藏北安多地區(qū)晚侏羅世生物礁含油性研究

錢 會,李 夢,肖傳桃,李 超 (長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北荊州434023)

生物礁是碳酸鹽沉積中一種重要的含油氣類型,從古生代志留紀(jì)至新生代中新世都發(fā)現(xiàn)了生物礁油氣藏,其中以志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、二疊紀(jì)、白堊紀(jì)、古近紀(jì)、新近紀(jì)的生物礁油氣藏較為常見[1-2]。近年來,中國西部油氣勘探廣受關(guān)注,隨著中國西部克拉通盆地 (特別是塔里木盆地、鄂爾多斯盆地)油氣勘探的不斷深入,對生物礁的分布及油氣成因的研究也在不斷深化。由于青藏高原地質(zhì)構(gòu)造背景復(fù)雜,自然地理環(huán)境惡劣,石油地質(zhì)研究十分困難,是我國唯一沒有進(jìn)行大規(guī)模油氣勘探的地區(qū)。藏北上侏羅統(tǒng)生物礁的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了藏北地區(qū)無礁的空白[3],對藏北地區(qū)生物礁進(jìn)行油氣研究、對于西藏地區(qū)進(jìn)行油氣勘探和評價具有重要實(shí)際意義。下面,筆者對藏北安多地區(qū)晚侏羅世生物礁含油性進(jìn)行研究,為藏北地區(qū)油氣資源評價提供參考。

1 含礁層序特征

安多東巧生物礁產(chǎn)于上侏羅統(tǒng)沙木羅組中,沙木羅組以灰-灰黑色砂頁巖、生物礁灰?guī)r為主,屬于較典型的陸源碎屑和碳酸鹽混合沉積,產(chǎn)有較豐富的生物化石[3-4]。沙木羅組下部為潮坪相碎屑巖沉積,其上部為1套碳酸鹽臺地相沉積,其中發(fā)育生物礁特色沉積。沙木羅組中含有大量古生物化石,主要生物門類包括珊瑚、層孔蟲、水螅類及植物化石。

研究表明,上侏羅統(tǒng)沙木羅組中的生物礁賦存于3個層系中,厚度多為2～3.5m,在剖面中橫向延伸80m左右,在區(qū)域上延伸10km左右,其中,上侏羅統(tǒng)安多東巧生物礁具有厚度小、數(shù)量多、規(guī)模小和分布廣等特點(diǎn)[3-5]。生物礁中含有層孔蟲Cladocoropsis mirabilis、C.nanoxi、Parastromatopora compact和Milleporidium remesi等。礁體多呈丘狀、面包狀和似層狀等,橫向上具指狀相變特征,分帶明顯。采用文獻(xiàn) [6]的分類方案,將該區(qū)上侏羅統(tǒng)生物礁劃分為筒狀層孔蟲-枝狀層孔蟲障積巖隆礁、枝狀層孔蟲障積巖隆礁、筒狀層孔蟲障積巖隆礁、筒狀層孔蟲-塊狀層孔蟲障積-骨架礁和筒狀層孔蟲-六射珊瑚障積-骨架礁,將礁體巖相分為障積巖相和障積-骨架巖相2大類。

2 烴源巖特征

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

在含油氣盆地中,有效烴源巖中必須具備良好的有機(jī)質(zhì)類型和豐富的有機(jī)質(zhì)數(shù)量,這是沉積盆地中油氣聚集的物質(zhì)基礎(chǔ),也是決定烴源巖生烴能力的主要因素。再進(jìn)行生油巖有機(jī)質(zhì)豐度評價時,可采用巖石中總有機(jī)碳含量 (TOC)、氯仿瀝青 “A”含量、總烴含量 (HC)及巖石熱解生烴潛量(S1+S2)等指標(biāo)。

通過對東巧含礁層序樣品中煤樣 (1個)、灰?guī)r (2個)進(jìn)行詳細(xì)分析,結(jié)果表明,煤樣中有機(jī)碳含量高達(dá)25.2%、氯仿瀝青 “A”為1900mg/L、總烴含量457.9mg/L、生烴潛量為16.03mg/g。顯然其有機(jī)質(zhì)豐度很高,但由于其厚度僅為10m左右,不具備開采價值。若在區(qū)域中能發(fā)現(xiàn)厚度較大的該類沉積,則應(yīng)在勘探中加以重視。灰?guī)r樣品 (生物灰?guī)r和含生物灰?guī)r)中有機(jī)碳平均值為0.11%、氯仿瀝青 “A”為10mg/L、總烴含量為5.3mg/L、生烴潛量只有0.1mg/g。據(jù)前人研究可知[7-9],碳酸鹽巖的有機(jī)碳含量要達(dá)到0.4%～0.5%才能有效排烴,成為有效烴源巖,而有機(jī)碳含量低于0.1%、總烴含量低于100mg/L、生烴潛量小于0.5mg/g的巖層為非烴源巖。因此,用上述碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)豐度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價,東巧地區(qū)上侏羅統(tǒng)沙木羅組巖層為非烴源巖。

