姬源—隴東地區(qū)三疊系延長組長7烴源巖研究

宋 平

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系/大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069)

烴源巖作為油氣形成的第一地質(zhì)條件，成為油氣勘探的重要依據(jù)[1]。厚度較大的優(yōu)質(zhì)烴源巖能夠?yàn)榕R近儲(chǔ)層提供持續(xù)的油氣供應(yīng)，使得油氣藏能夠保存至今。能夠提供工業(yè)油氣聚集的烴源巖為有效生油巖，其具有一定量的有機(jī)質(zhì)、良好的有機(jī)質(zhì)類型和足夠的有機(jī)質(zhì)熱演化[2]。烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度與厚度對(duì)實(shí)際油氣藏的勘探更為重要。

三疊系延長組長7時(shí)期，鄂爾多斯盆地構(gòu)造活動(dòng)劇烈，基底快速下沉，湖盆發(fā)育達(dá)到鼎盛時(shí)期，湖水覆蓋面積達(dá)到10×104km2，深湖面積達(dá)到 5.5 ×104km2，最大水深 60 m，形成60～70 m厚的黑色泥巖沉積[3]，成為盆地三疊系主要烴源巖形成時(shí)期。姬源—隴東地區(qū)位于厄爾多斯盆地的中—西部，北至鹽池，南達(dá)寧縣，西臨馬家灘，東到旦八鎮(zhèn)，，為半深湖—深湖湖盆主要發(fā)育區(qū)，區(qū)域面積達(dá)5×104km2，半深湖—深湖環(huán)境形成的致密砂巖為研究區(qū)的主要儲(chǔ)層[4]，同生同儲(chǔ)特征使得致密儲(chǔ)層與烴源巖處于交叉與疊置關(guān)系，致密儲(chǔ)層研究的同時(shí)，烴源巖的發(fā)育區(qū)域成為重要的油藏控制因素。

1 烴源巖的測井識(shí)別

姬源—隴東地區(qū)烴源巖發(fā)育于半深湖—深湖環(huán)境，巖心具有顏色深，粒度細(xì)，不含砂等特點(diǎn)，巖性主要是深灰色、灰黑色泥巖或油頁巖?？焖贉?zhǔn)確地識(shí)別烴源巖一直是研究的熱點(diǎn)。巖心樣品分析雖能提供準(zhǔn)確的烴源巖地球化學(xué)指標(biāo)，但受樣品來源和分析化驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的限制，單井往往難以獲得連續(xù)的分析數(shù)據(jù)，測井資料具有縱向分辨率高、資料連續(xù)準(zhǔn)確的特點(diǎn)，利用巖心資料對(duì)測井資料進(jìn)行標(biāo)定，找出烴源巖的測井響應(yīng)特征，進(jìn)而在單井上進(jìn)行烴源巖的識(shí)別。

烴源巖在常規(guī)組合測井曲線上表現(xiàn)為“五高一低”的特點(diǎn)，即高自然自然伽瑪(GR)、高光電截面指數(shù)(PE)、高聲波時(shí)差(AC)、高補(bǔ)償中子(CNL)、高感應(yīng)電阻率、低密度(DEN)(見圖1)。深感應(yīng)(RILD)與英制聲波時(shí)差(AC)重疊圖可以看出，在純泥巖層段，深感應(yīng)曲線和英制聲波時(shí)差曲線基本重疊無幅度差，在烴源巖發(fā)育層段，深感應(yīng)和英制聲波時(shí)差曲線有明顯的幅度差，與巖心觀察油頁巖或黑色泥巖有著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，尤其在長73層段更加明顯。

圖1 烴源巖測井識(shí)別剖面

2 烴源巖的地球化學(xué)特征與分類

姬源—隴東地區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以低等水生生物為主，富含鐵、硫、磷等元素，以Ⅰ、Ⅱ1型干酪根為主，且含量在15%～35%[5]。烴源巖富含有機(jī)質(zhì)，殘余有機(jī)碳含量(TOC，%)為 2% ～18% ，平均值為 6.4%;氯仿瀝青“A”(EOM，%)在 0.4% ～1% 之間[6];早白堊世處于最大埋深階段(約3 000 m)，成熟度適中，Ro值一般為0.9% ～1.1%，進(jìn)入生排烴高峰階段[5]。長7油頁巖具有高產(chǎn)烴率(產(chǎn)油率達(dá)400 kg/t)、高排烴效率(一般為55% ～90%)、廣覆式生烴的特征，為一套優(yōu)質(zhì)烴源巖。

根據(jù)研究區(qū)實(shí)際資料獲取情況，研究區(qū)以殘余有機(jī)碳TOC對(duì)烴源巖豐度進(jìn)行評(píng)價(jià)，TOC值遠(yuǎn)大于陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)指標(biāo)(石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))，因此需制定與研究區(qū)烴源巖相符的劃分標(biāo)準(zhǔn)。長71、長72與長73TOC值分布區(qū)間圖(見圖2)表現(xiàn)出長71到73TOC值不斷增大，圖中總體看出其具有分段式特征，將烴源巖根據(jù)TOC值劃分為優(yōu)等烴源巖、中等烴源巖與差等烴源巖三類(見表1)。

圖2 TOC值分布區(qū)間圖

表1 烴源巖分類指標(biāo)

