非洲乍得Bongor盆地西部凹陷烴源巖評價

陳曉娜,文志剛,宋換新 (長江大學地球化學系,湖北荊州434023)

Bongor盆地位于非洲乍得南部,在平面上呈紡錘狀,東西長約300km,南北寬約40～70km,總面積約1.8×104km2。Bongor盆地是受中非剪切帶右旋走滑誘導發育起來的陸相中-新生代裂谷盆地 (箕狀斷陷盆地),斷裂非常發育,構造復雜[1-3]。該盆地在南斷北超的構造上,還存在著北斷南超的局部構造變化,使盆地在東西方向上產生了結構樣式的變化,在南北方向上出現不同的構造樣式。Bongor盆地進一步可劃分出3個次級凹陷、1個古凸起帶和8個構造,這3個次級凹陷是位于盆地深凹帶的東部凹陷和西部凹陷、位于盆地西南的南部凹陷,其中西部凹陷位于Bongor盆地最西端,區內面積約700km2,沉積厚度最大可達5000m。Annona-1和Tamarind-1井是研究區內2口重點新探井,對其不同層段烴源巖的生烴潛力進行剖析,確定主力生油巖層段,將對西部凹陷下一步的勘探開發起著至關重要的作用。研究區主要勘探層系——下白堊統為典型的陸相湖盆碎屑巖地層,共發育5套烴源巖,即Baobab、Ronier、Kubla、Mimosa和Prosopis層位。由于分析樣品的限制,筆者主要研究其中Kubla、Mimosa和Prosopis3個層位 (主要發育湖相暗色泥質烴源巖,適用于湖相烴源巖的評價體系),據此評價Bongor盆地西部凹陷烴源巖,為該研究區油氣勘探提供一定科學依據。

1 烴源巖縱向分布

研究區探井Annona-1和Tamarind-1井的錄井資料統計 (見表1)表明,Annona-1井下白堊統暗色泥巖總厚度約為1325.8m,Tamarind-1井下白堊統暗色泥巖總厚約為1387m,其Kubla和Mimosa層位烴源巖比較發育,各層位暗色泥巖厚度都在340m以上。

表1 Annona-1和Tamarind-1井暗色泥巖厚度統計

2 有機質豐度

2.1 有機碳

研究區內探井Tamarind-1井59個泥巖樣品分析結果顯示,總有機碳含量(TOC)分布范圍為0.28%～2.47%,平均值為1.21%,有機碳含量較高,主體為好烴源巖。所分析的59個泥巖樣品中53.3%的樣品為好烴源,33.3%的樣品為中等烴源巖 (見圖1);Annona-1井128個泥巖樣品有機碳分布范圍為0.16%～12.80%,平均值為1.12%,有機碳含量相對Tamarind-1井稍低,主體為中等-好烴源巖。全井128個泥巖樣品中各級烴源巖分布相對Tamarind-1井比較均勻,其中21.9%的樣品為非烴源,17.2%的樣品為差烴源巖,27.3%的樣品為中等烴源巖,有機碳達到好烴源巖的樣品為26.6%,最好烴源巖的樣品僅為7.0%(見圖1)。

圖1 Annona-1和 Tamarind-1井有機碳分布直方圖

圖2 Annona-1和Tamarind-1井生烴潛量分布直方圖

2.2 生烴潛量

研究區內探井Tamarind-1井59個泥巖樣品熱解分析結果顯示,生烴潛量(S1+S2)為0.38～20.71mg/g,平均值為4.65mg/g,生烴潛量含量不高,主體為中等烴源巖,其中中等烴源巖樣品為66.7%,好烴源巖樣品為18.3%;Annona-1井128個泥巖樣品分析結果顯示生烴潛力分布區間0.14～88.54mg/g,平均值為4.57mg/g,生烴潛量明顯降低,主體為差烴源巖,其中差烴源巖竟高達58.2%,中等烴源巖樣品為28.2%,生烴潛量遠遠不及Tamarind-1井(見圖2)。

綜合評價表明,西部凹陷烴源巖有機質豐度較高,大部分達到中等-好烴源巖的標準,少部分達到最好烴源巖的標準。

3 有機質類型

有機質類型是評價烴源巖質量的主要指標,類型的差異將會影響烴源巖有機質的生烴潛力和烴類產物的差別。筆者主要從干酪根顯微組分、干酪根碳同位素組成和巖石熱解參數3個方面對研究區烴源巖有機質類型進行分析。

3.1 干酪根鏡檢分析

研究區烴源巖樣品有機質類型多樣,但是 Tamarind-1井 Prosopis層位 (2780～2835m)和Annona-1井Mimosa層位 (2685～2760m)2個樣品都表現出富含腐泥組與鏡質組特征,鏡檢結果類型指數分別為57.4和47.7,有機質類型表現為Ⅱ1型。

