塔里木盆地北部坳陷及周緣下寒武統(tǒng)烴源巖特征及分布

范秋海, 肖中堯, 張海祖, 趙 青, 易 艷,張 科, 羅彩明, 凡 閃

塔里木盆地北部坳陷及周緣下寒武統(tǒng)烴源巖特征及分布

范秋海*, 肖中堯, 張海祖, 趙 青, 易 艷,張 科, 羅彩明, 凡 閃

(中國(guó)石油天然氣股份有限公司 塔里木油田分公司, 新疆 庫(kù)爾勒 841000)

塔里木盆地北部坳陷周緣發(fā)現(xiàn)的大量油氣主要來(lái)源于下寒武統(tǒng)泥質(zhì)烴源巖。坳陷西部下寒武統(tǒng)發(fā)育玉爾吐斯組, 東部發(fā)育西大山和西山布拉克組, 兩者在有機(jī)質(zhì)豐度、類型和成熟度等方面存在明顯不同, 微量元素顯示玉爾吐斯組具有較高的古生產(chǎn)力, 總體反映西部水體較深的強(qiáng)還原斜坡相沉積環(huán)境, 而東部則反映為水體更深、還原程度更高的盆地相沉積環(huán)境。通過(guò)地震標(biāo)定及解釋, 刻畫了下寒武統(tǒng)烴源巖厚度圖, 發(fā)現(xiàn)了滿西、滿東兩個(gè)沉積凹陷, 結(jié)合總有機(jī)碳(TOC)分布圖, 對(duì)下寒武統(tǒng)烴源巖生烴潛力進(jìn)行了計(jì)算及成圖。北部坳陷生烴量巨大, 而目前已發(fā)現(xiàn)油氣僅占很小一部分, 所以北部坳陷及周緣下步勘探潛力巨大。

下寒武統(tǒng); 烴源巖; 北部坳陷; 塔里木盆地

0 引 言

20世紀(jì)80年代初, 利用二維地震大剖面基本搞清了塔里木盆地“三隆四坳”構(gòu)造格局, 繼而開始了圍繞北部坳陷周緣尋找海相油氣有利聚集帶的勘探工作。至80年代末, 輪南、塔中地區(qū)先后在奧陶系、石炭系及三疊系獲得勘探突破, 陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了輪南、輪古、哈得遜、哈拉哈塘、塔河和塔中等多個(gè)整裝大型油氣田, 截止目前累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)20億噸, 成為塔里木盆地油氣發(fā)現(xiàn)最為集中的地區(qū)(圖1)。

一直以來(lái), 眾多研究者對(duì)北部坳陷存在兩套烴源巖的觀點(diǎn)趨于認(rèn)同, 即中下寒武統(tǒng)-下奧陶統(tǒng)、中上奧陶統(tǒng)烴源巖, 但是具體哪套烴源巖為供烴主力卻存在較大分歧。在烴源巖發(fā)育特征和油氣源對(duì)比的研究基礎(chǔ)上, 有些學(xué)者認(rèn)為中、下寒武統(tǒng)是滿加爾凹陷主要的烴源巖[1-3], 有些學(xué)者則認(rèn)為上奧陶統(tǒng)是主要的油源[4-7]。而趙宗舉等[8]通過(guò)對(duì)海平面變化及沉積相分析、地震反射特征識(shí)別和生烴成藏配置關(guān)系分析等, 認(rèn)為中、下奧陶統(tǒng)是塔里木盆地滿加爾凹陷海相原油的主力烴源巖。

