结合课程凹陷评价原理与方法,分析柴达木盆地德令哈坳陷各区带的基础地质特征、石油地质特征、圈闭类型及分布特征,回答以下问题:
1. 德令哈坳陷处于什么勘探阶段?依据是什么?(10分)
2. 德令哈坳陷下石炭统、上石炭统分别是什么沉积环境?(10分)
3. 德令哈坳陷的烃源岩是哪一或几套?其有机质丰度、类型、成熟度及生油气潜力如何?(20分)
4. 根据材料提供的区带地质条件综合评价标准,对德令哈坳陷区带进行排队。(40分)
5. 综合分析德令哈坳陷石炭系油气勘探前景。(20分)
一、已有资料和认识
(一)研究区位置与构造单元划分
德令哈坳陷位于柴达木盆地东北部,介于宗务隆山和埃姆尼克山之间,位于北纬36°15′~37°30′,东经96°~98°之间。呈北西西向延伸,长350km以上,宽20~90km,面积约1.8×104km2。德令哈坳陷可划分为德令哈凹陷、欧龙布鲁克凸起、欧南凹陷、埃姆尼克凸起、霍布逊凹陷五个亚一级构造单元(图1、图2)。
发育震旦系全吉群,寒武系下欧龙布鲁克组、中欧龙布鲁克组及上欧龙布鲁克组,下奥陶统多泉山组和石灰沟组,上泥盆统阿木尼克组,下石炭统穿山沟组、城墙沟组与怀头他拉组,上石炭统克鲁克组与扎布萨尕秀组,中下侏罗统小煤沟组与大煤沟组,上侏罗统采石岭组与红水沟组,下白垩统犬牙沟组,古近系,新近系,第四系(图3)。
(二)勘探概况
柴达木地区石炭纪研究始于 20 世纪 50 年代后期, 在 1: 20 万区域地质调查和石炭纪专题研究的基础上, 分别建立了石炭系岩石地层、生物地层和年代地层系统, 确定了主要地层界限及其对比关系。 80年代开展了电磁勘探工作。柴达木盆地石炭系石油地质研究主要开始于 20 世纪末。1996 年, 黄汉纯等在其专著中预测德令哈凹陷基底有寻找古生代海相油源的可能性。其后,青海油田公司对盆地周边石炭纪地层也开展了一些专题研究, 先后编制了一些柴达木盆地石炭系的研究报告。 2000 年以来, 一些学者陆续对柴达木盆地石炭纪地层、岩相古地理、油气地质进行了论述。青海油田公司 2004—2007 年负责实施的“柴达木盆地油气资源战略调查及评价”项目和地质力学研究所 2006—2007 年负责完成的“西部地区主要沉积盆地形成演化及油气资源富集成藏规律综合研究(柴达木部分)”地质大调查项目, 对柴达木盆地石炭系石油地质特征进行了比较系统的研究, 明确提出德令哈坳陷石炭系具有较好的成藏条件, 是重要的油气勘探层系。2008 年以来, 在中国地质调查局启动的“柴达木盆地油气资源潜力评价”(2008—2010 年)、“柴达木盆地古生代油气资源调查评价”(2011—2018 年)地质大调查项目的支持下, 中国地质科学院地质力学研究所联合中国石油青海油田公司、中国石油大学(北京)和中国石化胜利油田西部新区研究中心, 通过柴达木盆地以往重、磁、电、震资料的二次开发、遥感图像解译、野外地质构造和石油地质调查, 结合新部署的电磁勘探、二维地震、柴页2与青德地1等井的钻探,对柴达木盆地基底构造格局, 石炭纪地层分布, 石炭纪地层序列与岩相古地理特征, 石炭系烃源岩分布、发育特征、演化史与生烃潜力, 石炭系油气资源的后期保存条件等进行了系统的调查评价。
