(長(zhǎng)江大學(xué)地球球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州434023）

李坤運(yùn)(中石油大港油田分公司開(kāi)發(fā)事業(yè)部，天津300475）

頁(yè)巖成熟度表明有機(jī)質(zhì)的成熟階段，也影響頁(yè)巖中吸附在有機(jī)物表面的天然氣量。據(jù)北美地區(qū)實(shí)際勘探情況，反映頁(yè)巖成熟度的鏡質(zhì)體反射率（Ro）的變化大致從0．4%到1．9%[1]。低成熟Barnett頁(yè)巖的地方，產(chǎn)氣速率就比較低。在許多Barnett頁(yè)巖高成熟的井中，產(chǎn)氣速率比較高。在密歇根盆地的Antrim頁(yè)巖中，熱成因的頁(yè)巖氣含量向成熟度增加的方向不斷增加，含氣頁(yè)巖的生氣量和賦存的氣體量與成熟度成正比[2]。因此，成熟度是評(píng)價(jià)可能的高產(chǎn)頁(yè)巖氣的關(guān)鍵地球化學(xué)參數(shù)。鏡質(zhì)體反射率隨溫度呈正比變化趨勢(shì)且不可逆，故被廣泛用于熱演化史恢復(fù)[3]。筆者利用相關(guān)測(cè)井資料對(duì)建南地區(qū)重點(diǎn)井太1井進(jìn)行了剝蝕厚度恢復(fù)，結(jié)合四川盆地中生代地?zé)釟v史資料，利用古熱流法反演得到了研究區(qū)上三疊-下侏羅統(tǒng)主要頁(yè)巖層段的古地溫演化史，再結(jié)合太1井樣點(diǎn)實(shí)測(cè)Ro值，恢復(fù)得到烴源巖的成熟度史。

1 地質(zhì)概況

鄂西渝東地區(qū)的建南構(gòu)造位于鄂西渝東的石柱復(fù)向斜上，屬川東-鄂西基底起伏構(gòu)造帶的次級(jí)構(gòu)造單元，在晚三疊世至侏羅紀(jì)時(shí)期屬四川盆地的一部分，侏羅紀(jì)以來(lái)經(jīng)歷過(guò)多期褶皺和斷裂變形，新近紀(jì)形成現(xiàn)今格局[4]。研究區(qū)內(nèi)區(qū)域性不整合面見(jiàn)于志留系與泥盆系之間、石炭系與二疊系之間、上二疊統(tǒng)與下二疊統(tǒng)之間、中三疊統(tǒng)與上三疊統(tǒng)之間和中生界與新生界之間[4]。

石柱復(fù)向斜地層發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期為海西-早印支期、晚印支-早燕山期，屬同造山前陸盆地演化階段，以湖泊相、河流相沉積為主，筆者研究的上三疊統(tǒng)-下侏羅統(tǒng)發(fā)育于該時(shí)期。下侏羅統(tǒng)以湖泊相沉積為主，泥頁(yè)巖相對(duì)發(fā)育，自流井組東岳廟段黑色頁(yè)巖為區(qū)域上主力烴源巖的最重要發(fā)育層位之一。上三疊統(tǒng)以河流相為主，須家河組暗色泥巖和黑色炭質(zhì)頁(yè)巖，為區(qū)域上主力烴源巖的發(fā)育層位?？傮w來(lái)看，建南地區(qū)上三疊-下侏羅統(tǒng)主要以湖相沉積為主，生、儲(chǔ)、蓋成藏組合特征較明顯[5]（見(jiàn)圖1）。

2 成熟度史模擬分析

2．1 地層剝蝕量恢復(fù)分析

地層被剝蝕是多期沉積盆地中普遍存在的現(xiàn)象，它對(duì)沉積盆地中油氣的生成、運(yùn)移和聚集等都會(huì)產(chǎn)生重要影響。目前恢復(fù)剝蝕厚度的方法主要有泥巖聲波時(shí)差法、鏡質(zhì)體反射率法、包體測(cè)溫法、磷灰石裂變徑跡法、波動(dòng)分析方法、鄰層厚度比值法、未被剝蝕地層厚度趨勢(shì)延伸法以及地質(zhì)類(lèi)比法、古地溫梯度法、沉積速率比值法等。利用聲波時(shí)差資料恢復(fù)剝蝕量的前提是泥質(zhì)巖的壓實(shí)過(guò)程不受時(shí)間因素影響，而且壓實(shí)作用不可逆。該方法認(rèn)為在有剝蝕的地區(qū)，當(dāng)不整合面以上沉積物的厚度小于剝蝕厚度時(shí)，將不整合以下泥巖的壓實(shí)趨勢(shì)線(xiàn)上延至地表未固結(jié)泥巖的聲波時(shí)差值即為古地表[6]，古地表與不整合面之間的距離即為剝蝕厚度。這種方法依賴(lài)于正確地確定地下沉積層的孔隙度-深度和聲波時(shí)差-深度的關(guān)系，但當(dāng)剝蝕面再度下沉至大于剝蝕厚度的深度以下時(shí)，因壓實(shí)趨勢(shì)改變，則無(wú)法算出剝蝕量的大小。

圖1 建南地區(qū)上三疊-下侏羅統(tǒng)沉積柱狀示意圖

地表聲波時(shí)差根據(jù)實(shí)際鉆井不整合面以上地層的泥巖壓實(shí)的趨勢(shì)線(xiàn)延伸至地表來(lái)計(jì)算。由于建南地區(qū)不整合面以上缺少聲波時(shí)差數(shù)據(jù)，根據(jù)正常的地表聲波時(shí)差范圍，結(jié)合該地區(qū)實(shí)際情況，選取635μs／m為該地區(qū)地表聲波時(shí)差值。

