塔里木盆地沙雅隆起雅克拉地區(qū)三疊系烴源巖特征

王　冰　馬慧明　劉軍瑛　陳金燕

文章編號(hào)：1006-6535(2009)02-0043-04

摘要：塔里木盆地沙雅隆起雅克拉地區(qū)鉆遇三疊系深灰色泥巖、黑色炭質(zhì)頁巖，根據(jù)巖屑和巖心樣品的地球化學(xué)分析結(jié)果認(rèn)為，該區(qū)三疊系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到較好—好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，以Ⅲ型和Ⅱ_B型為主，并處于成熟—生油高峰階段，具有一定的生烴潛力?？扇苡袡C(jī)質(zhì)具有高的姥鮫烷/植烷比值和低的二苯并噻吩/菲比值；C₂₁/C₂₃三環(huán)萜烷大于1.0，C₂₇～C₂₉甾烷系列的豐度呈反“L”字型分布等特征，明顯不同于塔河油田原油和O₃l奧陶系烴源巖。三疊系烴源巖中未檢測出C₃₀重排藿烷系列，也不同于庫車坳陷侏羅系恰克馬克組下段湖相泥巖。雅克拉地區(qū)三疊系烴源巖具有一定的資源潛力，是該地區(qū)潛在的烴源巖。

關(guān)鍵詞：烴源巖；有機(jī)質(zhì)豐度；熱成熟度；分子標(biāo)志物；塔里木盆地；雅克拉地區(qū)

中圖分類號(hào)：TE122.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

前 言

雅克拉斷凸位于塔里木盆地亞南斷裂和輪臺(tái)斷裂之間，由于多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，特別是海西運(yùn)動(dòng)的影響，古生代地層缺失較多，中、新生代發(fā)育較全，其中海西晚期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了近EW向由輪臺(tái)斷裂和亞南斷裂背沖挾持的斷凸，變形東強(qiáng)西弱，隆起東段(沙4井以東)古生界已剝蝕殆盡^[1，2]。

雅克拉地區(qū)是塔里木盆地最先實(shí)現(xiàn)海相油氣突破的地區(qū)，是已知的最重要的油氣富集區(qū)之一，已在11個(gè)層位發(fā)現(xiàn)多個(gè)油氣藏及含油氣構(gòu)造，是中石化西北油田分公司“塔河之外找塔河”油氣勘探開發(fā)的主要區(qū)塊^[3]。對(duì)已發(fā)現(xiàn)的多個(gè)油氣田的油源研究表明，該地區(qū)存在海、陸相兩類不同性質(zhì)的油源，其油氣主要來源于北部庫車坳陷陸相油源區(qū)和南部阿瓦提—滿加爾坳陷海相油源區(qū)^[4，5]。

星火3井是中石化西北油田分公司在沙雅隆起雅克拉斷凸西端星火3號(hào)斷塊上鉆探的1口預(yù)探井，鉆揭三疊系 407.5 m，其中在中上三疊統(tǒng)哈拉哈唐和阿克庫勒組(T_2~3kl，6 202～6 363 m)鉆遇的深灰、灰色泥巖、灰黑色泥巖和炭質(zhì)泥巖累計(jì)厚度達(dá)150 m，其巖性組合為庫車坳陷拜城凹陷的類型。以星火3等部分井巖心和巖屑樣品的地球化學(xué)分析資料為基礎(chǔ)，初步探討了雅克拉地區(qū)三疊系的烴源巖分布、有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度和生物標(biāo)志化合物組成，評(píng)價(jià)了該區(qū)三疊系的生烴潛力，可為該區(qū)油源和油氣成藏特征研究提供重要參考。

1 三疊系烴源巖分布

塔里木盆地三疊系以河、湖相含煤碎屑巖為主，夾有海泛相碳酸鹽巖及砂、泥巖，厚500～1 900 m，分布面積約34×10⁴km²。烴源巖主要發(fā)育于深、淺湖亞相，三角洲相及海泛相，巖性以暗色泥、頁巖、炭質(zhì)泥巖為主，夾灰色碳酸鹽巖、煤層及油頁巖，累計(jì)厚度為200～800 m^[4]。

