本文是在中石油辽河油田分公司提供的《大民屯凹陷温压场演化及油气成藏机理研究》项目基础上进行研究和编写的。论文以含油气系统和成藏动力学理论为指导思想,探讨了大民屯凹陷油气成藏的动力学和运动学过程,应用油气地球化学、油藏地球化学和盆地模拟等领域中先进的分析技术与研究方法,分析了大民屯凹陷油气藏油气性质、成因类型和成藏特征,结合成藏背景与相对能量场分析,揭示出本区油气藏的成藏条件与主控因素,从而为指导和预测油气有利远景区及勘探目标优选提供了依据。研究过程中,应用了近年来石油地质、石油勘探领域中一些新方法、新理论:如利用流体包裹体激光拉曼技术、伊利石 K-Ar 定年技术确定油气成藏时间、期次;利用饱和烃气相色谱/质谱、单体烃碳同位素、红外光谱等分析测试手段进行精细油源对比;应用中性含氮化合物结合流体非均质性来判断油气的充注方向;磷灰石裂变径迹分析凹陷地温演化;同时还利用了盆地模拟等方法对研究区压力演化、油气运移路径进行了理论上的确定。 大民屯凹陷是我国东部著名的“小而肥”新生代陆相小凹陷,也是世界上著名的高凝高蜡油生产基地,其独特的构造-沉积发育史、适宜的温压环境、多生烃洼陷、优质源岩、良好的输导系统、近源充注、多套成藏组合使得 800km2面积内已探明石油地质储量近 3 亿吨,有利的成藏背景伴随运移分异、生物降解等多种次生变化作用,形成了空间上正常原油、高蜡油、凝析油藏相互叠合的复式油气藏体系。 通过研究,主要取得以下几点认识: 1.大民屯凹陷原油含蜡量变化大,按含蜡量(20%)划分正常油和高蜡油。经过原油物性、甾萜等生物标志物、红外光谱分析,认为高蜡油油源沉积环境是较正常油贫粘土、盐度相对高的闭塞弱还原环境,其母质应由陆源高等植物和低等水生生物共同构成,且经微生物改造较强烈。正常油油源以高等植物为主体,处于相对氧化且富粘土的沉积环境。通过精细油源对比分析,大民屯凹陷高蜡油主要来源于沙四下部的“油页岩”, 而正常油母质主要为沙四上部和沙三四段的厚层泥岩。综合分析认为高蜡油成因主要受控于沉积母质和沉积环境的双重控制; 2.大民屯凹陷现今地温梯度较低,平均为2.9℃/100m,古地温梯度较高,安福屯洼陷和荣胜堡洼陷分别 4.07 和 3.6℃/100m。凹陷沉降-沉积速率的变化及地温梯度的变化,使大民屯凹陷主力源岩进入生烃高峰后长期保持适合高蜡油形成和保存的温度条件。本区泥岩压实特征可分为强欠压实型、欠压实型、局部欠压实型和正常压实型四大类;纵向上,沙三段下部和沙四段地层内的超压幅度较为显著。横向上看,靠近凹陷中心部位的超压发育较强。压力演化经历了超压原始积累和超压释放两大阶段,地层快速深埋导致的欠压实和生烃增压是本区超压形成的主要机制。 <WP=7>3.大民屯凹陷油浸砂岩的自生伊利石 K-Ar 同位素年龄分析表明其主要充注时期为37～33Ma,即沙一、二至东营早期;流体包裹体分析结果表明,大民屯凹陷下第三系和太古界潜山的主成藏期为沙三末期至东营早期,两结论基本一致,并且与本区主力源岩(E2S4和 E2S3 )主要生、排烃期在沙一、二期至东营早期的盆地模拟结论相吻合; 44.大民屯凹陷流体组成非均质性和中性含氮化合物分布特征揭示了原油的近源充注。油气的富集和分布是有效源岩、能量场演化和流体输导系统及其决定的流体流动样式共同控制的结果:优质源岩和适宜的温度条件有利于高蜡油的大量生成;较强的超压和有利的源岩-储层/输导层配置决定了高蜡油较高的排出效率;良好的泥岩封闭层和张性断裂较早地停止活动有利于原油的保存;汇聚型运移和近源成藏有利于原油的汇聚和大、中型油田的形成; 5.静西构造带是高蜡油的汇聚区之一,目前尚无探明储量,具有较大的勘探潜力。