劉洪星, 王 登, 紀中云, 趙汗青

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司 物探事業(yè)部 物探研究院,天津 300451; 2.湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034)

1 地質(zhì)背景

庫車坳陷位于塔里木盆地北部的天山南麓,經(jīng)由天山板塊與塔里木板塊相互碰撞、擠壓而形成,具有再生前陸盆地的沉積構(gòu)造特征,發(fā)育有煤系和湖相烴源巖。盆地呈東西向展布,自下而上沉積了三疊系、侏羅系、下白堊統(tǒng)、古近系、新近系和第四系等地層[1-3]。

庫車坳陷中、新生界發(fā)育有巨厚的陸相沉積地層,其中具有生烴潛力的地層主要集中在三疊系—侏羅系。三疊系—侏羅系露頭剖面在庫車坳陷內(nèi)從東部到西部都有出露,但較完整鉆揭三疊系—侏羅系地層的井并不多,依南2井是該地區(qū)唯一鉆揭完整中生界地層的一口探井,其自上而下依次鉆遇了侏羅系克孜勒努爾組、陽霞組和三疊系塔里奇克組、黃山組。因此,這里主要根據(jù)依南2井地質(zhì)樣品來研究庫車坳陷的中生界烴源巖的地球化學(xué)特征。

本文共分析庫車坳陷依南2井烴源巖樣品51個,其中侏羅系(克孜勒努爾組、陽霞組)烴源巖樣品49個,三疊系(黃山組)烴源巖樣品2個,巖性包括暗色泥巖和煤。

2 烴源巖評價

2.1 有機質(zhì)豐度

有機質(zhì)豐度是評價烴源巖生烴數(shù)量的重要依據(jù),而有機碳含量(TOC/%)、巖石熱解參數(shù)中的生烴潛量(S1+S2/%)、氯仿瀝青“A”(mg/g)含量等是評價有機質(zhì)豐度的重要指標[4]。本文依據(jù)中國煤系地層生油巖有機質(zhì)豐度評價標準[5],對依南2井烴源巖進行綜合評價。

依南2井侏羅系克孜勒努爾組暗色泥巖有機碳含量介于0.68%～9.81%之間,均值2.76%(表1),生烴潛量介于0.49～21.70 mg/g之間,均值4.7 mg/g,為中等烴源巖;煤有機碳含量介于22.18%～91.50%之間,均值50.63%,生烴潛量介于40.19～64.11 mg/g之間,均值50.34 mg/g,為中等烴源巖;陽霞組暗色泥巖有機碳含量介于0.41%～14.3%之間,均值5.18%,生烴潛量介于0.87～33.4 mg/g之間,均值9.92 mg/g,為好烴源巖;煤有機碳含量介于32.73%～79.34%之間,均值53.73%,生烴潛量介于29.34～82.47 mg/g之間,均值50.94 mg/g,為中等烴源巖;三疊系黃山組樣品較少,暗色泥巖有機碳含量介于0.4%～1.0%之間,均值0.7%,生烴潛量介于0.2～0.23 mg/g之間,均值0.22 mg/g,為差烴源巖。

2.2 有機質(zhì)類型

有機質(zhì)豐度是生烴的物質(zhì)基礎(chǔ),而有機質(zhì)類型則是決定和影響生烴類型和數(shù)量的重要因素[6-7]。

依南2井各層位樣品的氫指數(shù)(IH)分布范圍較廣,介于33～454 mg/g之間。其中侏羅系克孜勒努爾組烴源巖氫指數(shù)分布在44～184 mg/g之間,顯示以Ⅱ2型為主,少數(shù)為Ⅲ型的母質(zhì)特征(圖1);陽霞組烴源巖氫指數(shù)分布于33～454 mg/g之間,表明以Ⅱ1和Ⅱ2型為主,少數(shù)Ⅰ型的母質(zhì)特征;三疊系黃山組烴源巖氫指數(shù)均較低,介于17～48 mg/g之間,表現(xiàn)出Ⅱ2型的母質(zhì)特征。

