四川盆地五指山地區(qū)烴源巖特征與評價

摘 要

摘要：五指山構造區(qū)位于四川盆地西南邊緣，由于構造運動頻繁、地質條件復雜，在一定程度上制約了其油氣勘探進程。根據(jù)區(qū)域地質調查結果以及實測的有機地球化學數(shù)據(jù)，分別從殘余有機
摘要：五指山構造區(qū)位于四川盆地西南邊緣，由于構造運動頻繁、地質條件復雜，在一定程度上制約了其油氣勘探進程。根據(jù)區(qū)域地質調查結果以及實測的有機地球化學數(shù)據(jù)，分別從殘余有機碳含量、有機質類型、有機質成熟度以及生烴強度等4個方面對其烴源巖進行定量評價。結果表明：該區(qū)烴源巖主要發(fā)育在下寒武統(tǒng)筇竹寺組、下志留統(tǒng)龍馬溪組、下二疊統(tǒng)；烴源巖有機質類型好，主要以腐泥-偏腐泥混合型為主；成熟度較高，現(xiàn)今處于高成熟-過成熟階段，以產氣為主；生烴強度計算結果表明，下寒武統(tǒng)、下志留統(tǒng)烴源巖條件最好，是其主力烴源層系，平均生烴強度分別為：63×108m3/km2、44.5×108m3/km2。從烴源巖條件看，五指山構造具備形成大中型氣田的物質基礎。
關鍵詞：四川盆地；五指山構造；有機地球化學；烴源巖；評價；有機碳含量；有機質類型；生烴強度
五指山構造區(qū)位于四川盆地西南邊緣，區(qū)域構造屬于四川盆地川中隆起平緩構造區(qū)及川東南坳陷帶，西鄰峨眉-涼山斷塊帶，北部緊鄰大窩頂鼻狀構造，東側為自流井凹陷帶和威遠-龍女寺繼承隆起帶，南部為川滇黔鄂臺坳的婁山斷褶帶。區(qū)內僅在天宮堂構造完鉆了宮2井、宮深1井，樓東構造上完鉆了樓東1井，測試均未獲得工業(yè)油氣流，但其鄰區(qū)的宜賓、大塔場、觀音場、麻柳場等構造在二疊、三疊系均獲得了工業(yè)油氣流(圖1)。
 

