造成元古界的油氣進一步演化,元古界所生成的油氣可能演化變質,故該區總的來說不利於元古界油氣的保存。
缺失早第三紀沉積的滄縣隆起,元古界生油岩於石炭、二疊紀成熟至中生代達到生油高潮,與燕山期的構造圈閉相配置,在適當的封蓋條件下其自生型油氣藏有可能保存下來。
缺失中生代沉積的中央隆起帶,元古界生油岩大部在石炭二疊紀沉積過程中成熟,但成油後長期隆起遭受剝蝕,使隆起較高的地區如高陽背斜軸部分元古界地層剝光,失去蓋層,油氣逸散,至燕山運動背斜圈閉定型後,油氣已保留無幾。
(四)原生油氣藏形成條件的探討
1.中、新元古界原生油氣藏形成條件
油氣藏形成的基本地質條件,不外乎生、儲、蓋、運、圈、保等幾項內容,對於古老的碳酸鹽岩原生油氣藏,以上要求條件更高和更嚴格,對華北來說最主要的是生油條件和保存條件。
(1)有機質的豐度:中、新元古界由南向北明顯增高,這顯然與該時期的沉積中心在冀北坳陷有關,故在選擇勘探目標時,首先應確定在有機質豐度較高利於生油的北部地區或中部地區。
(2)保存條件:主要從兩方面考慮,一是蓋層條件,二是構造圈閉條件,著重於燕山期形成的背斜圈閉經早第三紀斷塊運動後的完整程度。冀中地區除中部以外,大部地區存在下寒武統及石炭二疊系兩套區域性蓋層,另外在冀中北部還有洪水庄組及下馬嶺組頁岩作蓋層,南部館陶-堂邑一帶奧陶系所夾石膏層是最理想的蓋層。本區燕山期形成的主要構造有高陽背斜、無極-藁城背斜、滄縣復背斜、劉村背斜、館陶和堂邑背斜等,這些背斜在早第三紀斷塊運動中遭到不同程度的破壞。破壞最甚的是滄縣復背斜,其主體僅保留了一個半背斜形態,其次是館陶、堂邑背斜,被切成地壘狀。保存最好的是高陽背斜和無極-藁城背斜及劉村背斜。但與蓋層條件配置較好的構造僅有無極-藁城背斜及館陶背斜,下古生界之上有石炭二疊系或中生界覆蓋,其餘多被第三系地層所蓋,這對前第三紀生成的油氣有逸散的可能。至於非背斜區,一是牛南斷裂以北的西傾單斜斷塊區,一是衡水斷裂與清河斷裂之間的東傾單斜斷塊區。這種單斜斷塊對中生代生成的油氣有破壞作用,只有在早第三紀及其以後生成的油氣有形成「古生古儲」潛山油藏的可能。
㈡ 緻密油、頁岩油、原油、石油,這些概念如何區分
緻密油[3]:是指以吸附或游離狀態賦存於生油岩中,或與生油岩互層、近領緻密砂岩、緻密碳酸鹽岩等儲集岩中,未經過大規模長距離運移的石油聚集。四個特徵:①大面積分布的緻密儲層(孔隙度小於10%,基質覆壓滲透率K小於0.1mD,孔吼直徑小於1μm);②廣覆式分布的成熟優質生油層(TOC大於1%,Ro為0.6~1.3%)③連續性分布的緻密儲層與生油岩緊密接觸的共生關系,無明顯的圈閉邊界,無油「藏」的概念;④緻密儲層內原油密度大於40°API,油質較輕。
緻密油是非常現實的石油階梯資源。
頁岩油:頁岩油在石油勘探開發領域頁是指以頁岩為主的頁岩層系中所含的石油資源,其中包括泥頁岩孔隙和裂縫中的石油,也包括泥頁岩層系中的緻密碳酸岩或碎屑岩鄰層和夾層中的石油資源。
原油即石油,也稱「黑色金子」,習慣上稱直接從油井中開采出來未加工的石油為原油,它是一種由各種烴類組成的黑褐色或暗綠色黏稠液態或半固態的可燃物質