以往烴源巖對(duì)比主要利用生物標(biāo)志物, 認(rèn)為寒武系-中下奧陶統(tǒng)烴源巖具有“六高一低”的特征, 而中上奧陶統(tǒng)烴源巖正好相反, 表現(xiàn)為“六低一高”的特征[9-10]。隨著烴源巖樣品數(shù)量的增加, 柯坪、巴楚和塔東地區(qū)的寒武系及柯坪地區(qū)中上奧陶統(tǒng)薩爾干組-印干組均表現(xiàn)為高伽馬蠟烷、高C28甾烷及低重排甾烷特征, 這與早期認(rèn)識(shí)不一致。另外, 以往認(rèn)為寒武系烴源巖生成的原油應(yīng)該富集重碳同位素, 奧陶系烴源巖生成的原油應(yīng)該富集輕碳同位素[11-12], 而實(shí)際上, 除柯坪地區(qū)下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組烴源巖干酪根具有較輕的碳同位素(?33.8‰ ～ ?34.6‰)和塔東地區(qū)上寒武統(tǒng)-下奧陶統(tǒng)烴源巖具有較重的碳同位素組成(?25.0‰ ～ ?27.1‰)外, 其他層位及地區(qū)的烴源巖, 無(wú)論是下寒武統(tǒng)-下奧陶統(tǒng), 還是中上奧陶統(tǒng), 其干酪根碳同位素基本分布在?30‰左右, 地層時(shí)代差異不明顯。

生物標(biāo)志物及碳同位素受成熟度、物理分異、氧化降解和物理分異的影響, 對(duì)比結(jié)果往往具有多解性, 而近年隨著芳基類異戊二烯烴的應(yīng)用, 越來(lái)越多的證據(jù)表明滿加爾凹陷周緣油氣主要來(lái)自于下寒武統(tǒng)[13-15]。本次研究在地層對(duì)比及沉積環(huán)境分析基礎(chǔ)上, 擬利用地震資料對(duì)下寒武統(tǒng)烴源分布特征及生烴潛力進(jìn)行預(yù)測(cè), 以期對(duì)該區(qū)的油氣勘探具有一定的指導(dǎo)意義。

1 下寒武統(tǒng)對(duì)比

北部坳陷東西長(zhǎng)900余千米, 橫跨西部的柯坪地層分區(qū)和東部的庫(kù)魯克塔格地層分區(qū)[16], 造成同是早寒武世的沉積物, 地層名稱上差別很大?？缕旱貙臃謪^(qū)下寒武統(tǒng)自下而上可分為3個(gè)組, 即玉爾吐斯組、肖爾布拉克組和吾松格爾組。其中肖爾布拉克組和吾松格爾組主要巖性為厚層灰?guī)r、白云巖及薄層泥巖; 玉爾吐斯組厚度及巖性橫向變化較大, 在柯坪地區(qū)的昆蓋闊坦、什艾日克及庫(kù)瓦提等野外剖面發(fā)育厚度10～16 m的暗色-黑色泥巖、硅質(zhì)巖[17], 臺(tái)盆區(qū)星火1井發(fā)育24 m灰黑色碳質(zhì)頁(yè)巖[18], 向南的巴楚隆起上的舒探1、方1井僅鉆遇7 m左右褐色泥巖, 巴楚隆起中-東部的和4、楚探1等井缺失玉爾吐斯組, 肖爾布拉克組白云巖直接覆蓋在前寒武系之上。庫(kù)魯克塔格地層分區(qū)下寒武統(tǒng)自下而上分為西山布拉克組和西大山組, 露頭區(qū)烏里格孜塔格剖面西山布拉克組黑色硅質(zhì)泥巖、黑色泥巖總厚度48.32 m, 占地層總厚度的24%, 西大山組黑色泥巖厚度70.41 m, 占地層總厚度的71.7%1)黃智斌, 王振華, 楊芝林, 鐘端, 楊先茂, 張志斌, 庫(kù)魯克塔格地區(qū)石油地質(zhì)綜合研究及庫(kù)車地區(qū)野外地質(zhì)考察基地建設(shè), 塔里木油田內(nèi)部資料, 2009; 臺(tái)盆區(qū)塔東地區(qū)多口井鉆穿下寒武統(tǒng), 巖性以黑灰色、黑色泥巖為主, 間夾灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r, 地層分段特征不明顯, 通常難以將西大山組與西山布拉克組分開。

