李世臨 張 靜 葉朝陽 歐 易 張文濟 陳 芮

1.中國石油西南油氣田公司重慶氣礦 2.中國石油西南油氣田公司川中油氣礦

0 引言

前人對四川盆地下侏羅統(tǒng)涼高山組的研究大多集中于川中地區(qū)的致密砂巖油氣儲層及成藏條件研究[1-5]，認為川中地區(qū)是典型的裂縫性超致密油氣藏，屬于巖性控制的裂縫性氣藏[6]，具有面積大，油氣層薄，物性差，產量低的特點[7]。王世謙等研究認為川東地區(qū)侏羅系具有與川中地區(qū)侏羅系十分相似的油氣成藏條件，其烴源巖厚度大、儲層致密、油氣資源豐富，是四川盆地內除川中侏羅系之外還有希望找到原生油藏的一個有利地區(qū)[8-10]。鄒才能等認為陸相頁巖油氣是中國源巖油氣最具潛力的組成類型，是中國陸上未來“進源找油”最重要的突破對象[11]。無論是致密油氣還是頁巖油氣藏，優(yōu)質烴源巖是先決條件[12]。涼高山組泥頁巖和致密砂巖在川東地區(qū)具有分布面積廣闊、埋深較淺、資源潛力大的特點。據四川盆地第四次資評結果，川東地區(qū)為涼高山組的主生烴中心，致密油地質資源量和可采資源量分別為1.215×108t[13]。川東地區(qū)涼高山組鉆井油氣顯示114井次，洋渡1井中測自噴獲氣1.83×104m3/d、油1.16 m3/d；2021年4月，天東002-X18上試涼高山組致密砂巖儲層，自噴獲氣1.29×104m3/d，微量凝析油；2021年1月，涪陵北部的泰頁1井，通過水平井鉆井及分段壓裂測試獲氣 7.5×104m3/d、油 9.8 m3/d，實現了侏羅系涼高山組湖相頁巖油氣新層系勘探重大突破[14]。因此，有必要對川東涼高山組烴源開展系統(tǒng)評價，本次通過46口井巖心、巖屑及野外露頭樣品共計420余樣次的分析化驗及92口井的TOC測井解釋結果，對區(qū)內的涼高山組的烴源巖進行了定性和定量評價，基本摸清了其勘探潛力。

1 烴源巖厚度與分布

涼高山組巖性較為復雜，下段以黃綠色、灰綠色、深灰色泥頁巖為主，夾中—薄層、局部厚層粉砂巖、砂巖，偶夾介殼灰?guī)r；上段以深灰、灰黑色泥頁巖為主，夾淺灰色細砂巖，偶夾薄層狀介殼灰?guī)r，砂巖石英含量較高，多為石英砂巖，水平微細層理和小型交錯層理較發(fā)育。上段頂部泥頁巖與上覆沙溪廟組底部砂巖接觸，下段為砂巖與下伏自流井組過渡層泥巖分界（圖1）。

圖1 川東地區(qū)侏羅系涼高山組地層綜合柱狀圖

川東地區(qū)以淺湖—水下三角洲沉積為主，烴源巖主要分布于淺湖沉積環(huán)境，上段和下段均有發(fā)育。根據井下巖屑錄井并結合測井資料統(tǒng)計分析，涼高山組暗色泥頁巖具有分布連續(xù)性稍差、層數多、單層厚度小的特點，發(fā)育層數5～27層，最大單層厚度6～33 m，總厚度在15～112 m之間。平面分布上川東腹地較厚，即梁平—大竹—墊江一帶發(fā)育厚度較大（圖2）。

圖2 川東地區(qū)涼高山組烴源巖厚度等值線圖

2 有機質豐度

對于泥質烴源巖，有機質豐度較為統(tǒng)一的標準是有機碳含量的下限值為0.5%，生烴潛量（Pg=S1+S2）下限為 1 mg/g[15-16]（表 1）。

表1 烴源巖有機碳豐度評價標準表

本次通過川東地區(qū)涼高山組46口井共187個巖心、巖屑、野外露頭樣品分析結果看，有166個樣品有機碳含量大于0.5%，為有效烴源巖。有機碳含量分布在0.5%～3.21%，總平均值為1.23%；其中有機碳含量為0.5%～0.6%的樣品比例為7.83%；有機碳含量為0.6%～1.0%的樣品比例為30.72%；有機碳含量為1.0%～2.0%的樣品比例為54.82%；有機碳含量為大于2.0%的樣品比例為6.63%（圖3），因此，川東地區(qū)涼高山組暗色泥頁巖屬于中等—較好烴源巖。

