塔里木盆地塔東地區(qū)卻爾卻克組烴源巖的發(fā)現(xiàn)及其意義

摘 要

摘要：過(guò)去的研究認(rèn)為，塔里木盆地塔東地區(qū)中-上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組不發(fā)育烴源巖，但近期通過(guò)鉆井系統(tǒng)取樣分析，在該組泥巖中發(fā)現(xiàn)了烴源巖，有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)8.59%，厚度達(dá)200m，值得高度關(guān)注
摘要：過(guò)去的研究認(rèn)為，塔里木盆地塔東地區(qū)中-上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組不發(fā)育烴源巖，但近期通過(guò)鉆井系統(tǒng)取樣分析，在該組泥巖中發(fā)現(xiàn)了烴源巖，有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)8.59%，厚度達(dá)200m，值得高度關(guān)注。為此，通過(guò)近年探井的系統(tǒng)取樣分析，結(jié)合地震追蹤與沉積相研究，探討了該組烴源巖發(fā)育特征及其勘探潛力。沉積相分析表明，濁流發(fā)育的探井缺乏烴源巖，而盆地相泥巖發(fā)育區(qū)有烴源巖分布；井震標(biāo)定發(fā)現(xiàn)，濁積巖發(fā)育井區(qū)通常表現(xiàn)為雜亂反射，而烴源巖發(fā)育區(qū)多呈中強(qiáng)振幅連續(xù)-較連續(xù)地震相；根據(jù)區(qū)域地震追蹤結(jié)果，認(rèn)為卻爾卻克組烴源巖有利分布面積達(dá)5×104km2；油氣源對(duì)比分析結(jié)果顯示，塔東地區(qū)存在來(lái)自卻爾卻克組烴源巖的油氣。結(jié)論認(rèn)為：西北部的草湖、東北部的英東、西南部的古城等地區(qū)烴源巖較發(fā)育，熱演化程度成熟度適中，是現(xiàn)今油氣運(yùn)聚的有利指向區(qū)。草湖地區(qū)、古城地區(qū)的寒武-奧陶系臺(tái)緣帶可勘探面積達(dá)8000km2，發(fā)育大型礁灘型圈閉，其側(cè)向與烴源巖直接接觸，有利于形成大型碳酸鹽巖巖性油氣藏。東北部的英東地區(qū)志留系、侏羅系碎屑巖發(fā)育多套儲(chǔ)蓋組合，斷背斜圈閉發(fā)育，油源斷裂發(fā)育，是尋找中小型次生油氣藏的有利方向。
關(guān)鍵詞：塔里木盆地；中-晚奧陶世；烴源巖；分布特征；地震地層解釋?zhuān)粺嵫莼?；油源?duì)比；勘探潛力
    塔里木盆地塔東地區(qū)面積達(dá)8×104km2，寒武系-下奧陶統(tǒng)優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育[1～4]，已有多口探井獲得油氣流[5]，但由于這套古老烴源巖在加里東期已快速深埋進(jìn)入過(guò)成熟期，油氣大量散失[6～7]，油氣勘探處于停滯狀態(tài)。正因如此，過(guò)去認(rèn)為塔東地區(qū)中-上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組也不發(fā)育烴源巖，但新井的系統(tǒng)取樣表明，卻爾卻克組有烴源巖發(fā)育，值得高度關(guān)注。
   塔東地區(qū)中上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組主要由灰色、灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖與粉砂巖組成[8]，發(fā)育來(lái)自多物源區(qū)的陸源碎屑濁積巖[9]，鉆進(jìn)厚度超過(guò)1000m，至盆地中心達(dá)4000m。前期認(rèn)為這套巨厚盆地相泥巖“黑被子”缺乏烴源巖[1～3]。筆者通過(guò)近年探井的系統(tǒng)取樣，結(jié)合地震追蹤與沉積相分析，探討卻爾卻克組烴源巖發(fā)育特征及其勘探潛力。
