东濮凹陷胡古2气藏成藏条件分析

2015-05-14李继东许书堂杨玉娥柯明文赵强

断块油气田 2015年4期

李继东，许书堂，杨玉娥，柯明文，赵强

（中国石化中原油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450000）

0 引言

东濮凹陷位于渤海湾盆地南缘临清坳陷东南部，勘探面积5 300 km2，是渤海湾盆地既富油又富气的凹陷，天然气具多气源、多类型、蕴藏丰富的特点[1]。东濮凹陷已发现的天然气类型主要有煤成气和油型气，其中，文23气田是东部一个典型的煤成气田[2-4]。据三次资源评价，东濮凹陷煤成气资源量为1 111.3×108m3，资源量十分丰富，但目前找到的煤成气藏（田）主要有文23气田、户部寨气藏和马厂气藏。探明煤成气储量为251×108m3，探明率仅为22.6%，探明程度还很低，仍蕴含着巨大的勘探潜力。

东濮凹陷的油气勘探从20世纪50年代后期已开始进行，古生界的油气勘探是除古近系以外投入工作量最大的一个领域。虽然有多口井在多套层系见较好的油气显示，但一直没有取得大的突破。2003年在中央隆起带钻探的文古2井上古生界石千峰组3 813.5～3834.3 m井段16.8 m/3层压裂试油，日产天然气量为11 000 m3，日产油量6.3 m3，成为古生界第一口工业油气流井。经分析，文古2井油来自古近系烃源岩，天然气来自上古生界煤系烃源岩[5]。

2012年，借鉴渤海湾盆地其他凹陷潜山勘探成功经验，重视供烃条件研究，在西部斜坡胡庆潜山带低位潜山部署了胡古2井。该井于2012年4月19日开钻，2013年1月4日完钻，井深5 245.0 m，完钻层位奥陶系，钻井过程中见到了较好的油气显示。2013年5月31日对胡古2井上古生界上石盒子组4854.6～4858.1 m井段3.5 m/2层压裂试气，日产气量1 712 m3；7月1日对上古生界上石盒子组4 748.0～4 767.0 m井段10.2 m/2层压裂试气，日产气量9 585 m3；2014年1月8日，对上古生界石千峰组4 572.6～4 605.6 m井段15.1 m/2层压裂试气，日产气量23 170 m3，油量0.2 m3，获得工业气流，进一步揭示了区内上古生界良好的勘探前景。

1 油气地球化学特征及成因分析

1.1 天然气地球化学特征及成因分析

胡古2井天然气组分以烃类气体为主（见表1），烃类气体中甲烷体积分数高，重烃气体积分数低。非烃类气体以二氧化碳为主，另外含微量氮气。

表1 胡古2井与典型油气田天然气组分及碳同位素分析数据

从天然气组分碳同位素看，胡古2井天然气碳同位素较重，其中甲烷碳同位素为-28.6‰，乙烷、丙烷碳同位素都为-15.7‰，丁烷碳同位素为-17.5‰，反映出其原始母质以腐殖型为主。其甲烷碳同位素值与文23气田（文23-40井）天然气相近，乙烷、丙烷、丁烷碳同位素值较文23气田（文23-40井）天然气还要重，而与文72油田（文72-462井）中伴生的凝析气相差较大，因此，综合判断，胡古2井天然气为煤型气。

1.2 原油地球化学特征及成因分析

胡古2井原油密度0.762 9 g/cm3，黏度1.18 mPa·s，胶质+沥青质体积分数低，为2.46%，蜡质体积分数高，为19.90%；原油化学组成具有高饱和烃，低芳烃、非烃特征，饱和烃体积分数为90%以上。

原油气相色谱显示，主峰碳nC11，ΣnC21-／ΣnC22+=6.226，Pr／Ph=0.65，CPI=1.03。其色谱与胡状集油田古近系原油色谱图特征明显不同，前者轻烃组分体积分数高，后者轻烃体积分数低。色质分析显示，胡古2井二叠系原油与胡状集油田古近系原油规则甾烷相对组成不同，前者为反“L”型、后者为不对称“V”字型分布，表明胡古2井二叠系原油主要来源于陆源高等植物。

胡古2井原油碳同位素与文23井Es4原油及毛4、丰2井石炭—二叠系层热模拟原油同位素相近，比古近系源岩成因白12、文古2井原油同位素重，表明有煤成油特征（见表 2）[6]，为热模拟产液“A”。综合判断，胡古2井原油为煤成油。

表2 胡古2井与典型油气田原油碳同位素分析数据对比

2 成藏条件

2.1 烃源岩

上古生界滨海陆缘沉积体系的海湾泻湖、滨海沼泽、潮坪等相带，以及三角洲沉积体系的三角洲分流平原、分流沼泽等相带，为弱氧化—还原沉积环境。上古生界气候潮湿，水体较为闭塞，适宜生物生长，有利于有机质的富集，是有利的生烃相带。东濮凹陷上古生界烃源岩主要包括暗色泥岩（含碳质泥岩）和煤岩2大类。本溪—太原组、山西组煤岩发育，泥岩有机质丰度较高，是本区上古生界的主要烃源岩系。东濮凹陷煤岩总厚度13～23 m，暗色泥岩厚度140～400 m，自北向南厚度增大。本溪组、太原组、山西组暗色泥岩有机质丰度最高，有机碳质量分数0.34%～5.27%，平均2.06%，生烃潜力0.06～4.41 mg/g，平均1.20 mg/g。有机质类型为Ⅱ2—Ⅲ型，其中Ⅲ型占56%，Ⅱ2型占44%。Ro值为0.7%～7.2%，达到成熟—过成熟阶段，为较好烃源岩。下石盒子组和上石盒子组泥岩也具备一定的生烃能力，但有机质丰度较低，为较差烃源岩。

