塔里木盆地阿—滿過渡帶中—上奧陶統(tǒng)海相烴源巖的識(shí)別及其意義

摘 要

摘 要 塔里木盆地阿瓦提凹陷—滿加爾凹陷過渡區(qū)域(簡(jiǎn)稱阿—滿過渡帶)多年來一直未發(fā)現(xiàn)奧陶系烴源巖，大量的地球化學(xué)資料分析結(jié)果卻將塔中與塔北地區(qū)的油氣源區(qū)
    摘 要 塔里木盆地阿瓦提凹陷—滿加爾凹陷過渡區(qū)域(簡(jiǎn)稱阿—滿過渡帶)多年來一直未發(fā)現(xiàn)奧陶系烴源巖，大量的地球化學(xué)資料分析結(jié)果卻將塔中與塔北地區(qū)的油氣源區(qū)指向了該地區(qū)。針對(duì)這一現(xiàn)象，對(duì)該區(qū)構(gòu)造高部位多口鉆井中的中—上奧陶統(tǒng)泥巖樣品進(jìn)行了有機(jī)碳含量復(fù)查與分析，初步在塔中29井識(shí)別出一套海相烴源巖，其有機(jī)質(zhì)豐度(TOC值)可達(dá)1.30%，所在地層厚度約為95.0m。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了烴源巖井震對(duì)比及烴源巖發(fā)育層位在地震剖面上的對(duì)比追蹤，最終在阿—滿過渡帶識(shí)別出一套附存于中奧陶統(tǒng)—間房組頂部—上奧陶統(tǒng)吐木休克組的海相烴源巖。該套烴源巖向東相變于古城—輪古東臺(tái)緣西側(cè)，向南超覆尖滅于塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶下盤的滿加1井附近，向西超覆尖滅于阿—滿過渡帶西臺(tái)緣，向北沉積相變于塔北隆起區(qū)羊屋2井南部，烴源巖最大埋深達(dá)8500m。分析認(rèn)為，該套烴源巖發(fā)育于阿—滿過渡帶碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)凹陷環(huán)境，其厚度小于150m，應(yīng)該是塔中與塔北油氣區(qū)的主力烴源巖之一。
關(guān)鍵詞 塔里木盆地阿—滿過渡帶中奧陶世—晚奧陶世海相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度 空間展布臺(tái)地內(nèi)凹陷 沉積相變
DOI：10.3738/j.issn.1000-0976.2012.05.002
 
    為深化油氣地質(zhì)勘探工作，迫切需要對(duì)塔里木盆地海相烴源巖進(jìn)行重新評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)。鑒于此，筆者曾對(duì)新一輪塔里木盆地海相烴源巖綜合評(píng)價(jià)的部分最新成果進(jìn)行了報(bào)道[1-2]，認(rèn)為在塔里木盆地東部滿加爾凹陷深水陸棚—盆地相區(qū)發(fā)育中—上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組烴源巖，西部阿瓦提凹陷同樣發(fā)育深水陸棚—盆地相區(qū)的中—上奧陶統(tǒng)薩爾干頁(yè)巖的海相烴源巖。
但是，作為較深水的臺(tái)地內(nèi)凹陷沉積的阿瓦提凹陷 滿加爾凹陷過渡區(qū)域(以下簡(jiǎn)稱阿—滿過渡帶)卻一直未發(fā)現(xiàn)奧陶系烴源巖[1-9]，然而，前人通過大量的地球化學(xué)分析研究工作，將塔中與塔北地區(qū)的油氣源區(qū)也指向阿—滿過渡帶地區(qū)[10]。由于烴源巖的發(fā)育受沉積環(huán)境、古氣候及古水深等多種因素控制[8-9，11-15]，因此，在上述海相烴源巖大面積發(fā)育時(shí)期，阿滿過渡帶介于塔中與塔北隆起之間，是否存在一套奧陶系海相烴源巖向南北雙方向就近供給油氣呢？
針對(duì)上述疑問，筆者對(duì)位于阿—滿過渡帶構(gòu)造高部位的塔中29井等多口鉆井的中—上奧陶統(tǒng)泥巖樣品進(jìn)行了有機(jī)碳含量復(fù)查與分析，結(jié)果認(rèn)為阿滿過渡帶可能發(fā)育一套穩(wěn)定分布的海相烴源巖(圖1)，其附存位置就在中奧陶統(tǒng)一間房組頂部—上奧陶統(tǒng)吐木休克組。