天山南新和地區(qū)中生代三疊紀(jì)沉積僅殘存于雅克拉斷凸的南北兩翼，中生代三疊紀(jì)時(shí)期，天山南地區(qū)為內(nèi)陸斷陷-坳陷型盆地，晚三疊世末期，沙雅隆起區(qū)整體抬升，使三疊紀(jì)的沉積物遭到剝蝕，隆起的高部位成為大片剝蝕區(qū)。直到早白堊世再次沉降為庫車坳陷大型湖泊的一部分，接受了巨厚的湖相碎屑物沉積。雅克拉地區(qū)三疊系上統(tǒng)哈拉哈塘組(T₃h)，分布在雅克拉構(gòu)造及東河塘地區(qū)。新和地區(qū)三疊系分布于西、南、東三條斷層形成的地塹之中，東部與前震旦系變質(zhì)巖接觸，南部分別與寒武系、震旦系接觸。分布較穩(wěn)定，厚度變化不大，從趨勢看新和地區(qū)三疊系與庫車坳陷三疊系是連通的。

三疊系的生油巖分別位于沙雅隆起的南北兩邊。早期的研究資料認(rèn)為，北邊的生油區(qū)位于拜城—牙哈一線以北的庫車坳陷區(qū)，主要分布于哈拉哈唐和阿克庫勒組，為深灰色、灰色泥巖為主的烴源巖。星火3井三疊系烴源巖的發(fā)現(xiàn)，表明庫車坳陷中生界烴源巖分布區(qū)已擴(kuò)大到新和地區(qū)，對(duì)雅克拉地區(qū)的油氣資源可能有相當(dāng)貢獻(xiàn)，沙雅隆起北翼的新和地區(qū)也可能存在中生界的近源烴類。

南部生油區(qū)位于柯坪—東河塘一線以南的阿瓦堤一帶，分布面積為2×10⁴~3×10⁴km²，為淺湖—半深湖相，中三疊統(tǒng)阿克庫勒組為主要生油層段，沉積厚度一般為200~300 m、最厚的接近400 m。有機(jī)碳含量平均為1.06%，最高達(dá)10.05%，主要為Ⅱ_B型和Ⅲ型干酪根。

2 有機(jī)質(zhì)豐度

雅克拉斷凸北邊的星火3井中上三疊統(tǒng)克拉瑪依組深灰色、灰色泥巖樣品有機(jī)碳含量較高，TOC值為0.59%～2.68%，平均值為1.42%，達(dá)到陸相泥質(zhì)巖好烴源巖級(jí)別，具有形成有效烴源巖的物質(zhì)基礎(chǔ)；相對(duì)而言，南邊的沙5井3件灰黑色泥巖巖心樣品的有機(jī)碳含量較低，平均只有0.70%，為較好的烴源巖。

氯仿瀝青“A”含量反映巖石中C₁₅₊可溶有機(jī)質(zhì)的量，大小與有機(jī)質(zhì)豐度、類型和熱演化程度有關(guān)。星火3井T_2~3kl泥巖氯仿瀝青“A”含量為266～884 g/mL，平均約為540 g/mL，按照陸相烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為差—較好烴源巖；沙5井更低，平均只有130 g/mL，明顯比有機(jī)碳含量所指示的烴源巖級(jí)別要差，可能是有機(jī)質(zhì)類型較差或者演化程度較高的緣故。

3 有機(jī)質(zhì)類型

巖石熱解得到的氫指數(shù)(HI)和氧指數(shù)(OI)是常用的確定有機(jī)質(zhì)類型的方法。星火3井三疊系泥巖樣品的氫指數(shù)很低，為36～113 mg/gTOC，平均只有55 mg/gTOC，氧指數(shù)也很低，為10～49 mg/gTOC，平均為23 mg/gTOC，為產(chǎn)烴潛力較差有機(jī)質(zhì)類型的特征，可能是有機(jī)質(zhì)演化程度較高，剩余產(chǎn)烴潛力低的表現(xiàn)。

S₂/S₃值可以用來判識(shí)有機(jī)質(zhì)的類型指數(shù)，對(duì)Ⅰ型有機(jī)質(zhì)該值一般大于20，Ⅲ型有機(jī)質(zhì)一般小于2.5，Ⅱ型有機(jī)質(zhì)介于之間。星火3井S₂/S₃值為0.72～11.25，平均為3.5，略高于Ⅱ型有機(jī)質(zhì)，可初步判斷星火3井三疊系泥巖為Ⅱ_B型有機(jī)質(zhì)。無論從氫指數(shù)和氧指數(shù)大小、還是S₂/S₃值，沙5井三疊系有機(jī)質(zhì)類型均比星火3井差，可能以Ⅲ型為主。

