三塘湖盆地蘆草溝組二段有效烴源巖評(píng)價(jià)

張 品，劉俊田，卿 忠，彭亞中，林 霖，馬 強(qiáng)

(中國(guó)石油吐哈油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆哈密 839009)

三塘湖盆地蘆草溝組二段有效烴源巖評(píng)價(jià)

張 品，劉俊田，卿 忠，彭亞中，林 霖，馬 強(qiáng)

(中國(guó)石油吐哈油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆哈密 839009)

有效烴源巖評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)之一是有機(jī)碳,精細(xì)油源對(duì)比認(rèn)為，三塘湖盆地蘆草溝組二段是主力烴源巖。主要運(yùn)用烴源巖排烴特征確定蘆草溝組二段TOC下限值為1.1%，S1、S1+S2、氯仿瀝青“A”及總烴的下限值分別定為：0.17 mg/g、5.6 mg/g、0.07%及378×10-6，并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及測(cè)井資料預(yù)測(cè)烴源巖有機(jī)碳技術(shù)，對(duì)單井剖面的有效烴源巖厚度進(jìn)行分析，成功預(yù)測(cè)出蘆草溝組二段有效烴源巖的平面展布。

三塘湖盆地；蘆草溝組二段；TOC下限值；有效烴源巖評(píng)價(jià)

有效烴源巖是指能夠生成并排出烴類(lèi)而形成工業(yè)油氣藏的烴源巖，是油氣成藏形成的第一地質(zhì)條件，但烴源巖的有效性一直是烴源巖評(píng)價(jià)的難點(diǎn)[1-2]。烴源巖有機(jī)質(zhì)的豐度常以有機(jī)碳(TOC)、氯仿瀝青“A”和總烴含量來(lái)表示，而TOC是控制后兩者的參數(shù)，因此，確定TOC下限是有效烴源巖評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。

隨著油氣地球化學(xué)研究的深入，近年來(lái)TOC下限值的確定從單一的著重生烴特征轉(zhuǎn)向排烴特征[3-5]。當(dāng)TOC含量達(dá)到某臨界值后，生烴量滿(mǎn)足烴源巖自身飽和吸附量，多余烴類(lèi)才能排出，而TOC臨界值即是有效烴源巖的TOC含量下限標(biāo)準(zhǔn)。烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高于下限值越多，普遍認(rèn)為排出的烴量越大，越容易形成油氣藏。研究表明，三塘湖盆地蘆草溝組以湖相烴源巖為主，蘆草溝組二段烴源巖特征基本穩(wěn)定，主要處于低熟-成熟演化階段，適合有效烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度下限的研究[6-8]。

1 地質(zhì)概況

三塘湖盆地屬于準(zhǔn)噶爾大型含油氣盆地邊緣的一個(gè)中小型盆地。其在地質(zhì)歷史時(shí)期整體屬于大陸邊緣活動(dòng)帶，構(gòu)造活動(dòng)相當(dāng)復(fù)雜，是早古生代褶皺基底上發(fā)育的多旋回疊加型的殘留盆地，該區(qū)二疊紀(jì)屬于板內(nèi)斷陷盆地，自下而上發(fā)育蘆草溝組和條湖組地層。油氣勘探自20世紀(jì)90年代以來(lái)，取得了豐碩的成果，相繼發(fā)現(xiàn)了北小湖、牛圈湖、馬北等區(qū)塊中生界低孔、低滲、低壓“三低”砂巖油藏及馬中、黑墩等二疊系致密油藏和牛東、馬中石炭系火山巖油氣藏[9-10]，展示了三塘湖盆地多層系巨大的油氣勘探潛力。

