中上揚子地區(qū)二疊系碳酸鹽巖烴源巖特征及評價

袁紅英，林小云

(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

肖哲宇

(西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500)

中上揚子地區(qū)二疊系碳酸鹽巖烴源巖特征及評價

袁紅英，林小云

(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

肖哲宇

(西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500)

中上揚子地區(qū)烴源巖以海相為主，其中二疊系碳酸鹽巖為一套重要的烴源巖層位。通過野外剖面實測和鉆井資料，結(jié)合巖相古地理特征，查明了該區(qū)二疊系碳酸鹽巖烴源巖的分布特征，顯示其厚度總體較大；通過有機地球化學(xué)分析測試表明，該區(qū)二疊系碳酸鹽巖總體上有機質(zhì)類型好、有機質(zhì)豐度較高以及熱演化成熟度適中，但在各個層位仍存在一定的差異。綜合研究表明，該區(qū)二疊系碳酸鹽巖烴源巖生烴潛力極大，其中以茅口組和棲霞組最好，吳家坪組次之，長興組較差。

中上揚子地區(qū)；二疊系；碳酸鹽巖；烴源巖；巖相古地理

川東北普光氣田、元壩氣田和龍崗氣田的發(fā)現(xiàn)以及在元壩地區(qū)吳家坪組取得的重大突破[1，2]說明，中國南方二疊系具有良好的油氣勘探前景。同時油氣源巖對比研究也表明，二疊系中的大部分氣藏也是來自于二疊系烴源巖[3～5]。筆者結(jié)合巖相古地理特征對中上揚子地區(qū)二疊系烴源巖分布特征進行了分析，并通過野外露頭和鉆井巖心樣品分析探討了中上揚子地區(qū)二疊系烴源巖的生烴潛力。

1 巖相古地理特征

中上揚子地區(qū)二疊世巖相古地理單元主要以碳酸鹽巖臺地為主[6～8]。根據(jù)區(qū)內(nèi)沉積相及巖石分布特征可得到二疊系棲霞組(Pq)、茅口組(Pm)、吳家坪組(Pw)、長興組(Pc)的巖相古地理圖(圖1～4)，從而對中上揚子地區(qū)二疊系的烴源巖分布進行有效分析。

圖1 Pq沉積期巖相古地理圖

圖2 Pm沉積期巖相古地理圖

圖3 Pw沉積期巖相古地理圖

Pq沉積期是地殼活動相對平靜的時期，沉積類型較單一，沉積厚度變化不大，呈近東西向展布，巖相主要為碳酸鹽巖。研究區(qū)為廣闊的開闊碳酸鹽巖臺地，發(fā)育臺內(nèi)低能生物灘、高能生物灘，分異不明顯。

Pm沉積期主體為淺水碳酸鹽巖臺地，發(fā)育低能生物灘，北、東部為深水硅巖盆地。深水硅質(zhì)巖沉積的出現(xiàn)，表明揚子地塊北緣經(jīng)歷了長期隆起后，隨著南秦嶺海槽的活動，又開始下沉。

Pw沉積早期，再次海侵，該時期，地殼活動以振蕩運動為主，成為華南一次重要的聚煤期，形成了含多套厚煤層的碎屑巖系。Pw沉積期自西向東依次為：剝蝕區(qū)、沖積平原、碎屑巖臺地、碳酸鹽巖臺地、斜坡和盆地，碳酸鹽巖臺地內(nèi)發(fā)育有低能生物灘。

Pc沉積期，華南地殼活動又進入穩(wěn)定沉降階段，自西向東依次為剝蝕區(qū)、沖積平原、碎屑巖臺地、碳酸鹽巖臺地、斜坡和盆地。碳酸鹽巖臺地內(nèi)發(fā)育有低能生物灘、高能生物灘和生物礁。

圖4 Pc沉積期巖相古地理圖

綜上所述，區(qū)內(nèi)有利的沉積環(huán)境為高能環(huán)境的礁、灘相。二疊紀各期巖相古地理的演化具有明顯的繼承性、發(fā)展性和階段性，Pq沉積期和Pm沉積期幾乎全為碳酸巖鹽臺地環(huán)境。晚二疊世，沉積環(huán)境變化多樣，出現(xiàn)了臺地、臺地邊緣斜坡、盆地、礁、灘等，在西南部還發(fā)育有河流至濱岸陸源碎屑沉積環(huán)境。