圖1 塔里木盆地北部坳陷周緣勘探成果及資料點(diǎn)位置

在等時(shí)框架下開展下寒武統(tǒng)對(duì)比, 從已有地層對(duì)比資料來(lái)看(圖2), 北部坳陷的西部與東部沉積厚度及巖性變化較大, 反映了沉積時(shí)期構(gòu)造格局、水深及沉積環(huán)境具有明顯的差異性。盡管露頭和鉆井都是分布在北部坳陷的邊緣高部位, 不能完全代表坳陷內(nèi)部深色泥巖厚度, 但是下寒武統(tǒng)黑色泥巖自西向東逐漸變厚的趨勢(shì)還是十分明顯。

2 烴源巖地球化學(xué)特征

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

坳陷東部下寒武統(tǒng)烴源巖主要發(fā)育于西山布拉克和西大山組。塔東1、塔東2、庫(kù)南1和米蘭1井鉆遇該套烴源巖, 其中庫(kù)南1井下寒武統(tǒng)烴源巖總有機(jī)碳(TOC)為0.4%～5.5%, 平均值為1.2%; 塔東1井下寒武統(tǒng)烴源巖TOC值為0.1%～5.5%, 平均值為2.3%。有機(jī)碳含量大于0.5%的樣品數(shù)量占總樣品數(shù)量的75%, 氯仿瀝青“A”值較高, 變化也較大, 分布在70～520 μg/g之間, 平均值為283 μg/g, 生烴潛量為0.15～1.45 mg/g, 平均為0.86 mg/g, 達(dá)到了好烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)。坳陷西部下寒武統(tǒng)烴源巖主要發(fā)育于玉爾吐斯組。星火1井鉆遇該套烴源巖, 厚度為33 m, 雖然厚度不大, 但分布穩(wěn)定, TOC值高達(dá)7%～14%, 坳陷西部氯仿瀝青“A”為10～330 μg/g, 總體上大部分都低于200 μg/g, 平均值為113 μg/g, 生烴潛量(1+2)在坳陷西部為0.72～0.35 mg/g, 平均值為0.54 mg/g (圖3)。

圖2 塔里木盆地北部坳陷EW向下寒武統(tǒng)對(duì)比圖

GR為放射性測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

根據(jù)全巖和干酪根鏡檢結(jié)果, 坳陷東部下寒武統(tǒng)烴源巖有機(jī)顯微組分主要是藻類體、無(wú)定形、鏡狀體和動(dòng)物有機(jī)碎屑等, 次要組分為固體瀝青, 反映有機(jī)質(zhì)類型主體具有Ⅰ型或Ⅱ型有機(jī)質(zhì)的特點(diǎn)。從干酪根同位素看, 塔東2井寒武系干酪根同位素為?25.2‰ ～ ?29.5‰, 平均值為?26.79‰, 依據(jù)干酪根碳同位素劃分有機(jī)質(zhì)類型的標(biāo)準(zhǔn)(干酪根碳同位素輕于?28‰為Ⅰ型, ?28‰ ～ ?25‰之間為Ⅱ型[19]), 坳陷東部地區(qū)下寒武系烴源巖為Ⅰ～Ⅱ型有機(jī)質(zhì)。坳陷西部玉爾吐斯組烴源巖有機(jī)顯微組分中腐泥組有機(jī)質(zhì)高達(dá)70.6%, 干酪根同位素較輕, 分布于?34.63‰ ～ ?33.83‰之間, 表明玉爾吐斯組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型屬于腐泥型, 為Ⅰ型有機(jī)質(zhì)。