1 烴源巖發(fā)育、分布特征
1.1 單井烴源巖發(fā)育特征
    近年來(lái)塔東地區(qū)新鉆探3口探井，通過(guò)系統(tǒng)取樣分析表明(表1、圖1)：米蘭1井樣品數(shù)192個(gè)，有機(jī)碳含量最高可達(dá)1.93%，其中79.2%的樣品TOC＞0.5%，平均值達(dá)0.87%；羅西1井樣品數(shù)29個(gè)，有機(jī)碳含量最高可達(dá)3.6%，79.3%的樣品TOC＞0.5%，平均值達(dá)1.77%；英東2井樣品數(shù)108個(gè)，有機(jī)碳含量最高可達(dá)8.59%，38%的樣品TOC＞0.5%，平均值達(dá)0.65%。
    根據(jù)烴源巖氫指數(shù)氧指數(shù)關(guān)系分析，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為混合型、部分為腐殖型。Tmax值為450～500℃，處于中等-高成熟階段。由于烴源巖熱成熟作用影響，該區(qū)烴源巖生烴潛力S1+S2值較低(多小于2mg/g)，均值在0.47～1.74mg/g；氫指數(shù)(HI)一般都小于150mg/g，均值在46～119mg/g。綜合評(píng)價(jià)卻爾卻克組泥巖達(dá)到烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，部分泥質(zhì)烴源巖為中等好生油巖。
    通過(guò)單井標(biāo)定，TOC的高值區(qū)主要發(fā)育在測(cè)井資料自然伽馬(GR)較高的泥巖井段，因此利用自然伽馬曲線的對(duì)比分析，可以推斷單井烴源巖的厚度(圖2)。由此計(jì)算，羅西1、英東2和米蘭1井達(dá)到好生油巖標(biāo)準(zhǔn)(TOC＞1%)烴源巖厚度分別為63m、146m和206m，可見(jiàn)這套烴源巖相當(dāng)厚。
1.2 烴源巖分布特征
    塔東地區(qū)奧陶系卻爾卻克組主要發(fā)育深水盆地相和濁積相沉積[8～11]，通過(guò)鉆井分析表明，烴源巖主要發(fā)育在盆地相泥巖中(圖2)。盆地相泥巖厚度較大的井段，濁流欠發(fā)育，僅有薄層的粉砂巖，GR值整體較高，TOC值高，烴源巖發(fā)育。而早期鉆探的塔東1、塔東2等井濁流發(fā)育[9～10]，多形成砂泥巖互層，或是在泥巖中夾砂巖，受濁流影響，烴源巖不發(fā)育。
    通過(guò)地震標(biāo)定表明，卻爾卻克組深水盆地相沉積以中強(qiáng)振幅、中等連續(xù)地震相為特征，濁積相以雜亂充填地震相為主要特征。地震相追蹤發(fā)現(xiàn)(圖3)，東南部的塔東1～塔東2井區(qū)以雜亂充填地震相為主，烴源巖不發(fā)育，與鉆井吻合。東部的米蘭1、羅西1井區(qū)中強(qiáng)振幅、中等連續(xù)地震相發(fā)育，烴源巖厚度大。近期鉆探的古城4井卻爾卻克組為斜坡 盆地沉積[12]，缺少濁積砂巖，為中強(qiáng)振幅較連續(xù)地震相，鉆探證實(shí)也有較好的烴源巖發(fā)育。

   通過(guò)井震追蹤表明，卻爾卻克組巨厚盆地相泥巖中烴源巖發(fā)育，主要分布在塔東地區(qū)的西部與東北部，烴源巖厚度介于100～700m，面積達(dá)5×104km2。
2 油源對(duì)比與熱演化特征
2.1 油氣源對(duì)比
油氣源對(duì)比表明龍口1井志留系原油與羅西1井中奧陶統(tǒng)烴源巖在三芳甾烷的分布上具有相似的特征，如圖4所示。
 

   在m/z 245三芳甾烷質(zhì)量色譜圖上，龍口1井志留系原油中4-甲基-24乙基-C29三芳甾烷(8號(hào)峰)和3-甲基-24-乙基C29三芳甾烷(9號(hào)峰)含量高；在芳烴m/z 231三芳甾烷質(zhì)量色譜圖上，志留系原油C2820R三芳甾烷(28號(hào)峰)的豐度明顯高于C26和C27三芳甾烷(25號(hào)峰)；此外，C2820S(26號(hào)峰)三芳甾烷含量也較高(圖4-a)。羅西1井中奧陶統(tǒng)烴源巖m/z 245和m/z 231三芳甾烷的分布都與志留系原油相似(圖4-b)，二者可比性較好。
