古 偉 陳義才 王長城 胡修全 胡東風 孫廷金

(1.成都理工大學 2.中國石化勘探南方分公司)

0 引言

涪陵地區(qū)處于大天池、大池干井兩個高陡構(gòu)造帶之間的寬緩向斜區(qū)，油氣保存良好，但是缺乏志留系油氣源的斷層。2010年在涪陵地區(qū)拔山寺向斜石家場完鉆的興隆1井于上二疊統(tǒng)長興組礁灘相儲層獲得51.7×104m3/d的高產(chǎn)工業(yè)氣流，顯示了向斜區(qū)長興組礁灘相圈閉具有良好的勘探前景。長興組期間，涪陵地區(qū)為碳酸鹽巖斜坡相區(qū)，北部為開江—梁平海槽，東部為城口—鄂西海槽(圖1)[1-3]。為了進一步認識涪陵地區(qū)長興組油氣成藏條件，在鉆井巖芯與巖屑樣品的地球化學分析資料基礎上，對長興組烴源條件進行初步探討。

圖1 四川盆地北部長興組沉積相分布

1 烴源巖有機質(zhì)豐度

涪陵地區(qū)上二疊統(tǒng)長興組主要為碳酸鹽巖夾有薄層黑色頁巖，碳酸鹽巖厚度為80～150 m，黑色頁巖厚度為2～5 m。根據(jù)涪陵地區(qū)XL3、FS1等4口井37個巖心及12個巖屑樣品的地球化學分析結(jié)果，深灰色泥灰?guī)r和含硅質(zhì)泥晶灰?guī)r的殘余有機碳含量為0.27%～0.67%，多數(shù)樣品有機碳含量在0.3%～0.5%之間，泥質(zhì)烴源巖有機碳含量在0.5%～0.9%之間左右。有機質(zhì)豐度較高的樣品主要分布在長興組下旋回的斜坡相，上旋回碳酸鹽巖的殘余有機碳較低，多數(shù)在0.1%～0.25%之間(圖2)。

圖2 涪陵地區(qū)HX1井長興組烴源巖有機質(zhì)豐度分析

2 有機質(zhì)類型及成熟度

2.1 干酪根顯微組成及碳同位素組成

碳酸鹽烴源巖的有機物質(zhì)基本源于藻類等低等水生生物和菌類，陸源高等生物的含量相對較少。由于涪陵地區(qū)長興組烴源巖的熱演化程度較高，干酪根數(shù)量、元素及熱解實驗數(shù)據(jù)缺乏可行性和準確性。根據(jù)26個樣品干酪根的顯微組成鑒定結(jié)果，Ⅱ1型占78%，Ⅱ2型占22%，缺少腐泥型和腐殖型干酪根，總體上為混合偏腐泥型。

通過涪陵地區(qū)長興組26個烴源巖干酪根碳同位素分析數(shù)據(jù)，除去三個泥質(zhì)巖干酪根碳同位素較重外(在-25.6‰～-26.8‰之間)，碳酸鹽巖干酪根的碳同位素都比較輕，-27.5‰～-29.8‰之間，屬于Ⅱ1型和Ⅱ2型干酪根。

2.2 甾烷與萜烷特征

烴源巖可溶有機質(zhì)中的甾類和萜類化合物的碳骨架具有較好的穩(wěn)定性，在一定程度上可以反映有機質(zhì)性質(zhì)。涪陵地區(qū)長興組碳酸鹽巖烴源巖甾烷系列(M/Z=217)的指標分布特征表現(xiàn)為C21、C22妊甾烷與升妊甾烷含量高，C27、C29重排甾烷含量較高，重排甾烷/規(guī)則甾烷的比值在0.5左右，表明成熟度較高。此外，規(guī)則甾烷中αααC2720R、αααC2820R、αααC2920R甾烷分布呈以αααC2720R甾烷占優(yōu)勢的不對稱 “V”字型分布，反映了偏腐泥型的母質(zhì)特征(圖3)。

涪陵地區(qū)長興組碳酸鹽巖烴源巖萜類系列(M/Z=191)中的C21三環(huán)萜烷含量相對較高，五環(huán)三萜烷具有相似的特征，即均以C30藿烷為主峰，C31～C35升藿烷系列隨碳數(shù)增加含量依次降低，γ-蠟烷含量較豐富，γ-蠟烷指數(shù)(γ-蠟烷/C30藿烷比值)為0.12～0.21含量較高，推測其沉積水體偏咸(圖4)。

圖3 涪陵地區(qū)長興組烴源巖的甾烷(M/Z=217)分布特征

圖4 涪陵地區(qū)長興組烴源巖的萜烷(M/Z=191)分布特征

2.3 有機質(zhì)成熟度

碳酸鹽烴源巖中缺乏陸相高等植物來源的鏡質(zhì)體，一般采用海相鏡質(zhì)體或原生瀝青來代替。統(tǒng)計涪陵地區(qū)長興組26個烴源巖樣品的瀝青反射率平均值為2.12%，根據(jù)程克明等[4]建立的圖版(圖5)，換算為干酪根鏡質(zhì)體反射率為1.9%～2.1%，表明烴源巖的熱演化程度總體上進入了高—過成熟階段。