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

下寒武統(tǒng)由于埋藏深度大、時(shí)間長(zhǎng), 盆地?zé)嵫莼潭绕毡檩^高。構(gòu)造位置不同、地溫梯度的變化造成寒武系烴源巖熱演化過(guò)程及現(xiàn)今成熟度差異明顯。加里東期, 寒武系地溫梯度達(dá)3.5 ℃/hm, 同時(shí)地層快速沉積, 盆地東部地區(qū)寒武系烴源巖快速深埋進(jìn)入成熟-高成熟演化階段, 坳陷深部地區(qū)可達(dá)過(guò)成熟演化階段。西部寒武系烴源巖以碳酸鹽巖為主, 相對(duì)泥巖生烴具有滯后性, 以成熟演化階段為主。晚海西期, 隆起與斜坡區(qū)烴源巖進(jìn)入大規(guī)模生油階段, 坳陷區(qū)烴源巖持續(xù)深埋, 進(jìn)入高-過(guò)成熟演化階段。燕山期至喜山期, 東部坳陷區(qū)寒武系烴源巖達(dá)到過(guò)成熟階段、以生干氣為主, 盆地中西部的隆起及斜坡區(qū)寒武系烴源巖上覆地層沉積厚度迅速增大, 烴源巖成熟度進(jìn)入高-過(guò)成熟演化階段, 如坳陷東部的塔東1井和塔東2井成熟度最高, 均處于過(guò)成熟階段,o值分別為2.45%～2.75%和2.67%～2.75%。西部的柯坪露頭區(qū)肖爾布拉克剖面玉爾吐斯組o值為2.63%～2.85%, 星火1井下寒武統(tǒng)烴源巖o值為1.5%, 處于高-過(guò)成熟干氣階段。

2.4 生物標(biāo)志物特征

下寒武統(tǒng)烴源巖坳陷東部與西部正構(gòu)烷烴特征有所區(qū)別, 坳陷東部下寒武統(tǒng)烴源巖正構(gòu)烷烴系列顯示低碳數(shù)豐度占優(yōu)勢(shì)的前鋒型分布型式, 富含姥鮫烷和植烷系列, 姥植比(Pr/Ph)比值多小于1.0。西部玉爾吐斯組烴源巖含有豐富的異構(gòu)烷烴, 呈現(xiàn)出以后峰為主峰的后峰型雙峰態(tài)分布型式, 并且含有豐富的姥鮫烷和植烷系列, 呈現(xiàn)出姥鮫烷對(duì)植烷均勢(shì)或略具優(yōu)勢(shì)的分布特征(圖4), Pr/Ph比值為1.05～ 1.24。

下寒武統(tǒng)烴源巖含有豐富的三環(huán)萜烷系列和一定量的四環(huán)萜烷。大多數(shù)寒武系烴源巖具有C21三環(huán)萜烷優(yōu)勢(shì), C21/C23三環(huán)萜烷大于1.0, (C20+C21)/ (C23+C24)三環(huán)萜烷也大于1.0; 藿烷系列豐富, 包括C29～C35αβ藿烷系列, 以C30αβ藿烷系列為主峰。C27～C29規(guī)則甾烷呈現(xiàn)出C27≥C28＜C29型的“V”字型、“L”型或反“L”型分布。

圖3 北部坳陷下寒武統(tǒng)烴源巖地球化學(xué)特征統(tǒng)計(jì)