东濮凹陷石炭—二叠系喜山期的二次生烃是主要生烃期，以煤成气为主，二次生烃门限深度为3 600 m左右，4 500 m左右进入生烃高峰期（见图1）。胡古2块烃源岩处于生烃高峰期内。

图1 烃源岩镜质体反射率随深度变化

喜山早期中央隆起带及西部斜坡带古地温大于130℃，区域上成熟度演化幅度大，Ro为0.85%～3.00%。尤其是前梨园洼陷，埋藏深度高达8 000 m，为东部洼陷带上古生界生烃演化的中心。孟岗集洼陷埋深也在5 000 m以下，是西部洼陷带古生界二次生烃演化的中心（见图2）。

2.2 储集层

西斜坡上古生界二叠系石盒子组、石千峰组砂岩储层发育，物性相对较好，可作为主要储集层。纵向上，下石盒子组上段—上石盒子组下段是储层的集中发育段，砂岩厚60～90 m，单层一般厚2～8 m，最大厚15 m；石千峰组下部（平顶山砂岩段）砂岩也比较发育，厚30～60 m，单层一般厚 5～10 m，最大厚 23 m（开 40 井）。

西斜坡上古生界砂岩整体上属于低孔、低渗、致密储层，非均质性强。上部石千峰组、上石盒子组储层物性相对较好，经统计孔隙度大于8%的有效砂岩厚度占砂岩总厚度的1/3左右，有效储层的厚度还是比较可观的。胡古2井有效储层共41.2 m/9层。从孔隙度随深度变化来看，上古生界物性和埋深关系不大，物性虽差，但由于后期抬升剥蚀，导致小断裂发育，构造裂缝十分发育。开17、开40、庆古2等井取心证实裂缝发育，可见裂缝也是该区重要的储集类型。

图2 烃源岩生气强度

2.3 盖层

与油藏相比，天然气藏对储层条件要求低，而对盖层条件要求高[7]。从岩性组合及油气显示情况看，该区上古生界主要发育2套储盖组合。

上储盖组合。以石千峰组上段及中生界底部厚层泥岩为盖层，石千峰组下段砂岩为储层的储盖组合，是西斜坡石炭—二叠系的上部储盖组合。石千峰上部加中生界底部泥岩，厚152 m，中生界底部斜坡泥岩段厚度60 m，稳定分布。目前开40井、开17井、庆古2井在该组合中见良好油气显示，文古2井、胡古2井在该组合中获工业油气流。

下储盖组合。上石盒子组下段、下石盒子组上段河道砂体发育，储集性能相对较好，是石炭—二叠系的主要储层发育段；上石盒子组上段的厚层泥岩作为盖层，可组成上古生界的下储盖组合。石盒子组上部泥岩，厚240 m，单层最大厚度23 m。西斜坡开40井、开35井、庆古2井在该组合中见油气显示，胡古2井在该组合中获低产油气流。

2.4 圈闭及保存

西部斜坡带在整体向北抬高的背景上，由南向北发育庆祖集、胡状集2大古隆起背斜构造。基底构造特征和下第三系构造特征一样，构造格局严格受断层控制。由于东倾断层的强烈活动，将总体东倾的斜坡带切割为具东西分带、南北分区的断阶-斜坡带。在胡庆地区，由于长垣、石家集、五星集、邢庄大型东倾断层的发育，形成典型的“断阶”式构造格局。自东向西划分为低位潜山、中位潜山和高位潜山。

胡古2井位于胡状集低位潜山带，为夹持在石家集断层和长垣断层之间隆起背景上的反向断块圈闭。该圈闭主要受一系列西倾反向断层控制，形成于沙四—沙三下期，定型于沙三上沉积前。后期发育的石家集断层及长垣断层虽然切割了西倾断层，但没有对圈闭形成破坏。该区油气大规模运移期均在东营期，为晚期成藏，因此构造与油气的生成运移具有较好的时空配置关系，油气也得到了很好保存。

3 成藏模式

该区烃源岩主要为上古生界山西组、太原组、本溪组煤岩、暗色泥岩及碳质泥岩，储层主要为上古生界二叠系石盒子组、石千峰组砂岩，盖层为石千峰组上段、中生界底部泥岩及石盒子组上部泥岩，是典型的自生自储油气藏（见图3）。

图3 胡古2井成藏模式

东濮凹陷在三叠纪末的印支运动时期，曾一度上隆遭受剥蚀，造成石炭—二叠系早期生成的煤成气大量散失[8-9]。古近纪以来，东濮凹陷进入了断陷—裂陷发展时期，煤系烃源岩再次被深埋，超过了印支期末的一次埋藏深度，全区范围内广泛生烃。由于埋藏深、有机质演化程度高，成为本区生烃的主要时期。该生烃期主要发生在40～20 Ma，处于东营运动之前，以气态烃为主。该生烃期较晚，东濮凹陷大规模的断陷活动逐渐减弱，大部分圈闭已形成且定型，有利于油气藏形成并保存[10-14]。

东濮凹陷上古生界烃源岩二次生烃的门限深度在3 600 m左右，埋深大于4 500 m左右时，镜质体反射率达1.5%，开始进入生气高峰期，当埋深大于5 800 m左右时，进入生气枯竭期。胡古2井山西组顶面埋深4 998 m，烃源岩正处于生气高峰期内，这也是胡古2块气藏形成的主要因素。