降解潛率D(%)表示有機(jī)碳中可以生成油氣的百分?jǐn)?shù)，也可以用來判識(shí)有機(jī)質(zhì)類型，對(duì)Ⅰ型有機(jī)質(zhì)，該參數(shù)值較高，一般大于50，表示類型好的有機(jī)質(zhì)中，超過50%的有機(jī)碳可以生成烴類，Ⅲ型有機(jī)質(zhì)最低，小于10，Ⅱ_A和Ⅱ_B型分別為50～20和20～10。星火3井的D值都很低，最高的一個(gè)樣品可以達(dá)到10，其余的都小于10，該值同樣隨成熟度增高而減小，沙5井更低，只有2左右。

綜合分析認(rèn)為，星火3井中上三疊統(tǒng)克拉瑪依組泥巖有機(jī)質(zhì)以Ⅱ_B為主，沙5井中三疊統(tǒng)阿克庫勒組為Ⅲ型。前人對(duì)塔里木盆地三疊系泥巖研究結(jié)果也表明，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ_B—Ⅲ型為主，次為Ⅱ_A—Ⅰ型^[6，7]。

4 有機(jī)質(zhì)成熟度

常用的有機(jī)質(zhì)熱成熟度指標(biāo)包括鏡質(zhì)體反射率、巖石熱解峰溫和分子標(biāo)志化合物異構(gòu)化參數(shù)(如C₂₉甾烷20S/(20S+20R)，Ts/(Ts+Tm))等。庫車坳陷三疊系有機(jī)質(zhì)成熟度具有西高東低的特點(diǎn)，西部的大部分地區(qū)R_o>2%，東部大部分地區(qū)R_o為1.4%～2.0%，庫車河以東R_o為1.0%～1.6%，烴源巖成熟度整體較高，以生氣為主，但坳陷周邊淺埋藏地帶R_o為0.5%～1.0%，以生油為主。據(jù)王飛宇等對(duì)塔里木盆地庫車坳陷中生界烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度研究結(jié)果，在拜城凹陷中心三疊系-侏羅系烴源巖成熟度達(dá)到2.2%～2.8%(R_o)，位于陽霞凹陷的依南2井，三疊系源巖實(shí)測鏡質(zhì)體反射率為1.32%～1.43%，在從凹陷中心向南北兩側(cè)逐漸降低，在南部平緩背斜埋藏較淺的地區(qū)R_o在0.6%～1.0%之間^[8]，雅克拉地區(qū)三疊系烴源巖成熟度符合總的變化趨勢。

星火3井三疊系克拉瑪依組(6 211～6 347 m)鏡質(zhì)體反射率為0.81%～0.91%，沙5井三疊系阿克庫勒組(5 400.78～5 406.45 m)為0.75%左右。表明星火3井和沙5井三疊系有機(jī)質(zhì)成熟度并不高，處于成熟到高成熟階段。

巖石熱解峰溫(T_max)表示巖石中熱解烴(S₂峰)最大時(shí)的溫度，T_max 隨成熟度的增加而增大。對(duì)Ⅲ型有機(jī)質(zhì)，未成熟階段的T_max小于430℃，成熟階段(生油階段)為430～460℃，凝析油階段油階段455～475℃。星火3井巖石熱解峰溫為436～443℃，平均約441℃，沙5井T_max為436～44℃，平均為442℃，位于成熟階段，與鏡質(zhì)體反射率得出的結(jié)論基本一致。

上述分析結(jié)果表明，盡管星火3井三疊系地層埋深超過6 000 m，沙5井也超過5 400 m，有機(jī)質(zhì)熱演化程度未達(dá)高過成熟階段，尚處于生油階段，可能與塔里木盆地古生代以來低的地溫梯度和三疊系主要生烴期坳陷周邊的淺埋藏有關(guān)。研究結(jié)果表明，塔里木盆地自古生代以來的地史過程中，古地溫總體呈下降趨勢，特別是中生代以來，古地溫梯度低于0.025℃/m，新生代地溫梯度繼續(xù)下降，現(xiàn)今地溫梯度只有0.02℃/m左右^[9]。從有機(jī)質(zhì)成熟度看，坳陷周邊淺埋藏地區(qū)中生界烴源巖目前還處于生油階段，但從有機(jī)質(zhì)熱解烴的產(chǎn)率、產(chǎn)烴潛量、降解潛量等來看，巖石的剩余生烴潛力有限。

