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天然气成因与成藏模式

1东方132气田天然气成因及来源

1.1 天然气轻烃组成

轻烃中正构烷烃、异构烷烃和环烷烃的相对组成可用于判识天然气母质类型,源于腐泥型母质的天然气轻烃组分中富含正构烷烃,源于腐殖型母质的天然气轻烃组分中则富含异构烷烃和芳烃,而富含环烷烃的凝析油是陆源母质的重要特征[2224]。由表2可见,DF1321、2井天然气轻烃中C6、C7系列各组分的含量由高到低的顺序依次是环烷烃、异构烷烃、正构烷烃和芳烃,呈现陆源母质为主的特征。此外,天然气轻烃组成中环己烷高于环戊烷,也表明天然气的生烃母质是以陆源高等植物输入为主。

1.2天然气成熟度及来源

根据莺—琼盆地烃源岩热模拟资料建立的甲烷碳同位素与天然气成熟度(犚o)关系式[25],计算出东方132气田天然气犚o值在109%~168%。东方132气田深部中新统梅山组泥岩最大埋深超过6000m。莺—琼盆地烃源岩生烃较晚,主生气期出现在37Ma以后[26],中新统梅山组泥岩生成的天然气甲烷碳同位素值在-40‰~-32‰之间[26]。由此可见,中新统梅山组泥岩生烃史与东方132气田圈闭形成及天然气甲烷碳同位素值相当。因此,中新统梅山组泥岩应是东方132气田的主力气源岩。根据上述天然气组分和碳同位素特征、天然气轻烃组成特征,结合烃源岩埋藏成熟史综合分析认为,东方132气田黄流组一段天然气来源于中新统梅山组烃源岩。

2高温超压天然气成藏模式

2.1天然气成藏过程

在莺歌海盆地DF底辟构造西区,大型黄流组一段重力流海底扇沉积于“古洼”地貌(图2),海底扇面积1700km2,发育中孔中渗储层[26]。黄流组一段高位域发育近300m厚、超压(压力系数15~18)的浅海相泥岩,对天然气成藏起到了有效封盖作用。黄流组一段气组间泥岩普遍存在偏离正常趋势线的“低电阻、高声波时差、高中子”测井电性特征,呈现超压异常,说明储层发育层段存在自源高压。图2 过东方区典型地震剖面犃—犃′(T30拉平)  分析认为,黄流组一段气藏天然气来自深部的中新统梅山组—三亚组烃源岩,因烃源岩压实、孔隙流体排出不畅而产生较黄流组一段超压气藏更高的异常孔隙流体压力(DF11井揭示梅山组地层压力系数超过21即为例证)。因区域左旋走滑作用形成了近东西向伸展构造应力分量,产生了底辟构造,而底辟构造抬升(T28,38Ma),使得位于底辟构造西区的黄流组一段海底扇由沉积期东倾转变为西倾,并向底辟核部方向抬高,形成了构造岩性圈闭(图3);同时底辟活动也产生断裂(裂隙)系统,起到了垂向沟通源储的作用。烃源岩生成的天然气在“源储”压力差的驱动下沿开启的断裂(裂隙)进入黄流组一段重力流海底扇储层,优先充注圈闭高部位和储层物性好的部位,在储层孔隙内形成流体浓度梯度,最终形成了不同于DF底辟构造区上新统莺歌海组常温常压气藏的天然气聚集。  此外,根据邻近的东方11构造黄流组一段高温超压气藏包裹体地球化学、生烃动力学研究成果,认为莺—琼盆地烃类气自37Ma以来开始大量充注,CO2在04Ma以后充注[27];东方132气田烃类气碳同位素正序列分布和圈闭形成时间较早,体现了东方132气田天然气具有高效成藏的特征。