2.2 熱演化特征
    通過(guò)熱演化史分析，塔東地區(qū)卻爾卻克組烴源巖熱演化差異較大(圖5)。
    志留系沉積前，除盆地中心Ro為0.7%～1.0%外，大部分地區(qū)Ro＜0.7%，處于未成熟-低成熟階段。侏羅系沉積前盆地中部達(dá)到了高過(guò)成熟演化階段(Ro＞1.8%)；塔東1、塔東2井區(qū)Ro介于1.2%～1.4%，盆地東部烴源巖也達(dá)到了成熟階段。古近系沉積前盆地中心Ro＞3%，塔東1、塔東2井區(qū)受到異常熱事件的影響，Ro為1.6%～1.8%；盆地東部Ro變化不大?，F(xiàn)今盆地內(nèi)大部分地區(qū)已進(jìn)入高過(guò)成熟演化階段，Ro介于1.8%～3%；盆地東部英東2、羅西1井區(qū)熱演化程度仍然相對(duì)較低，等效鏡質(zhì)體反射率在1.2%左右。
    因此可見(jiàn)，卻爾卻克組烴源巖中新生代以來(lái)具有持續(xù)生烴、大面積供烴的條件，盆地西南部、西北部與東北部的古隆起斜坡區(qū)是油氣運(yùn)聚成藏的有利方向。
3 勘探的啟示
    近年來(lái)不同角度的研究表明，塔里木盆地中西部中-晚奧陶世具有廣泛發(fā)育烴源巖的地質(zhì)條件[13～21]，為何塔東數(shù)千米的中上奧陶統(tǒng)盆地相泥巖中不能存在局部區(qū)域、局部井段的烴源巖發(fā)育呢？近期新井的系統(tǒng)取樣表明，塔東地區(qū)中上奧陶統(tǒng)有烴源巖發(fā)育，值得高度關(guān)注。
    塔東地區(qū)寒武-下奧陶統(tǒng)烴源巖在奧陶紀(jì)末已進(jìn)入高過(guò)成熟，以尋找有古構(gòu)造背景的殘余油藏及喜山期裂解氣為主[13]。而中-上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組泥質(zhì)烴源巖在盆地西部與東部有廣泛的分布，在喜山期進(jìn)入大量生排烴期，初步估算其生烴強(qiáng)度超過(guò)100×108t/km2，油氣資源量達(dá)20×104t。在龍口1、英南2等井已發(fā)現(xiàn)可能存在來(lái)自卻爾卻克組烴源巖生成的油氣，其有效性高于寒武一下奧陶統(tǒng)烴源巖，勘探評(píng)價(jià)工作更容易展開(kāi)。
    從烴源巖的分布與演化程度分析，現(xiàn)今對(duì)油氣有貢獻(xiàn)的區(qū)域主要分布在西北部的草湖、東北部的英東、西南部的古城等地區(qū)，這3塊地區(qū)烴源巖較發(fā)育，熱演化程度成熟度適中，是現(xiàn)今油氣運(yùn)聚的有利指向區(qū)。草湖地區(qū)、古城地區(qū)的寒武奧陶系臺(tái)緣帶可勘探面積達(dá)8000km2，發(fā)育大型礁灘型圈閉，其側(cè)向與烴源巖直接接觸，有利于形成大型的碳酸鹽巖巖性油氣藏。東北部的英東地區(qū)志留系、侏羅系碎屑巖發(fā)育多套儲(chǔ)蓋組合，斷背斜圈閉發(fā)育，油源斷裂發(fā)育，是尋找中小型次生油氣藏的有利方向。
4 結(jié)論
    1 )根據(jù)區(qū)域地震追蹤結(jié)果，認(rèn)為卻爾卻克組烴源巖有利分布面積達(dá)5×104km2；油氣源對(duì)比分析結(jié)果顯示，塔東地區(qū)存在來(lái)自卻爾卻克組烴源巖的油氣。
    2) 西北部的草湖、東北部的英東、西南部的古城等地區(qū)烴源巖較發(fā)育，熱演化程度成熟度適中，是現(xiàn)今油氣運(yùn)聚的有利指向區(qū)。草湖地區(qū)、古城地區(qū)的寒武-奧陶系臺(tái)緣帶可勘探面積達(dá)8000km2，發(fā)育大型礁灘型圈閉，具有形成大型碳酸鹽巖巖性油氣藏的有利條件。東北部的英東地區(qū)志留系、侏羅系碎屑巖發(fā)育多套儲(chǔ)蓋組合，斷背斜圈閉發(fā)育，油源斷裂發(fā)育，是尋找中小型次生油氣藏的有利方向。
參考文獻(xiàn)
[1] 梁狄剛，張水昌，張寶民，等.從塔里木盆地看中國(guó)海相生油問(wèn)題[J].地學(xué)前緣，2000，7(4)：534-547.