1中—上奧陶統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度

筆者對(duì)位于塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶下盤的塔中29井中—上奧陶統(tǒng)多塊泥巖樣品進(jìn)行了總有機(jī)碳含量分析(分析儀器由中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院制造，該儀器與分析方法通過國(guó)家計(jì)量認(rèn)證，認(rèn)證編號(hào)為2006001216J)，發(fā)現(xiàn)在該井中奧陶統(tǒng)一間房組頂部—上奧陶統(tǒng)吐木休克組底部的6256.0～6276.5m井段，有4塊深灰色鈣質(zhì)泥巖樣品的總有機(jī)碳含量介于0.51%～1.30%(圖2)。
   
    同時(shí)，該井段地層巖性為深灰色鈣質(zhì)泥巖夾中厚層狀石灰?guī)r，鈣質(zhì)泥巖井段具有較高的自然伽馬值(達(dá)119 API)與低電阻率值(達(dá)4.0Ω·m)，反映了其為較純泥巖發(fā)育層段。再者，張水昌等[16]通過測(cè)井方法也在該層段識(shí)別出海相烴源巖。據(jù)此認(rèn)為，在塔中29井的中奧陶統(tǒng)一間房組頂部—上奧陶統(tǒng)吐木休克組之間應(yīng)存在一套海相烴源巖，該套烴源巖所在地層厚度約為95.0m。
2 烴源巖空間展布特征
2.1 烴源巖的井震標(biāo)定
在塔中29井中初步識(shí)別出海相烴源巖的基礎(chǔ)上，將其附存的井段標(biāo)定于過塔中29井地震剖面中，烴源巖發(fā)育層位具有明顯的強(qiáng)相位反射特征，并位于石灰?guī)r頂面的Tg5-1附近，二者構(gòu)成明顯的“雙軌”反射特征。位于塔中29井西北部的滿加1井同樣位于塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶下盤(圖1)，在該井的6786.5～6970.0m井段屬上奧陶統(tǒng)良里塔格組沉積，其巖性為中厚—巨厚層狀含泥石灰?guī)r、泥硅質(zhì)骨針灰?guī)r、泥質(zhì)生屑灰?guī)r、亮晶生屑砂屑灰?guī)r與中厚—巨厚層狀泥巖、灰質(zhì)泥巖呈不等厚互層。
滿加1井中Tg5-1的地震反射同相軸為上奧陶統(tǒng)良里塔格組頂面石灰?guī)r反射，而塔中29井中Tg5-1則代表中奧陶統(tǒng)一間房組頂部—上奧陶統(tǒng)吐木休克組的石灰?guī)r頂面反射。在兩口鉆井之間可見明顯的地層超覆現(xiàn)象，因此推測(cè)發(fā)育于塔中29井一間房組頂部—吐木休克組烴源巖沉積時(shí)期，滿加1井區(qū)為碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)凹陷緩坡邊緣，該套烴源巖就沉積超覆尖滅于塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶之下，并向西北方向相變?yōu)樘妓猁}巖沉積。
 追蹤地震剖面中Tg5-1強(qiáng)同相軸反射至塔北隆起南斜坡的羊屋2井，其為上奧陶統(tǒng)良里塔格組石灰?guī)r頂面反射，即與滿加1井相一致，羊屋2井中6391.0～6412.5m井段為上奧陶統(tǒng)良里塔格組，巖性為褐灰色泥晶灰?guī)r，其上為桑塔木組的砂泥巖沉積；6412.5～6447.0m井段為上奧陶統(tǒng)吐木休克組，巖性是褐灰、灰色泥晶灰?guī)r，頂部為紫色泥巖；6447.0～6550.0 m井段為中奧陶統(tǒng)一間房組—鷹山組，巖性為灰褐色亮晶灰?guī)r、鮞?；?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r等，可見羊屋2井奧陶系中不發(fā)育有效烴源巖(圖2)。
 但是，通過對(duì)經(jīng)過羊屋2井地震剖面(測(cè)線419)的精細(xì)分析(圖3)，發(fā)現(xiàn)在羊屋2井南部3 km處存在同相軸Tg5-1及其下面的“雙軌”變“單軌”的巖性相變反射，即代表著上奧陶統(tǒng)良里塔格組石灰?guī)r頂面Tg5-1之下的強(qiáng)反射軸發(fā)生相變。同時(shí)經(jīng)多條地震剖面相互閉合、連接確認(rèn)，此發(fā)生相變的“雙軌”同相軸與過塔中29井烴源巖發(fā)育位置的強(qiáng)相位反射顯示的是同一套地層發(fā)射。據(jù)此認(rèn)為，中上奧陶統(tǒng)一間房組頂部—吐木休克組烴源巖沉積相變于塔北隆起南斜坡羊屋2井南3 km處的碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)緩坡。
2.2 烴源巖展布形態(tài)
    在確定了此套烴源巖在地震剖面中的附存位置，即代表石灰?guī)r頂面Tg5-1與其下的強(qiáng)反射軸組成“雙軌”為烴源巖所在地層之后，筆者展開了由塔中低凸起至塔北隆起之間阿—滿過渡帶區(qū)域內(nèi)的多條二維、三維地震剖面追蹤工作(部分地震測(cè)線號(hào)見圖1)。
經(jīng)詳細(xì)對(duì)比與分析后認(rèn)為，該套烴源巖在阿—滿過渡帶向東相變至古城輪古東臺(tái)緣西側(cè)(圖4)，南部超覆尖滅于塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶下盤，北部相變于塔北隆起南斜坡羊屋2井南部的碳酸鹽巖臺(tái)凹內(nèi)緩坡，西北部則相變于英買力地區(qū)(圖4)，烴源巖向西可延伸至阿滿2井區(qū)。
   
