邦戈爾盆地中部凹陷K組烴源巖飽和烴生物標志物特征研究

宋換新

（長江大學期刊社，湖北 荊州434023油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學），湖北 武漢430100）

文志剛，曾艷濤

（油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學），湖北 武漢430100）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

邦戈爾盆地位于非洲乍得西南部，是受中西非裂谷系影響發(fā)育起來的中新生代裂谷盆地，盆地近東西向展布，面積約1.8×104k m2。盆地主體為南斷北超的的斷陷盆地，自南向北可劃分為陡坡帶、凹陷帶和緩坡帶，但受到后期反轉(zhuǎn)構(gòu)造運動影響，局部構(gòu)造復雜［1］。在前寒武結(jié)晶基底之上，邦戈爾盆地發(fā)育下白堊統(tǒng)、古近系、新近系和第四系地層，缺失上白堊統(tǒng)地層，古近系及以上地層不發(fā)育，厚度一般小于300 m。邦戈爾盆地主要的生儲蓋組合發(fā)育在下白堊統(tǒng)，自下而上發(fā)育P組、M組、K組、R組和B組。

中部凹陷發(fā)育于盆地中央凹陷帶中部，前期勘探認為是邦戈爾盆地主要的供烴凹陷。中部凹陷K組及以下層位優(yōu)質(zhì)烴源巖被認為是盆地主要的供烴源巖［1］。筆者在對中部凹陷烴源巖生烴特征研究的基礎(chǔ)上，利用鉆、錄井資料，對中部凹陷K組烴源巖飽和烴生物標志物地球化學特征進行研究，揭示其中包含的石油地質(zhì)信息，為該區(qū)的油源研究打下堅實的基礎(chǔ)，并為后續(xù)的油氣勘探思路提供有益的參考。

2 樣品及試驗分析

由于盆地勘探程度較低，中部凹陷區(qū)現(xiàn)階段探井較少 （截止2011年底僅4口井），其中V1井和B1井為其中的2口重點探井，完鉆井深分別為2760 m和2307 m，揭露層位都達到K組底部地層。選取V1井與B1井K組中3個高有機質(zhì)豐度層段烴源巖巖屑樣品，進行了總有機碳 （TOC）、熱解、鏡質(zhì)體反射率（Ro）、干酪根同位素及飽和烴色譜－質(zhì)譜等分析。選取的3個樣品生烴參數(shù)見表1，由表1可知，3個烴源巖樣品有機質(zhì)豐度高，都達到好烴源巖評價標準，為好烴源巖；有機質(zhì)熱演化程度達到成熟階段，開始大量生烴；有機質(zhì)類型研究表明，研究區(qū)有機質(zhì)類型主要為Ⅱ型有機質(zhì)，部分為 Ⅱ1型有機質(zhì)，有機質(zhì)類型較好［2］。由此可見，選取樣品對于研究區(qū)K組烴源巖生烴而言具有代表性。

巖屑樣品經(jīng)仔細的挑選、清洗后，粉碎至60目；三氯甲烷抽提，并用層析柱對抽提物進行族組分分離，對飽和烴進行色譜－質(zhì)譜分析測試。飽和烴色譜－質(zhì)譜分析條件：Agilent 6890 N－5975I MSD色譜／質(zhì)譜儀，色譜柱為HP－5 MS，30 m×0.25 mm×0.25μm；汽化室溫度為300℃，脈沖不分流進樣；載氣為N2，流速為1.0 ml／min；升溫程序為50℃恒溫1 min，以20℃／min升至100℃，再以3℃／min至315℃，恒溫18 min；質(zhì)譜采用EI電離方式，電子能量為70e V。

表1 中部凹陷K組烴源巖樣品生烴參數(shù)表

3 烴源巖飽和烴生物標志物特征

對烴源巖抽提物和原油生物標志物進行研究，分析其中包含的地質(zhì)、地球化學信息，是現(xiàn)階段古環(huán)境研究的重要手段之一。飽和烴中包含豐富的生物標志物，其地學意義也相對明確，現(xiàn)階段應(yīng)用比較廣泛［3，4］。以下將就研究區(qū)K組烴源巖抽提物飽和烴生物標志物特征進行分析。