圖4 塔東2與星火1井下寒武統(tǒng)烴源巖飽和烴色譜圖

2.5 微量元素及特殊生物標(biāo)志物特征

古生產(chǎn)力水平和古氧化還原條件是控制古代海相沉積物中有機(jī)質(zhì)保存的兩個(gè)關(guān)鍵因素, 古生產(chǎn)力為海底沉積物中有機(jī)碳含量提供重要物質(zhì)基礎(chǔ), 古氧化還原條件則是影響有機(jī)質(zhì)保存的重要因素[20], 用多個(gè)微量元素來(lái)反映這兩方面的因素要比用單一因素更加可靠[21]。本次研究通過(guò)系統(tǒng)測(cè)定什艾日克剖面樣品微量元素值, 用元素Ba、Cu、Zn和Ni的質(zhì)量百分分?jǐn)?shù)化反映古生產(chǎn)力水平, 用元素U、V和Ni的質(zhì)量百分分?jǐn)?shù)變化反映古氧化條件。將這些微量元素與玉爾吐斯組TOC值進(jìn)行比較(圖5), 可以看出, TOC值與Ba、Cu等元素的質(zhì)量百分分?jǐn)?shù)變化具有非常好的相關(guān)性及對(duì)應(yīng)性, 在有機(jī)質(zhì)豐度高的玉爾吐斯組, 其Ni、Cu和Zn的含量也是急劇增加, 暗示曾有較高含量的有機(jī)質(zhì)將其帶到沉積物中或者具有較好的溫度、光線和水深條件用以產(chǎn)生大量有機(jī)質(zhì), 在隨后的還原條件下, 沉積物中的Ni、Cu和Zn被保存下來(lái)。另外, V/(V+Ni)、V/Cr這兩個(gè)比值在玉爾吐斯組明顯比上、下地層要高, 顯示玉爾吐斯組沉積時(shí)期為缺氧的還原環(huán)境, 為有機(jī)質(zhì)的保存提供了良好的條件。

芳基類異戊二烯烴是一類特殊的具有明確特定前身和生源的典型生物標(biāo)志物, 來(lái)源于光合作用綠硫細(xì)菌, 通常用來(lái)反映強(qiáng)還原、中鹽-高鹽的水體環(huán)境[22], 代表了透光厭氧環(huán)境。什艾日克剖面下寒武統(tǒng)頁(yè)巖芳基類異戊二烯烴/(芳基類異戊二烯烴+烷基甲苯)比值在0.75以上, 說(shuō)明該化合物的含量較高, 反映了透光的水下還原環(huán)境, 水體深度有限, 生物比較繁盛; 而東部的庫(kù)魯克塔格露頭下寒武統(tǒng)泥巖該項(xiàng)值僅為0.2左右, 說(shuō)明芳基類異戊二烯烴含量低, 透光厭氧的環(huán)境持續(xù)時(shí)間短, 水體深度很快就發(fā)生了變化。

3 下寒武統(tǒng)烴源巖分布預(yù)測(cè)

北部坳陷下寒武統(tǒng)烴源巖分布廣泛, 但由于埋藏較深, 僅坳陷周緣隆起部位鉆遇, 坳陷中心還沒(méi)有鉆井直接鉆遇, 以往坳陷中心烴源巖巖性、厚度和生烴指標(biāo)研究也是通過(guò)各種方法預(yù)測(cè)得到, 目前來(lái)看, 用地震資料進(jìn)行預(yù)測(cè)仍是缺乏鉆井資料地區(qū)烴源巖預(yù)測(cè)的主要方法。由于該地區(qū)地表為沙漠所覆蓋, 地表能量吸收強(qiáng), 加上目的層埋藏深, 地震資料在寒武系的成像較差, 造成地層、構(gòu)造解釋誤差大和多解性強(qiáng)等不足。為加強(qiáng)該區(qū)石油地質(zhì)綜合研究, 2017年塔里木油田組織了該區(qū)42條大剖面二維地震資料針對(duì)深部的重新處理, 新資料在深部無(wú)論是品質(zhì)、分辨率還是信噪比都有了明顯改進(jìn), 為下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組泥巖的標(biāo)定及精細(xì)解釋打下了堅(jiān)實(shí)的資料基礎(chǔ)。

