陸相倫坡拉盆地牛堡組烴源巖特征分析與展布預測

2020-01-14 06:34:50王昊宸毛小平范曉杰李偉忠

特種油氣藏 2019年6期

王昊宸，毛小平，耿濤，范曉杰，李偉忠

(1.中國地質大學(北京)，北京 100083；2.中國石油勘探開發研究院，北京 100083)

0 引言

烴源巖作為自然界生成油氣的巖層，對于油氣的成因和勘探起到關鍵性的作用[1]。對于烴源巖厚度和展布范圍的預測，許多學者展開了研究。朱光有等[5]通過樣品的地球化學指標對烴源巖進行預測；朱振宇等[6-7]通過測井響應特征對烴源巖的物理特性進行分析，尋找相關聯系；張水昌等[8]利用測井、地球化學等數據建立海相烴源巖的識別方法和流程。通常行業內選用△lgR技術結合實測烴源巖豐度等參數識別有利的烴源巖分布情況[9-10]。然而，不同地區鉆井和地球化學數據存在不同的匹配關系，準確預測陸相烴源巖的準確性仍然有待提高。因此，以陸相倫坡拉盆地為例，建立地球化學和測井響應特征關系方程，對倫坡拉牛堡組烴源巖進行厚度評價和展布預測。

1 區域地質概況

倫坡拉盆地位于青藏高原的中部，北以班公湖—怒江大斷裂為界，南以瑪拉炯—蓬錯斷裂為界，呈狹長狀不規則橢圓形狀展布[11-12]。倫坡拉盆地作為中、新生代沉積盆地，多發育于板塊邊緣活動帶附近，基底多以“年輕”的褶皺淺層沉積巖系為主。盆地主要經歷牛堡組斷陷—丁青湖坳陷—晚喜馬拉雅山改造，呈現出現今的北斷南超、中央凹陷的狹長狀構造格局。倫坡拉盆地三級構造單元共分為3個凹陷，自西向東分別為蔣日阿錯凹陷、江加錯凹陷、爬錯凹陷。盆地內發育牛二中亞段(E2n2-2)、牛二上亞段(E2n2-3)、牛三下亞段(E2n3-1)厚層泥巖，且分布范圍廣[13]。其中，牛二中亞段發育有較厚的暗色泥巖，在蔣日阿錯和江加錯凹陷地區有較好的連續沉積；在構造位置上，自西向東厚度減薄，連續性逐漸變差。

2 烴源巖特征

牛堡組沉積時期，除碎屑巖外，還發育有大量的碳酸鹽巖。前人通過分析不同沉積時期樣品，發現E2n3期具有咸水環境特點，而E2n1、E3d期呈現咸水—半咸水環境特點[14]。根據鉆井取心和鏡下薄片觀察，牛堡組地層主要發育有白云巖，泥質白云巖和泥巖，局部取心可見微裂縫和油斑(圖1)。暗色泥頁巖在E2n3-1和E2n2-3發育好，厚度大，在E2n2-2發育次之。總體上牛堡組地層烴源巖發育較好。

圖1 倫坡拉盆地江加錯凹陷地層典型巖心及薄片特征

3 地球化學指標分析

目前，衡量巖石中有機質豐度的主要指標包括TOC、氯仿瀝青“A”等[15]。在大地構造背景相近的情況下，巖石中的TOC越高，生烴能力越強。在w1井牛堡組地層獲得了油氣流顯示，證明牛堡組具有較好的烴源巖層發育[16]。地球化學指標分析結果表明(表1)，研究區TOC為0.39%～1.04%，在E2n2-3暗色泥巖有機質豐度較高，屬于好—較好烴源巖。整體上，倫坡拉盆地各組段暗色泥巖的有機質豐度較高，具有較好的生烴潛力。

表1 牛堡組地層取心地球化學參數

4 烴源巖評價

根據烴源巖評價標準(表2)[17]，建立倫坡拉盆地有效烴源巖評價模型[18-19]。△lgR法可以對烴源巖有機碳含量進行預測，該方法利用自然伽馬和電阻率曲線對烴源巖的敏感性，通過曲線間的疊合來對烴源巖進行定性識別，并且能夠準確計算出有效的有機碳含量[20-21]。