圖3 川東地區(qū)涼高山組有機碳含量頻率圖和散點圖

從生烴潛量來看，川東地區(qū)39口井巖心和巖屑共99個樣品的S1+S2值為0.06～12.12 mg/g，平均 2.68 mg/g（圖 4）。

圖4 川東地區(qū)涼高山組生烴潛量（S1+S2）頻率圖和散點圖

烴源巖有機質豐度評價綜合分析認為，涼高山組烴源巖較好的為主要分布在墊江—梁平—忠縣—石柱一帶，平均TOC超過1.5%（圖5）。

圖5 川東地區(qū)涼高山組平均有機碳含量等值線圖

3 有機質類型

3.1 干酪根顯微組分組成

川東地區(qū)涼高山組5件樣品干酪根顯微組分測試結果顯示，涼高山組干酪根顯微組分以鏡質組為主（圖6），含量介于42.0%～89.0%，均值為65.6%；其次為腐泥組，含量介于3.0%～51.0%，均值為25.8%；少量惰質組（6.0%～9.0%，均值為7.8%）、殼質組（0～1%，均值0.8%）。干酪根類型指數線介于-71.75～14.00之間，顯示涼高山組絕大部分樣品有機質類型主要為Ⅲ型，少量Ⅱ型，分別占樣品總數的80%、20%。

圖6 川東地區(qū)涼高山組泥頁巖干酪根顯微組分鏡下特征圖

3.2 干酪根δ13C值

川東地區(qū)涼高山組泥頁巖干酪根碳同位素測試結果顯示，6個樣品的干酪根δ13C值介于-25.23‰～-26.77‰之間，均值為-26.17‰，參照有機質類型劃分標準[17]，測試數據顯示川東地區(qū)該套目的層泥頁巖干酪根類型主要表現為Ⅱ2型和Ⅲ型（圖7）。

圖7 川東地區(qū)涼高山組泥頁巖干酪根碳同位素分布及類型劃分圖

3.3 烴源巖熱解參數

根據對川東地區(qū)內樣品所測得的熱解數據分析，利用HI-Tmax巖石熱解法來劃分有機質類型，川東地區(qū)內涼高山組暗色泥頁巖樣品大部分屬于Ⅱ型干酪根，含有少量Ⅲ型干酪根（圖8）。

圖8 川東地區(qū)涼高山組烴源巖熱解參數類型劃分圖

結合干酪根顯微組分、碳同位素、巖石熱解參數三項指標，綜合分析認為，川東地區(qū)涼高山組暗色泥頁巖有機質類型以Ⅱ2型為主，Ⅱ1型和Ⅲ型為輔。

4 烴源巖成熟度（RO）

干酪根的鏡質體反射率Ro是最直觀地表征有機質成熟度的參數之一；巖石熱解Tmax也常用于有機質或地層熱演化程度的判斷，但它受到的影響因素很多，諸如巖性、有機質豐度、可溶有機質含量、瀝青分布與充填等。

川東地區(qū)涼高山組64個泥頁巖樣品測試結果顯示，涼高山組Ro值介于0.57%～1.53%之間（圖9a），平均值1.14%。Ro直方圖顯示（圖9b），4.69%的樣品Ro分布在0.5%～0.7%之間，處于未成熟階段，這幾個樣品為剖面樣品，Ro值較井下樣品低，可能與樣品受風化有關；75%的樣品Ro值分布于0.7%～1.3%之間，處于成熟階段；20.31%的樣品分布于1.3%～2.0%之間，處于高成熟階段；綜上所述，涼高山組泥頁巖熱演化程度中等，處于成熟—高成熟演化階段。同時，涼高山組52個熱解實驗數據顯示，該套泥頁巖Tmax值介于306～757℃之間，平均值為443.7℃，Tmax直方圖顯示，53.85%的樣品Tmax值分布于440～450℃之間，處于成熟階段；25%的樣品分布于450～490℃之間，處于高成熟階段（圖10）；表明涼高山組52個烴源巖樣品的Tmax值絕大部分處于成熟-高成熟區(qū)域，利于油氣的生成，這和Ro指向是一致的。

