改造型盆地油气赋存-成藏理论体系纲要

doi:10.13745/j.esf.sf.2022.8.13

摘要/Abstract

摘要：

中国沉积盆地的鲜明个性特征之一是后期改造强烈而普遍。此特征深刻地影响着油气的赋存条件和成藏效应,明显增加了地质研究和油气勘探的难度。改造型盆地和盆地复杂改造地区已成为中国油气勘探和资源接替的重要领域。盆地后期改造的主要形式可分为隆升-剥蚀、沉降-深埋、热力作用、流体活动和构造变形五种类型。在自然界,多种地质作用同时参与的复合式改造更为普遍。改造型盆地特征复杂多样,油气赋存和成藏过程集多类含油气盆地中诸多油气藏之众合。本文将改造型盆地油气赋存-成藏的核心理论纲要式归纳为:原盆控源、过程控储、改造控藏、多源成藏、动态聚散、晚期定位。原盆控源,即改造型盆地的烃源岩是在改造前原盆富烃凹陷中所形成,改造后留存的烃源岩规模及特征决定盆地油气的贫富和分布。各类储层的形成和保存总体受岩石原生物质沉积-埋藏成岩和次生改造重塑两大阶段全过程的控制,称之为过程控储。盆地或地区后期改造过程及结果的个性特征直接控制着该地区油气的赋存、成藏-定位和分布特点,即改造控藏。后期多种形式的改造可引发多源油气富集成藏,既含来自不同深度、不同成熟度烃源岩的油气同储成藏,又有源自不同类型、不同世代烃源岩的油气混聚成藏,还包括烃类与各种非烃类气体同储或同盆共存成藏。盆地经受多期次构造变动和改造必然导致油气发生多次动态聚散和晚期成藏-定位。将晚期成藏与定位连在一起就较全面地概括和体现了不同时代盆地大多油气藏形成的要点和勘探界关注的重点。

关键词: 改造型盆地, 油气赋存-成藏, 理论体系纲要, 原盆控源, 过程控储, 改造控藏, 晚期定位

Abstract:

One of the distinguishing features of sedimentary basins in China is widespread, strong late-stage reformation. Late-stage basin reformation has a profound impact on the hydrocarbon occurrence conditions and accumulation processes, and poses significant challenges to geological research and oil and gas exploration. Reformed basins and the affected areas have become important targets for petroleum exploration and resource replacement in China. The five main types of late-stage reformation are uplift-denudation, subsidence-deep burial, thermal action, fluid activity, and tectonic deformation. In nature, complex reformation involving concurrent geological processes is more common. Reformed basins are structurally diverse, where petroleum occurrence and accumulation involve a combination of many reservoirs types. In this paper, the core theories of hydrocarbon occurrence and accumulation in reformed basins are outlined, which can be summarized into the ideas of ‘source control by prototype basin, reservoir control by diagenetic process, accumulation control by reformation, multi-source accumulation, dynamic accumulation-dispersion, and late positioning’. ‘Source control by prototype basin’ means the source rock of a reformed basin is formed in the hydrocarbon-rich sag of the prototype basin prior to reformation, and its current scale and property determines the hydrocarbon richness and hydrocarbon distribution in the basin. Two major diagenetic processes—original material deposition-burial and secondary reformation-remodeling—control the formation and preservation of various types of reservoirs—so is called ‘reservoir control by diagenetic process’. And ‘accumulation control by reformation’ refers to the regional late-reformation features and outcomes have direct control on the hydrocarbon occurrence, accumulation-positioning and distribution in the region. Multiple late-reformations can lead to multi-source reservoir developments, such as co-reservation and accumulation of hydrocarbons from source rocks with variable depth and maturity, mixed hydrocarbons from source rocks of different types and generations, as well as co-storage/co-existence of hydrocarbon and various non-hydrocarbon gases in the same basin. The basin has undergone multi-stage tectonic evolution and reformation, which inevitably lead to hydrocarbons multi-stage dynamic accumulation-dispersion and late-stage accumulation-positioning. Understanding the late-stage accumulation and positioning can help to understand the formation mechanisms of most hydrocarbon reservoirs of different eras.