2.2高温超压“三元耦合”构造岩性大型优质气田天然气成藏模式

已有学者从纵向聚集、高压封盖、大型海底扇砂岩储集、向底辟构造远端超覆尖灭形成侧封等方面探讨了莺歌海盆地高温超压气藏成藏模式[21,28]。笔者则以储层、封盖层、沟源断裂(裂隙)等三大成藏主控要素的时空耦合配置,构建了高温超压“三元耦合”构造岩性大型优质天然气成藏模式(图4),以指导莺歌海盆地高温超压领域天然气勘探方向选择与勘探实践。  高温超压“三元耦合”构造岩性大型优质天然气成藏模式包含以下关键要素及时空耦合配置:在重力流作用下,滨岸砂岩、三角洲砂岩形成海底扇砂岩优质储层,东方132构造位于海底扇中扇主体,厚度大,分布广,并为浅海相泥岩包围。如前文所述,约38Ma时DF底辟再次活动,构造抬升,从而造成原始重力流砂岩储层物源进积方向与底辟背斜地层倾向相反,在底辟构造西区形成构造岩性圈闭。DF底辟外围区发育沟通深部气源岩的断裂(裂隙),天然气沿沟源断裂(裂隙)垂向运移至黄流组一段构造岩性圈闭中聚集成藏。从成藏要素配置来看,烃类气自37Ma以来开始大量充注,与东方132构造岩性圈闭形成时间相当,大型优质气田天然气成藏受“大型海底扇储层、优质浅海泥岩封盖和断裂(裂隙)”三要素时空耦合控制。对于分布于底辟外围的构造岩性气藏,一方面因圈闭形成、定型早,相对较早地捕获、聚集烃类气,天然气组分好;另一方面因分布于底辟的外围,断裂(裂隙)发育程度弱,热流体幕式活动影响小,天然气保存条件好。因此,“大型海底扇储层、优质浅海泥岩封盖和断裂(裂隙)”三元时空耦合条件好的底辟外围区具有天然气“高效运聚、大型整装成藏”的特征。  东方132气田区与东方11构造受底辟活动影响程度不同,它们的天然气成藏特征存在较大差异,这也控制了天然气的分布,特别是天然气组分的明显差异。东方132构造距离DF底辟较远,受底辟活动影响程度相对小,早期低CO2含量、相对低成熟的优质天然气沿裂隙输导体系运移到中深层黄流组聚集成藏。东方11构造处于DF底辟核部,多期强烈的底辟活动形成断裂,为天然气的多期运移提供通道,使得早期聚集的低CO2含量、相对低成熟的天然气遭受破坏而向浅层的莺歌海组再次运移和聚集,后期成熟度高、CO2含量高的天然气聚集于中深层,部分在浅层的莺歌海组聚集成藏。因此,在离开DF底辟核部的低能量区主要聚集了早期充注的烃类气,CO2含量低;而在DF底辟核部的高能量区则分布了多期充注的天然气,天然气组分复杂,高烃类气与高CO2并存。该认识为莺歌海盆地低CO2的优质天然气勘探提供了较好的决策指导。根据中新统梅山组烃源岩生气范围、异常压力成因与分布、多期储层物源及重力流砂体沉积以及与底辟构造的配置关系等因素综合分析,认为莺歌海盆地除了浅层的上新统莺歌海组气田和新发现的黄流组一段高温超压气田外,中中新统梅山组也发育重力流海底扇储层,主要分布于东方11构造北部梅山期古地貌低洼区,具备高温超压大型优质气田的形成条件。因此,高温超压中深层是莺歌海盆地重要的天然气勘探开发新领域。

3结论

1)莺歌海盆地东方132高温超压大型优质气田天然气为高成熟煤型气,烃类气含量高,主要来自中新统梅山组烃源岩。2)莺歌海盆地东方132高温超压大型优质气田受“大型海底扇储层、优质浅海泥岩封盖和断裂(裂隙)输导”三元时空耦合控制成藏,分布于底辟的外围区,具有“高效运聚、大型整装成藏”的特点。3)因与DF底辟远近不同,莺歌海盆地天然气成藏特征存在较大差异,这也控制了天然气组分的差异分布。在DF底辟的外围区,主要聚集了早期充注的烃类气,CO2含量低;而在DF底辟的核部,分布了多期充注的天然气,天然气组分复杂,高烃类气与高CO2并存。该认识为莺歌海盆地低CO2的优质天然气勘探提供了较好的决策指导。4)莺歌海盆地发育多期、多种类型海底扇储层,高温超压中深层具有形成较大规模、较高烃类含量、较高产能、纵向上“多期重力流沉积砂体”复式天然气成藏的地质条件,除了浅层的上新统莺歌海组气田和黄流组一段高温超压气田外,中中新统梅山组也具备高温超压大型优质气田形成条件,主要分布于东方11构造北部梅山期古地貌低洼区,是今后该地区天然气勘探的重点方向。

作者:谢玉洪 张迎朝 徐新德 甘军 单位:中海石油(中国)有限公司湛江分公司


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