中二疊統(tǒng)蘆草溝組是本區(qū)的主要產(chǎn)油層段之一,也是主要的烴源巖段，巖性為沉凝灰?guī)r、云質(zhì)泥巖-泥質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)白云巖和泥巖夾薄層灰?guī)r。地層對(duì)比認(rèn)為，蘆草溝組自下而上可以劃分為3個(gè)巖性段(P2l1、P2l2和P2l3)[11-12]。中段巖性以碳酸鹽巖及凝灰?guī)r為主，發(fā)育泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥巖，電性特征上表現(xiàn)為低伽馬、高聲波時(shí)差、高電阻，厚度相對(duì)穩(wěn)定，是該區(qū)主力烴源巖。烴源巖非均質(zhì)性強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型馬朗凹陷以Ⅰ型、Ⅱ1型為主，條湖凹陷以Ⅱ1型為主，有機(jī)質(zhì)豐度高，烴源巖總體處于低熟-成熟階段，為蘆草溝組、條湖組、中上三疊統(tǒng)和中下侏羅統(tǒng)等層系提供了豐富的油源。

2 蘆草溝組二段烴源巖豐度特征

三塘湖盆地蘆草溝組二段烴源巖的TOC與生烴潛量、氯仿瀝青“A”與總烴呈較好的正相關(guān)關(guān)系，其烴源巖熱解參數(shù)變化范圍較大，TOC最大超過(guò)14%(圖1a、表1)，S1+S2最大超過(guò)140 mg/g，氯仿瀝青“A”主要在0.1%以上，總烴在500×10-6以上(圖1b、表1)。烴源巖類(lèi)型以Ⅰ-Ⅱ1型為主，Ro%主要為0.5%～1.0%，處于低熟-成熟階段。

圖1 蘆草溝組二段泥巖生烴參數(shù)關(guān)系圖

表1 蘆草溝組二段泥巖有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)

TOC含量/%S1+S2/(mg·g-1)氯仿“A”/%總烴含量/10-6最小值-最大值均值/樣品數(shù)0．01-18．793．87/12750．01-186．3326．23/12750．01-3．460．32/12645．39-27284．002260/126

3 蘆草溝組二段烴源巖排烴特征

烴源巖生成的烴必須先滿(mǎn)足自身吸附量之后才能排出，因此，其生烴量及自身吸附烴的能力綜合決定了排烴量的多少。烴源巖的排烴存在一個(gè)臨界條件，此臨界條件是研究TOC下限的關(guān)鍵。TOC豐度下限與已排烴量無(wú)直接相關(guān)關(guān)系，無(wú)法直接表明排烴特征，而殘烴S1及氯仿瀝青“A”可表示排烴特征且與TOC有相關(guān)關(guān)系。S1及氯仿瀝青“A”是通過(guò)熱解及氯仿抽提所得到的原油中殘留烴的參數(shù)，在未發(fā)生排烴時(shí)可代表已生烴量蘆草溝組二段烴源巖的S1與氯仿瀝青“A”呈較好的正相關(guān)關(guān)系(圖2)。

通過(guò)分析，蘆草溝組二段泥巖TOC與熱解S1含量呈正相關(guān)關(guān)系(圖3a)，未排烴前隨著TOC含量增大，熱解S1增大；當(dāng)TOC增加到一定值后，一部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)偏離了相關(guān)趨勢(shì)，表明烴源巖排出了烴。而S1/TOC含量表示單位質(zhì)量TOC的生烴量(圖3b)，即生烴轉(zhuǎn)化率，其值越高，表明排烴越少。當(dāng)TOC增加到一個(gè)門(mén)限值后，S1/TOC含量開(kāi)始降低，預(yù)示著烴類(lèi)排出了。蘆草溝組二段泥巖TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)下限值為1.1%左右，當(dāng)TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)該值后，烴源巖才開(kāi)始排烴，小于該值則無(wú)烴類(lèi)排出，屬于無(wú)效烴源巖，難以形成油氣藏。

