張?zhí)炀?(中石油青海油田分公司澀北作業(yè)公司,青海海西 817000)

孫巍 (長江大學工程技術學院,湖北荊州 434020)

劉路 (中石油玉門油田分公司老君廟油田作業(yè)區(qū),甘肅玉門 735200)

中揚子地區(qū)寒武系烴源巖研究

張?zhí)炀?(中石油青海油田分公司澀北作業(yè)公司,青海海西 817000)

孫巍 (長江大學工程技術學院,湖北荊州 434020)

劉路 (中石油玉門油田分公司老君廟油田作業(yè)區(qū),甘肅玉門 735200)

以沉積巖石學及石油地質學為理論指導,以地質分析為基礎,充分利用中揚子地區(qū)現(xiàn)有的露頭、鉆井及試驗分析資料,對中揚子地區(qū)寒武系烴源巖進行了研究。結果表明,中揚子地區(qū)早寒武世早期,低等(水生)植物及動物群發(fā)育,沉積了一套富含黑色碳質泥巖、頁巖及石煤的地層,為該區(qū)古生界最好的烴源巖層系之一;中上寒武統(tǒng)也有一定的暗色石灰?guī)r烴源巖發(fā)育,估計中揚子地區(qū)寒武系烴源巖的總體積至少可達4000×104km3;烴源巖有機質豐度高,屬好-較好烴源巖,雖然烴源巖熱演化程度普遍較高,屬成熟-過成熟,但仍具有較大的生烴能力;如果有較好的保存條件,中揚子地區(qū)寒武系則具有較好的勘探遠景。

中揚子地區(qū);寒武系;烴源巖;生烴潛力

中揚子地區(qū)位于東秦嶺褶皺系以南,江南臺隆以北,萬縣復向斜以東,郯廬-廣濟斷裂以西的廣大地區(qū),總面積約15×104km2。中揚子從晚震旦世至早三疊世,在盆地沉降至盆地轉化消失過程中主要經歷了澄江運動、惠亭運動、宜昌運動、廣西運動、柳江運動、云南運動、東吳運動及蘇皖運動共8次構造運動,沉積了厚近萬米的中-古生界海相地層,其中發(fā)育多套烴源巖。下寒武統(tǒng)為研究的主要目標。

1 烴源巖的巖性特征

中揚子地區(qū)寒武系碳質泥巖、頁巖主要發(fā)育在下寒武統(tǒng)下部,中、上寒武統(tǒng)的烴源巖主要是暗色石灰?guī)r。下寒武統(tǒng)下部烴源巖的沉積環(huán)境,以濱海沼澤及濱淺海、盆地環(huán)境為主[1]。

1.1 下寒武統(tǒng)

下寒武統(tǒng)包括水井沱組、石牌組、天河板組和石龍洞組。

1)水井沱組(∈1sh)厚39.62m,上部為灰色、灰綠色含粉砂質鈣質泥巖與深灰色薄層泥質灰?guī)r,頂為一套厚55cm的淺灰色生屑灰?guī)r與上覆石牌組分界。中部為深黑色薄層灰?guī)r與灰色薄層泥巖互層,近似比例為2∶1,灰黑色灰?guī)r風化后為瘤狀、疙瘩狀和豆莢狀。下部以黑色碳質頁巖、深灰色、灰綠色粉砂質泥巖為主,夾少量灰色、灰黑色中-薄層粉晶灰?guī)r?；液谏板伒谞睢被?guī)r呈層狀或透鏡狀產出。與下伏震旦系燈影組呈平行不整合接觸。

2)石牌組(∈1sp)厚149.04m,下部為灰色、深灰色厚至塊狀泥質灰?guī)r,風化后顯“似豹皮狀”,偶見礫屑灰?guī)r。中部為淺紫紅色、灰綠色薄層泥巖、粉砂質泥巖、頁巖夾同色薄層粉砂巖,即“石牌頁巖段”。上部為淺紫色泥巖夾深灰色鮞粒灰?guī)r,偶見斜層理。

3)天河板組(∈1t)厚76.86m,巖性以深灰色薄、厚層泥質條帶灰?guī)r、紋層狀灰?guī)r為主,夾少數(shù)泥巖。底部為深灰色厚至塊狀鮞?；?guī)r。頂部為核形石灰?guī)r、生屑灰?guī)r,與石龍洞組底部淺灰色白云巖分界。

4)石龍洞組(∈1sl)厚82.59m,下部灰色、淺灰色厚層至塊狀泥粉晶云巖夾少量薄層黃色泥巖,針孔及溶蝕孔、洞發(fā)育,方解石充填或半充填,泥巖夾層橫向不穩(wěn)定,局部為透鏡體。中上部為淺灰色塊狀云巖,孔洞極發(fā)育,局部富集成孔洞層,偶見核形石。與上覆中寒武統(tǒng)覃家廟組底部薄層云巖、泥質云巖分界,2者呈整合接觸[2]。