2 烴源巖分布特征

表1 中上揚子地區(qū)7條實測剖面厚度統(tǒng)計表

通過野外實測剖面(表1)與鉆井資料可知，受沉積古地理的影響，中上揚子地區(qū)二疊系碳酸鹽巖烴源巖厚度變化范圍較大，總體趨勢由東向西增厚(圖5)，主要分布于利川、樂山、蒼溪、建始一帶，且碳酸鹽巖烴源巖厚度較大(200～400m，最厚可達450m)。其中，Pq平均厚度為108.5m，Pm平均厚度為184.7m，Pw平均厚度為114.2m，Pc平均厚度為92.8m。綜上所述，該區(qū)二疊系烴源巖厚度較大，且呈現(xiàn)出Pm>Pw≈Pq>Pc的趨勢。

圖5 中上揚子地區(qū)中二疊統(tǒng)碳酸鹽巖烴源巖厚度等值線圖

3 烴源巖有機地化特征及評價

3.1 有機質(zhì)類型及豐度

干酪根δ13C顯示中揚子地區(qū)二疊系有機質(zhì)類型主要為Ⅰ型，Ⅱ型次之，烴源巖生烴潛力極大[9]。根據(jù)總有機碳質(zhì)量分數(shù)(w(TOC))和氯仿瀝青“A”質(zhì)量分數(shù)(w(“A”))的試驗數(shù)據(jù)可知：Pm的w(TOC)位于0.07%～4.89%之間(平均1.36%)，w(“A”)位于0.0004%～0.6028%之間(平均0.0478%)；Pq的w(TOC)位于0.07%～7.36%之間(平均1.19%)，w(“A”)位于0.0004%～0.1768%之間(平均0.0205%);Pw的w(TOC)位于0.07%～22.98%之間(平均2.59%)，w(“A”)位于0.0005%～0.0317%之間(平均0.0064%)；Pc的w(TOC)位于0.08%～3.21%之間(平均0.55%)，w(“A”)位于0.0005%～0.0181%之間(平均0.0050%)(圖6、7)。由此可見，Pq、Pm、Pw有機質(zhì)豐度要好于Pc。

圖6 中上揚子地區(qū)二疊系烴源巖w(TOC)分布 圖7 中上揚子地區(qū)二疊系烴源巖w(“A”)分布

3.2 有機質(zhì)成熟度

有機質(zhì)成熟度參數(shù)是評價各地質(zhì)時期沉積盆地?zé)N源巖和油氣演化的重要指標。中國海相碳酸鹽巖地層則以古生界特別是以下古生界為主，時代較老。由于我國古老的海相地層經(jīng)受了長期且復(fù)雜的熱力作用，致使下古生界碳酸鹽巖有機質(zhì)大都進入高-過成熟階段[10]。

通過對中上揚子地區(qū)二疊系烴源巖采集的93塊樣品進行鏡質(zhì)體反射率(Ro)測試可知，其有機質(zhì)成熟度位于0.526%～3.387%之間(平均1.666%)。根據(jù)有機質(zhì)成熟度分布頻率統(tǒng)計(圖8、9)可知，研究區(qū)烴源巖成熟度主體分布均大于1.2%，有32.36%處于中-低成熟階段為生油主帶，其余處于高-過成熟階段，主要生成凝析油、濕氣和干氣。Pc的有機質(zhì)成熟度要高于Pm和Pq，Pw的成熟度最低。綜上所述，研究區(qū)二疊系碳酸鹽巖烴源巖總體處于高成熟-過成熟演化階段，以生氣為主。

3.3 生烴潛力評價

前人研究表明，低成熟階段、成熟階段和高-過成熟階段碳酸鹽巖有效烴源巖的w(TOC)下限分別為w(TOC)≥1.4%、w(TOC)=0.1%～1.4%和w(TOC)<0.1%[11]?；谠摌藴?，中上揚子地區(qū)二疊系碳酸鹽巖烴源巖均屬于有效烴源巖。通過生烴潛力表(表2)和海相碳酸鹽巖烴源巖評價標準[12]可知，Pc碳酸鹽巖為差到中等烴源巖，Pw碳酸鹽巖為差烴源巖，Pm和Pq碳酸鹽巖均為差到好烴源巖?？傮w來說，中上揚子地區(qū)二疊系烴源巖生烴潛力較大。