1 烴源巖評價標準的建立
    五指山構造區(qū)除缺失泥盆、石炭和志留系中上統(tǒng)地層外，其余地層發(fā)育齊全。其烴源巖展布特征與四川盆地內部相似，多旋回的沉積特點決定了工區(qū)內烴源巖在沉積剖面上十分發(fā)育，具有多層系的分布特征。區(qū)內主要發(fā)育以下烴源巖層系：下寒武統(tǒng)筇竹寺組、下志留統(tǒng)龍馬溪組、下二疊統(tǒng)、下三疊統(tǒng)嘉陵江組。烴源巖類型既可為泥質巖，也可為碳酸鹽巖，巖性包括泥巖、頁巖、碳質頁巖、泥灰?guī)r。
    目前關于烴源巖的分級評價標準還沒有統(tǒng)一的認識，未形成統(tǒng)一的劃分標準。為此，綜合各種因素并結區(qū)域地質特征，依據(jù)戴鴻鳴等[1]建立的標準(表1)對該區(qū)進行了烴源巖劃分和評價。
表1 烴源巖有機碳豐度評價標準表    %
烴源巖級別
泥質巖
碳酸鹽巖
成熟階段
高過成熟階段
成熟階段
高過成熟階段
非烴源巖
＜0.4
＜0.16
＜0.1
＜0.04
差烴源巖
0.4～0.6
0.16～0.24
0.1～0.3
0.04～0.12
較好烴源巖
0.6～1.0
0.24～0.4
0.3～0.74
0.12～0.28
好烴源巖
1.0～2.0
0.4～0.8
0.74～1.7
0.28～0.68
最好烴源巖
＞2.0
＞0.8
＞1.7
＞0.68
    在判斷成熟-高成熟烴源巖有機質類型時，有機質類型受成熟度的影響較大，其于酪根元素比(H/C、O/C)、紅外光譜、巖石熱解法等都失去了判別的可行性和準確性[2～3]。此時，干酪根顯微組分和干酪根碳同位素值具有較好的判定結果(表2)。雖然在古生界地層中一般難于找到標準的鏡質體，但由于烴源巖成熟度高且有機質類型好，在樣品中往往有大量的固態(tài)瀝青賦存。豐國秀等[5]在四川盆地測定大量瀝青反射率的基礎上建立了鏡質體反射率與瀝青反射率之間的關系，通過瀝青反射率可以間接確定烴源巖的熱演化程度。
表2 有機質類型劃分標準表
類型
干酪根碳同位素值(‰)
干酪根顯微組分TI值
腐泥型
＜-29
＞80
偏腐泥混合型
-29～-27
40～80
偏腐泥混合型
-27～-25
0～40
腐殖型
＞-25
＜0
2 評價指標及評價結果
2.1 殘余有機碳分布特征
    從殘余有機碳統(tǒng)計結果表明，泥質巖在縱向上以下二疊統(tǒng)殘余平均有機碳含量最高，其次分布在下志留統(tǒng)龍馬溪組和下寒武統(tǒng)筇竹寺組。但根據(jù)野外觀察和井下樣品表明，下二疊統(tǒng)烴源巖為薄層狀，厚度小，難以成為優(yōu)質烴源巖。碳酸鹽巖中以下二疊統(tǒng)殘余平均有機碳含量最高，其次分布在下三疊統(tǒng)和下寒武統(tǒng)(表3)。各層烴源巖殘余有機碳分布具有以下特征：
表3 五指山地區(qū)各層位殘余平均有機碳含量統(tǒng)計表 %
巖性
下寒武統(tǒng)
下志留統(tǒng)
下二疊統(tǒng)
下三疊統(tǒng)
泥質巖
0.78
1.31
4.5
 
碳酸鹽巖
0.11
 
0.3
0.23
   下寒武統(tǒng)筇竹寺組烴源巖殘余有機碳含量平均為0.78%，平面上，殘余有機碳高值區(qū)分布在屏山-沐川一帶；下志留統(tǒng)龍馬溪組烴源巖殘余有機碳平均含量最高，為1.31%，殘余有機碳分布由于受樂山-龍女寺隆起的影響具有由南向北降低的趨勢，但區(qū)內殘余有機碳含量均大于0.6%(圖2)；下二疊統(tǒng)烴源巖包括泥質烴源巖和碳酸鹽巖烴源巖，下二疊統(tǒng)泥質烴源巖殘余有機碳含量分布具有工區(qū)中部高，四周低的特征，在沐川-馬邊一帶殘余有機碳含量高，為7%～8%；碳酸鹽巖烴源巖殘余有機碳含量高值區(qū)分布在犍為一帶，為0.9%～1.0%，其低值區(qū)分布在峨邊-雷波抓抓巖一帶，為0.1%～0.3%。下三疊統(tǒng)嘉陵江組碳酸鹽巖殘余有機碳含量普遍較低，在區(qū)內具有一定的生烴能力。
 