1.2 中寒武統(tǒng)

覃家廟組(∈2q)厚605.51m,頂部為淺灰色中-厚層泥粉晶云巖與上覆三游洞組大套塊狀粉晶云巖分界,2者為整合接觸。上部為淺灰色中-厚層粉晶云巖夾灰黃色泥巖,見1.45m長石石英砂巖,砂巖分布穩(wěn)定,為鄰區(qū)橫向可對比標志層,局部云巖與泥巖呈互層狀,普見黑色硅質條帶或硅質結核,見大型溶洞。中部淺灰色、灰白色薄層泥粉晶云巖為主,夾少量灰?guī)r薄層。下部灰色、淺灰色薄-中層泥粉晶云巖為主,夾薄層泥質白云巖及薄層泥巖,局部見角礫狀云巖,節(jié)理發(fā)育,底部云巖中孔洞縫發(fā)育。

1.3 上寒武統(tǒng)

三游洞組(∈3s)厚491.21m,縱向上分成3段:上部與峽東剖面西陵峽組相當,巖性為灰色、淺灰色厚層硅質團塊、硅質條帶及含硅質云巖與灰質云巖、云質灰?guī)r間互,見同生角礫狀云巖及礫屑云巖,發(fā)育方解石晶洞、方解石脈;頂部為灰色粉晶灰質云巖與上覆奧陶系下統(tǒng)南津關組深灰色生屑灰?guī)r分界明顯,兩者為整合接觸。中部為灰色、淺灰色厚層至塊狀泥粉晶云巖,夾少數(shù)深灰色灰?guī)r及黃色泥巖,云巖中局部見黑色硅質條帶,大波紋狀疊層藻云巖,發(fā)育鋸齒狀縫合線構造,縫合線多被泥、鐵質充填。下部以灰色、深灰色厚層至塊狀細粉晶灰?guī)r,含云質灰?guī)r為主,夾灰色厚層泥粉晶云巖及少許黃色泥巖,灰?guī)r中發(fā)育大型溶洞。

2 烴源巖的分布

2.1 寒武系烴源巖的縱向分布

對寒武系水井沱組采樣的剖面點有宜昌曉峰剖面、長陽王子石剖面、吉首龍鼻嘴剖面和通山珍珠口剖面。因此,討論下寒武統(tǒng)烴源巖的分布在采樣剖面有機碳含量標定的基礎上進行[3]。

圖1 宜昌曉峰剖面寒武系水井沱組烴源巖分布圖

圖2 長陽王子石剖面寒武系水井沱組烴源巖分布圖

1)宜昌曉峰下寒武統(tǒng)水井沱組烴源巖。從該剖面烴源巖的縱向分布看(見圖1),高有機質豐度烴源巖全部發(fā)育于剖面下部,由底部向上逐漸降低,下部泥頁巖TOC(總有機碳含量) 在1.0%～3.0%,厚度約12m;中部灰?guī)r、上部泥灰?guī)rTOC小于0.5%,屬于非烴源巖。全剖面上有機碳含量大于0.5%以上烴源巖的厚度在12m左右。

2)長陽王子石下寒武統(tǒng)水井沱組烴源巖。從該剖面烴源巖的縱向分布看(見圖2),高有機質豐度烴源巖全部發(fā)育于剖面下部[4]。下部泥灰?guī)r與泥頁巖TOC絕大多數(shù)大于0.5%;中部泥頁巖、上部灰?guī)rTOC全部小于0.5%,屬于非烴源巖。全剖面上TOC大于1.0%中等級別以上的烴源巖的厚度約10m,TOC在0.5%以上的烴源巖的厚度約30m。

3)吉首龍鼻嘴寒武系烴源巖。從該剖面烴源巖的縱向分布看(見圖3),TOC較高的烴源巖也主要發(fā)育在剖面下部。TOC在3.0%以上的極好烴源巖厚度約33m,主要發(fā)育在牛蹄塘組(∈1n)下部;TOC大于2.0%的好烴源巖級別以上烴源巖厚度約41m;TOC在1.0%以上的中等級別以上烴源巖厚度約132m。全剖面上TOC在0.5%以上的有效烴源巖的厚度在206m左右。

4)通山北區(qū)寒武系烴源巖。從該剖面烴源巖的縱向分布看(見圖4),下部泥巖有機質豐度最高,由寒武系下部向上有機碳含量逐漸降低。全剖面上TOC在2.0%以上的好烴源巖厚度約4m, TOC大于1.0%的中等以上烴源巖厚度約21m,大于0.5%的有效烴源巖的厚度約60m。

