石油地质综合大作业最终剖析.docx
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石油地质综合大作业最终剖析
石油地质综合大作业
高先志吴欣松李潍莲
中国石油大学（北京）地球科学学院
2015.2
前言
石油地质综合大作业是地质工程专业本科生培养计划中的一个重要的必修环节。
它是在学习完专业基础课和专业课的基础上，通过资料的阅读整理、地质图件的编制及综合分析，使学生学会运用地质图件来表达地质认识，以培养学生独立分析和解决石油地质问题、自己动手编制相关图件的能力而开设的一门综合性实践课程。
通过该课程的学习，学生能够达到以下基本要求：
1.加深对石油地质与勘探理论与方法的理解，了解石油地质综合研究思路和方法；
2.能够有目的、有选择地利用各种资料开展石油地质问题专题研究和综合研究，锻炼分析问题和解决问题的综合能力。
3.能够自己动手绘制一些基本石油地质及勘探图件。
本课程时间3个星期，包括三个方面：
第一部分：
烃源岩评价（1周）
第二部分：
油气成藏分析（1周）
第三部分：
圈闭评价与探井设计（1周）
本练习册，由高先志、吴欣松、李潍莲编写。
其中，第一部分由高先志编写；第二部分由李潍莲编写；第三部分由吴欣松编写。
目录
第一部分烃源岩评价3
一、目的和内容3
二、烃源岩地球化学评价图件编制3
三、烃源岩演化历史模拟5
四、烃源岩综合分析和评价6
第二部分：
油气成藏分析15
一、目的和内容15
二、原油性质分析15
三、油气运聚方向分析22
四、油气成藏期次分析27
第三部分：
圈闭评价与探井地质设计30
一、圈闭发育史分析30
二、圈闭地质综合评价32
三、探井地质设计41
第一部分烃源岩评价
一、目的和内容
烃源岩是油气藏形成必不缺少的地质条件之一。
一个盆地中有无烃源岩以及其质量的好坏决定盆地的勘探潜力。
一个盆地烃源岩的演化程度和生烃历史影响着盆地油气藏的烃类性质和成藏时期。
因此烃源岩的评价是石油地质学中的重要内容之一。
本部分训练三个方面的内容：
1、烃源岩地球化学评价图件的编制；
2、烃源岩成熟史单井模拟；
3、烃源岩综合评价，编写研究报告。
二、烃源岩地球化学评价图件编制
1、地层中有机质丰度具有明显的非均质性，根据表1-1有机质丰度数据，投散点图，确定潜在烃源岩的深度/层位。
表1-1某区泥岩有机质丰度分析结果
井号
深度（m）
层位
TOC（%）
井号
深度（m）
层位
TOC（%）
港深19
3519.8
ES1中
0.53
港深37
4140.75
ES1下
1.86
港深19
3520.6
ES1中
0.25
港深39
3853.78
ES1下
0.18
港深19
3522.03
ES1中
0.91
港深39
3966.53
ES1下
0.68
港深19
3526.55
ES1中
0.54
港深39
3973.05
ES1下
0.31
港深19
3529
ES1中
0.81
港深39
3973.34
ES1下
0.38
港深19
3530.76
ES1中
1.19
港深39
3973.99
ES1下
0.18
港深19
3797.36
ES1下
2.09
港深39
3975.75
ES1下
1.71
港深19
3799.89
ES1下
1.59
港深39
4168.08
ES1下
0.28
港深19
3817.07
ES1下
0.5
港深40
4107.32
ES1下
0.34
港深19
3818.22
ES1下
0.43
港深40
4113.46
ES1下
0.53
港深19
3924
ES1下
1.23
港深40
4114.76
ES1下
0.8
港深32
3656
ED3下
0.49
港深40
4119.09
ES1下
0.74
港深32
3656.61
ED3下
1.35
港深40
4197.11
ES1下
0.46
港深32
3656.75
ED3下
0.49
港深47
4050.95
ES1下
1.9
港深32
3963.45
ES1中
0.98
港深47
4053.1
ES1下
0.9
港深32
3964.35
ES1中
0.76
港深47
4053.23
ES1下
1.32