    區(qū)內泥質巖殘余有機碳含量較碳酸鹽巖高。泥質巖殘余有機碳分布范圍為0.1%～12.8%，平均為1.26%，其中大于0.24%的樣品占45.2%；碳酸鹽巖殘余有機碳分布范圍為0.06%～0.92%，平均為0.19%，其中大于0.12%的樣品占54%。結論認為，龍馬溪組烴源巖和筇竹寺組烴源巖屬好-較好烴源巖，下二疊統(tǒng)和下三疊統(tǒng)烴源巖屬次一級烴源巖。
2.2 有機質類型好，以腐泥-偏腐泥混合型為主
根據(jù)實測干酪根數(shù)據(jù)表明，隨著地層層位的變老，干酪根類型具有由偏腐泥混合型向腐泥型變好的趨勢(表4)。
表4 五指山地區(qū)干酪根類型統(tǒng)計表
評價參數(shù)
下寒武統(tǒng)
下志留統(tǒng)
下二疊統(tǒng)
下三疊統(tǒng)
泥質巖
泥質巖
泥質巖
碳酸鹽巖
碳酸鹽巖
TI值
85.6
82.5
9.75
42
45.3
干酪根碳同位素(‰)
-29.15
-26.32
-29.46
-26.9
-29.54
干酪根掃描電鏡
絮粒狀、絮片狀
粒狀、絮粒狀
粒狀、絮片狀
塊狀
粒狀、絮片狀
干酪根類型
腐泥型
腐泥型
偏腐泥混合型
偏腐泥混合型
偏腐泥混合型
    ① 下寒武統(tǒng)筇竹寺組泥質烴源巖顯微組分表現(xiàn)為腐泥組含量高，分布范圍為82%～88%，平均85.6%，缺乏鏡質組、惰質組和殼質組，其TI值反映出有機質類型好；干酪根碳同位素值為-28.86‰～-29.46‰，平均-29.16‰；干酪根呈絮粒狀、絮片狀集合體形態(tài)，屬腐泥型干酪根。②下志留統(tǒng)龍馬溪組顯微組分特征與干酪根碳同位素值特征存在一定差異。顯微組分中，腐泥組含量高較高，分布范圍為82%～83%，平均82.5%，缺乏鏡質組、惰質組和殼質組，其TI值反映出有機質類型好；干酪根碳同位素值為-23.49‰～-29.15%o，平均-26.32‰；干酪根呈粒狀、絮粒狀集合體形態(tài)，屬有機質類型好的腐泥型干酪根。③下二疊統(tǒng)泥質烴源巖干酪根類型較差，而碳酸鹽巖干酪根類型較好，顯微組分特征與干酪根碳同位素特征一致。泥巖顯微組分中，腐泥組占50%，鏡質組和惰質組占47%，其TI值反映出有機質類型較差；碳酸鹽巖顯微組分中，腐泥組為72%～88%，平均84%，鏡質組+惰質組為7%～28%，平均13.2%，其TI值反映出有機質類型好；干酪根碳同位素值為-26.90‰～-29.46‰，平均-28.18‰；干酪根呈塊狀、粒狀、絮片狀集合體形態(tài)，屬腐泥型-偏腐泥混合型干酪根。④下三疊統(tǒng)嘉陵江組烴源巖微組分特征與干酪根碳同位素特征存在一定差異。顯微組分中，腐泥組為61%～71%，平均66%，鏡質組+惰質組為29%～37%，平均33%。干酪根碳同位素值為-29.54‰～-30.53‰，平均-30.04‰；干酪根呈粒狀、絮片狀集合體形態(tài)，屬腐泥型-偏腐泥混合型干酪根。
2.3 有機質成熟度高，主要產干氣
縱向上，隨著地層層位的變老，有機質成熟度增加(表5)。根據(jù)瀝青反射率折算鏡質體反射率，下二疊統(tǒng)與下志留統(tǒng)折算鏡質體反射率接近，平均為2.79%～2.28%，油氣的生成主要受后期的沉積、埋藏作用的影響，因此筆者推測，加里東末期地殼抬升、剝蝕對下古生界油氣演化有明顯的滯后作用，根據(jù)烴源巖成熟度特征可將五指山地區(qū)烴源巖劃分為3個階段：下寒武統(tǒng)處于過成熟階段，下志留統(tǒng)下二疊統(tǒng)處于高成熟-過成熟階段，下三疊統(tǒng)嘉陵江組-須家河組處于成熟高成熟階段。工區(qū)內烴源巖的成熟度高，根據(jù)源控論理論并結合油氣不同演化階段產物特征[6]，工區(qū)內油氣勘探應以找氣為主。
表5 五指山地區(qū)各層系烴源巖熱演化程度表1)    %
層位
巖性
瀝青反射率
(折算)鏡質體反射率
系
統(tǒng)(組)
寒武系
下寒武系
泥巖、頁巖
(2.01～6.65)/3.70
(1.66～4.31)/2.79
志留系
下志留系
泥巖、頁巖
(2.09～3.40)/2.81
(1.71～3.25)/2.28
二疊系
下二疊系
泥巖、泥灰?guī)r
(2.59～3.30)/2.92
(1.75～2.60)/2.11
三疊系
嘉陵江系
泥灰?guī)r
 
