劉洪星, 王 登, 紀(jì)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(gè),其中侏羅系(克孜勒努爾組、陽霞組)烴源巖樣品49個(gè),三疊系(黃山組)烴源巖樣品2個(gè),巖性包括暗色泥巖和煤。

2 烴源巖評(píng)價(jià)

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度是評(píng)價(jià)烴源巖生烴數(shù)量的重要依據(jù),而有機(jī)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(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)豐度的重要指標(biāo)[4]。本文依據(jù)中國煤系地層生油巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[5],對(duì)依南2井烴源巖進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

依南2井侏羅系克孜勒努爾組暗色泥巖有機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)豐度是生烴的物質(zhì)基礎(chǔ),而有機(jī)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(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)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(jī)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(jī)質(zhì)成熟度

現(xiàn)代成烴理論認(rèn)為,有機(jī)質(zhì)豐度和類型是油氣生成的基礎(chǔ),而有機(jī)質(zhì)的熱演化程度是另一個(gè)關(guān)鍵因素,因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)或干酪根只有達(dá)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(shí)指標(biāo)[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(biāo)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(shì)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(jì)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(biāo)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(duì)含量分別介于0.07～0.20和0.22～0.26之間,C29甾烷相對(duì)含量介于0.58～0.67之間,表明該套烴源巖中的有機(jī)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(duì)較高,呈不對(duì)稱“V型”分布(圖4),C28甾烷含量相對(duì)較低,C27甾烷與C29甾烷相對(duì)含量分別介于0.25～0.30和0.43～0.47之間,C28甾烷相對(duì)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(duì)含量分別為0.26、0.36和0.38,主要特點(diǎn)是C28甾烷含量偏高,表明這套烴源巖中有機(jī)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(biāo)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(biāo)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(jī)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(biāo)志化合物參數(shù)統(tǒng)計(jì)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(jī)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(jī)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(biāo)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(jī)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(biāo)志物的分布特點(diǎn),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(biāo)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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