侯 強 李延飛 周 瑤 周鑫宇

（1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610059；2.中國石油華北油田公司，河北 任丘 062550）

0 引言

川西坳陷油氣勘探一直是我國天然氣勘探最熱點的地區(qū)之一，該地區(qū)位于四川盆地西部，走向北東，是四川盆地西部晚三疊世以來陸相盆地的深坳部分，為龍門山推覆構(gòu)造帶的前陸盆地，面積約3×104km2［1］。晚三疊世以來，該地區(qū)經(jīng)歷了印支、燕山和喜山構(gòu)造運動，其間共9個運動界面，多期次的構(gòu)造和變形，為油氣的運聚和圈閉的形成提供了良好的條件，為油氣的富集與成藏奠定了基礎(chǔ)。川西坳陷的形成發(fā)展經(jīng)歷了由海到陸的變遷過程，形成了現(xiàn)今的構(gòu)造。在印支運動后期，形成了強烈的逆沖推覆構(gòu)造山系，在其前淵形成了川西前陸盆地的雛形［2］。在此期間，中國東南部印支褶皺形成和太平洋古陸開始裂解，成為上揚子陸相含煤盆地的邊緣，并為盆地提供了大量的陸源碎屑沉積。燕山期形成了以孝泉—新場—豐谷為典型代表的一系列斷彎褶皺構(gòu)造帶，燕山運動后期龍門山南段強烈上升，在其前淵形成了一個新的坳陷［3］。喜山期大邑—成都以南的地區(qū)構(gòu)造運動較強烈，破裂形變和褶曲形變發(fā)育，使得油氣保存條件較差，中部和北部地區(qū)雖同樣經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，但強度均較弱，使油氣較好地保存了下來，尤以中部地區(qū)保存條件最好，油氣資源最為豐富［4-5］。該區(qū)已在上三疊統(tǒng)至下白堊統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了油氣藏（氣田），其中又以上三疊統(tǒng)油氣田（氣藏）最為發(fā)育。上三疊統(tǒng)天然氣主要來自上三疊統(tǒng)煤系烴源巖，該煤系烴源巖發(fā)育：主要的烴源巖層段有須一段、須三段與須五段，同時須二段與須四段砂巖中的泥巖夾層也具有較強的生烴能力。須三段烴源巖作為該區(qū)重要烴源巖之一，其地球化學(xué)特征的分析十分必要。因此筆者根據(jù)多種地球化學(xué)參數(shù)對其地球化學(xué)特征進(jìn)行了分析與評價。

1 烴源巖發(fā)育特征

川西坳陷須三段為三角洲—淺湖、半深湖—沼澤沉積，巖性為黑色頁巖、碳質(zhì)頁巖與多種粒級的巖屑砂巖、礫巖互層，夾煤層［6-8］。須三段烴源巖是須家河組的主要烴源巖，分布范圍極廣，幾乎布滿于整個川西坳陷。就川西坳陷整體而言，中部地區(qū)須三段烴源巖厚度明顯較北部與南部大，東西向上大致呈一西厚東薄的楔形［9-11］。孝泉—新場一帶為須三段烴源巖最厚地區(qū)，其中川孝568井達(dá)到了805.53 m?？傮w上，須三段烴源巖厚度均大于50 m，平均厚度高達(dá)343.66 m（圖1）。

圖1 川西坳陷須三段烴源巖厚度等值線圖

2 烴源巖地球化學(xué)特征

2.1 有機質(zhì)豐度

對川西坳陷須三段684件泥巖樣品有機碳含量（TOC）進(jìn)行了分析，其中300余件樣品數(shù)據(jù)是近年來項目組開展川西地區(qū)科研項目的測試結(jié)果，部分來自文獻(xiàn)收集［5，12-13］。分析結(jié)果表明（表1）：TOC大于1.0%的樣品比例高達(dá)85.82%，這部分樣品代表品質(zhì)好的烴源巖；TOC為0.6%～1.0%的樣品比例達(dá)10.53%，這部分樣品代表品質(zhì)中等的烴源巖；而TOC較低的差烴源巖（TOC為0.4%～0.6%）與非烴源巖（TOC小于0.4%）的樣品比例均不足2%。顯然，研究區(qū)泥巖TOC高，有利烴源巖（中等與好烴源巖）發(fā)育。對比有利烴源巖與非烴源巖、差烴源巖的比例，認(rèn)為研究區(qū)非烴源巖與差烴源巖的比例可以忽略，研究區(qū)泥巖普遍為有利烴源巖。