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

在不同沉積環(huán)境中,由于沉積物中生物輸入的不同,在沉積巖中形成了不同類型有機(jī)質(zhì),而不同類型有機(jī)質(zhì)在成巖過程中的生烴能力有很大差異。因此,準(zhǔn)確判別烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型對于烴源巖的評價是很重要的。

在東巧地區(qū)含礁層序中共采集了4個樣品,其中礁灰?guī)r中4個、下部煤系地層以及碳質(zhì)頁巖各1個。

據(jù)分析,灰?guī)r干酪根鏡下鑒定腐泥組占88%,殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組共占12%。類型指數(shù)T為79.3,指示礁灰?guī)r有機(jī)質(zhì)類型為含腐殖腐泥型 (Ⅰ2)[10]。然而,灰?guī)r干酪根飽和烴含量高達(dá)46.7%,芳香烴僅有6.7%,飽/芳比值高達(dá)7.0。在5a規(guī)則甾烷中C27膽甾烷占有28%,指示水生物輸入占有一定比例,進(jìn)一步說明礁灰?guī)r有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ2型。因此,東巧上侏羅統(tǒng)含礁層序中的礁灰?guī)r有機(jī)質(zhì)類型為含腐植腐泥型 (Ⅰ2)。

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

沉積巖中有機(jī)質(zhì)豐度和類型是生成油氣的物質(zhì)基礎(chǔ),但是只有有機(jī)質(zhì)達(dá)到一定的熱演化程度才能開始大量生烴。有機(jī)質(zhì)成熟度可以表示沉積有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的熱演化程度。由于在烴源巖中有機(jī)質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)都發(fā)生相應(yīng)改變,并且上述過程不可逆,因而可以用有機(jī)質(zhì)的某些物理性質(zhì)和化學(xué)組成特點(diǎn)來判斷有機(jī)質(zhì)成熟度。鏡質(zhì)體反射率Ro值和孢粉顏色及色變指數(shù)是單一組分的演化參數(shù),不受有機(jī)質(zhì)組成的影響,并且其數(shù)值變化可以標(biāo)志整個有機(jī)質(zhì)演化的過程,因而以鏡質(zhì)體反射率 (Ro值)和孢粉顏色及色變指數(shù)作為評價有機(jī)質(zhì)熱演化成熟度的主要指標(biāo)[10]。此外,表征有機(jī)質(zhì)熱演化特征的其他參數(shù)還有巖石熱解最高熱解峰溫 (Tmax)及烴轉(zhuǎn)化率 (S1/S1+S2)、飽和烴正構(gòu)烷烴奇偶優(yōu)勢值、主峰碳數(shù)和生物標(biāo)志物甾烷C29S/(S+R)、藿烷C31S/(S+R)異構(gòu)化比值等多項(xiàng)指標(biāo)。

研究表明,東巧上侏羅統(tǒng)含礁層序灰?guī)r鏡質(zhì)體反射率Ro值為0.72%,孢粉顏色主要為棕黃-棕色,色變指數(shù)SCI為3.7,巖石熱解最高峰溫Tmax達(dá)到484℃,飽和烴正構(gòu)烷烴奇偶優(yōu)勢值為1.05(逼近均勢值1.0),甾烷C29S/(S+R)值為0.39,藿烷C31S/(S+R)比值為0.59,已達(dá)到異構(gòu)化平衡,且鏡質(zhì)體反射率Ro值也已達(dá)到成熟度指標(biāo)[10]。因此,上述指標(biāo)表明東巧沙木羅組礁灰?guī)r層序的有機(jī)質(zhì)已進(jìn)入成熟狀態(tài)。

沙木羅組下部煤線以及炭質(zhì)頁巖分析結(jié)果與礁灰?guī)r基本一致,其鏡質(zhì)體反射率Ro值為0.68%,孢粉顏色以棕黃-棕色為主,色變指數(shù)SCI為3.5,OEP值為0.91～1.07。煤線和炭質(zhì)頁巖巖石熱解最高峰溫Tmax分別為425℃和472℃,甾烷C29S/(S+R)值只有0.25,剛達(dá)到低成熟下限,但藿烷C31S/(S+R)比值達(dá)到0.6,已達(dá)到異構(gòu)化平衡終點(diǎn)[10]。

由上述分析可知,該區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)已經(jīng)進(jìn)入成熟狀態(tài)。

3 儲集層特征

該區(qū)上侏羅統(tǒng)沙木羅組儲層巖石類型主要為碎屑巖 (粉-細(xì)砂巖、粉砂巖、少量礫巖)和碳酸鹽巖(顆粒灰?guī)r、生物灰?guī)r)。碎屑巖儲層見于安多東巧地區(qū),厚度97.99m。碳酸鹽巖儲層見于東巧地區(qū)和納木錯地區(qū),厚度55.24m。碎屑巖主要為潮坪沉積,分選較好,方解石膠結(jié),具壓實(shí)、壓溶和石英自生加大現(xiàn)象。碳酸鹽巖為臺地淺灘和生物礁相沉積,巖石具粒狀方解石膠結(jié)和壓實(shí)、壓溶特點(diǎn)。

