四川盆地東部海相二疊系油苗的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義

劉 巖，鐘寧寧，邵瑞奇，田永晶，朱 雷，馬永強

油氣藏

四川盆地東部海相二疊系油苗的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義

劉 巖1，鐘寧寧1，邵瑞奇2，田永晶1，朱 雷1，馬永強3

（1中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室；2重慶天府礦業(yè)公司生產(chǎn)部）（3長江大學油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室)

劉巖

在四川盆地東部古生界地層發(fā)現(xiàn)大量天然氣資源，鮮有原油發(fā)現(xiàn)。重慶天府磨心坡煤礦下二疊統(tǒng)茅口組石灰?guī)r上部地層裂隙發(fā)現(xiàn)沿層間裂隙隨水滲出的黃綠色液態(tài)輕質(zhì)油苗。研究表明：油苗碳數(shù)分布較窄，為C4~C26，具有明顯的姥鮫烷優(yōu)勢，Pr/Ph值為1.64，δ13C值為-26.2‰；油苗所反映的成熟度較高，折算Ro約為1.6%，一維盆地模擬驗證二疊系的熱演化程度可達與之相當?shù)臒嵫莼潭?。綜合研究認為油苗與二疊系煤系地層關(guān)系密切。油苗的發(fā)現(xiàn)表明，在四川盆地古生界整體高過成熟的大背景下，某些成熟度相對較低，保存條件適宜的區(qū)域仍有發(fā)現(xiàn)一些中小型油藏的可能，這對四川乃至南方古生界油氣勘探具有一定的啟示意義。

四川盆地東部；海相地層；二疊系；油苗；成熟度；碳同位素

劉巖1985年生，在讀博士研究生。主要從事油氣地質(zhì)與地球化學研究。通訊地址：102249北京市昌平區(qū)中國石油大學（北京）資源與信息學院

四川盆地分為5個不同的含油氣區(qū)，即川東氣區(qū)、川南氣區(qū)、川西南氣區(qū)、川北氣區(qū)和川中油氣區(qū)，且具有全盆含氣的特點［1］。各區(qū)均發(fā)現(xiàn)大量天然氣資源，川中平緩構(gòu)造區(qū)除侏羅系發(fā)現(xiàn)少量凝析油外，古生界卻鮮有原油的發(fā)現(xiàn)［2］。2006年8月初，在重慶天府磨心坡煤礦下二疊統(tǒng)茅口組石灰?guī)r上部地層裂隙發(fā)現(xiàn)液態(tài)輕質(zhì)油苗，油苗沿層間裂隙隨水滲出，至8月20日出油量達1t/d左右，一直持續(xù)到9月下旬開始減量，至10月上旬仍有少量滲出，滲出持續(xù)時間約2個月，累計滲出原油約30~40t。發(fā)現(xiàn)油苗后，筆者赴渝采集到樣品，并進行了一系列地球化學分析。上世紀90年代，在南桐煤礦硯石臺礦區(qū)也曾發(fā)現(xiàn)賦存于長興組石灰?guī)r的多處油苗［3］。這些發(fā)現(xiàn)表明在四川盆地，尤其是東部已經(jīng)達到高過成熟的上古生界中油苗的發(fā)現(xiàn)并非孤立現(xiàn)象，今后仍有發(fā)現(xiàn)上古生界油藏的可能。

1 區(qū)域地質(zhì)及油苗產(chǎn)狀

磨心坡煤礦位于川東南斜坡高陡構(gòu)造區(qū)天府中梁山隔檔式構(gòu)造北段觀音峽背斜西冀，處于瀘州古隆起東北部［1］（圖1），褶皺核部出露上二疊統(tǒng)長興組生物礁灰?guī)r地層（圖2）。油苗產(chǎn)出于茅口組灰?guī)r上部地層裂隙，沿層間裂隙滲出，出油點上方為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M煤系地層和長興組石灰?guī)r。地表（石門）標高約600 m，出油點為標高約100 m的淺層，其地層和地質(zhì)構(gòu)造特征見圖3。油苗沿茅口組石灰?guī)r裂縫順層產(chǎn)出，能自然流出，呈淡黃綠色，揮發(fā)性極強，且具有刺鼻氣味。茅口組石灰?guī)r色淺，有機質(zhì)豐度很低，裂隙溶洞較多但普遍被方解石飽和充填，與此相同，龍?zhí)督M也普遍發(fā)育方解石脈，而晶洞較為少見。

