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        川東地區(qū)下侏羅統(tǒng)涼高山組烴源巖資源潛力評價

        2022-10-13 06:18:34李世臨葉朝陽張文濟
        天然氣勘探與開發(fā) 2022年3期
        關(guān)鍵詞:川東地區(qū)干酪根源巖

        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(chǎn)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(nèi)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(zhì)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(jù)四川盆地第四次資評結(jié)果,川東地區(qū)為涼高山組的主生烴中心,致密油地質(zhì)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(xiàn)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(jié)果,對區(qū)內(nèi)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(fù)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(jù)井下巖屑錄井并結(jié)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(shù)多、單層厚度小的特點,發(fā)育層數(shù)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(zhì)豐度

        對于泥質(zhì)烴源巖,有機質(zhì)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(jié)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(zhì)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(zhì)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(jié)果顯示,涼高山組干酪根顯微組分以鏡質(zhì)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(zhì)組(6.0%~9.0%,均值為7.8%)、殼質(zhì)組(0~1%,均值0.8%)。干酪根類型指數(shù)線介于-71.75~14.00之間,顯示涼高山組絕大部分樣品有機質(zhì)類型主要為Ⅲ型,少量Ⅱ型,分別占樣品總數(shù)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(jié)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(zhì)類型劃分標準[17],測試數(shù)據(jù)顯示川東地區(qū)該套目的層泥頁巖干酪根類型主要表現(xiàn)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(shù)

        根據(jù)對川東地區(qū)內(nèi)樣品所測得的熱解數(shù)據(jù)分析,利用HI-Tmax巖石熱解法來劃分有機質(zhì)類型,川東地區(qū)內(nèi)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(shù)類型劃分圖

        結(jié)合干酪根顯微組分、碳同位素、巖石熱解參數(shù)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(zhì)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(zhì)體反射率Ro是最直觀地表征有機質(zhì)成熟度的參數(shù)之一;巖石熱解Tmax也常用于有機質(zhì)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(zhì)豐度、可溶有機質(zhì)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(jié)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(fēng)化有關(guān);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(shù)據(jù)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(jù)川東地區(qū)內(nèi)30口鉆井和幾個剖面涼高山組暗色泥頁巖樣品成熟度數(shù)據(jù),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(nèi)涼高山組烴源巖有機質(zhì)成熟度變化不大,呈現(xiàn)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(shù)

        本次生烴強度的計算方法選用有機質(zhì)熱模擬參數(shù)法來計算川東地區(qū)內(nèi)烴源巖的生烴量。計算主要參數(shù)有:烴源巖的巖石密度、有機碳含量、有機質(zhì)的產(chǎn)烴率和有機碳恢復(fù)系數(shù)。根據(jù)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(jù)圖5求出;有機質(zhì)的產(chǎn)烴率根據(jù)圖12不同類型烴源巖有機質(zhì)Ro與產(chǎn)烴率之間的關(guān)系[13]。

        圖12 不同類型烴源巖產(chǎn)氣率圖版(第四次資源評價)

        有機碳恢復(fù)系數(shù)(Kc)是有機質(zhì)熱模擬參數(shù)法重要參數(shù)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(jù)原始有機碳與殘?zhí)己恐惹蟪龌謴?fù)系數(shù)(即C原/C殘=Kc)。然后再根據(jù)各類烴源巖在不同模擬溫度下的Kc值與對應(yīng)的Ro值,建立起Kc~Ro關(guān)系曲線。本次所采用有機碳恢復(fù)系數(shù)(Kc)是根據(jù)原四川石油管理局研究院地質(zhì)實驗室的熱模擬實驗資料所建立起Kc~Ro關(guān)系曲線(表 2)。

        表2 各類烴源巖有機碳恢復(fù)系數(shù)表[18]

        5.2 計算結(jié)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(nèi)構(gòu)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(jié)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(shù)多、單層厚度小的特點,厚度分布在15~112m,發(fā)育層數(shù)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(zhì)類型和巖石熱解參數(shù)類型劃分,有機質(zhì)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(xiàn)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(nèi)構(gòu)造生烴強度相對較高。

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