四川盆地梓潼凹陷MY1井烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征

袁東山 董 軍

（1.中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041；2.中國石化西南油氣分公司地質(zhì)中心實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610041）

0 引言

四川盆地梓潼凹陷構(gòu)造上屬于川西坳陷帶，在侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組（J3p），遂寧組（J3sn），上、下沙溪廟組（J2s、J2x），自流井組大安寨段（J1zd），珍珠沖段（J1zz）和須家河組（T3x）陸相層系中均有油氣發(fā)現(xiàn)，但尚未有商業(yè)油氣發(fā)現(xiàn)。研究認(rèn)為，川西坳陷帶上三疊統(tǒng)須家河組為三角洲相與湖泊相交替沉積，在須家河組一段、三段和五段烴源巖發(fā)育，須家河組二段和四段為主要儲(chǔ)層段。MY1井是中國石化西南油氣分公司以中下侏羅統(tǒng)、須家河組四段為主要目的層的一口勘探井，該井除在須五段鉆遇厚層黑色頁巖外，在須四段中下部也鉆遇大套頁巖，油氣顯示則主要集中在下侏羅統(tǒng)—須四段。該井對(duì)須四段和自流井組東岳廟段進(jìn)行了測(cè)試，在須四段獲低產(chǎn)工業(yè)氣流，在自流井組東岳廟段也有一定的油氣產(chǎn)量。雖然中國石化西南油氣分公司的MY1井實(shí)現(xiàn)了在梓潼凹陷的油氣突破，但是并未取得商業(yè)性的油氣發(fā)現(xiàn)，對(duì)梓潼凹陷陸相烴源巖雖已有總體認(rèn)識(shí)［1］，但該公司區(qū)塊內(nèi)前期并無鉆井揭示，對(duì)烴源巖的認(rèn)識(shí)多根據(jù)梓潼凹陷內(nèi)其他地區(qū)的樣品分析結(jié)果來推測(cè)，遠(yuǎn)低于對(duì)成都凹陷陸相烴源巖的認(rèn)識(shí)程度［2-3］。筆者通過對(duì)MY1井巖屑及巖心樣品有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度、生物標(biāo)志化合物等數(shù)據(jù)的分析，進(jìn)一步落實(shí)梓潼凹陷陸相烴源巖品質(zhì)、縱向分布、母源及沉積環(huán)境，以期指導(dǎo)研究區(qū)陸相層系的油氣勘探部署工作并為須家河組油氣成藏富集研究提供支撐。

1 樣品及實(shí)驗(yàn)

MY1井位于梓潼凹陷南部，鉆井揭示下侏羅統(tǒng)自流井組至上三疊統(tǒng)須家河組發(fā)育多套暗色泥巖及黑色頁巖（圖1）。實(shí)驗(yàn)分析樣品為梓潼凹陷MY1井下侏羅統(tǒng)自流井組及上三疊統(tǒng)須家河組烴源巖巖心及巖屑樣品，根據(jù)研究需要，主要開展了總有機(jī)碳含量分析、巖石熱解分析、飽和烴生物標(biāo)志化合物色譜分析鑒定、全巖顯微組分鑒定及類型劃分以及鏡質(zhì)體反射率測(cè)定。MY1井烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果如表1所示。

圖1 研究區(qū)區(qū)域位置及地層柱狀簡(jiǎn)圖

2 結(jié)果與討論

烴源巖是生成油氣的基礎(chǔ)［4］，對(duì)烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)關(guān)系著后續(xù)氣源對(duì)比、油氣成藏主控因素及富集規(guī)律研究、油氣資源評(píng)價(jià)以及勘探部署規(guī)劃。