圖3 吉首龍鼻嘴剖面寒武系烴源巖分布面

圖4 通山珍珠口剖面寒武系烴源巖分布圖

2.2 寒武系烴源巖的平面分布

寒武系烴源巖主要發(fā)育在下寒武統(tǒng)下部,在鄂西地區(qū)稱為水井沱組(∈1sh),在鄂東地區(qū)稱為東坑組(∈1dk),在湘西地區(qū)稱為牛蹄塘組(∈1n)[5]。

根據(jù)不同地區(qū)剖面大量樣品有機碳含量的標定可以看出,中揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)水井沱組/牛蹄塘組/東坑組烴源巖的厚度通常在70m以下。在該區(qū)西南部吉首地區(qū)可能稍厚一些。宜昌地區(qū)下寒武統(tǒng)水井沱組烴源巖厚度通常在30m以下。在中揚子東部通山地區(qū),分為南北2個區(qū),2個區(qū)烴源巖厚度相差很大,北區(qū)厚度大于60m,而南區(qū)基本沒有烴源巖(見圖5)。

圖5 中揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖平面分布圖

3 烴源巖的生烴潛力

3.1 有機質豐度

中揚子地區(qū)古生界海相烴源巖主要有下寒武統(tǒng)水井沱組/牛蹄塘組/東坑組、上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組下部、下二疊統(tǒng)、上二疊統(tǒng)大隆組4套烴源巖。從烴源巖的巖石類型來看有泥巖(頁巖)、碳質泥巖和灰?guī)r[6]。中揚子地區(qū)有機碳含量由東向西有增大的趨勢,湘西是中揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖有機質豐度的高值區(qū)。總之,中揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)水井沱組/牛蹄塘組/東坑組泥質烴源巖比較發(fā)育,其有機質豐度中等,目前殘余生烴潛力已經很低,地質歷史上曾經生成過大量烴類,是中等的烴源巖。

3.2 有機質類型

干酪根有機元素組成、巖石熱解氫指數(shù)在現(xiàn)今有機質成熟度較高的情況下,無法準確判斷原始有機質類型[7]。相比較而言,干酪根穩(wěn)定同位素方法最能反映生烴母質來源,而且受成熟度的影響較小。所以根據(jù)烴源巖干酪根穩(wěn)定同位素特征,中揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖的有機質以Ⅰ型為主,兼有Ⅱ型。

全巖切片分析中發(fā)現(xiàn),寒武系鏡質組含量在98%以上,不含腐泥組。

3.3 有機成熟度

中揚子地區(qū)各套烴源巖成熟度都較高,整體處于過成熟階段。

4 結論

1)下寒武統(tǒng)水井沱組地層不全是烴源巖,其上部泥巖地層的有機碳含量通常低于0.5%,只有下部黑色泥巖段才是真正的烴源巖。

2)中揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)水井沱組/牛蹄塘組/東坑組泥質烴源巖比較發(fā)育,其有機質豐度中等,是中等的烴源巖。

3)中揚子地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖的有機質以Ⅰ型為主,兼有Ⅱ型。各套烴源巖成熟度都較高,整體處于過成熟階段。

4)下寒武統(tǒng)有較大的生烴潛力,只是烴源巖演化時間長、演化階段多、成熟度高,對目前油氣藏的形成和保存都不利。盡管如此,但在保存條件較好的地區(qū),還是有可能找到工業(yè)油氣藏的。

[1]文玲,胡書毅,田海芹.揚子地區(qū)寒武系烴源巖研究[J].西北地質,2001,34(2):67-74.

[2]趙澄林,朱筱敏.沉積巖石學[M].第3版.北京:石油工業(yè)出版社,2001.

[3]張厚福.石油地質學[M].北京:石油工業(yè)出版社,1999.

[4]石寶珩,周坤,關德范.揚子海相地質與油氣[M].北京:石油工業(yè)出版社,1993.

[5]王杰,陳踐發(fā).海相碳酸鹽巖烴源巖的研究進展[J].天然氣工業(yè),2004,24(8):21-23.

[6]林小云.中下?lián)P子區(qū)海相烴源巖分布與生烴潛力評價[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報),2007,29(3):15-19.

[7]蔡勛育,韋寶東,趙培榮.南方海相烴源巖特征分析[J].天然氣工業(yè),2005,25(3):20-22.

[編輯]辛長靜

TE121.1

A

1673-1409(2014)26-0016-04

2014-02-23

張?zhí)炀?1986-),男,助理工程師,現(xiàn)主要從事油氣地質和油氣開發(fā)方面的研究工作。