2 油苗地球化學特征

2.1 油苗宏觀物性及地球化學特征

油苗呈透明狀，雜質(zhì)含量少，密度低（僅為0.7755g/cm3），黏度極低，屬于輕質(zhì)凝析油。定量族組分分析表明，油苗以飽和烴為主，芳烴含量極低，基本不含非烴和瀝青質(zhì)。

圖1 油苗產(chǎn)出位置示意圖

圖2 磨心坡礦區(qū)及周邊地層綜合柱狀圖J3p蓬萊鎮(zhèn)組；J2s遂寧組；J1s沙溪廟組；J1z自流井組；T3x須家河組；T2l雷口坡組；T1j嘉陵江組；T1f飛仙關(guān)組；P2ch長興組；P2l龍?zhí)督M；P1m茅口組；P1q棲霞組；P1l梁山組；C2hl黃龍組

磨心坡油苗全油色譜特征為：碳數(shù)分布范圍較窄，為nC4~nC26，主峰碳數(shù)為nC8，為單峰態(tài)前峰型；輕重比極高，264；Pr/nC17為0.59，Ph/nC18為0.46，Pr/Ph值為1.64，姥鮫烷略占優(yōu)勢，表明油苗源巖的沉積環(huán)境為較強氧化環(huán)境［4］；庚烷值為13.73，異庚烷值為2.56；正構(gòu)化系數(shù)為1.04，芳構(gòu)化系數(shù)為3.44（圖4）。

油苗極輕，GC/MS分析基本未檢測到有生物源意義的甾萜類化合物。磨心坡油苗全油碳同位素值δ13C油較重，為-26.2‰，從四川盆地現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的一些凝析油的碳同位素組成特征［5］來看(表1)，油苗具典型的煤型油特征。

表1 油苗碳同位素與四川盆地凝析油碳同位素組成比較

圖3 磨心坡油苗發(fā)現(xiàn)點地質(zhì)剖面T3x須家河組；T1j嘉陵江組；T2l雷口坡組；T1f飛仙關(guān)組；P2c長興組；P2l龍?zhí)督M；P1m茅口組

圖4 磨心坡油苗氣相色譜圖

2.2 原油成熟度特征

2.2.1 庚烷值與異庚烷值

庚烷值與異庚烷值是常用的分子成熟度參數(shù)。Thompson［7］用庚烷值和異庚烷值來衡量沉積物中輕烴的烷基化程度，將原油劃分為四大類，并認為這種分類也適合于凝析油。王順玉［5，8]將四川盆地凝析油按母質(zhì)來源分為五大類：成熟陸源母質(zhì)來源凝析油、高成熟陸源母質(zhì)來源為主的凝析油、成熟湖相腐泥母質(zhì)來源凝析油、高成熟海相腐泥母質(zhì)來源凝析油和高成熟混源凝析油。結(jié)合Thompson［7］的庚烷值—異庚烷值的演化曲線（圖5），可以看出原油更加接近于川東北地區(qū)龍?zhí)督M煤系地層來源的2類凝析油（以臥龍河氣田嘉陵江組二段凝析油和板東4井凝析油為代表），且庚烷值偏低，芳構(gòu)化程度更高，表明其熱演化程度更高，這也與其地層時代更老的實際地質(zhì)相符合。

