珠江口盆地珠三坳陷湖相烃源岩发育机理及其成藏贡献

摘要

珠江口盆地珠三坳陷上世纪80年代发现了第一个油田,在随后的近40年中又陆续发现了一系列油气田,现已建成年产3×106 m3原油的产能,被认为是具有良好油气勘探前景的地区。然而珠三坳陷仅发现了一批中小型油气田,没有大型油气田的发现,这与珠三坳陷资源量评估相比差距甚远。因此,在详细对比分析潜在烃源岩的特征及差异的基础上,按照成因类型将油气归类,研究不同成因类型油气在平面上的分布规律以及预测油气可能的运移路径成为优选勘探方案、降低勘探风险的重要手段。本文以珠三坳陷为研究对象,以含油气系统和油气成藏动力学为理论指导,以油气成藏过程为主线,正演与反演结合、静态与动态结合、宏观与微观结合、定性与定量结合,在消化吸收前人科研成果的基础上,综合利用地质、地球物理、地球化学、钻井、测井以及分析化验等资料,从烃源岩发育演化及控制因素的角度出发,建立烃源岩的发育模式、划分油气成因类型、恢复烃源岩热演化史和油气充注历史、模拟油气的二次运移路径、总结典型油气藏富集规律、建立珠三坳陷油气成藏模式。珠三坳陷发育文昌组和恩平组两套烃源岩。文昌组烃源岩非均质性较强,文昌组二三段烃源岩有机质主要来自低等水生生物,有机质含量高、类型好,形成于盆地快速沉降的中深湖淡水缺氧环境,以生油为主;文昌组一段烃源岩有机质主要来自陆源高等植物,有机质含量低、类型差,形成于滨浅湖环境,具有一定生气能力;恩平组烃源岩有机质主要来自陆源高等植物,有机质含量中等、类型中等偏差,形成于盆地萎缩阶段的湖沼相微咸水弱氧化环境,以生凝析油和天然气为主。建立了文昌组和恩平组烃源岩的发育模式。文昌组烃源岩为欠充填沉积,陆源高等植物输入较少,温暖湿润的气候带来丰富的降水,加剧了地表的化学风化,为湖盆提供了丰富的营养元素,进而形成较高的初级生产力。静止、缺氧的底部水体沉积环境有利于有机质的保存,而水体底部缺氧环境促使磷元素再矿化,进一步促进湖水表层生产力提高。恩平组烃源岩为平衡补偿沉积,较高的沉积物供给带来大量陆源有机质。相对炎热的气候环境导致水体蒸发强烈,并加剧了地表的物理风化。水体盐度的增大不利于淡水藻类发育,动荡、氧化的底部水体环境不利于富氢有机质的保存。文昌组烃源岩的发育受湖泊生产力和保存条件的双重控制,而恩平组烃源岩的发育主要受陆源高等植物输入的控制。珠三坳陷中不同凹陷单元内的烃源岩具有不同热演化史。文昌A凹陷文昌组烃源岩在恩平组沉积末期主体部分已经开始生烃,珠海组沉积末期主体部分已经进入生烃高峰期,在韩江组区域盖层形成之前已经进入干气阶段;恩平组烃源岩在韩江组区域盖层形成末期刚进入生烃高峰期,目前处于生烃高峰期后期和湿气阶段。文昌B凹陷文昌组烃源岩现今处于生烃高峰期和湿气阶段;恩平组烃源岩现今处于生烃早期和生烃早高峰期。珠三坳陷原油按成因分为恩平型和混源型。文昌A凹陷及周源低凸起油气藏为恩平型,来自文昌A凹陷恩平组烃源岩,周源凸起具有更多早期文昌组烃源岩的特征,这表明早期生成的文昌型原油被后期恩平型原油驱替至远端;文昌B凹陷油气为混源型,来自文昌B凹陷文昌组和恩平组烃源岩。琼海凸起东段原油为恩平型,来自文昌A凹陷恩平组烃源岩,西段原油为混源型,接受了文昌A凹陷和B凹陷的双重供源。珠三坳陷之所以没有典型文昌型原油,是因为文昌组烃源岩在文昌A凹陷的生排烃期早于韩江组区域盖层的形成时间以及恩平型原油对文昌B凹陷的混合作用。珠三坳陷天然气中烃类气均为有机热成因气,成熟度Ro值为0.6%1.5%,是油型气和煤型气的混合、干酪根裂解气和原油二次裂解气的混合。非烃气主要是二氧化碳和氮气。其中,无机二氧化碳含量较高,主要来自地幔和地壳,经珠三南断裂运移至浅部储层,因此在平面上沿珠三南断裂分布,剖面上随深度变浅而含量逐渐增加;有机成因的二氧化碳含量较低,其分布与断裂无关。氮气集中分布在琼海凸起和神狐隆起浅层,为生物降解作用的产物。珠三坳陷内部和周源凸起具有不同的油气成藏模式。坳陷内油气以通源断裂输导为主,砂体侧向输导为辅,具有近油源、强充注为特征;凹陷周源油气以砂体和构造脊输导为主,断层输导为辅,具有大面积油气汇聚为特征。珠三坳陷油气以晚期(10Ma以来)油气充注为主,烃源岩现今仍处于生烃高峰期。珠三坳陷存在两期油气充注,早期以液态烃为主,晚期以气态烃为主。