港深32
3965.93
ES1中
1.95
港深47
4060.5
ES1下
2.01
港深32
3966.56
ES1中
1.56
港深47
4070.6
ES1下
0.59
港深32
3966.57
ES1中
1.4
港深47
4135.14
ES1下
1.36
港深32
4154.07
ES1下
0.28
港深47
4161.66
ES1下
2.65
港深33
4119.77
ES1下
4.01
港深48
3640.6
ED3下
0.34
2、根据表1-2镜质体反射率测试数据，编制散点图，据确定生油门限深度。
表1-2某区泥岩镜质体反射率测试数据表
井号
深度（m）
Ro（%）
井号
深度（m）
Ro（%）
港80-1
2108
0．38
港80-1
3350
0.60
港80-1
2320
0．42
港80-1
3395
0.62
港80-1
2511
0.46
港80-1
3497
0.67
港80-1
2534
0.47
港80-1
3599
0.72
港80-1
2618
0.53
港80-1
3716
0.72
港80-1
2880
0.55
港80-1
3883
0.74
港80-1
2950
0.54
港80-1
3893
0.77
港80-1
3024
0.57
港80-1
3993
0.8
港80-1
3098
0.55
港80-1
4089
0.81
港80-1
3294
0.58
港80-1
4161
0.92
3、根据表1-3泥岩抽提物组成，绘制散点图，分析该区烃源岩成熟特征。
表1-3某区泥岩氯仿抽提物及其组成特征
井号
井深
（m）
A%
饱和烃
％
芳烃
％
非烃
％
沥青质
％
港深40
4197.11
0.05
54.95
10.49
17.48
7.38
港深47
4060.5
0.27
56.25
16.67
22.08
4.38
港深47
4050.95
0.53
56.53
17.35
20.27
4.68
港深47
4050.95
0.68
9.96
22.23
16.51
51.30
港深47
4161.66
0.30
55.47
18.23
23.70
2.86
港深47
4053.1
0.40
7.76
31.19
24.05
37.00
港深47
4053.10
0.17
50.92
15.83
21.64
5.54
港深37
4140.75
0.16
46.19
16.67
32.38
5.95
港深67
3842.88
0.07
59.26
12.82
21.94
2.28
港深67
3924.48
0.11
62.75
13.00
20.75
3.00
港深69
3879.53
0.05
63.27
13.72
17.48
3.32
港深32
3963.45
0.15
54.40
12.96
25.00
2.78
港深33
4119.77
0.42
35.42
20.74
31.31
9.00
港深39
4128.14
0.11
1.12
34.21
19.25
45.42
港深39
3966.53
0.05
43.40
16.23
28.30
14.72
港深39
3973.34
0.05
56.43
9.59
25.05
6.75
港深47
4052.56
0.0322
64.91
13.28
18.05
3.51
港深19
3817.07
0.0332
61.72
11.20
16.93
4.43
港深69
3879.53
0.0494
63.27
13.72
17.48
3.32
港深33
3655.89
0.10
15.97
10.86
56.87
11.50
港深33
4120.18
0.32
31.12
21.99
31.54
10.37
港深19
3519.8
0.06
34.93
17.46
21.13
26.48
4、根据表1-4饱和烃色谱数据，绘制棒图，计算CPI，确定烃源岩成熟程度。
表1-4某区泥岩氯仿抽提物饱和烃组成数据表
48井
55井
108井
饱和烃名称
面积
饱和烃名称
面积
饱和烃名称
百分含量
C13
422528
C13
C14
934311
C14
C15
1448678
C15
