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

王成林 盧玉紅 鄔光輝 張立平 桑洪 曹穎輝

1.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院 3.中國(guó)石油塔里木油田公司

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

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)石油勘探開發(fā)研究院 3.中國(guó)石油塔里木油田公司

過去的研究認(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)200 m,值得高度關(guān)注。為此,通過近年探井的系統(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)8 000 km2,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。

塔里木盆地 中—晚奧陶世 烴源巖 分布特征 地震地層解釋 熱演化 油源對(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1 000 m,至盆地中心達(dá)4 000 m。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2 mg/g),均值在0.47～1.74 mg/g;氫指數(shù)(H I)一般都小于150 mg/g,均值在46～119 mg/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。

表1 塔東地區(qū)卻爾卻克組鉆井烴源巖樣品有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)表

圖1 米蘭1井卻爾卻克組烴源巖樣品分析綜合評(píng)價(jià)圖

通過單井標(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63 m、146 m和206 m,可見這套烴源巖相當(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。

圖2 羅西1井卻爾卻克組烴源巖綜合柱狀圖

圖3 塔東地區(qū)奧陶系井卻爾卻克組地震相平面圖

通過地震標(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100～700 m,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。現(xiàn)今盆地內(nèi)大部分地區(qū)已進(jìn)入高—過成熟演化階段,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,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。

圖5 塔東地區(qū)志留系沉積前(左)與現(xiàn)今(右)卻爾卻克組中部Ro熱演化圖

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—下奧陶統(tǒng)烴源巖,勘探評(píng)價(jià)工作更容易展開。

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)8 000 km2,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)8 000 km2,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。

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(修改回稿日期 2011-03-10 編輯 羅冬梅)

10.3787/j.issn.1000-0976.2011.05.011

王成林等.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.天然氣工業(yè),2011,31(5):45-48.

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“四川、塔里木等盆地及鄰區(qū)海相碳酸鹽巖大油氣田形成條件、關(guān)鍵技術(shù)及目標(biāo)評(píng)價(jià)”(編號(hào): 2008ZX05004-04)。

王成林,1975年生,高級(jí)工程師,博士;從事油氣綜合勘探與石油地質(zhì)研究工作。地址:(100083)北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào)910信箱塔里木分院。電話:(010)83598199。E-mail:wangchenglin@petrochina.com.cn