3.1 鏈烷烴系列

飽和烴中鏈烷烴系列主要包括正構(gòu)烷烴系列和植烷系列。3個樣品的飽和烴總離子流圖均為前鋒型（見圖1），碳數(shù)分布范圍為C12（或C13）～C35，主峰碳分別為C14、C17和C19（見表2），未見明顯的奇偶優(yōu)勢，以上特征均表明為成熟源巖特征。同時考慮到源巖熱演化剛進入成熟階段，不是很高 （見表1），正構(gòu)烷烴這種前鋒型分布特征也表明其沉積有機質(zhì)組成中低等水生生物占有相當?shù)谋戎兀?］。

姥植比 （Pr／Ph）是一個常用來反映沉積環(huán)境的重要指標，在強還原鹽湖相沉積物中常具有強烈的植烷 （Ph）優(yōu)勢 （Pr／Ph值＜0.5），而在偏氧化的沼澤環(huán)境中則往往具有強烈的姥鮫烷 （Pr）優(yōu)勢（Pr／Ph值＞3.0）［4］。3個烴源巖樣品的Pr／Ph值分布范圍為1.20～1.30 （見表2），非常的接近，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，認為源巖主要沉積環(huán)境為弱氧化－弱還原環(huán)境半咸水－淡水湖相環(huán)境。

表2 中部凹陷K組烴源巖飽和烴生標參數(shù)

3.2 萜烷系列

分析的3個烴源巖樣品三環(huán)萜烷和藿烷系列在m／z 191質(zhì)量色譜圖上明顯分為2種不同的分布模式（見圖1）：1＃、2＃兩個樣品 （為V1井）的m／z 191質(zhì)量色譜圖上，萜烷系列為以α，β－C30藿烷為主峰的常規(guī)分布模式，三環(huán)萜／藿烷值分別為0.40和0.59；3＃樣品 （為B1井）的m／z 192質(zhì)量色譜圖上，以C23三環(huán)萜烷為主峰，三環(huán)萜烷系列豐度明顯超過藿烷系列，三環(huán)萜／藿烷值為1.92?？紤]到3塊烴源巖樣品的成熟度（Ro值）差別不大，表明2口井烴源巖樣品沉積環(huán)境還是存在一定的差異。

不同沉積環(huán)境源巖其三環(huán)萜烷系列分布模式不同，與煤系地層有關(guān)的源巖和原油其三環(huán)萜烷系列一般呈梯減分布，而湖相與海相源巖和原油一般呈正態(tài)分布［5］。研究區(qū)3個烴源巖樣品三環(huán)萜烷系列都是以C21或C23三環(huán)萜烷為主峰的正態(tài)分布模式，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，認為與其湖相沉積環(huán)境相符。伽馬蠟烷指數(shù) （伽馬蠟烷／α，β－C30藿烷）常用來區(qū)分來源于不同鹽度水體的原油或源巖，以及判斷因鹽度差異而產(chǎn)生的水體分層現(xiàn)象，鹽湖相原油或源巖中常含有高豐度的伽馬蠟烷從而導致高的伽馬蠟烷指數(shù)。研究區(qū)3個烴源巖樣品的伽馬蠟烷指數(shù)值與典型鹽湖相原油和烴源巖分布都有一定差異［5－7］，表明研究區(qū)為半咸水－淡水湖盆的水體環(huán)境。同時1＃、2＃兩個樣品的伽馬蠟烷指數(shù)分別為0.23和0.44，而3＃樣品伽馬蠟烷豐度極低 （見表2），也表明它們的沉積環(huán)境存在一定的差異。