圖5 磨心坡原油樣品庚烷值參數(shù)（據(jù)文獻［5］）

2.2.2 可能烴源巖演化初步分析

區(qū)內(nèi)可能的烴源巖為上二疊統(tǒng)海相地層和海陸交互相煤系地層、下二疊統(tǒng)煤系地層和下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖。據(jù)地層剖面丈量厚度，結(jié)合區(qū)域地層資料［9］，運用Genex一維盆地模擬軟件，對其進行虛擬井盆地模擬（圖6）。從剖面的盆地模擬結(jié)果來看，該區(qū)龍?zhí)督M地層經(jīng)歷的最高地溫也大約是在135～150℃之間，折算Ro約為1.6，與龍?zhí)督M實測Ro相一致。

圖6 磨心坡煤礦烴源巖演化歷史T3x須家河組；T1j嘉陵江組；T2l雷口坡組；T1f飛仙關(guān)組；P2ch長興組；P2l龍?zhí)督M；P1m茅口組；P1q棲霞組

美國學者Mango［10-12］于1987年建立了一套輕烴生成的穩(wěn)態(tài)催化模型，用于計算原油的成熟度。Bement［13］等用4個不同構(gòu)造類型盆地的5套不同時代生油巖輕烴資料，對2,4-/2,3-DMP這項Mango提出的輕烴溫度參數(shù)進行了地質(zhì)校正。他們利用鏡質(zhì)體反射率(Ro)作為地質(zhì)溫度計求取生油層的最大埋深溫度，建立了生油層最大埋深溫度與2,4-/2,3-DMP的函數(shù)關(guān)系式，指出該輕烴溫度參數(shù)不受盆地類型、溫度史(有效受熱時間)、生油層時代、干酪根類型和巖性的影響，并以此計算了2500多個原油的生成溫度，但至今尚未發(fā)表該溫度關(guān)系式。Mango［14］基于Bement的研究工作和他本人的分析資料，推導出一個生油層最大埋深溫度（T）與2,4-/2,3-DMP的函數(shù)方程式：T（℃）=140+15ln（2,4-/2,3-DMP）。該溫度與盆地類型、熱歷史(有效加熱時間)以及生油巖時代、干酪根類型及巖性諸因素無關(guān)，并且在塔里木盆地應用效果良好［15］。應用Mango方法計算原油的K1值（Mango參數(shù)）為1.14，完全符合Mango提出的輕烴穩(wěn)定熱催化成因理論，說明油氣成藏后沒有經(jīng)過生物降解的影響，保存條件相對較好。計算得出該油樣最大生油層溫度達144℃，與模擬結(jié)果相同。

3 油苗來源的初步探討

3.1 C5—C7餾分類組成特征

凝析油中各組分的含量變化具有專屬的指向意義。Leythzeuser［16］等研究認為源于腐泥型母質(zhì)的原油輕烴餾分中富含正構(gòu)烷烴，源于腐殖型母質(zhì)的輕烴餾分則富含異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴，而Snowdon［17］認為富含環(huán)烷烴也是陸源母質(zhì)的重要特征。根據(jù)塔中典型海相原油和吐哈盆地煤成油以及川西北、川西以及川中不同類型母質(zhì)來源凝析油的C5、C6、C7族組成特征［8，18－19］確定了圖版，結(jié)果表明磨心坡油苗與煤成油凝析油特征更為接近（圖7），而且具有高成熟的特征。nC6、iC6+ nC6和苯類化合物的相對組成變化可以較好地區(qū)分不同沉積環(huán)境母質(zhì)生成的凝析油。含海相有機質(zhì)生成凝析油苯含量低，nC6和iC6+nC6含量高；而煤成凝析油正好相反，苯含量高，而nC6和iC6+nC6含量低，油型凝析油處于兩者之間。張云獻［20]通過東濮凹陷文23氣田，白廟、橋口深層以及塔里木盆地中1井,共11個凝析油樣品的輕烴組分的統(tǒng)計分析,利用C6各組分間的差異，較好地區(qū)分了海相凝析油、陸相凝析油與油型凝析油。磨心坡油苗C6各組分相對組成與東濮凹陷煤型凝析油組成相類似（圖8）。以高等植物為主要生源的陸相原油輕烴中環(huán)己烷占優(yōu)勢，而海相原油中環(huán)戊烷很豐富［21］。油苗的環(huán)己烷/甲基環(huán)戊烷值可達6.79，環(huán)己烷占絕對優(yōu)勢。C5—C7輕烴組成及C6系列化合物的組成均表明，磨心坡油苗更像是煤型凝析油。