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

目前對(duì)陸相泥質(zhì)烴源巖中有機(jī)質(zhì)豐度的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)基本達(dá)成了共識(shí)［5］，其中有機(jī)碳含量（TOC）、生烴潛量（S1＋S2）是判別烴源巖質(zhì)量的重要指標(biāo)［6-9］。MY1井烴源巖TOC在不同層段有所差異（表1），J1z烴源巖TOC分布在0.11%～0.94%，平均值為0.34%，S1＋S2值分布在0.06～0.77 mg／g，平均值為0.21 mg／g；T3x5烴源巖TOC分布在0.45%～2.09%，平均值為1.04%，S1＋S2值分布在0.19～1.08 mg／g，平均值為0.53 mg／g；T3x4烴源巖TOC分布在0.43%～5.91%，平均值為2.03%，S1＋S2值分布在0.14～3.24 mg／g，平均值為1.09 mg／g；T3x3烴源巖樣品較少，從樣品分析數(shù)據(jù)來看，TOC較高，基本都在1.50%以上，S1＋S2值在1.12 mg／g以上。根據(jù)TOC和S1＋S2評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，J1z基本為非烴源巖，須家河組烴源巖基本達(dá)標(biāo)，其中T3x3為較好—好烴源巖，T3x5為一般—較好烴源巖，T3x4主要為較好—好烴源巖，少部分為一般烴源巖（圖2）。

圖2 MY1井烴源巖質(zhì)量評(píng)價(jià)圖

表1 MY1井烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

干酪根顯微鏡下組分鑒定是判斷烴源巖有機(jī)質(zhì)類型最常用、最有效的方法之一［4，10］。MY1井泥巖樣品干酪根分析結(jié)果顯示，J1z烴源巖中鏡質(zhì)組含量較高，為77.9%，腐泥組和殼質(zhì)組總含量則偏低，為7.0%，干酪根顯微組分類型指數(shù)為-70.0；T3x烴源巖中鏡質(zhì)組含量基本都在70%以上，主要分布在68.8%～84.9%，腐泥組和殼質(zhì)組總含量也較低，主要分布在5.7%～11.2%，類型指數(shù)為-72.0～-64.6。從顯微組分的相對(duì)含量特征以及類型指數(shù)看，MY1井下侏羅統(tǒng)J1z和上三疊統(tǒng)T3x烴源巖均表現(xiàn)出典型的腐殖型（Ⅲ型）干酪根特征。

巖石熱解參數(shù)除用于評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)豐度外，還可用于判別有機(jī)質(zhì)的類型。MY1井J1z和T3x烴源巖氫指數(shù)均小于100，分布范圍為14～73，60%的樣品在50以下，J1z烴源巖氧指數(shù)介于14～236，T3x烴源巖氧指數(shù)介于3～120，表現(xiàn)出Ⅲ型干酪根特征（圖3）。J1z烴源巖S2／S3值介于0.23～4.62；T3x烴源巖84%的樣品S1＋S2值小于2 mg／g，介于0.14～1.34 mg／g，80%的樣品S2／S3值小于5，介于0.33～4.86。巖石熱解參數(shù)指標(biāo)也表明，MY1井下侏羅統(tǒng)J1z和上三疊統(tǒng)T3x烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型為Ⅲ型。

圖3 MY1井烴源巖有機(jī)質(zhì)類型判別圖

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

鏡質(zhì)體反射率值（Ro）是判斷陸相泥質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)最成熟的指標(biāo)。MY1井J1z烴源巖Ro值在0.92%～1.02%，T3x5烴源巖Ro值在1.31%～1.40%，平均值為1.36%，T3x4烴源巖Ro值都在1.40%以上，表明自流井組烴源巖成熟度較低，基本處于成熟階段早期，須家河組烴源巖均已進(jìn)入高成熟演化階段。

從MY1井烴源巖樣品有機(jī)質(zhì)最高裂解溫度Tmax來看，須家河組樣品的Tmax值基本介于481～500℃，通過Tmax與S1／（S1+S2）相關(guān)分析，也表明須家河組烴源巖有機(jī)質(zhì)處于高成熟演化階段（圖4）。