3 烴源巖生烴能力評價

3.1 生烴強度估算

針對涪陵地區(qū)上二疊統(tǒng)長興組烴源巖的熱演化程度高的特點[5-6]，本文采用有機碳產(chǎn)烴率法來計算烴源巖生烴強度。有機碳產(chǎn)烴率法計算生烴史的基本原理就是假設烴源巖處于地下相對封閉的環(huán)境，參考烴源巖熱模擬實驗的產(chǎn)烴率，即單位重量的原始有機碳在不同成熟度(RO)下的油、氣生成量來計算實際烴源巖在各地質(zhì)時期的累積生烴量。單位平方公里的生氣強度計算數(shù)學公式如下：

圖5 陸相鏡質(zhì)體反射率與海相鏡質(zhì)體反射率關(guān)系

(1)

式中:

H—烴源巖厚度，m；

ρr—烴源巖的密度，t/m3，(泥晶灰?guī)r密度取為2.65 t/m3，泥質(zhì)烴源巖密度取為2.55 t/m3)；

C殘—烴源巖殘余有機碳含量，%；

D—原始有機質(zhì)氣態(tài)烴產(chǎn)率，m3/t·Toc；

Qgas—生氣強度，108m3/km2。

考慮到涪陵地區(qū)長興組海相地層勘探程度低，首先根據(jù)上二疊統(tǒng)鉆井的地化分析結(jié)果和巖性厚度統(tǒng)計結(jié)果得到烴源巖主要參數(shù)的分布特征(表1)，然后應用蒙特卡羅隨機抽樣技術(shù)模擬生烴強度的概率分布。隨機抽樣模擬計算結(jié)果表明(圖6)，涪陵地區(qū)長興組烴源巖總生烴強度為(2.21～17.13)×108m3/km2之間，期望值為7.92×108m3/km2，其中泥灰?guī)r和硅質(zhì)灰?guī)r的生烴強度占86.4%，泥晶灰?guī)r和泥巖生烴強度占13.6%。

表1 涪陵地區(qū)上二疊統(tǒng)長興組烴源巖參數(shù)分布范圍

圖6 涪陵地區(qū)長興組烴源巖生烴強度圖

3.2 生烴能力綜合評價

烴源巖供氣能力的強弱是控制油氣富集程度的關(guān)鍵原因之一。G.Demaison(1991)提出源巖潛力指數(shù)(SPI)來定量反映一個含油氣系統(tǒng)內(nèi)烴源巖提供油氣的充載能力[7]。涪陵地區(qū)長興組烴源巖累積生氣強度的期望值為7.92×108m3/km2，相當于源巖潛力指數(shù)SPI=1.7。按照縱向排油系統(tǒng)和橫向排油系統(tǒng)的潛力指數(shù)評價標準，長興組烴源巖的充載能力均屬于低(表2)。

綜合烴源巖有機質(zhì)類型、有機質(zhì)豐度和源巖生氣強度計算結(jié)果，筆者認為涪陵地區(qū)長興組烴源巖的生烴能力屬于低等級別。但是值得注意的是，長興組槽盆相區(qū)烴源巖厚度有所增加，往東部和北部海槽相區(qū)，生烴能力可能達到中等級別。

表2 涪陵地區(qū)長興組烴源巖綜合評價結(jié)果

4 結(jié)論

(1)涪陵地區(qū)長興組烴源巖熱演化程度達到高—過成熟階段，有機質(zhì)主要為混合型。碳酸鹽巖烴源巖的殘余有機碳含量較低，總體上屬于高演化低豐度的烴源巖。

(2)涪陵地區(qū)長興組烴源巖主要發(fā)育于下旋回的斜坡相，烴源巖巖性以泥灰?guī)r和硅質(zhì)灰?guī)r為主。

(3)涪陵地區(qū)長興組海相烴源巖總的生烴強度比較低，累積生氣強度的期望值為7.92×108m3/km2。綜合有機質(zhì)類型、有機質(zhì)豐度和源巖潛力指數(shù)評價結(jié)果，烴源巖的生烴能力屬于低等級別。

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3 王一剛, 文應初, 洪海濤，等. 四川盆地北部晚二疊世—早三疊世碳酸鹽巖斜坡相帶沉積特征[J].古地理學報,2009,11(2):143-156.

4 程克明, 王兆云, 鐘寧寧, 等. 碳酸鹽巖油氣生成理論與實踐[M].北京:石油工業(yè)出版社, 1996: 276- 305.

5 唐滌, 萬茂霞, 鄭平，等. 四川盆地上二疊統(tǒng)天然氣地化特征分析[J].天然氣勘探與開發(fā),2011,34(2):22-25.

6 劉劃一, 張靜, 洪海濤, 等. 四川盆地東北部長興組—飛仙關(guān)組氣藏形成條件研究[J].天然氣勘探與開發(fā),2001,24(2):30-32.

7 Demaison G., and Huizinga B.J., Genetic classification of petroleum systems[J].AAPG Bulletin, 1991,75(10):1626-1643.