    由此套烴源巖頂面形態(tài)圖(圖1)可知，烴源巖在阿—滿過渡帶南部的塔中29井—塔中34井區(qū)與塔北隆起的羊屋3井—輪南57井等埋藏深度最淺，深度介于4000～6000m，而位于阿—滿過渡帶中部滿參1井及其以西地區(qū)埋深則介于6000～8500m。
2.3 烴源巖厚度
    前已述及，該套海相烴源巖埋藏深度較大，除了塔中29井中已知該套烴源巖所在地層厚約為95.0 m以外，均無其他鉆井揭示此套烴源巖。但是，鑒于此套海相烴源巖具有明顯的“雙軌”地震反射特征，因此可用如下公式來計(jì)算烴源巖所在地層的有效厚度：
H=(v2T2—v1T1)/2
式中H表示此套烴源巖所在地層的厚度，m；v2表示下軌所對(duì)應(yīng)的聲波速度，m/s；T2表示下軌(下部反射同相軸)的反射時(shí)間，S；v1表示上軌所對(duì)應(yīng)的聲波速度，m/s；T1表示上軌(上部反射同相軸)的反射時(shí)間，S。
運(yùn)用此公式繪制了中奧陶統(tǒng)一間房頂部—上奧陶統(tǒng)吐木休克組烴源巖所在地層的厚度圖(圖5)。如圖5所示，此套烴源巖所在地層平面上呈近北西向展布，厚度大多小于150.0 m，該套烴源巖地層厚度最大處位于塔中29井至塔中34井井區(qū)、塔中至輪南地區(qū)之間的中部。此展布特征表明該套烴源巖沉積時(shí)期的較深水體區(qū)域呈北西方向展布，進(jìn)而向其周圍逐漸減薄并最終尖滅消失，從而相變?yōu)樘妓猁}巖沉積。
3 一間房組頂部—吐木休克組烴源巖發(fā)育的意義
3.1 可能是供給塔中與塔北油氣的主力烴源巖之一
    在塔中29井鉆遇的中奧陶統(tǒng)一間房組頂部—上奧陶統(tǒng)吐木休克組的烴源巖厚度較薄，其TOC值僅為0.51%～1.3%(圖2)，雖說該套烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度較低，衛(wèi)該井烴源巖樣品也很難對(duì)整個(gè)研究區(qū)的成烴潛力做一個(gè)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，但目前的地化分析結(jié)果僅代表海相烴源巖邊緣特征。推測(cè)是由于塔中29井靠近碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣，泥質(zhì)含量較低、碳酸鹽巖含量較高造成了這一結(jié)果，相信在遠(yuǎn)離臺(tái)地凹陷內(nèi)緩坡的較深水環(huán)境，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度會(huì)比較高，烴源巖條件應(yīng)更好。
   另外，盧玉紅等[10]通過對(duì)輪南井區(qū)奧陶系油氣中伽馬蠟烷、C28規(guī)則甾烷和重排甾烷分析，并依據(jù)塔北隆起奧陶系油氣中有機(jī)含氮化合物濃度的差異性，認(rèn)為塔河油田奧陶系原油主體是自南向北充注，即由南部的阿—滿過渡帶向北部的輪南井區(qū)充注。