Key words: reformed basin, hydrocarbon occurrence and accumulation, outline of theories, source control by prototype basin, reservoir control by diagenetic process, accumulation control by reformation, late positioning

中图分类号:

P618.13

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图/表 9

图1 鄂尔多斯盆地残留延长组富烃坳陷与油田分布图

Fig.1 Distribution of the oilfields and residual hydrocarbon-rich depression in the Yanchang Formation in the Ordos Basin

图2 中生代鄂尔多斯盆地今、古盆地和富烃坳陷分布对比图

Fig.2 Comparison between the original hydrocarbon-rich depression and the residual one in the Mesozoic Ordos Basin

图3 渤海湾盆地渤中富烃坳陷凹凸格局演变图 a—坳陷主体位置;b—现今构造格局;c—始新世沙三期末构造-沉积格局。

Fig.3 Maps showing the evolution of uplift-depression pattern in the Bozhong hydrocarbon-rich depression, Bohai Bay Basin

图4 改造型盆地控制岩石储集性能的主要因素和地质作用——过程控储示意图

Fig.4 Major factors and geological roles that control rock reservoir performance in a reformed basin: Processes control reservoir diagram

图5 柴达木盆地古富烃坳陷(a)与今油气富集区改造-演变-成藏模式(b)剖面图示环英雄岭巨型油气富集-成藏区。

Fig.5 Sections showing the paleo-hydrocarbon-rich depression (a) and the reformation-evolution-accumulation model of present-day hydrocarbon enrichment area (b) in the Qaidam Basin

图6 美国西部洛杉矶盆地走滑断裂带控制油田分布平面-剖面图(据文献[49]编绘)

Fig.6 Plane and section showing the oil fields distribution controlled by strike-slip fault zone in the Los Angeles Basin,western USA. Modified after [49].

表1 济阳坳陷CO2气藏区和非CO2气藏区有代表性各类火山岩地球化学特征对比表(据[131⇓-133]综合)

Table 1 Comparison of geochemical characteristics of representative volcanic rocks between CO2 gas reservoir area and non-CO2 one in the Jiyang depression. Compiled from [131⇓-133].

地球化学特征		CO₂气藏区	非CO₂气藏区
火山岩类型和特征		碱性橄榄玄武岩: 主要为富碱、富轻稀土、富大离子亲石元素、富贵金属和挥发分;贫铬、镍、钛等相容元素	橄榄拉斑玄武岩: 相对贫碱、贫轻稀土、贫大离子亲石元素、贫贵金属;富铬、镍、钛等相容元素
火山岩中包裹体	CO₂碳同位素	-4.8‰~-5.5‰,与地幔的碳同位素值一致	-10.2‰~-14.6‰,明显较轻
	金属子晶	黄铁矿	锐钛矿
	CO₂含量和碳同位素	CO₂含量均大于60%;碳同位素约为-5‰,与区内气井中气及地幔岩的碳同位素值相近	CO₂含量均小于60%;其碳同位素多为-10‰以下,与区内气井中气的碳同位素值相近
碳酸盐化蚀变样品		δ¹³C均>-8.5‰;气井气δ¹³C大多>-8.5‰	样品和气井气的δ¹³C均<-10‰
火山岩的金含量		含金明显偏高,平均达0.351 5 g/t,部分样品已接近或达到工业开采要求	含金较低,平均为0.002 5 g/t

图7 柴达木盆地油气动态聚散和晚期-超晚期成藏定位与主控因素综合分析图

Fig.7 Comprehensive analysis map showing dynamic accumulation-dispersion of hydrocarbon and late to ultra-late hydrocarbon accumulation,localization and the major control factors in the Qaidam Basin

表2 油气晚期成藏-定位时限分类表(据文献[有修改])

Table 2 Timeline classification of late-stage hydrocarbon accumulation-localization. Modified after [150].

类别	晚期	超晚期
绝对时限	油气成藏-定位主要发生在新近纪以来	第四纪
相对时限	烃源岩形成与油气成藏- 定位间隔时间1亿年至2亿年	间隔时间超过2亿年

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