圖8 有機質(zhì)成熟度頻率分布圖 圖9 有機質(zhì)成熟度分布頻率對比圖

層位有機質(zhì)類型w(TOC)/%Ro/%烴源巖評價PcⅡ-Ⅲ型0.2～3.21(0.929)1.7較好PwⅠ-Ⅱ型0.2～3.76(1.204)1.68較好Pm0.2～4.89(1.36)1.6好Pq0.23～7.36(1.409)1.7好

注：a～b(c)為最小值～最大值(平均值)。

4 結(jié)論

1)中上揚地區(qū)二疊系各期巖相古地理的演化具有明顯的繼承性、發(fā)展性和階段性。Pq和Pm沉積時期幾乎全為碳酸鹽巖臺地環(huán)境，到晚二疊世沉積環(huán)境變化多樣，出現(xiàn)了臺地、臺地邊緣斜坡、盆地、礁、灘等，在西南部還發(fā)育有河流至濱岸陸源碎屑沉積環(huán)境。

2)研究區(qū)二疊系碳酸鹽巖烴源巖總體趨勢由東向西增厚，主要分布于利川、萬州、廣元、蒼溪、樂山、滎經(jīng)等地。碳酸鹽巖烴源巖厚度一般在200～400m，且在各分層厚度上Pm>Pw≈Pq>Pc。

3)研究區(qū)二疊系烴源巖有機質(zhì)類型以Ⅰ-Ⅱ型為主，有機質(zhì)豐度高，處于高成熟-過成熟熱演化階段，生烴潛力大，且Pm和Pq的生烴潛力要好于Pc和Pw。

[1]郭旭升，胡東風(fēng).川東北礁灘天然氣勘探新進展及關(guān)鍵技術(shù)[J].天然氣工業(yè),2011,31(10)：6～11.

[2]郭彤樓.元壩深層礁灘氣田基本特征與成藏主控因素[J].天然氣工業(yè),2011,31(10)：12～16.

[3]馮增昭,李尚武,楊玉卿,等.從巖相古地理論中國南方二疊系油氣潛景[J].石油學(xué)報，1997,18(1)：10～17.

[4]馬永生.普光氣田天然氣地球化學(xué)特征及氣源探討[J].天然氣地球科學(xué),2008,19(1)：1～7.

[5]陳丹.川東北地區(qū)元壩氣田與普光氣田長興組氣藏特征對比分析[J].石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)報)，2011,33(10)：11～14.

[6]馮增昭，楊玉卿，金振奎，等.中國南方二疊紀巖相古地理[J].沉積學(xué)報，1996,14(2)：1～10.

[7]馮增昭，楊玉卿，金振奎，等.中國南方二疊紀巖相古地理[M].東營：石油大學(xué)出版社，1996：1～140.

[8]何幼斌，羅進雄.中上揚子地區(qū)晚二疊世長興期巖相古地理[J].古地理學(xué)報，2010,12(5)：497～514.

[9]林小云.中下?lián)P子地區(qū)海相烴源巖評價及成藏條件[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2007：1～124.

[10]黃籍中．中上揚子區(qū)海相沉積烴源研究之(二)[J]．天然氣勘探與開發(fā)，2000，23(1)：9～27.

[11]霍志鵬，龐雄奇，張寶收，等.低豐度碳酸鹽巖有效烴源巖存在的證據(jù)及其TOC下限[J].地質(zhì)論評，2013,59(6)：1165～1176.

[12]陳建平，梁狄剛，張水昌，等.中國古生界海相烴源巖生烴潛力評價標準與方法[J].地質(zhì)學(xué)報，2012,86(7)：1132～1142.

[編輯] 鄧磊

2016-05-10

國家科技重大專項(2011ZX05004-001-004)。

袁紅英(1991-)，女，碩士生, 主要從事油氣成藏機理方面的學(xué)習(xí)與研究；通信作者：林小云，linxy65@126.com。

TE122.1

A

1673-1409(2017)3-0016-05

[引著格式]袁紅英，林小云，肖哲宇.中上揚子地區(qū)二疊系碳酸鹽巖烴源巖特征及評價[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版),2017,14(3):16～20.