圖1 中部凹陷K組烴源巖飽和烴生物標志物譜圖

Ts／T m指標常用來反映源巖或原油的成熟度，其中1＃、2＃兩個樣品的Ts／Tm值分別為1.64、1.78，而3＃樣品的Ts／Tm值達到6.30，考慮到3個烴源巖樣品相近的成熟度 （見表1），表明研究區(qū)烴源巖的Ts／Tm指標不僅僅受到成熟度的影響，可能還受到烴源巖有機相的控制，沉積環(huán)境的Eh值和p H值都會影響源巖中Ts／Tm值［6］。而3個烴源巖樣品的22S／（22S＋22R）－C31藿烷值差別不大，同樣表明其成熟度差別不大。

3.3 甾烷系列

地質(zhì)體中的甾烷是由生物合成的甾醇演化而來［4］。中部凹陷K組烴源巖以甾烷系列含量低為特征，3個樣品的甾烷／藿烷值分布范圍僅為0.08～0.13。ααα－20 R－C27～29甾烷的相對含量，可反映有機質(zhì)來源的相對組成。研究區(qū)3個烴源巖樣品的ααα－20R－C27～29甾烷組成有一定的差異 （見表2），分布樣式也不相同 （見圖1），同樣表明有機質(zhì)來源有一定的差異，但是整體為湖相混合型有機質(zhì)的特征明顯［3～6］。其中3＃樣品中ααα－20R－C28甾烷相對含量較高，可能與烴源巖有機質(zhì)中高含量的浮游植物群有關(guān)［3］。

3個烴源巖樣品的ββ／ （ββ＋αα）－C29甾烷指標值分布范圍為0.32～0.44，均沒有達到平衡終點［6］，表明源巖成熟度不是很高，這也與烴源巖Ro值結(jié)果相符，表明烴源巖剛進入生烴高峰階段。

4 地質(zhì)分析

邦戈爾盆地構(gòu)造演化史分析表明，盆地早白堊世經(jīng)歷了早期強烈斷陷期和晚期繼承性斷陷期。邦戈爾盆地主要儲蓋組合發(fā)育在早白堊世晚期繼承性斷陷期，主要含油氣構(gòu)造則在白堊紀末形成并定型。目的層段K組地層屬于晚期繼承性斷陷期沉積，K組沉積時期，整個盆地沉積相對穩(wěn)定，地層厚度變化不像早期劇烈，但是控盆斷層及一些二級斷層持續(xù)活動，局部地區(qū)的構(gòu)造調(diào)整還是很頻繁。在這種構(gòu)造背景，對于中部凹陷K組烴源巖而言，一方面平面上不同位置可能出現(xiàn)沉積微相的變化，導致沉積環(huán)境及沉積物源的變化；另一方面，K組內(nèi)部不同沉積小層沉積時期，也可能出現(xiàn)沉積環(huán)境小的變化。這2方面的因素都可能導致K組3個樣品雖然在整體上屬于半深湖－深湖相沉積環(huán)境，但是由于樣品處于不同探井及不同小層，由于其可能出現(xiàn)的沉積環(huán)境或物源的變化，從而導致其飽和烴地球化學特征產(chǎn)生一些局部差異。

5 結(jié) 論

1）整體而言，中部凹陷K組烴源巖形成于半咸水－淡水、弱氧化－弱還原的湖相沉積環(huán)境，沉積有機質(zhì)為湖相混合型有機質(zhì)，源巖成熟度不是很高，剛進入成熟門限。

2）研究區(qū)K組3個烴源巖樣品飽和烴生物標志物中，鏈烷烴系列組成比較相似，但是三環(huán)萜烷和藿烷系列以及甾烷系列生物標志物分布都有一定的差異。

3）由于研究區(qū)構(gòu)造運動復雜，導致沉積物源和沉積水體性質(zhì)變化頻繁，3個烴源巖樣品層段的沉積環(huán)境還是有一定的差別，這些差異在伽馬蠟烷指數(shù)、規(guī)則甾烷相對組成等方面都有明顯的體現(xiàn)。該認識將對于后續(xù)油源對比研究提供參考。

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