圖7 油苗C5-7輕烴組成三角圖（據(jù)文獻［17―19］）

圖8 C6類化合物組成三角圖（據(jù)文獻［20］，有修改）

3.2 C7餾分類組成特征

C7餾分類中的甲基環(huán)己烷(MCYC6)主要來自高等植物木質(zhì)素、纖維素和醣類等，熱力學性質(zhì)相對穩(wěn)定，是反映陸源母質(zhì)類型的良好參數(shù)，它的大量出現(xiàn)是煤成油輕烴的一個特點。各種結(jié)構(gòu)的二甲基環(huán)戊烷(DMCYC5)主要來自水生生物的類脂化合物，并受成熟度影響。正庚烷(nC7)主要來自藻類和細菌,對成熟作用十分敏感，是良好的成熟度指標［22］。塔里木盆地原油輕烴分析結(jié)果表明［15］，海相油中有較高的二甲基環(huán)戊烷，其含量大都在15%以上，而陸相油中一般小于15%。另一方面，陸相油中甲基環(huán)己烷較豐富，基本上都高于30%，而海相油中大多低于30%，反映出有機質(zhì)類型及沉積環(huán)境的差別。在一定的演化程度下，原油輕烴的碳環(huán)優(yōu)勢指數(shù)（RPI）主要受源巖沉積環(huán)境中的催化劑種類（過渡金屬及其配位體）控制，與干酪根的類型和結(jié)構(gòu)關(guān)系密切，因而可用輕烴中的異構(gòu)烷烴(3RP)、環(huán)戊烷(5RP)和環(huán)己烷(6RP)的組成來區(qū)分原油。故而從原油的C7正構(gòu)烷烴、二甲基環(huán)戊烷和甲基環(huán)己烷組成相對含量，可以判斷原油與陸相還是海相有機質(zhì)關(guān)系密切［4］。前人［8］對四川天然氣及凝析油的C7輕烴組成進行了研究（圖9）。研究發(fā)現(xiàn)，Ⅰ型與Ⅱ1型干酪根生成油氣，以川中地區(qū)大安寨組的天然氣、川南地區(qū)嘉陵江組的天然氣、河灣場和大興場茅口組的天然氣為代表，Ⅱ型與Ⅲ型干酪根或煤生成油氣主要包括中壩、梓潼地區(qū)老關(guān)廟、文興場、柘壩場、魏城等須家河組的天然氣，平落壩、大興西、白馬廟須家河組和侏羅系的天然氣以及觀音寺、蘇碼頭和三皇廟侏羅系的天然氣。兩種天然氣具有明顯的差別。油樣C7的二甲基環(huán)戊烷、甲基環(huán)己烷和nC7相對組成上，富環(huán)己烷，而貧nC7，甲基環(huán)己烷含量非常高，達72.06%，各種結(jié)構(gòu)二甲基環(huán)戊烷含量低，僅為13.2%，結(jié)合前人［8］對四川天然氣與凝析油的研究成果，可以看出磨心坡油苗為Ⅲ型干酪根母質(zhì)來源的凝析油。

3.3 碳同位素組成特征

結(jié)合上揚子地區(qū)烴源巖干酪根碳同位素值演化特征①中國石油化工股份有限公司南方勘探開發(fā)分公司.南方復雜構(gòu)造區(qū)有效烴源巖評價［R］.2007.，依據(jù)碳同位素分餾特征分析（圖10），其可能烴源巖應該為上二疊統(tǒng)，包括龍?zhí)督M、長興組和大隆組的海相或海陸交互相地層，而不太可能是下伏棲霞組與梁山組。而依據(jù)地層關(guān)系，上二疊統(tǒng)作為烴源層似不合常理，但從油苗發(fā)現(xiàn)點處逆沖斷層構(gòu)造的發(fā)育情況來看（圖3），逆沖斷層造成的地層倒置關(guān)系有可能使上二疊統(tǒng)中生成的烴類沿斷層進入到下二疊統(tǒng)茅口組石灰?guī)r中，但烴源在上二疊統(tǒng)的具體位置和成藏過程仍有待進一步研究。