(1.68～1.71)/1.69
須家河組
煤
 
(1.36～1.62)/1.51
注：1)括號內為區(qū)間值，分母為平均值。
平面上，各層系烴源巖成熟度變化仍然較大：①下寒武統(tǒng)筇竹寺組烴源巖折算鏡質體反射率最大，其烴源巖成熟度分布范圍為1.66%～4.31%，平均達2.5%，表明烴源巖已達過成熟階段，以產干氣為主。工區(qū)北側的犍為-樂山一帶烴源巖成熟度高，均已超過3.0%，西側的美姑-西河一帶烴源巖成熟度相對較低，約為2.1%，工區(qū)東南側的屏山-長寧-珙縣一帶烴源巖成熟度也相對較低，小于2.1%。②下志留統(tǒng)龍馬溪組烴源巖成熟度分布具有東側高西側低的特點，且烴源巖演化程度較高為2.4%～3.2%，平均達2.8%，烴源巖處于高成熟過成熟階段，以生氣為主。西側馬邊-陳子巖一帶烴源巖成熟度相對較低，約為2.4%(圖3)。③下二疊統(tǒng)烴源巖成熟度較高，為2.0%～2.7%，平均2.35%，烴源巖處于高成熟-過成熟階段，以生氣為主。在峨邊-樂山-威遠一帶烴源巖演化成度相對較低，為2.0%～2.1%；而工區(qū)南側和東南側的宜賓-屏山-雷波一帶烴源巖演化程度較高，為2.6%～2.7%。④下三疊統(tǒng)嘉陵江組烴源巖在各層系中成熟度最低，為1.0%～1.6%，平均為1.35%，烴源巖處于高成熟階段，以產濕氣為主，可產少量凝析油。
 

2.4 生烴強度大，氣源充足
根據(jù)區(qū)內烴源巖情況，選用殘余有機碳法計算烴源巖的生烴強度。區(qū)內4套烴源巖的平均生烴強度計算結果分別為：下寒武統(tǒng)筇竹寺組為63×108m3/km2、下志留統(tǒng)龍馬溪組為44.5×108m3/km2、下二疊統(tǒng)為11.5×108m3/km2、下三疊統(tǒng)嘉陵江組為0.85×108m3/km2。各烴源層生烴強度的展布特征如下：下寒武統(tǒng)筇竹寺組烴源巖生烴強度高值區(qū)位于工區(qū)北東側的榮縣-威遠-自貢一帶，最大生烴強度為100×108m3/km2，平均生烴強度位于珙縣-屏山-犍為-樂山一帶(圖4)；下志留統(tǒng)龍馬溪組烴源巖生烴強度高值區(qū)位于工區(qū)東南側的宜賓-筠連一帶，最大生烴強度為100×108m3/km2，平均生烴強度位于美姑-綏江-自貢一帶(圖5)。
 

3 結論與認識
    1) 區(qū)內烴源巖縱向上分布層系多，其中下寒武統(tǒng)泥質巖、下志留統(tǒng)泥質巖為區(qū)內的主力烴源巖，下二疊統(tǒng)泥巖和碳酸鹽巖是次一級烴源巖。
    2) 下寒武統(tǒng)、下志留統(tǒng)、下二疊統(tǒng)和下三疊統(tǒng)嘉陵江組烴源巖在研究區(qū)內普遍發(fā)育，殘余有機碳含量高，類型好，熱演化程度高。在縱向上可劃分出3個熱演化階段：下寒武統(tǒng)處于過成熟階段，下志留統(tǒng)-下二疊統(tǒng)處于高成熟-過成熟階段，三疊系嘉陵江組-須家河組處于成熟-高成熟階段。因此，研究區(qū)內油氣勘探應以找氣為主。
    3) 從烴源巖發(fā)育程度和生烴強度可以看出，該區(qū)具備形成大中型氣田的物質基礎，具備良好的勘探前景。
參考文獻
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(本文作者：黃東1 王遜2 戴鴻鳴2 賀雪萌3 高貴冬3 1.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院；2.西南石油大學；3.中國石油西南油氣田公司蜀南氣礦)