辽东湾地区古近系烃源岩热演化模拟
2010-12-14宗奕邹华耀于开平
宗奕 邹华耀 于开平
1.中国地质大学(武汉)资源学院 2.中国石油大学(北京)资源与信息学院 3.中国海洋石油研究中心
辽东湾地区古近系烃源岩热演化模拟
宗奕1邹华耀2于开平3
1.中国地质大学(武汉)资源学院 2.中国石油大学(北京)资源与信息学院 3.中国海洋石油研究中心
为研究渤海东北部海域辽东湾地区烃源岩的演化史,运用盆地模拟技术,在恢复该区热演化史和埋藏史的基础上,利用EASY%Ro计算模型对10条测线进行烃源岩成熟度演化分析,勾画出烃源岩演化平面图,得出辽中凹陷和辽西凹陷烃源岩的演化特征。研究结果表明:①辽中凹陷中北洼热演化程度明显高于南洼;②辽西凹陷北洼、南洼、中洼热演化程度基本相同;③辽中凹陷比辽西凹陷热演化程度高;④现今,辽中凹陷深部古近系沙河街组三段和沙一、二段烃源岩处于高成熟阶段,凹陷边缘处于重要生油区,辽西凹陷主力烃源岩处于生油气高峰。
埋藏史 烃源岩 热演化 成熟度 盆地模拟 镜质体反射率 辽东湾地区
盆地模拟是近25年发展起来、用于定量模拟盆地的油气演化史的热门技术[1-2]。盆地数值模拟中的埋藏史、热史和有机质成熟史模拟,其地质模型和计算分析模拟内容已较成熟。辽东湾地区处于渤海北部,是我国重要的海洋油气探勘区。为详细研究辽东湾地区烃源岩的演化史,笔者运用盆地模拟技术,在恢复盆地埋藏史和热史的基础上,采用EASY%Ro模型恢复3套烃源岩的成熟史,并编绘生烃史演化平面展布图。
1 区域地质概况
辽东湾地区位于渤海东北部海域,面积为2.6× 104km2,可划分为3凹2凸共5个次级构造单元,自西向东分别是辽西凹陷、辽西凸起、辽中凹陷、辽东凸起、辽东凹陷。各构造单元均呈北东—南西向相互平行展布,其中辽中凹陷面积最广、地层沉积厚度最大、埋藏最深,是3个凹陷中规模最大沉积地区,辽西凹陷次之,辽东凹陷规模最小。辽东湾地区地层自下而上发育了古近系孔店组、沙河街组、东营组和新近系馆陶组、明化镇组及第四系平原组。其主力烃源岩为东营组二段下部、东三段,沙一段—沙三段,烃源岩有机质类型较好,生烃潜力大,为优质源岩。本次研究选取10条二维地质剖面,模拟烃源岩热演化史,分析辽东湾地区烃源岩成熟度演化特征(图1)。
图1 辽东湾地区井位和测线位置图
2 埋藏史和热演化史恢复
烃源岩埋藏史是热史、生烃史模拟的基础。据前人研究成果[3]确定辽东湾地区的剥蚀厚度,通过回剥法进行压实校正,进而得到具体的埋藏史模拟参数,在此基础上进行热史和生烃史的模拟。目前采用的热史恢复技术主要分为3类,即地球热力学法、古温标法和综合法等。其中温标法主要有3种[4],即随机反演法、古地温梯度法和古热流法。本次研究主要采用古热流法,并用实测镜质体反射率和地温进行约束标定。根据渤海海域的实际地质条件和古温标数据,胡圣标等[5-7]采用古热流法,研究了渤海地区基底大地热流;进而利用磷灰石裂变径迹及镜质体反射率数据进行了盆地热史恢复。研究结果表明:盆地现今热流值为50～75 mW/m2,背景热流值达63.6 mW/m2,而古近纪沙河街期和东营期(距今25～50 Ma),盆地古热流值为70～90 mW/m2。渤海地区平均地温梯度现今为3.3℃/100 m,其中凹陷区为2.5～3.5℃/100 m,凸起区为3.0～4.5℃/100 m。
笔者对JX1-1-1、JZ25-1-3等10口井进行热史模拟,并利用温度和实测镜质体反射率进行标定。模拟的地温随深度的变化趋势和镜质体反射率值,均与实测值的拟合关系较好(图2),表明利用古热流法恢复辽东湾地区的热史是可行的。
图2 JX1-1-1井模拟地温和R o值与实测值对比关系图
3 有机质生烃史模拟
目前对有机质生烃史模拟,已建立了化学动力学模型和实验产烃率模型,以及成熟度的各种计算模型(TTI、EASY%Ro等)。本次研究应用EASY%Ro模型[8-11]。该方法模拟生烃史基于烃源岩埋藏史与热史,在此基础上模拟镜质体反射率随时间的变化;然后通过Ro值的演变确定有机质成熟的时间与深度或温度,进而划分烃源岩生烃门限和演化阶段。
辽东湾地区有多个次级构造带,各凹陷烃源岩的演化程度有较大差异。为了进一步揭示和刻画其演化差异,在单井模拟的基础之上,结合以往研究成果,从该区选择了10条二维剖面(图1),应用EASY%Ro模型进行埋藏史、热史和成熟度演化史模拟。以测线LZ281剖面成熟度演化史模拟为例(图3),模拟结果表明:整体来看,对于同一层位来说,与辽中凹陷相比,辽西凹陷的热演化程度较低。辽东湾的生烃门限约为深度2 500 m(Ro>0.5%),辽中凹陷东二下段和辽西凹陷的东三段烃源岩进入生烃门限。辽东湾地区的排烃高峰(0.8%
图3 LZ281测线热演化模拟图
根据10条测线的热演化成果,结合辽东湾地区已有钻井岩心的烃源岩有机质成熟度资料,编绘了距今12 M a、5.1 M a和现今这3个关键时刻研究区沙三段和沙一、二段主力烃源岩层段顶部成熟度平面展布图(图4),并对比分析辽东湾地区不同凹陷有机质成熟度的演化特征(表1)。新近纪以来,与辽西凹陷相比,辽中凹陷大量生烃期较早。受构造和沉积控制,辽中凹陷的生烃区域平面上呈连续的条带状展布,与辽西凹陷相比面积较大,而辽西凹陷的生烃区域明显分为北、中、南3部分,分隔性强,面积较小。同一凹陷内,辽中凹陷北洼热演化程度明显高于南洼,而辽西凹陷各洼的热演化程度基本相同,北、中、南3个次洼几乎同时进入生烃高峰。
图4 沙一、二段顶界烃源岩成熟度等值线(a)、沙三段顶界烃源岩成熟度等值线(b)图
表1 辽东湾地区烃源岩平面演化程度表
4 结论
1)辽西凹陷同一层位的烃源岩热演化程度明显低于辽中凹陷;辽西凹陷的主力烃源岩现今仍处于生油阶段,而辽中凹陷沙三段烃源岩已经进入生气阶段。