圖9 油苗C7輕烴組成三角圖(據(jù)文獻［8，18―19])

圖10 油苗的穩(wěn)定碳同位素組成特征（底圖據(jù)文獻①）

綜上所述，磨心坡油苗可能來源于上二疊統(tǒng)海相地層或海陸交互相地層，尤其與海陸交互相龍?zhí)督M煤系可能有較密切的生源關(guān)系。

川東地區(qū)煤熱演化程度分布具有明顯的特點，背斜部位煤系地層成熟度較低，大多為焦煤—瘦煤，部分出露地表部位甚至仍處于肥煤階段［23］。在川東地區(qū)，仍有部分地區(qū)有機質(zhì)的熱演化程度相對較低，在保存條件適宜的地方，還有發(fā)現(xiàn)一些小型凝析油藏的可能性。

4 結(jié)論

川東磨心坡煤礦高—過成熟的海相二疊系茅口組石灰?guī)r裂縫中發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)油苗。

油苗的油質(zhì)較輕、碳數(shù)分布范圍較窄（C4～C26），具有姥鮫烷優(yōu)勢。輕烴組成特征表明，油苗的性質(zhì)與四川盆地已發(fā)現(xiàn)的煤成凝析油較相似。油苗的碳同位素組成也揭示了其來源于Ⅲ型或Ⅱ型干酪跟的可能性。

油苗的折算成熟度Ro為1.6%左右，一維盆地模擬驗證二疊系地層的熱演化程度可達與之相當?shù)臒嵫莼潭取?/p>

磨心坡油苗的發(fā)現(xiàn)表明，在川東及至南方上古生界地層整體高—過成熟的大區(qū)域背景下，某些相對較低成熟的區(qū)域仍有發(fā)現(xiàn)一定規(guī)模的石油聚集的可能，這對四川盆地及至南方上古生界油氣勘探具有一定的啟示意義。

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編輯：金順愛

Light Oil Show Discovered in Permian Marine Limestone in the East Part of Sichuan Basin and Its Geological Significance

Liu Yan，Zhong Ningning，Shao Ruiqi，Tian Yongjing，zhu Lei,Ma Yongqiang

There is abundant natural gas but less oil accumulation in Palaeozoic and Triassic marine reservoirs in the east part of Sichuan Basin.Recently，some yellow greenish light crude oil show was discovered in fissures of marine Lower Permian Maokou limestone at Moxinpo Coal Mine in Chongqing.The oil has been analyzed by a series of geological and organic geochemistry methods.The distribution of n-alkane in aliphatic fraction of the oil ranges from n-C4to n-C26with obvious pristane preference(Pr/Ph=1.64).Relatively high Ro(about 1.6%)of the calculated oil maturity is consistent with the measured vitrinite reflectance of the Permian coal at Moxinpo.The δ13C is－26.2‰,which is similar to those from Permian Longtan shale and coal.It is considered that the oil in limestone fissures is mostly derived from the marine Permian coal measure strata,including some contributions of continental organic matter.The accumulation of the hydrocarbon needs to be further studied.The discovery of the oil show hints possible industrial hydrocarbon accumulation in some relative low mature reservoirs among high mature areas of Sichuan Basin.

Oil show;Permian;Marine formation;Maturity;Carbon isotope;Sichuan Basin

TE125.2

A

1672-9854(2010)-01-0044-07

2009-05-08

Liu Yan：male,Doctor degree in progress at China University of Petroleum-Beijing.Add:State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting，China University of Petroleum,Changping,Beijing,102249 China