[2] 張水昌，王飛宇，張保民，等.塔里木盆地中上奧陶統(tǒng)油源層地球化學(xué)研究[J].石油學(xué)報(bào)，2000，21(6)：23-28.
[3] 趙靖舟.塔里木盆地北部寒武奧陶系海相烴源巖重新認(rèn)識(shí)[J].沉積學(xué)報(bào)，2001，19(1)：117-124.
[4] 何君，王天祥，朱衛(wèi)紅，等.安全、平穩(wěn)、高效開(kāi)發(fā)塔里木盆地天然氣[J].天然氣工業(yè)，2008，28(10)：5-10.
[5] 司學(xué)強(qiáng)，張金亮，謝俊.成巖圈閉對(duì)氣藏的影響——以英吉蘇凹陷英南2氣藏為例EJ].天然氣工業(yè)，2008，28(6)：27-30.
[6] 呂寶鳳，王核，夏斌.新疆塔東地區(qū)含油氣系統(tǒng)建設(shè)與改造[J].天然氣工業(yè)，2006，26(2)：26-28.
[7] 楊永才，常象春，張枝煥.英吉蘇凹陷石油地球化學(xué)特征及油源對(duì)比[J].新疆石油地質(zhì)，2006，27(4)：410-413.
[8] 劉忠寶，于炳松，陳曉林，等.塔里木盆地塔東地區(qū)中上奧陶統(tǒng)海底扇濁積巖層序地層格架及沉積特征[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2003，17(4)：408-414.
[9] 趙宗舉，潘懋，楊海軍，等.塔里木盆地中上奧陶統(tǒng)濁積巖物源分析及大地構(gòu)造意義[J].地質(zhì)科學(xué)，2010，45(3)：681-697.
[10] 王恕一，黃繼文，蔣小瓊.塔里木箍地上奧陶統(tǒng)沉積及古地理特征[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2006，28(3)：236-248.
[11] 鐘廣法，劉學(xué)鋒，鄧常念，等.塔里木盆地塔東凸起西部中上奧陶統(tǒng)地震層序與海底扇沉積[J].地球科學(xué)，2006，31(3)：366-371.
[12] 朱長(zhǎng)見(jiàn)，肖中堯，張寶民，等.塔里木盆地古城4井區(qū)上寒武統(tǒng)奧陶系儲(chǔ)集層特征[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2008，35(2)：175-181.
[13] 唐友軍.塔里木盆地塔東2井寒武系稠油地球化學(xué)特征與成藏[J].沉積學(xué)報(bào)，2009，27(6)：1208-1215.
[14] 李艷霞.塔里木盆地塔東英南2氣藏氣源分析[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，22(4)：27-30.
[15] 肖中堯，盧玉紅，吳懿，等.塔里木東部滿東1井志留系天然氣成因與成藏期初步分析[J].地質(zhì)科學(xué)，2005，40(2)：262-273.
[16] 衛(wèi)平生，張虎權(quán)，王宏斌，等.塔中地區(qū)縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的地球物理預(yù)測(cè)方法[J].天然氣工業(yè)，2009，29(3)：38-40.
[17] 康玉柱.中國(guó)古大陸形成及古生代演化特征[J].天然氣工業(yè)，2010，30(3)：1-7.
[18] 趙宗舉，周新源，鄭興平，等.塔里木盆地主力烴源巖的諸多證據(jù)[J].石油學(xué)報(bào)，2005，26(3)：10-15.
[19] 鄔光輝，陳利新，徐志明，等.塔中奧陶系碳酸鹽巖油氣成藏機(jī)理[J].天然氣工業(yè)，2008，28(6)：20-22.
[20] 丁云宏，程興生，王永輝，等.深井超深井碳酸鹽巖儲(chǔ)層深度改造技術(shù)——以塔里木油田為例[J].天然氣工業(yè)，2009，29(9)：81-84.
[21] 張水昌，WANG R L，金之鈞，等.塔里木盆地寒武紀(jì)奧陶紀(jì)優(yōu)質(zhì)烴源巖沉積與古環(huán)境變化的關(guān)系：碳氧同位素新證據(jù)[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2006，80(3)：459-466.
 
(本文作者：王成林1,2 盧玉紅3 鄔光輝2 張立平2 桑洪3 曹穎輝2 1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院；3.中國(guó)石油塔里木油田公司)