2.15
C16
1664139
C16
69569
C16
2.66
C17
1687995
C17
136980
C17
4.31
C18
1821104
C18
305233
C18
7.24
C19
1995734
C19
586233
C19
5.72
C20
2185567
C20
1000333
C20
5.82
C21
2287605
C21
1445314
C21
7.29
C22
2282359
C22
1668328
C22
8.15
C23
2281035
C23
1893271
C23
8.78
C24
1933599
C24
1720685
C24
6.74
C25
1929610
C25
1843956
C25
7.84
C26
1415892
C26
1606287
C26
6.20
C27
1291688
C27
1710078
C27
7.48
C28
994166
C28
1441450
C28
5.65
C29
830723
C29
1215462
C29
6.03
C30
548138
C30
743110
C30
3.36
C31
446313
C31
508315
C31
2.50
C32
251263
C32
284901
C32
0.71
C33
150633
C33
159800
C33
0.65
C34
89298
C34
89878
C34
0.31
C35
38686
C35
38777
C35
0.25
三、烃源岩演化历史模拟
某烃源岩底界为Tr，烃源岩厚度500m，且厚度横向不变。
地表平均温度取10℃,不同时期地温梯度见表1-6,地温梯度单位℃/100m。
区域上存在2次较大规模的构造运动导致2次抬升剥蚀。
抬升剥蚀时间和剥蚀量详见表1-7。
工区内没有Q（第四系）沉积。
某点的地震分层数据见表1-5。
要求：
在制作单点埋藏史曲线的基础上，根据TTI计算原理和方法，计算不同时间烃源岩顶底的TTI，依此分析烃源岩的生烃历史。
具体完成：
1）现今烃源岩处于何演化阶段？
2）何时开始大量生油（进入生油门限的时间）？
3）何时进入生油高峰时期？
表1-5某点的地震分层数据（单位：
m）
T2’
T2
T3
T5
TR
2890
4250
5150
8200
9990
表1-6某区古地温梯度（oC/100m）
时期
E1+2
E3
N1
N2
Q
地温梯度
3.5
3.0
2.75
2.5
2.1
表1-7某点经历的抬升剥蚀时期和剥蚀量
抬升剥蚀时期
56-52Ma
5-0Ma
剥蚀量（m）
620
1100
表1-8地震反射界面与地质年代和地质年龄对应表
地层年代
E1+2
E3
N1
N21
N22
Q
地质起始年龄（Ma）
65
52
40.5
24.6
12
2.8
地震界面
Tr
T5
T3
T2
T2’
To
四、烃源岩综合分析和评价
仔细阅读本讲义提供的柴达木盆地北缘的有关资料，并补充查阅相关的文献资料，依据烃源岩评价的内容和标准，对柴北缘烃源岩进行分析，按照科技期刊论文的格式，完成一篇约3000字的科技论文。
文中应回答下列问题，并说明你的根据：
1、柴北缘主要烃源岩的层位；
2、柴北缘烃源岩的演化程度和生油高峰期；
3、柴北缘油气勘探的主要对象（油/气？
）；
4、从烃源岩演化生烃史和构造圈闭主要形成期配置角度，分析柴北缘油气勘探潜力和油气藏保存破坏特点。
（一）柴北缘位置和地层发育特征
柴达木盆地不仅是中国西北地区一个重要的含油气盆地，同时也是青藏高原的一个重要组成部分。
柴达木盆地面积约1.2×105km2，周缘被造山带所围。
柴达木盆地分为北部块断带、西部坳陷区和东部坳陷区（图1-0）。
柴北缘是侏罗系地层分布的主要地区。
（二）柴北缘烃源岩特征
柴北缘第三系基本上是一套氧化环境下的沉积物，其泥岩以红棕黄绿等颜色为主色调，暗色泥岩厚度薄而不连续，其中的有机碳含量较低达不到烃源岩的标准，属于非生油层系。
中生代柴北缘处于由潮湿逐渐向干燥气候转化的大环境中。
早中侏罗世以潮湿气候为主，间有短时期的湿热－干燥气候；晚侏罗世和白垩纪主要为干燥气候。