以典型井太1井作為研究對(duì)象，將其中泥質(zhì)巖層段的平均深度與相對(duì)應(yīng)的聲波時(shí)差值放在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，除去異常壓實(shí)段和其他非正常點(diǎn)聲波時(shí)差數(shù)據(jù)后，得到太1井的聲波時(shí)差(AC）-厚度(H）關(guān)系圖及剝蝕厚度(見(jiàn)圖2）。從晚燕山到喜馬拉雅期，建南地區(qū)一直處于抬升剝蝕階段。太1井在沉積上三疊統(tǒng)至下侏羅統(tǒng)之后遭受強(qiáng)烈剝蝕，現(xiàn)今僅保留中下侏羅統(tǒng)，剝蝕強(qiáng)度較大，根據(jù)泥巖聲波時(shí)差法恢復(fù)剝蝕厚度，該井的剝蝕量為1486m。

圖2 太1井剝蝕厚度恢復(fù)

2．2 熱演化史恢復(fù)分析

建南所屬的鄂西-渝東地區(qū)古熱流在晚二疊世初期達(dá)到最高78mW／m2，到現(xiàn)今持續(xù)降低，在侏羅紀(jì)末期平均為54mW／m2[3]，考慮到利用古溫標(biāo)只能反演出地層達(dá)到最高古地溫時(shí)及其之后的成熟度史[7]，故選用古熱流法[8]對(duì)太1井上三疊-下侏羅統(tǒng)進(jìn)行成熟度史恢復(fù)較為適宜。該方法的基本原理確定剝蝕層的剝蝕厚度，將現(xiàn)今地層厚度回剝，恢復(fù)地層埋藏史，模擬該階段的沉積或剝蝕等熱體制變動(dòng)事件，結(jié)合盆地?zé)崃魇?，重建地層溫度史[3]。反演流程如圖3所示。

圖3 古熱流法熱史恢復(fù)原理流程

太1井熱史反演過(guò)程中的地質(zhì)參數(shù)(如巖性，熱流等）及Ro樣點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)石化江漢油田建南地區(qū)鉆井測(cè)試數(shù)據(jù)或文獻(xiàn) [9-10]中的相關(guān)數(shù)據(jù)。在熱史恢復(fù)過(guò)程中，選用Easy%Ro[11]來(lái)進(jìn)行烴類(lèi)成熟史模擬，恢復(fù)結(jié)果如圖4和圖5所示。

從圖4可以看出，建南地區(qū)上三疊-下侏羅統(tǒng)的最高古地溫曾經(jīng)到達(dá)165℃，現(xiàn)今溫度大概在60～75℃，根據(jù)有機(jī)質(zhì)演化階段和特征，該溫度對(duì)應(yīng)的階段為有機(jī)質(zhì)的成熟階段，適合油氣的生成。

從圖5可以看出，上三疊統(tǒng)須家河組烴源巖進(jìn)入生油門(mén)限(Ro=0．5%）的時(shí)間大致距今195Ma（早侏羅世），成熟度Ro達(dá)到1．0%的時(shí)間大致距今170Ma（中侏羅世），埋深達(dá)到3100m，溫度達(dá)到108℃。下侏羅統(tǒng)烴源巖進(jìn)入生油門(mén)限(Ro=0．5%）的時(shí)間大致距今180Ma（早-中侏羅世），成熟度Ro達(dá)到1．0%的時(shí)間大致距今145Ma（晚侏羅世），埋深達(dá)到3500m，溫度達(dá)到105℃。

綜合分析認(rèn)為，研究區(qū)上三疊-下侏羅系烴源巖早-中侏羅世開(kāi)始生烴，以生油為主，其后不久在中-晚侏羅世達(dá)到了生烴高峰，以氣為主。侏羅紀(jì)末期的構(gòu)造活動(dòng)，有利地配合了烴源巖的排烴過(guò)程，同時(shí)形成的圈閉，有利于油氣聚集。

通過(guò)該區(qū)多個(gè)典型井的熱史恢復(fù)可知，區(qū)域內(nèi)現(xiàn)今頁(yè)巖成熟度普遍處于1．0%以上，處于有機(jī)質(zhì)的成熟階段，具有較大的生氣潛力。

圖4 太1井古地溫演化史

圖5 太1井頁(yè)巖成熟度演化史

3 結(jié) 論

1）頁(yè)巖氣藏中，有機(jī)質(zhì)的成熟度不僅反映烴源巖生烴期次，而且影響著儲(chǔ)層有機(jī)質(zhì)表面的吸附氣含量，北美地區(qū)勘探情況亦證明，成熟度是評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣藏的重要參數(shù)。

2）晚燕山到喜馬拉雅期，建南地區(qū)一直處于抬升剝蝕階段。太1井在沉積上三疊統(tǒng)至下侏羅統(tǒng)之后遭受強(qiáng)烈剝蝕，現(xiàn)今僅保留中下侏羅統(tǒng)，剝蝕強(qiáng)度較大，根據(jù)泥巖聲波時(shí)差法恢復(fù)剝蝕厚度，該井的剝蝕量為1486m。

3）太1井成熟度史恢復(fù)結(jié)果表明，建南地區(qū)上三疊-下侏羅系烴源巖早-中侏羅世開(kāi)始生烴，以生油為主，其后不久在中-晚侏羅世達(dá)到了生烴高峰，以生氣為主。侏羅紀(jì)末期的構(gòu)造活動(dòng)，有利地配合了烴源巖的排烴過(guò)程，同時(shí)形成的圈閉有利于油氣聚集。

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