表1 庫車坳陷依南2井不同層位烴源巖中有機質(zhì)豐度統(tǒng)計結(jié)果Table 1 Statistical results of organic matter abundance of source rock in different layers of 2 well Yinan in Kuche depression

圖2 依南2井不同層位烴源巖中鏈烷烴系列(m/z=85)分布特征Fig.2 Distribution characteristics of alkanes series (m/z=85)in different layers of 2 well Yinan

圖1 依南2井不同層位烴源巖中最高熱解峰溫和氫指數(shù)與有機質(zhì)類型關(guān)系Fig.1 Relationship between the highest thermal decomposition peak & the hydrogen index and organic matter type of source rock in different layers of 2 well Yinan

2.3 有機質(zhì)成熟度

現(xiàn)代成烴理論認為,有機質(zhì)豐度和類型是油氣生成的基礎(chǔ),而有機質(zhì)的熱演化程度是另一個關(guān)鍵因素,因為有機質(zhì)或干酪根只有達到一定的演化程度才能大量生烴和排烴[8],鏡質(zhì)體反射率(Ro/%)和巖石最高熱解峰溫(Tmax/℃)是常用的成熟度判識指標[9]。

依南2井各層位烴源巖Ro值分布在0.78%～1.30%,最高熱解峰溫Tmax值分布在433～483 ℃之間,表明該井所揭示烴源巖處于成熟—高成熟階段。

侏羅系克孜勒努爾組烴源巖的Ro值分布在0.78%～0.87%之間,Tmax值分布在441～463 ℃之間,處于臨界成熟—成熟階段;陽霞組烴源巖的Ro值分布在0.81%～1.30%之間,Tmax值分布在433～472 ℃之間,處于成熟階段;三疊系黃山組Tmax值分布在475～483 ℃之間,處于高成熟階段(表2)。

3 烴源巖生物標志物特征

3.1 正構(gòu)烷烴分布特征

依南2井侏羅系克孜勒努爾組、陽霞組和三疊系黃山組烴源巖正構(gòu)烷烴系列均為前峰型,nC18或nC16為主峰,奇偶優(yōu)勢不明顯(圖2)。植烷系列均表現(xiàn)出姥鮫烷(Pr)的豐度高于植烷(Ph),其中克孜勒努爾組烴源巖Pr/Ph值為1.58～3.35,平均值為2.35,表明其沉積于偏氧化的沼澤環(huán)境;陽霞組烴源巖的Pr/Ph值為1.20～1.86,平均值為1.49,表明其形成于弱還原—弱氧化型沉積環(huán)境;黃山組烴源巖的Pr/Ph值為1.62,表明其形成于弱還原—弱氧化型沉積環(huán)境[10]。

表2 庫車坳陷依南2井不同層位烴源巖成熟度參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果Table 2 Statistical results of maturity parameters of source rock in different layers of 2 well Yinan in Kuche depression

圖3 依南2井不同層位烴源巖中萜烷系列(m/z=191)分布特征Fig.3 Distribution characteristics of terpene series (m/z=191) in different layers of 2 well Yinan

圖4 依南2井不同層位烴源巖中規(guī)則甾烷(m/z=217) C27-C28-C29碳數(shù)分布特征Fig.4 Carbon number distribution characteristics of regular sterane (m/z=217) C27-C28-C29 in different layers of 2 well Yina

3.2 萜烷類標志物分布特征

3.3 甾烷類化合物特征

甾烷系列的分布特征表明,依南2井不同層位烴源巖中存在較大差異,如克孜勒努爾組烴源巖中短側(cè)鏈甾烷含量較低,(孕甾烷+升孕甾烷)/ααα20RC29甾烷分布于0.30～0.36之間;陽霞組烴源巖中短側(cè)鏈甾烷含量較高,(孕甾烷+升孕甾烷)/ααα20RC29甾烷分布于0.60～0.82之間;三疊系黃山組烴源巖中短側(cè)鏈甾烷含量中等,(孕甾烷+升孕甾烷)/ααα20RC29甾烷值為0.49(表3)。