(三)沉积相
石炭系早期大面积海侵,主要为海相沉积,到石炭晚期变为一套海陆过渡相沉积,剖面在石灰沟以及旺尕秀一带剖面出露较好,主要发育有潮坪-局限台地相等混积岩相,其中克鲁克组还发育有三角洲沉积,整体以频繁的砂泥岩或砂泥灰岩交互沉积,表现出海平面变化剧烈。扎布萨尕秀组时期主要发育局限台地,潮坪相等类型(图4,图5)。
(四)烃源岩条件
德令哈坳陷烃源岩层分布于震旦系全吉群上部、奥陶系石灰沟组、石炭系城墙沟组、怀头他拉组、克鲁克组及扎布萨尕秀组、侏罗系小煤沟组、大煤沟组。岩性包括泥岩、碳质泥岩、煤和泥灰岩。主要的烃源岩为上石炭统克鲁克组(C2k)泥岩与碳质泥岩。
1.烃源岩厚度
克鲁克组厚度较大,分布较为广泛,在德令哈凹陷和埃北凹陷均有分布。泥岩主要分布于德令哈凹陷与欧南凹陷一带,石灰沟地区和青德地1井两个地区位置厚度较大,最大厚度超过400m;碳质泥岩主要位于欧南凹陷一带,厚度较大的位置主要在石灰沟地区,最大厚度超过60m(图6、图7)。
2.有机质丰度
克鲁克组泥岩,其TOC为0.0037%-5.98%,TOC平均值1.85%; S1+S2在0.02-9.45mg/g之间,平均值为0.67%;氯仿沥青“A”为0.0009%-0.1571%,平均值为0.0243%。克鲁克组碳质泥岩,其TOC为6.105%-39.32%,TOC平均值12.37%; S1+S2在0.1748 -50.99mg/g之间,平均值为7,82%;氯仿沥青“A”为0.0027%-0.1047%,平均值为0.0243%。从有机碳数值的分布来看,克鲁克组泥岩TOC大于1.0%的超过70%,其中大于2.0%的超过30%;克鲁克组碳质泥岩TOC大多都在6.0%-10.0%(图8、图9、图10)。
3.有机质类型
从有机质显微组分特征上看,德令哈坳陷的克鲁克组碳质泥岩、泥岩,其显微组分以镜质组和惰质组为主(陆源高等植物来源)。有机质类型以Ⅲ型有机质为主)。从Tmax和氢指数的划分结果上看,有机质类型涵盖了Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,但以Ⅲ型有机质为主(图11)。
4.有机质成熟度
对德令哈坳陷地区石炭系泥页岩样品的Ro的统计表明,绝大多数样品的镜质体反射率在1.3%附近,属于成熟到高成熟阶段。克鲁克组绝大多数样品的岩石热解最高峰温大于450℃。克鲁克组热演化阶段为成熟-高成熟阶段(图12)。
(五)生储盖组合
德令哈地区早奥陶世早期为稳定大陆边缘的广阔浅海环境。早奥陶世晚期,水体继续加深,变为具有陆源碎屑的浅海-半深海环境,在石灰沟组下部沉积黑色泥页岩夹粉砂岩和灰岩透镜体;早奥陶世末期,海侵达到高潮,发育海底扇,并在陆棚-斜坡亚相中沉积细砂岩夹页岩,并见浊积岩,发育典型鲍马序列。因此,石灰沟组顶部发育较好的碎屑岩储层。奥陶系石灰沟组顶部碎屑岩主要来自于海底扇沉积体系的中扇亚相砂体,磨圆度好,结构成熟度高,孔隙类型主要为粒间孔和粒间溶孔。