表2 烴源巖評價選取標準

根據實測TOC，于潛在烴源巖層段識別出具有生烴潛力的暗色泥巖段(圖2)。由圖2可知，暗色泥巖主要賦存于E2n2-2和E2n2-3，厚度大且所占百分比高。其中，E2n2-3暗色泥巖有機質豐度較高，屬于好—較好烴源巖。

為了更加準確地定量識別倫坡拉盆地烴源巖厚度的縱向分布規律，利用測井響應特征得到烴源巖與自然伽馬、電阻率之間的關系，通過求取恢復系數對區域內烴源巖段進行預測。

圖2 倫坡拉w2井暗色泥巖定性識別

根據Passey提出的烴源巖識別方法[7]，結合電阻率、自然伽馬測井曲線的疊合區△lgR進行烴源巖發育層段的識別，在錄井取心識別基礎上，選取GR值為150API作為泥巖基線值，牛堡組泥巖地層段作為研究的標準深度段，其經驗公式為：

△lgR=150-(lgRΩ+GR)

(1)

式中：RΩ為泥巖段實測電阻率，Ω·m；GR為泥巖段實測自然伽馬，API；△lgR為實測伽馬和電阻率疊合區的數值，與TOC存在較強的相關性。

選取E2n2-2層段GR和RΩ對暗色泥巖層段進行了識別，在確定暗色泥巖深度為H(m)的基礎上，結合TOC實測數據，建立了相關的線性方程。結果表明，TOC與△lgR存在較好的線性關系(圖3)。其擬合公式為：

TOC=-0.0016△lgR+0.91

(2)

圖3 TOC與△lgR關系

考慮倫坡拉盆地各個凹陷地區烴源巖有機質豐度差異，選擇倫坡拉盆地w1井作為標準井。根據烴源巖評價標準，選擇泥巖基線層段內TOC大于0.6%的層位，層段內識別的烴源巖測井響應特征對應的深度為Hi(m)，通過對牛堡組烴源巖層段進行累加計算，根據累加結果與泥巖基線層段進行對比，求取烴源巖恢復系數。

(3)

(4)

(5)

式中：n為亞段內符合條件的層位數；n1為亞段內識別的暗色泥巖小層個數；△Hi1為亞段內各小層有效烴源巖的累計厚度，m；ΔH為亞段小層平均系數；δ為求取的烴源巖恢復系數。

利用式(3)—(5)，確定了倫坡拉盆地蔣日阿錯、江加錯和爬錯凹陷的烴源巖恢復系數(表3)。由表3結果可知，牛堡組烴源巖整體上呈現南厚北薄的特點，E2n2-2厚度大、烴源巖發育，平均累計厚度為131 m；E2n2-3和E2n3-1烴源巖厚度相對較薄，平均累計厚度為60 m和90 m。其中，E2n3-1在各凹陷的厚度差異較大，暗色泥巖發育呈西高東低的特征。

表3 各凹陷烴源巖恢復系數

5 烴源巖展布預測

5.1 烴源巖展布特征

針對上述研究成果，結合烴源巖厚度對牛堡組3個烴源巖層段分布特征進行預測(圖4)。在不同層段，烴源巖的厚度分布特征存在明顯區別。牛二中亞段的烴源巖厚度最大，在蔣日阿錯凹陷平均厚度為167 m，并向江加錯、爬錯凹陷逐漸減少；牛三下亞段烴源巖厚度略低于牛二中亞段，在西部蔣日阿錯凹陷平均厚度為148 m，呈現西厚東薄的特征；而牛二段上亞段烴源巖厚度最小，主要分布在盆地的中北部，烴源巖厚度呈向四周逐漸減薄特征，在爬錯凹陷厚度可達60 m。

5.2 烴源巖有利區帶分析

在烴源巖厚度預測的基礎上，將牛堡組全部烴源巖層的厚度進行了疊合，結合沉積相的控制作用對倫坡拉盆地有利烴源巖展布范圍進行了分析(圖5)。由圖5可知，各凹陷有利區由大到小依次為蔣日阿錯、江加錯、爬錯。陸相牛堡組烴源巖的分布與凹陷內淺湖—半深湖發育密切相關，即西部存在較厚的湖相沉積地層，在蔣日阿錯凹陷中部、東部和江加錯凹陷的中西部地區表現出好—較好的烴源巖展布區帶，具有較好的油氣勘探潛力。