在岩相上，中、下侏罗统以暗色泥岩、炭质泥岩与砂砾岩互层，是一套浅湖沼泽、半深湖－深湖与河流相间互的沉积；上侏罗统和白垩系为棕红色为主，岩性较粗，为一套以冲积相为主的沉积。
因此，从上述特征看，早、中侏罗世有利于形成烃源岩，晚侏罗世不利于形成烃源岩。
1、烃源岩岩性及其有机质丰度和类型
侏罗系烃源岩主要指成煤环境形成的下侏罗统上部小煤沟组和中侏罗统下部大煤沟组暗色泥页岩、炭质页岩和煤层。
就露头和有限钻井资料统计成果看，小煤沟组烃源岩主要是深灰色-黑色泥岩，而炭质泥页岩和煤层只在少数井见到煤层和劣质煤。
有机碳、氯仿沥青A含量和热解氢指数是反映烃源岩有机质丰度的良好参数，表1-10展示了柴北侏罗系烃源岩样品有机质丰度的特征。
深灰色泥岩有机碳含量在2%左右，炭质页岩有机碳含量约在12.7%，煤的有机碳含量在54.8%，可能是样品成熟度较高的原因（如生油高峰之下），氯仿沥青A含量较低，所以转化率等参数较低。
a
b
图1-0柴北缘构造位置和构造单元划分
表1-9柴北缘中新生界地层及岩性
表1-10柴达木盆地北缘侏罗系部分生油岩样品有机质含量和组成数据
采样地点
岩性
有机碳（%）
氯仿沥青A（%）
氯仿沥青A族组成（%）
转化率（%）
饱和烃
芳烃
非烃
沥青质
氯仿沥青/有机碳
总烃/有机碳
大煤沟1
炭质页岩
15.31
0.0216
32.91
11.39
22.79
29.11
0.1411
0.022
德令哈北1
黑色泥岩
1.78
0.0118
21.79
21.79
25.64
26.28
1.00
0.436
德令哈北2
炭质泥岩
8.50
0.1060
9.43
46.23
19.81
24.53
1.25
0.696
塔托煤矿1
炭质页岩
9.86
0.1317
16.67
24.54
29.30
5.13
1.34
0.552
秋吉煤矿
深灰色泥岩
1.86
0.0045
32.85
3.65
25.55
19.71
0.54
0.192
花石沟1
黑色泥岩
1.78
0.0514
24.69
13.58
19.75
40.74
0.69
0.264
花石沟2
灰色页岩
1.20
0.0047
18.24
7.55
29.56
26.42
2.35
0.6.6
塔托煤矿2
深灰色泥岩
1.28
0.0049
32.96
17.58
25.27
18.68
0.38
0.192
塔托煤矿3
煤
42.41
1.0326
18.86
33.86
16.43
15.43
2.44
1.286
大煤沟2
煤
28.13
0.9244
6.75
5.49
14.49
25.74
3.29
0.403
花石沟3
碳质页岩
13.01
0.0513
3.84
4.20
41.01
48.80
1.70
0.137
全吉剖面
灰色泥岩
0.54
0.0227
5.37
6.57
8.06
51.34
4.20
0.501
全吉路线
黑色泥岩
2.55
0.0484
5.18
5.34
12.87
48.51
1.90
0.200
潜深4井2366.02m
炭质泥岩
29.71
0.2838
25.21
19.83
21.53
9.35
0.96
0.432
石深25井127m
深灰色泥岩
1.45
0.0229
7.35
11.55
17.06
46.98
1.58
0.299
石地28井461m
黑色泥岩
1.84
0.0525
7.82
11.87
16.20
37.71
2.85
0.561
石地22井23合
炭质泥岩
9.09
0.0972
8.02
15.19
19.41
39.24
2.38
0.823
马参1井
灰色泥岩
1.28
0.0041
21.90
16.79
29.93
24.82
1.46
0.565
石深8井3043.45m
黑色泥岩
2.13
0.1259
17.33
23.27
15.59
30.20
5.91
2.400
侏罗系暗色泥岩有机质类型以II1-II2型为主，炭质泥页岩和煤有机质类型以II2-III型为主（图1-1），冷科1井小煤沟组有机岩石学资料反映了这种情况（图1-2）；此外，干酪根H/C-O/C原子比值图（图1-3）也证实这个结论。
2、侏罗系烃源岩热演化特征