上侏羅統(tǒng)沙木羅組砂巖孔隙度為1.5%～ 15.2%,均值為8.36%。滲透率為 (0.022～1.4)×10-3μ m2,平均0.56×10-3μ m2,其中東巧地區(qū)含礁剖面的下部第5、6層孔隙度分別為12.9%、15.2%,滲透率為 (0.72～1.4)×10-3μ m2,屬于低孔低滲儲層,厚度64m,評價較好。砂巖的孔隙類型有粒間溶孔和長石、巖屑顆粒被溶蝕的模鑄孔,其次為粒內(nèi)孔。面孔率可達(dá)8%。孔徑平均值為46μ m,屬于細(xì)孔徑。平均孔喉半徑為0.522μ m,孔喉偏細(xì),分選中等。

上侏羅統(tǒng)沙木羅組碳酸鹽巖儲層顆粒灰?guī)r和生物灰?guī)r物性差,孔隙度僅為1.2%～2.8%,滲透率(0.012～1.6)×10-3μ m2,其中東巧地區(qū)含礁剖面的下部第5、6層中生物礁灰?guī)r孔隙度小于2%,滲透率為 (0.012～1.6)×10-3μ m2,屬于特低孔特低滲儲層,也可作為裂縫性儲層。由于高含量的方解石膠結(jié)和部分的壓實(shí),導(dǎo)致巖石孔隙發(fā)育不完全。沙木羅組碳酸鹽巖孔隙少,面孔率小于4%。孔徑13.0～66.0μ m,孔徑分布偏度 -0.3515～-0.4456,說明孔徑偏細(xì)。平均孔喉半徑為 0.443～3.239μ m,分選差。

4 結(jié) 論

1)生物礁產(chǎn)于安多東巧上侏羅統(tǒng)沙木羅組之中。沙木羅組以灰-灰黑色砂頁巖、生物礁灰?guī)r為主,屬于較典型的陸源碎屑和碳酸鹽混合沉積,產(chǎn)較豐富的生物化石。生物礁具有厚度小、數(shù)量多、規(guī)模小和分布廣等特點(diǎn)。

2)根據(jù)碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)豐度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價,東巧地區(qū)上侏羅統(tǒng)沙木羅組巖層為非烴源巖;其有機(jī)質(zhì)類型為含腐植腐泥型 (Ⅰ2)且已進(jìn)入成熟狀態(tài)。

3)東巧地區(qū)上侏羅統(tǒng)沙木羅組儲層巖石類型主要為碎屑巖和碳酸鹽巖;東巧地區(qū)上侏羅統(tǒng)沙木羅組儲層屬于低孔低滲儲層,可作為裂縫性儲層。

[1]衛(wèi)平生,劉全新,張景廉,等.再論生物礁與大油氣田的關(guān)系[J].石油學(xué)報,2006,27(2):38-42.

[2]甘玉青,肖傳桃,張斌,等.國內(nèi)外生物礁油氣勘探現(xiàn)狀與我國南海生物礁油氣勘探前景[J].海相油氣地質(zhì),2009,14(1):16-20.

[3]肖傳桃,李藝斌,胡明毅,等.西藏安多縣東巧晚侏羅世生物礁的發(fā)現(xiàn) [J].地質(zhì)科學(xué),2000,35(4):501-506.

[4]肖傳桃,李藝斌,胡明毅,等.藏北地區(qū)侏羅紀(jì)生物礁的發(fā)現(xiàn)及其意義 [J].中國科學(xué)基金,2000,3:178-182.

[5]龔文平,肖傳桃,胡明毅,等.藏北安多巴青地區(qū)侏羅紀(jì)生物礁類型及形成條件 [J].石油天然氣學(xué)報 (江漢石油學(xué)院學(xué)報),2004,26(4):5-8.

[6]范嘉松,張維.生物礁的基本概念、分類及識別特征.巖石學(xué)報 [J].1985,1(3):45-59.

[7]陳國榮,劉鴻飛,蔣光武,等.西藏班公湖-怒江結(jié)合帶中段沙木羅組的發(fā)現(xiàn) [J].地質(zhì)通報,2004,23(2):193-194.

[8]趙喆,鐘寧寧,黃志龍.碳酸鹽巖排烴條件及其對烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度下限的影響[J].地球化學(xué),2006,56(7):167-173.

[9]薛海濤,石涵,盧雙舫,等.碳酸鹽巖氣源巖有機(jī)質(zhì)豐度分級評價標(biāo)準(zhǔn)研究 [J].天然氣工業(yè),2006,26(7):25-27.

[10]秦建中,劉寶泉,國建英.關(guān)于碳酸鹽烴源巖的評價標(biāo)準(zhǔn)[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2004,26(3):281-286.