5 可溶有機(jī)質(zhì)地球化學(xué)特征的對(duì)比分析

5.1 姥鮫烷/植烷(Pr/Ph)與二苯并噻吩/菲

姥鮫烷/植烷(Pr/Ph)和二苯并噻吩/菲可以反映烴源巖沉積水體的氧化-還原性、水體的含鹽度和環(huán)境。星火3井三疊系烴源巖的Pr/Ph較高，為1.22～3.08，表示有機(jī)質(zhì)沉積于氧化-弱氧化的陸相環(huán)境，明顯不同于塔河油田奧陶系原油和烴源巖(后者一般小于1.0，平均0.6左右)。沙5井同樣具有高的Pr/Ph，為2.77～3.06。與高的Pr/Ph相對(duì)應(yīng)的是低的二苯并噻吩/菲值，除沙5井2個(gè)樣品略高外，其余樣品的二苯并噻吩/菲值都低于0.1，也指示偏氧化的陸相沉積環(huán)境，與塔河油田奧陶系主體原油二苯并噻吩含量普遍較高(位于0.4～0.8之間)，指示偏還原的沉積環(huán)境有明顯差別。

5.2 飽和烴色譜特征

飽和烴色譜圖顯示，星火3井和沙5井三疊系泥巖有機(jī)質(zhì)具有完整的正構(gòu)烷烴系列(nC₁₁～nC₃₅)，以nC₁₇或者nC₁₆為主峰，正構(gòu)烷烴輕重比(nC_21-/nC₂₂₊)較高，為1.29～5.74，CPI值較高，為1.23～1.67，OEP為0.95～1.24，存在著明顯的奇偶優(yōu)勢，表明有機(jī)質(zhì)成熟度不高。

5.3 C₁₉～C₂₅三環(huán)萜烷系列

星火3井三疊系泥巖三環(huán)萜烷豐度相對(duì)于藿烷系列較低，在三環(huán)萜烷系列中C₂₁三環(huán)萜烷化合物占優(yōu)勢，呈C₁₉20

從藿烷和甾烷異構(gòu)化參數(shù)反應(yīng)的成熟度來看，星火3和沙3井三疊系泥巖有機(jī)質(zhì)的成熟度較低。C₃₁藿烷22S/(22S+22R)比值為0.57～0.58，達(dá)到了平衡點(diǎn)，表明有機(jī)質(zhì)已達(dá)到或超過主要的生油階段。但在早期生油階段異構(gòu)化達(dá)到平衡后，該參數(shù)值恒定，不能提供進(jìn)一步的成熟度信息。C₂₉甾烷異構(gòu)化成熟度參數(shù)20S/(20S+20R)比值較低，星火3井20S/(20S+20R)為0.42～0.47，沙5井為0.32左右，尚未達(dá)到平衡點(diǎn)。另一個(gè)成熟度參數(shù)Ts/(Ts+Tm)很低，普遍小于0.08，明顯不同于塔河奧陶系烴源巖和原油的成熟度，后者一般高于0.3，最高可超過0.7^[10]。當(dāng)然該比值也受沉積環(huán)境的控制，比如巖石中粘土催化劑的反應(yīng)和鹽度等因素都有影響，所以只有在評(píng)價(jià)同一有機(jī)相源巖的原油時(shí)，Ts/(Ts+Tm)才是可靠的成熟度指標(biāo)。一般說來，來自頁巖與來自碳酸鹽巖生的石油相比，具有較高的Ts/(Ts+Tm)值。所以星火3和沙5井，低Ts/(Ts+Tm)比值可能主要與低的成熟度有關(guān)。

5.5 C₂₇～C₂₉甾烷系列

星火3和沙5井三疊系泥巖有機(jī)質(zhì)中C₂₇～C₂₉甾烷系列的豐度均呈反“L”字型分布，C₂₇28