3.2 干酪根碳同位素分析

干酪根碳同位素分析結果顯示,Bongor盆地西部凹陷Tamarind-1井Prosopis層位烴源巖樣品碳同位素為-26.9‰,為Ⅱ1有機質。Annona-1井 Mimosa層位烴源巖樣品干酪根碳同位素分布為-27.5‰,為Ⅱ1有機質,這與干酪根鏡檢分析結果一致。

3.3 熱解資料分析

研究區內探井Tamarind-1井有機質類型圖如圖3所示。從圖3可以看出,Tamarind-1井有機質類型幾乎全為Ⅱ1-Ⅰ型,其中Kubla層位有機質類型主要為Ⅰ型,Mimosa層位烴源巖有機質類型主要為Ⅱ1型,少量為Ⅰ型,Prosopis層位有機質類型主要為Ⅱ1-Ⅰ型,總的來說,Tamarind-1井有機質類型較好,有利于油的生成;Annona-1井有機質類型大部分是Ⅱ1-Ⅱ2型,其中Kubla層位有機質類型主要為Ⅱ2型,Mimosa層位烴源巖有機質類型主要為Ⅰ-Ⅱ1型,少量為Ⅱ2型,總的來說,Annona-1井Mimosa層位機質類型較好于Kubla層位,有利于油的生成。

圖3 Tamarind-1井和Annona-1井有機質類型圖

綜合上述研究,認為西部凹陷烴源巖有機質類型較好,主體為Ⅱ1-Ⅰ型,上覆的Kubla層位烴源巖有機質類型相對較差,主要為Ⅱ2型。

4 有機質成熟度

評價烴源巖成熟度的指標有很多,經常應用的地化指標有鏡質體反射率、最高熱解溫度和生物標志化合物參數等。

4.1 鏡質體反射率

研究區內Tamarind-1井Prosopis層位和Annona-1井Mimosa層位樣品的鏡質體反射率(Ro)分別為0.730%和0.734%,表明Prosopis和Mimosa層位烴源巖已經進入成熟階段。

4.2 最高熱解溫度

研究區內Tamarind-1井和Annona-1井的實測最高熱解溫度(Tmax)與深度關系圖如圖4所示。由圖4可知,Tamarind-1井烴源巖基本都已經成熟,尤其Prosopis層位部分烴源巖已經進入高成熟階段;Annona-1井大部分烴源巖已經進入成熟階段,但是Kubla層位的部分烴源巖熱演化階段明顯偏低,主體還處于為低成熟-成熟階段。

4.3 生物化合物參數

甾烷 C29ααα20S/(20S+20R)與 C29ββ/(αα+ββ)是目前最常用的劃分烴源巖成熟度的生物標志化合物參數[4]。王鐵冠等[5]認為0.4為這上述參數劃分烴源巖成熟度的界限值,即小于0.4為未熟-低熟烴源巖,大于0.4則為成熟烴源巖。

研究區內探井Annona-1井Mimosa層位樣品和Tamarind-1井Prosopis層位樣品C2920S/(20S+20R)的值均為0.43,C29ββ/(α α+ββ)的值分別為 0.38和0.43,依據文獻 [5],可認為Mimosa層位和Prosopis層位烴源巖都已經進入成熟階段。

圖4 西部凹陷各井Tmax-深度關系圖

5 結 論

1)Bongor盆地西部凹陷有機碳含量分布在0.16%～12.80%之間,平均值為1.15%;生烴潛量分布范圍為0.14～88.54mg/g,平均值為4.60mg/g。研究認為,研究區大部分烴源巖在機質豐度方面達到中等-好烴源巖的標準,小部分烴源巖已經達到更好烴源巖的標準。

2)Bongor盆地西部凹陷烴源巖有機質類型主要為Ⅱ1-Ⅰ型,淺部的Kubla層位烴源巖有機質類型相對較差,主要為Ⅱ2型。

3)該研究區烴源巖有機質成熟度較高,基本都已經進入成熟演化階段,并且隨著深度的增加成熟度有增大的趨勢,深部的Mimosa和Prosopis層位部分烴源巖已經進入高成熟階段。

[1]Genik G J.Regional framework,structural and petroleum aspects of rift basins in Niger,Chad and the Central African Republic[J].Tectonophysics,1992,213:169-185.

[2]Genik G J.Petroleum geology of cretaceous-Tertiary rift basins in Niger,Chad,and central African republic[J].A APG Bulletin,1993,77:1405-1434.

[3]陳忠民,劉洛夫,卞德智,等.乍得南部B盆地下白堊統碎屑巖儲集層成巖演化及特征[J].石油勘探與開發,2006,33(2):250-254.

[4]包建平,張功成,朱俊章,等.渤中凹陷原油生物標志物特征與成因類型劃分 [J].中國海上油氣 (地質),2002,16(1):11-18.

[5]Peters K E,Moldowan J M.The biomarker guide: Interpretin go to-lceular Fossils in Petroleum and Ancient Sediments[M].NewJersey:Prentice Hall,1993.