圖9 川東地區(qū)涼高山組Ro分布直方圖

圖10 川東地區(qū)涼高山組Tmax分布直方圖

根據川東地區(qū)內30口鉆井和幾個剖面涼高山組暗色泥頁巖樣品成熟度數據，參考前人研究成果，繪制了川東地區(qū)涼高山組暗色泥頁巖Ro等值線圖11。從圖中可以看出，在平面上，川東地區(qū)內涼高山組烴源巖有機質成熟度變化不大，呈現由中間往四周增高的趨勢，墊江地區(qū)Ro值最低，由該地區(qū)向四周逐漸增大，至川東地區(qū)東部的云陽—建南—豐都以南地區(qū)，Ro值高達1.4%。

圖11 川東地區(qū)涼高山組暗色泥頁巖Ro等值線圖

5 生烴強度定量計算

5.1 計算方法與參數

本次生烴強度的計算方法選用有機質熱模擬參數法來計算川東地區(qū)內烴源巖的生烴量。計算主要參數有：烴源巖的巖石密度、有機碳含量、有機質的產烴率和有機碳恢復系數。根據測井和分析化驗資料，川東地區(qū)涼高山組烴源巖巖石密度取值為2.6 t/m3。有機碳含量根據圖5求出；有機質的產烴率根據圖12不同類型烴源巖有機質Ro與產烴率之間的關系[13]。

圖12 不同類型烴源巖產氣率圖版（第四次資源評價）

有機碳恢復系數（Kc）是有機質熱模擬參數法重要參數之一，一般通過低成熟烴源巖熱模擬實驗獲得殘?zhí)假Y料，再根據原始有機碳與殘?zhí)己恐惹蟪龌謴拖禂担碈原/C殘=Kc）。然后再根據各類烴源巖在不同模擬溫度下的Kc值與對應的Ro值，建立起Kc～Ro關系曲線。本次所采用有機碳恢復系數（Kc）是根據原四川石油管理局研究院地質實驗室的熱模擬實驗資料所建立起Kc～Ro關系曲線（表 2）。

表2 各類烴源巖有機碳恢復系數表[18]

5.2 計算結果

川東地區(qū)侏羅系涼高山組暗色泥巖總生烴強度一般在1.59×108～8.97×108m3/km2之間，墊江、忠縣、梁平區(qū)域內構造生烴強度相對較高，其中在拔向1井可以達到8.97×108m3/km2（圖13），墊江以西、長壽、涪陵以南生烴強度相對較低，甚至無生烴能力。川東地區(qū)總生烴量為7.68×1012m3，平均生烴強度為1.89×108m3/km2。

圖13 川東地區(qū)涼高山組生烴強度等值線圖

6 結論

1）涼高山組烴源巖主要發(fā)育灰色和灰黑色泥頁巖，具有分布連續(xù)性稍差、層數多、單層厚度小的特點，厚度分布在15～112m，發(fā)育層數5～27層，最大單層厚度6～33m，主要分布梁平—大竹—墊江一帶。

2）綜合烴源巖有機碳含量和生烴潛量（S1+S2）來看，涼高山組發(fā)育較好～好的烴源巖，主要分布在墊江—梁平—忠縣—石柱一帶。

3）通過干酪根鏡檢有機質類型和巖石熱解參數類型劃分，有機質類型以以Ⅱ2型為主，Ⅱ1型和Ⅲ型為輔。

4）涼高山組烴源巖處于處于成熟—高成熟演化階段，在平面上，呈現由中間往四周增高的趨勢，墊江地區(qū)Ro值最低，由該地區(qū)向四周逐漸增大，至川東地區(qū)東部的云陽—建南—豐都以南地區(qū)，平均Ro值高達1.4%。

5）總生烴強度一般在1.59×108～8.97×108m3/km2之間，在墊江、忠縣、梁平區(qū)域內構造生烴強度相對較高。