3 殘余有機(jī)碳含量測井解釋

殘余有機(jī)碳含量作為烴源巖評(píng)價(jià)一種有效的手段得到廣泛應(yīng)用，然而實(shí)測殘余有機(jī)碳含量的數(shù)據(jù)受到取芯、采樣量與分析成本的影響，只有較少的數(shù)據(jù)，很難大范圍應(yīng)用。通過建立測井?dāng)?shù)據(jù)與殘余有機(jī)碳含量的關(guān)系，運(yùn)用多元回歸公式[7](公式1)求取 TOC測井解釋方程，進(jìn)而對(duì)烴源巖段計(jì)算TOC值。

式中:T 為因變量;β0，β1，β2，β3，β4…βn為 T 對(duì) X 的回歸系數(shù);X1，X2，X3，X4…Xn為自變量;ε 為隨機(jī)變量。

回歸后的TOC測井計(jì)算公式并非統(tǒng)一計(jì)算公式，隨著區(qū)域的不同，回歸公式亦發(fā)生著轉(zhuǎn)變，其原因是不同地區(qū)烴源巖的組分差異、密度不同使得測井曲線的反映程度也不盡相同，經(jīng)多元線性回歸后相關(guān)測井類型與系數(shù)亦發(fā)生改變。通過分區(qū)建立TOC回歸方程，近似認(rèn)為鄰近區(qū)域具有相同的烴源巖特征，能夠使用測試井的 TOC回歸方程，分區(qū)計(jì)算可消除因秋雨不同所引起的計(jì)算誤差，提高TOC值計(jì)算的精確程度。

4 烴源巖分布特征

經(jīng)過TOC數(shù)值分類將烴源巖分為優(yōu)等、中等與差等烴源巖，TOC數(shù)值范圍確定的情況下通過烴源巖的厚度便可判斷優(yōu)勢烴源巖的區(qū)域分布范圍。研究區(qū)長71一類烴源巖(優(yōu)等烴源巖)、二類烴源巖(中等烴源巖)、三類烴源巖(差等烴源巖)分布圖(見圖3A)表現(xiàn)出長71一類、二類烴源巖分布很少，主要集中在華池的北面和白豹地區(qū)的東面與西面。72一類烴源巖、二類烴源巖、三類烴源巖分布圖(見圖3B)表現(xiàn)出長72一類、二類烴源巖分布較長71面積有所擴(kuò)大，主要分布在華池周圍與姬源的東南兩側(cè)。73一類烴源巖、二類烴源巖、三類烴源巖分布圖(見圖3C)表現(xiàn)出長73一類、二類烴源巖分布面積最大，主要分布在姬源－華池－正寧一帶。

研究區(qū)烴源巖分布主要受到沉積相的控制，一類烴源巖主要集中在長73深湖平原內(nèi)，且延湖盆的西北－東南方向展布，部分發(fā)育在相對(duì)較深的間灣內(nèi)，總體反應(yīng)深水、穩(wěn)定、還原環(huán)境。長73到長72西南與南邊提供大量沉積物，進(jìn)入湖盆的沉積物攜帶少量空氣，破壞領(lǐng)了湖底的還原環(huán)境，加上湖深變淺，使得一類烴源巖發(fā)育環(huán)境面積大范圍減少且向東北方向遷移，到長71一類烴源巖只有在零星的局部區(qū)域發(fā)育。總體反應(yīng)出深水還原環(huán)境向華池－白豹地區(qū)收縮。

圖3 長7烴源巖分布圖

5 結(jié)語

姬源—隴東地區(qū)三疊系延長組長7段根據(jù)深感應(yīng)曲線和聲波時(shí)差測井曲線重疊圖特征可以有效識(shí)別烴源巖。分區(qū)運(yùn)用實(shí)測TOC值與測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸，能夠較準(zhǔn)確的計(jì)算TOC。烴源巖可根據(jù) TOC值劃分為三類:TOC＞10，為優(yōu)質(zhì)烴源巖;10＞TOC＞6，為中等烴源巖;6＞TOC＞2，為差等烴源。一類烴源巖主要集中在長73深湖平原內(nèi)，且延湖盆的西北－東南方向展布，與其共生的致密儲(chǔ)層為致密油氣藏勘探的重點(diǎn)。

[1]高崗，柳廣弟，付金華，等.確定有效烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度下限的一種新方法—以鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組湖相泥質(zhì)烴源巖為例[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2012，27(2):22－26.

[2]張厚福，方朝亮，高先志.石油地質(zhì)學(xué)[M].第一版.北京:石油工業(yè)出版社.1999:86.

[3]何自新.鄂爾多斯盆地演化與油氣[M].北京:石油工業(yè)出版社.2003:97－101.

[4]楊華，李士祥，劉顯陽.鄂爾多斯盆地致密油、頁巖油特征及資源潛力[J].石油學(xué)報(bào).2013，34(1):2－9.

[5]姚涇利，鄧秀芹，趙彥德，等.鄂爾多斯盆地延長組致密油特征[J].石油勘探與開發(fā).2013，40(2):150－156.

[6]楊華，張文正.論鄂爾多斯盆地長7段優(yōu)質(zhì)油源巖在低滲透油氣成藏富集中的主導(dǎo)作用:地質(zhì)地球化學(xué)特征[J].地球化學(xué).2005，34(2):147－153.

[7]康永尚，沈金松.現(xiàn)代數(shù)學(xué)地質(zhì)[M].第一版.北京:石油工業(yè)出版社.2005:54－60.