根据冷科1井侏罗系烃源岩有机质热演化规律，认为侏罗系烃源岩可能在3000米左右进入生油门限，在3750米附近到达生油高峰，油窗下限约在4700米（图1-4）。
目前井下采集的样品均在油窗之内，而且多数在生油高峰之下。
由于冷科1井等主要分布在构造高部位，因此估计凹陷深处的样品已处于过成熟状态了。
（参考表1-5，地震界面Tr的埋深）
由于柴北缘烃源岩涉及中侏罗统烃源岩（大煤沟组）和下侏罗统（小煤沟组），不同地区烃源岩的层位以及埋藏和受热历史不同，因此不同地区烃源岩热演化程度不同（见表1-11、图1-5）。
受取样深度的限制，上述特征只反映了浅部的演化程度。
表1-11柴北缘烃源岩有机质成熟度参数
层位
剖面名称
Ro%范围
平均值
层位
剖面名称
Ro%范围
平均值
J1
石地10井
0.77～0.83
0.80/2
J2
潜深4井
0.52～1.42
0.87/7
石地20井
0.79
0.79/1
潜深6井
1.21
1.21/1
石地22井
0.51～0.65
0.58/6
新高泉
0．63～0．90
0．82/4
石地23井
0.62
0.62/1
结绿素
0．62～1．4
1．01/2
石地28井
0.31～0.79
0.59/4
鱼28井
0．56～0．71
0．65/4
石深1井
0.63
0.63/1
鱼卡煤矿
0．61-0．66
0．63/6
石深3井
0.55
0.55/2
圆顶山
0．53～0．89
0．63/31
石深7井
0.63
0.63/2
大煤沟
0．30～1．28
0．63/18
石深18井
0.62
0.62/1
羊肠子沟
0．54～1．15
0．85/2
石深25井
0.94～0.99
0.96/2
后海子湖
0．85～1．48
1．17/2
深75井
0.71
0.71/1
绿草山
0．32～0．88
0．60/10
深85井
0.83～1.65
1.04/7
大羊头
2.17～2.18
2.175/2
冷科1井
0.48～1.37
0.88/57
红山参1井
0．61～0．69
0．65/2
仙3井
0.67～0.69
0.68/2
红山煤矿
1．35～1．53
1．44/2
大煤沟
0.19～1.06
0.44/26
图1-5柴北缘下侏罗统烃源岩演化程度单井剖面
图1-6为数值模拟中侏罗统顶面镜质体反射率的平面等值线图。
从中可见，冷湖构造带及其以北地区，烃源岩已处于成熟演化阶段，局部处于低成熟阶段；而其南部地区则主体已经进入高成熟演化阶段。
据此推测，侏罗系底面烃源岩的演化程度会更高。
大部分地区处于过成熟阶段。
图1-6柴北缘烃源岩现今演化程度平面变化图
3、生烃高峰发生的时期
侏罗系烃源岩在中生代末是否发生过大量生烃过程是评价柴北缘油气成藏条件的一个很重要的问题。
因为燕山晚期柴北缘发生了比较强烈的构造活动，此时如果侏罗系烃源岩已经大量生烃，则所生油气必将遭到严重的破坏；如果中生代末侏罗系烃源岩没有发生生烃过程或成熟度较低，后来接受新生界地层沉积的过程中才开始大量生烃或再次发生生烃（二次生烃），则意味着柴北缘具有良好的油气勘探潜力。
可见中生代末，侏罗系烃源岩的演化程度很重要。
图1-7为柴北缘中、下侏罗统烃源岩在平面上进入生烃高峰时期变化图。
图1-7柴北缘侏罗系烃源岩进入生烃高峰时期平面变化图
（单位：
距今年龄Ma）
（三）柴北缘圈闭主要形成期
圈闭演化历史受盆地构造演化历史的控制。
柴达木盆地中新生代构造演化具有持续性和阶段性特点，存在相对强烈期和相对平静期。
表现在沉降幅度、压缩强度和断层形成数量的不同。
图1-8表示的是柴北缘西段主干测线不同时期的相对压缩量变化图，从中可见，自新生代以来，柴北缘存在2个压缩突变期，即E32和N23-Q；其中，N23-Q时期的压缩量最大，可占总压缩量的一半。
（注：
压缩量是根据地质演化平衡剖面为基础，以E1+2沉积前的地震剖面长度作为起始长度，得出每条测线在不同构造演化时期的挤压应变量）。
从断层发育时期看，上述两个时期，也是柴北缘地区断层形成的重要时期。
从图1-9典型构造样式可以看出，断层的发育明显存在两期，
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