2)新近纪以来,与辽西凹陷相比,辽中凹陷大量生烃期较早,生烃区域连续性好、面积较大,而辽西凹陷的生烃区域从北到南分为3部分,分隔性强,面积较小。同一凹陷内,辽中凹陷北洼与南洼热演化有区别,北洼热演化程度明显高于南洼;辽西凹陷各洼的热演化程度基本相同,3个次洼几乎同时进入生烃高峰。
3)辽东湾地区下一步油气勘探的建议目标主要在辽西凹陷3个次洼及辽中凹陷边缘。
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Thermal evolution simulation of the Paleogene source rocks in the L iaodong Bay area
Zong Yi1,Zou Huayao2,Yu Kaiping3
(1.Facu lty of Earth Resources,China University of Geosciences,W uhan,H ubei 430074,China;2.School of Resources and Inform ation,China University of Petroleum,Beijing 100029,China;3.CNOOC Research Center,Beijing 100027,China)
NATUR.GAS IND.VOLUM E 30,ISSUE 7,pp.21-24,7/25/2010.(ISSN 1000-0976;In Chinese)
To understand the thermal evolution history of source rocks is impo rtant to the exp loration in the Liaodong Bay area, no rtheast Bohai Sea.Based on the reconstruction of thermal evolution histo ry and burial histo ry in the study area through basin modeling,the evolution of source rocks is mapped through analyzing the maturity histo ry of the source rocks on 10 sections w ith the EASY%Romodel.The evolutionary characteristicsof source rocks in the Liaozhong sag and the Liaoxi sag are summarized.The follow ing conclusions are obtained.(1)For the Liaozhong sag,the maturity in the no rthern structural low is significantly higher than that in the southern structural low.(2)For the Liaoxi sag,the maturity is basically the same in the no rthern,southern and central structural low s.(3)The Liaozhong sag has a higher maturity than the Liaoxi sag.(4)A t p resent,the source rocks in the third and the lower firstmembersof the Paleogene Shahejie Fo rmation in deep Liaozhong sag are highly mature,w hile those along the edge of the sag are w ithin oil w indow.In contrast,themajo r source rocks in the Liaoxi sag are at peak hydrocarbon generation.
burial histo ry,source rock,thermal evolution,maturity,basin modeling,vitrinite reflectance,Liaodong Bay
宗奕,女,1981年生,博士研究生;主要从事于油气成藏方面的研究工作。地址:(430074)湖北省武汉市中国地质大学主楼730室。电话:(027)67883077。E-mail:zongyi1981@126.com
宗奕等.辽东湾地区古近系烃源岩热演化模拟.天然气工业,2010,30(7):21-24.
DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.07.005
(修改回稿日期 2010-03-25 编辑 罗冬梅)
DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.07.005
Zong Yi,born in 1981,is studying fo r a Ph.D degree w ith research interests in hydrocarbon pooling.
Add:Room 730,M ain Building,China University of Geosciences,W uhan,Hubei 430074,P.R.China
Tel:+86-27-6788 3077E-mail:zongyi1981@126.com