侏羅系克孜勒努爾組烴源巖中C27-29規(guī)則甾烷呈“反L型”分布(圖4),C27甾烷與C28甾烷相對含量分別介于0.07～0.20和0.22～0.26之間,C29甾烷相對含量介于0.58～0.67之間,表明該套烴源巖中的有機質(zhì)主要來源于陸生植物;侏羅系陽霞組烴源巖表現(xiàn)為C27甾烷與C29甾烷豐度相對較高,呈不對稱“V型”分布(圖4),C28甾烷含量相對較低,C27甾烷與C29甾烷相對含量分別介于0.25～0.30和0.43～0.47之間,C28甾烷相對含量介于0.27～0.30之間,顯示低等水生生物和陸生植物的混源特征;三疊系黃山組烴源巖中C27甾烷、C28甾烷、C29甾烷相對含量分別為0.26、0.36和0.38,主要特點是C28甾烷含量偏高,表明這套烴源巖中有機質(zhì)的生源構(gòu)成較為特殊,這也是由其水體較深和偏還原的沉積特征決定的。

從圖4可以看出依南2井烴源巖有較高的重排甾烷。克孜勒努爾組烴源巖中重排甾烷與甾烷的值分布在0.25～0.32之間;陽霞組烴源巖中重排甾烷與甾烷的值分布在0.32～0.44之間;而黃山街組烴源巖中重排甾烷與甾烷的值分別為0.12;這說明克孜勒努爾組與陽霞組氧化性較高,且克孜勒努爾組與陽霞組比黃山組更富粘土礦物,這與烴源巖中萜類生物標志參數(shù)指示的意義一致。

侏羅系克孜勒努爾組烴源巖生物標志物成熟度參數(shù)中C29甾烷20S/(20S+20R)為0.38～0.42之間,C29甾烷ββ/(ββ+αα)值在0.43～0.46之間,C31升藿烷22S/(22S+22R)比值在0.58～0.60之間;陽霞組烴源巖中C29甾烷20S/(20S+20R)為0.41～0.45之間,C29甾烷ββ/(ββ+αα) 值在0.47～0.51之間,C31升藿烷22S/(22S+22R)比值在0.57～0.58之間;三疊系黃山組烴源巖中C29甾烷20S/(20S+20R)為0.49,C29甾烷ββ/(ββ+αα)值為0.42,C31升藿烷22S/(22S+22R)比值為0.58,表明依南2井烴源巖中的有機質(zhì)均已入成熟階段,這與鏡質(zhì)體放射率Ro值所反映的演化程度相當(dāng)。

表3 庫車坳陷依南2井不同層位烴源巖中甾烷類生物標志化合物參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果Table 3 Statistical results of the parameters of sterane biomarker compounds in different layers of 2 well Yinan in Kuche depression

注:A為C27/C27-29;B為C28/C27-29;C為C29/C27-29;D為重排甾烷/規(guī)則甾烷;E為孕甾烷/規(guī)則甾烷;F為C29甾烷20S/(20S+20R);G為C29甾烷ββ/(ββ+αα)。

4 結(jié)論

(1) 依南2井烴源巖有機質(zhì)豐度總體偏高,其中侏羅系陽霞組烴源巖最好,其次為侏羅系克孜勒努爾組,次為三疊系黃山組,它們的有機質(zhì)類型以Ⅱ1型和Ⅱ2型為主,處于臨界成熟—高成熟熱演化階段,生烴潛力較大。

(2) 依南2井侏羅系克孜勒努爾組與陽霞組烴源巖中生物標志化合物的分布特征較為相近,顯示沼澤環(huán)境烴源巖特有的有機質(zhì)生源構(gòu)成,三疊系黃山組(T3h)烴源巖中具有完全不同的生物標志物的分布特點,這是由它們形成于水體較深,偏還原沉積環(huán)境決定的。而三疊系—侏羅系烴源巖在生物標志物分布與組成特征所呈現(xiàn)出來的變化也是沉積環(huán)境由湖相過渡到沼澤相的具體體現(xiàn)。

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