   再者，塔北隆起奧陶系油氣密度平面展布同樣具有由阿—滿過渡帶地區(qū)向北部英買力、塔河油田及輪南井區(qū)增高的趨勢(shì)，上述特征均表明油氣源區(qū)指向塔中至輪南地區(qū)之間的阿—滿過渡帶地區(qū)?，F(xiàn)今塔里木油田海相正常原油主要分布在阿—滿過渡帶南北部的塔中和塔北地區(qū)，但至今仍未見在此區(qū)域內(nèi)發(fā)育奧陶系海相烴源巖的報(bào)導(dǎo)[1-9]，因此，可以推測(cè)此套新發(fā)現(xiàn)的烴源巖可能是供給塔中與塔北海相油氣的主力烴源巖之一。
3.2 烴源巖沉積時(shí)期為水體較深的臺(tái)地內(nèi)凹陷環(huán)境
   從圖5可知，此套烴源巖在呈近北西方向上沉積厚度較大，說明在中奧陶世晚期—晚奧陶世早期，塔北隆起塔中地區(qū)沉積水體較深且為沉積凹陷區(qū)。由圖2與圖3可知，代表石灰?guī)r沉積頂面的地震反射同相軸Tg5-1僅為巖性反射界面，其也是一個(gè)穿時(shí)界面。反射同相軸Tg5-1在滿加1井及塔中低凸起、羊屋2井及輪南地區(qū)則是上奧陶統(tǒng)良里塔格組頂面反射，而在烴源巖發(fā)育的阿—滿過渡帶則代表中奧陶統(tǒng)一間房組頂面(含上奧陶統(tǒng)吐木休克組)。
   塔里木盆地在中奧陶世晚期—晚奧陶世早期，是海相烴源巖大面積發(fā)育時(shí)期。此時(shí)，在塔里木盆地東部的滿加爾凹陷發(fā)育深水陸棚—盆地相沉積，沉積了中—上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組烴源巖[2,17]；西部阿瓦提凹陷也同樣發(fā)育深水陸棚—盆地相沉積，薩爾干頁(yè)巖則為此時(shí)期的沉積產(chǎn)物[1]；塔中塔北地區(qū)則為分布廣泛的碳酸鹽巖臺(tái)地沉積[18-22]，在臺(tái)地內(nèi)存在較深水的臺(tái)地內(nèi)凹陷環(huán)境，推測(cè)臺(tái)地內(nèi)凹陷的形態(tài)與圖5所示的烴源巖展布形態(tài)相近。
中—上奧陶統(tǒng)一間房組頂部—吐木休克組烴源巖沉積之后，至晚奧陶世中晚期，由于大規(guī)模的海平面上升[23-29]，塔北至塔中之間的阿—滿過渡帶碳酸鹽巖臺(tái)地(含臺(tái)地內(nèi)凹陷)被淹沒，形成與良里塔格組等時(shí)及其以后時(shí)期的}昆積陸棚沉積(圖2)，混積陸棚相區(qū)內(nèi)烴源巖不發(fā)育。碳酸鹽巖臺(tái)地則遷移至現(xiàn)今所認(rèn)識(shí)到的塔中低凸起與塔北隆起地區(qū)。
4 結(jié)論
    1)塔中29井中奧陶統(tǒng)一間房組頂部—上奧陶統(tǒng)吐木休克組存在一套海相烴源巖，其有機(jī)質(zhì)豐度(TOC值)可達(dá)1.30%，烴源巖所在地層厚度約為95.0m。
    2)該套烴源巖向東相變于古城—輪古東臺(tái)緣西側(cè)，向南超覆尖滅于塔中Ⅰ號(hào)斷裂帶下盤的滿加1井附近，其西部邊界可至阿滿2井區(qū)，向北沉積相變于塔北隆起區(qū)羊屋2井南部，烴源巖最大埋深達(dá)8500m。
    3)此套烴源巖位于塔中至塔北之間的阿滿過渡帶，發(fā)育于臺(tái)地內(nèi)凹陷環(huán)境，其所在地層厚度小于150m，推測(cè)其應(yīng)該是供給塔中與塔北海相油氣的主力烴源巖之一。
 
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