圖2 蘆草溝組二段泥巖氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)與熱解S1關(guān)系

圖3 蘆草溝組二段排烴參數(shù)與TOC關(guān)系

蘆草溝組二段泥巖TOC含量與氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系與熱解S1具有相似特征(圖4)，當(dāng)TOC增加到1.1%時(shí)，一部分氯仿瀝青“A”數(shù)據(jù)偏離了相關(guān)趨勢(shì)，也反映了排烴特征。綜合S1及氯仿“A”變化趨勢(shì)，確定蘆草溝組二段泥巖TOC下限值為1.1%左右。

圖4 泥巖TOC與氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系

根據(jù)TOC下限值與S1、S1+S2、氯仿瀝青“A”及總烴的相關(guān)關(guān)系，把S1、S1+S2、氯仿瀝青“A”及總烴的下限值分別確定為：0.17 mg/g，5.6 mg/g，0.07%及378×10-6。

此評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與一般陸相烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相比，TOC在1.1%時(shí)評(píng)價(jià)為好烴源巖，而S1+S2、氯仿瀝青“A”及總烴這三項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果都為中等烴源巖，而勘探實(shí)踐表明蘆草溝組二段烴源巖曾經(jīng)排出了大量烴類(lèi)，因此說(shuō)明S1、氯仿瀝青“A”是殘留烴，其值越大排烴越少，因此文中排烴法確定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相比于前期只注重生烴研究的評(píng)價(jià)參數(shù)更為實(shí)用，更能表征烴源巖的有效性。

4 蘆草溝組二段有效烴源巖厚度預(yù)測(cè)

目前，三塘湖盆地已鉆遇蘆草溝組二段的各類(lèi)探井51口，單井的TOC實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分布局限且離散，難以進(jìn)行單井有效烴源巖厚度界定。因此，需要通過(guò)其它技術(shù)手段結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)烴源巖的TOC進(jìn)行預(yù)測(cè)[13-15]。TOC預(yù)測(cè)技術(shù)的種類(lèi)繁多，應(yīng)用效果較好的是聲波時(shí)差與電阻率測(cè)井資料相結(jié)合的△logR法，運(yùn)用此方法對(duì)三塘湖盆地單井的蘆草溝組二段泥巖TOC含量進(jìn)行了預(yù)測(cè)(圖5)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)30口井的有效烴源巖厚度可以看出：蘆草溝組二段有效烴源巖在剖面上自北向南單層厚度和累計(jì)厚度增大，連續(xù)性變好；平面上馬朗和條湖凹陷各有南部?jī)蓚€(gè)沉積中心，馬朗凹陷最大厚度可達(dá)200 m以上，條湖凹陷最大為300 m以上(圖6)。

圖5 三塘湖盆地X1井測(cè)井預(yù)測(cè)蘆草溝組二段TOC含量

圖6 三塘湖盆地蘆草溝組二段有效烴源巖等厚圖

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)運(yùn)用源巖排烴機(jī)理確定的蘆草溝組二段有效烴源巖TOC下限值為1.1%。根據(jù)TOC下限值與S1、S1+S2，氯仿瀝青“A”及總烴的相關(guān)關(guān)系，把S1、S1+S2、氯仿瀝青“A”及總烴的下限值分別定為：0.17 mg/g，5.6 mg/g，0.07%及378×10-6。

(2)在厘定三塘湖盆地蘆草溝組二段有效烴源巖TOC下限標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用測(cè)井△logR法結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效地預(yù)測(cè)了三塘湖盆地蘆草溝組二段有效烴源巖厚度。馬朗和條湖凹陷在平面上表現(xiàn)為南部沉積中心最厚，向北減薄，有效烴源巖展布特征基本反映了盆地中有效烴源巖供烴區(qū)的分布特征。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)06-0015-04

2015-05-12

張品，工程師，1985年生，2008年畢業(yè)于東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事油氣地球化學(xué)研究工作。

“油氣資源評(píng)價(jià)-中國(guó)石油第四次油氣資源評(píng)價(jià)(2013E-050206)”、國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2011ZX05001-002-004)、中國(guó)石油股份公司新疆大慶重大科技專(zhuān)項(xiàng)(2012E-34-04)聯(lián)合資助。

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