晚石炭世初期,受茶卡古陆往北西向扩大的影响,德令哈地区东部隆升、西部沉降,水体快速下降,早石炭世形成的滨浅海相往西逐渐过渡为海陆交互相,在怀头他拉以西欧龙布鲁克山地区和察察香卡以北旺尕秀地区发育大量扇三角洲。在晚石炭世克鲁克组和扎布萨尕秀组沉积大量滨岸潮坪相和三角洲前缘相碎屑岩,为研究区良好的储集层。石炭系碎屑岩分选磨圆较好,结构成熟度和成分成熟度都较高,孔隙类型为粒间孔和粒间溶孔为主,同时发育晶间孔和裂隙,面孔隙率较高,可达35%。
德令哈地区碳酸盐岩储层主要发育于上欧龙布鲁克组、多泉山组、怀头他拉组、克鲁克组及扎布萨尕秀组。岩性以生物碎屑灰岩、颗粒灰岩、生物礁灰岩和白云岩为主。德令哈碳酸盐岩储层属于低孔低渗储层或特低孔特低渗储层。
德令哈地区存在五套区域性盖层和四套局部性盖层。五套区域性盖层分别为下干柴沟组上段泥岩、下石炭统海侵体系域上部的致密碳酸盐岩、上石炭统海陆交互相泥质岩、奥陶系石灰沟组海相暗色泥岩及奥陶系多泉山组厚层致密碳酸盐岩;四套局部性盖层分别为石炭系怀头他拉组下段泥页岩、侏罗系暗色泥岩、上干柴沟组湖相泥岩和下油砂山组湖相泥岩。从石炭系、中侏罗-白垩系及新生界第三-第四系,单层泥岩一般厚5m~40m,单层最厚达80m,累计最大厚度达590m。泥岩厚度在中新生界中可占30%~50%,总体盖层条件发育。
侏罗系烃源岩为研究区已被证实的烃源岩层系,根据目前的研究,震旦系全吉群、奥陶系和石炭纪地层可以作为研究区内新的烃源岩层系。通过综合分析,认为研究区以跨层系的不连续生储盖组合类型为主。按照空间配置关系划分,主要有三种生储盖组合类型:下生上储上盖式、下生下储上盖式、自生自储自盖式(图3)。
①下生上储上盖式。主要组合类型有以上覆中新生界砂泥岩与石炭系烃源岩的组合和以奥陶系泥岩、寒武系鲕粒灰岩和全吉群烃源岩的组合。
②下生下储上盖式。主要组合类型有石炭系内部生、储及中新生界盖的生储盖组合。
③自生自储自盖式。主要组合类型有奥陶系内部黑色泥岩和细砂岩的组合、石炭系内部生物灰岩、砂岩及泥岩的组合,以及侏罗系内部碳质泥页岩、煤和砂岩的组合。
(六)圈闭条件
德令哈坳陷的现今构造格局主要受新构造运动改造所致,主要受欧南和埃北断层控制,在主控断层控制下形成一系列次级断层。研究区断层具有发育规模大,断开层位多,且多为逆断层的特点,所以在主控断层和系列次级断层以及凹隆格局的构造条件下,研究区构造圈闭多为断背斜。不同区带的构造圈闭识别情况受勘探程度以及地质背景约束(图13)。
(七)生油气强度
盆地模拟结果表明,研究区烃源岩的主要生烃时期在石炭纪晚期-三叠纪中期(图14)。其中,生烃高峰时期为二叠纪中期-三叠纪中期。由于热演化程度较高,克鲁克组泥岩与炭质泥岩烃源岩其生成的天然气量均大于生成的石油量。
受上石炭烃源岩展布的影响,克鲁克组生烃区域主要位于德令哈凹陷,欧龙布鲁克凸起和欧南凹陷三个构造区带,霍布逊凹陷几乎没有分布,生油气强度较大的区域位于石灰沟地区和旺尕秀一带,生油强度与生气强度的比值约为1:2到1:3之间(图15,图16)。
二、区带地质条件综合评价标准
基于大量中高勘探区带统计分析,分析烃源、储层、圈闭、保存、配套等成藏条件的不同参数的分级标准和权系数,从而建立起区带地质条件综合评价标准(表3)。