表1 川西坳陷須三段有機質(zhì)豐度評價表

從川西坳陷須三段TOC平面分布特征來看，川西坳陷中部地區(qū)TOC相對最高，北端部分地區(qū)與南端TOC相對略低（圖2）。在九龍山、新場、洛帶、邛西等地TOC普遍高于2%，而這些地區(qū)也是該區(qū)氣田（氣藏）的主要分布區(qū)，TOC低于2%的地區(qū)氣田（氣藏）相對不發(fā)育。顯然，有機質(zhì)豐度及烴源巖品質(zhì)對研究區(qū)氣藏的發(fā)育具有明顯的控制作用。

圖2 川西坳陷須三段TOC等值線圖

對研究區(qū)須三段泥巖氯仿瀝青“A”含量進(jìn)行了統(tǒng)計（共386件樣品），統(tǒng)計結(jié)果顯示研究區(qū)泥巖氯仿瀝青“A”含量普遍較低，其反映的有機質(zhì)豐度也較低。根據(jù)氯仿瀝青“A”含量評價烴源巖豐度結(jié)果（表1），氯仿瀝青“A”含量大于0.05%的有利烴源巖比例僅44.30%，氯仿瀝青“A”含量0.015%～0.05%的差烴源巖比例高達(dá)43.26%，氯仿瀝青“A”含量小于0.015%的非烴源巖比例占到12.44%，顯示研究區(qū)烴源巖有機質(zhì)豐度低，烴源巖品質(zhì)差，主要發(fā)育差與中等烴源巖。顯然由氯仿瀝青“A”含量與TOC評價研究區(qū)烴源巖有機質(zhì)豐度結(jié)果明顯不同。從前人對研究區(qū)氣源分析結(jié)果來看［14-15］，須三段烴源巖是須四段氣藏的重要物質(zhì)來源。所以，須三段烴源巖有機質(zhì)豐度應(yīng)當(dāng)較高、烴源巖品質(zhì)應(yīng)當(dāng)較好，TOC反映的有機質(zhì)豐度更能代表研究區(qū)烴源巖的真實特征。氯仿瀝青“A”含量反映的研究區(qū)烴源巖有機質(zhì)豐度偏低，究其原因可能是由于氯仿瀝青“A”含量受熱成熟作用影響較大。從下文對研究區(qū)烴源巖成熟度的分析可知，該區(qū)烴源巖成熟度較高，較高的成熟度使得烴源巖中氯仿瀝青“A”含量相對較低，因此使得氯仿瀝青“A”含量表征的烴源巖有機質(zhì)豐度低、品質(zhì)差。

2.2 有機質(zhì)類型

由于在顯微鏡下干酪根的顯微組分容易分類和觀察，因而其常成為確定有機質(zhì)類型最直觀和便捷的方法。由干酪根顯微組分組成特征獲得的類型指數(shù)TI值（TI＝（腐泥組含量×100＋殼質(zhì)組含量×50－鏡質(zhì)組含量×75－惰質(zhì)組含量×100）／100）是烴源巖有機質(zhì)類型劃分的常用指標(biāo)之一［16-17］。TI值劃分有機質(zhì)類型標(biāo)準(zhǔn)［18］：TI＞80，Ⅰ型干酪根；40＜TI＜80，Ⅱ1型干酪根；0＜TI＜40，Ⅱ2型干酪根；TI＜0，Ⅲ型干酪根。從川西坳陷須三段干酪根類型指數(shù)與鏡質(zhì)體含量關(guān)系（圖3）來看，川西坳陷須三段烴源巖干酪根類型指數(shù)TI值均小于80，未見I型干酪根的樣品。TI值小于0的III型干酪根比例最大，達(dá)到71%，Ⅱ2型與Ⅱ1型干酪根比例分別為16%和13%?？傮w上TI值以小于40為主，有機質(zhì)類型以Ⅱ2型與Ⅲ型為主，但Ⅲ型有機質(zhì)占絕對優(yōu)勢。烴源巖有機質(zhì)類型表現(xiàn)為典型的腐殖型。