目录

作者简历

摘要

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第一章 绪论

1.1 选题的来源、目的和意义

1.2 选题的国内外研究现状及存在的问题

1.2.1 湖相烃源岩的形成机理和控制因素研究现状

1.2.2 油气源关系研究现状

1.2.3 珠三坳陷烃源岩发育机理和成藏贡献的研究现状

1.2.4 珠三坳陷存在的问题

1.3 研究思路、技术路线和主要研究内容

1.3.1 主要思路和技术路线

1.3.2 主要研究内容

1.4 完成的主要工作量

1.5 主要创新点

第二章 区域地质概况

2.1 地质概况

2.2 构造演化特征

2.3 地层及沉积演化

2.3.1 地层发育分布

2.3.2 沉积演化特征

第三章 烃源岩发育机理及其分布规律

3.1 烃源岩评价

3.1.1 有机质丰度

3.1.2 有机质类型

3.1.3 有机质成熟度

3.2 烃源岩平面分布特征

3.2.1 烃源岩厚度

3.2.2 成熟度分布

3.2.3 有机相分布

3.3 烃源岩地球化学特征

3.3.1 烃源岩生物标志化合物特征

3.3.2 烃源岩微量元素地球化学特征

3.3.3 烃源岩稳定碳同位素特征

3.4 烃源岩发育控制因素

3.4.1 烃源岩发育背景

3.4.2 烃源岩发育控制因素

3.4.3 烃源岩发育模式

第四章 油气成因类型与来源

4.1 原油的特征及来源

4.1.1 原油的物性和组分特征

4.1.2 原油的成熟度

4.1.3 原油的生物降解作用

4.1.4 油源对比

4.2 天然气的特征及来源

4.2.1 天然气地球化学特征

4.2.2 天然气成熟度

4.2.3 天然气的生物降解作用

4.2.4 天然气的来源

第五章 油气运移路径示踪

5.1 油气二次运移路径模拟

5.1.1 参数设定

5.1.2 结果分析

5.2 油气运移和充注方向

5.2.1 生物标志化合物示踪

5.2.2 咔唑类化合物示踪

第六章 不同构造带典型油气藏成藏机理

6.1 凹陷内部油气成藏机理

6.1.1 WC9-2气田成藏机理

6.1.2 WC19-1油田成藏机理

6.2 凹陷边缘油气成藏机理

6.3 凹陷周源凸起油气成藏机理

第七章 结论

致谢

参考文献

附录