圖4 MY1井烴源巖成熟度評(píng)價(jià)圖

2.4 烴源巖的生物標(biāo)志化合物特征

飽和鏈烷烴特征能有效指示有機(jī)質(zhì)輸入特征及其形成環(huán)境［11-13］。MY1井自流井組烴源巖正構(gòu)烷烴碳數(shù)范圍為C15～C37，呈雙峰型分布，前峰碳為C18，后峰碳為C29，∑nC21-／∑nC22+為0.68，（nC21+nC22）／（nC28＋nC29）為0.63，Pr／Ph值為0.42，指示自流井組烴源巖以還原環(huán)境下的陸源高等植物來源為主，同時(shí)有部分低等水生生物貢獻(xiàn)（圖5）。須家河組烴源巖正構(gòu)烷烴碳數(shù)范圍為C16～C35，呈前峰型單峰分布，主峰碳為C18，∑nC21-／∑nC22+介于0.66～1.29，（nC21＋nC22）／（nC28＋nC29）除一個(gè)樣品值為1.45外，其余樣品值介于0.82～1.26，Pr／Ph值介于0.42～0.74，考慮須家河組烴源巖處于高成熟演化階段，認(rèn)為須家河組烴源巖主要為還原環(huán)境下的陸源高等植物來源（圖6）。自流井組及須家河組烴源巖飽和烴正構(gòu)烷烴基線明顯漂移，出現(xiàn)“鼓包”（圖5、圖6），推斷自流井組及須家河組烴源巖均遭受了不同程度的水洗及生物降解作用。

圖5 MY1井自流井組烴源巖抽提物飽和烴色譜圖

圖6 MY1井須家河組烴源巖抽提物飽和烴色譜圖

甾萜烷生物標(biāo)志物也能反映烴源巖母源信息［13-14］，在所分析的自流井組和須家河組烴源巖中，C29甾烷占優(yōu)勢(shì)，ααα20RC27／C29值介于0.68～0.99，表明其母質(zhì)輸入中以高等植物貢獻(xiàn)為主。自流井組和須家河組烴源巖樣品中普遍檢測(cè)到三環(huán)萜烷（C19～C29）的分布，C23三環(huán)萜烷相對(duì)含量最高，指示主要為咸水湖相沉積；伽馬蠟烷含量與烴源巖沉積時(shí)的水體鹽度有關(guān)，能有效地指示沉積環(huán)境［15］，自流井組和須家河組烴源巖伽馬蠟烷／藿烷值分布范圍為0.17～0.30，同時(shí)樣品中均檢測(cè)出相對(duì)較高含量的孕甾烷和升孕甾烷，表明自流井組及須家河組烴源巖主要形成于咸水還原沉積環(huán)境。指示烴源巖成熟度的生物標(biāo)志化合物參數(shù)一般在未成熟—成熟階段特征性明顯［12-14］，但也能側(cè)面反映出烴源巖處于高成熟階段。自流井組和須家河組烴源巖Tm／Ts值分布范圍為1.07～1.47，藿烷／莫烷值分布范圍為5.42～6.83，αααC29甾烷22S／（22S＋22R）比值為0.41～0.49，說明自流井組和須家河組烴源巖處于成熟—高成熟演化階段。

3 結(jié)論

1）MY1井自流井組烴源巖基本為非烴源巖，須家河組須三段和須四段烴源巖為較好—好烴源巖，須家河組須五段烴源巖為一般—較好烴源巖。須家河組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為腐殖型，處于高成熟演化階段。

2）生物標(biāo)志化合物特征顯示，MY1井自流井組和須家河組烴源巖主要為以陸源高等植物來源為主，有少量低等水生生物貢獻(xiàn)，主要形成于咸水還原沉積環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的保存。自流井組及須家河組烴源巖可能遭受不同程度的水洗及生物降解作用。