圖3 川西坳陷須三段干酪根類型指數(shù)與鏡質(zhì)體含量關(guān)系圖

另外從研究區(qū)須三段烴源巖族組分三角圖（圖4）來看，絕大部分樣品集中分布在非烴＋瀝青質(zhì)端元，有機質(zhì)類型均以Ⅲ型占絕對優(yōu)勢，其次為少量的Ⅱ2型干酪根，Ⅱ1型干酪根數(shù)量極少，可以忽略不計。因此須三段烴源巖有機質(zhì)類型為腐殖型。

圖4 川西坳陷須三段烴源巖族組分三角圖

綜合干酪根顯微組分特征及氯仿瀝青“A”組成分析結(jié)果可知：川西坳陷須三段烴源巖有機質(zhì)類型為Ⅲ型與Ⅱ2型，其中以Ⅲ型占絕對優(yōu)勢，有機質(zhì)類型為腐殖型。

2.3 有機質(zhì)成熟度

烴源巖有機質(zhì)成熟度是衡量烴源巖實際生烴能力的重要指標(biāo)之一，是評價一個地區(qū)或某一烴源巖系生烴類型、生烴量及資源前景的重要依據(jù)。本次研究收集了川西坳陷須三段的巖樣鏡質(zhì)體反射率（Ro）數(shù)據(jù)共357件，從研究區(qū)樣品的烴源巖Ro與深度關(guān)系（圖5）來看，樣品Ro分布范圍廣（0.75%～2.76%），未見未成熟和低成熟的樣品，烴源巖Ro平均值為1.57%。從川西坳陷巖樣Ro值隨著深度的變化特征來看，隨著深度的增加，Ro值相應(yīng)增大，體現(xiàn)了正常的熱成熟演化特征。當(dāng)埋深達(dá)到2 700 m左右時，巖樣Ro值大于0.7%，開始進(jìn)入大量生烴期；當(dāng)埋深達(dá)到3 800 m左右時，巖樣Ro值達(dá)到1.3%，進(jìn)入生烴高峰期；當(dāng)埋深達(dá)到4 500 m左右時，巖樣Ro值達(dá)到2.0%，進(jìn)入過成熟階段，主要生成干氣。再從各個階段樣品的百分含量來看，成熟（73個）和高成熟（213個）的樣品達(dá)到了88%，顯示出了須三段有機質(zhì)天然氣成熟度相對較高，主要處于成熟與高成熟階段。

圖5 川西坳陷須三段烴源巖Ro與深度關(guān)系圖

3 結(jié)論

1）烴源巖在川西坳陷呈廣覆式分布，厚度較大。川西坳陷中段烴源巖的厚度最大，最大厚度超過了800 m，自中部向南北兩端逐漸減薄，且西部厚度大于東部。

2）須三段有機質(zhì)豐度高，烴源巖品質(zhì)較好，以中等—好烴源巖為主。烴源巖有機質(zhì)豐度差異不大，幾乎整個川西坳陷均已發(fā)育有利烴源巖，在川西坳陷中段有一定范圍的最好烴源巖發(fā)育。氣田（氣藏）多發(fā)育在有機碳含量大于2%的地區(qū)，顯示有機質(zhì)豐度及烴源巖品質(zhì)對該區(qū)氣藏發(fā)育的控制作用。

3）有機質(zhì)類型以Ⅲ型（腐殖型）為主，同時有一定的Ⅱ2型（腐泥—腐殖型）。

4）熱演化程度高，Ro最小值為0.75%，有機質(zhì)主要處于成熟與高成熟階段。

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