位于塔北隆起上的星火1井及塔東隆起上的塔東2井均鉆遇了下寒武統(tǒng)泥質(zhì)烴源巖, 且泥巖上、下都與灰?guī)r-白云巖接觸, 形成良好的波阻抗界面, 可以形成較強(qiáng)地震波反射。從地震標(biāo)定來(lái)看, 泥巖底(寒武系底)為一套波峰強(qiáng)反射(T?, 寒武系底), 泥巖頂為一套波谷強(qiáng)反射(T?2, 中寒武統(tǒng)底), 這兩套強(qiáng)反射波組連續(xù)性好, 可在整個(gè)北部坳陷進(jìn)行連續(xù)對(duì)比、追蹤(圖6), 其間夾持的地層即為下寒武統(tǒng)泥巖。以高品質(zhì)地震資料為基礎(chǔ), 用鉆井資料進(jìn)行標(biāo)定, 加上精細(xì)的地震資料解釋, 下寒武統(tǒng)泥巖的評(píng)價(jià)工作是比較可靠的。

圖5 什艾日克剖面古生產(chǎn)力指標(biāo)與TOC關(guān)系對(duì)比圖1)王云鵬, 潘長(zhǎng)春, 廖澤文, 田輝, 賈望魯, 于雙, 熊永強(qiáng), 程斌, 周秦, 李騰飛, 鄒艷榮, 塔里木盆地下寒武統(tǒng)烴源巖地球化學(xué)特征和生烴潛力評(píng)價(jià), 塔里木油田內(nèi)部資料, 2019。

通過(guò)骨架剖面的解釋, 北部坳陷沉積結(jié)構(gòu)非常清晰, 奧陶系-寒武系在坳陷內(nèi)部沉積厚度大, 向塔北隆起、塔中隆起和塔東隆起逐漸超覆尖滅(圖7), 反映了元古代末期北部坳陷周緣高、中間低的盆地構(gòu)造格局基本定型, 周圍隆起向坳陷內(nèi)部提供物源, 自寒武紀(jì)早期開始填平補(bǔ)齊的沉積格局。

通過(guò)地震解釋, 得到了下寒武統(tǒng)烴源巖厚度平面分布情況(圖8)。從圖上可以看出, 北部坳陷中心泥巖厚度最大, 向南北兩個(gè)方向減薄、尖滅; 發(fā)育滿西凹陷、滿東凹陷兩個(gè)大的沉積中心, 其中滿西凹陷呈近圓形, 面積5.75×104km2, 東西長(zhǎng)400 km, 南北寬160 km, 中心最大厚度達(dá)到200 m, 滿東凹陷則大致呈EW向展布, 面積2.5×104km2, 東西長(zhǎng)300 km,南北寬100 km, 中心最大厚度達(dá)到160 m。

根據(jù)下寒武統(tǒng)泥巖厚度, 結(jié)合各樣品點(diǎn)的有機(jī)碳含量, 對(duì)整個(gè)北部坳陷下寒武統(tǒng)烴源巖有機(jī)碳含量進(jìn)行了預(yù)測(cè)(圖9)。與厚度發(fā)育特征相似, 有機(jī)碳含量在凹陷中心最高, 向周緣隆起逐漸降低, 且自北部坳陷西部向東部共有4個(gè)富集區(qū)。西面的富集區(qū)有機(jī)碳含量最高達(dá)到5.5%, 但是面積不大, 是一個(gè)小而肥的沉積區(qū), 該區(qū)多個(gè)露頭樣品顯示有機(jī)碳平均含量高于2.5%。滿西凹陷與滿東凹陷是主要沉積區(qū), 面積大, 比較平緩, 有機(jī)碳含量在沉積中心最高達(dá)到4.5%。東部富集區(qū)呈條帶狀近EW向展布, 位于庫(kù)魯克塔格露頭以南, 有機(jī)碳含量最高達(dá)到5.0%。

4 下寒武統(tǒng)生烴潛力分析

烴源巖的生烴強(qiáng)度是評(píng)價(jià)烴源巖生烴潛力的重要指標(biāo), 代表了烴源巖在單位面積上的生烴量, 另外, 烴源巖在不同地質(zhì)歷史時(shí)期的生烴量不同, 考慮到北部坳陷周緣主要成藏期為海西期, 利用“有機(jī)質(zhì)質(zhì)量平衡法”[23]原理, 用公式計(jì)算得到該區(qū)主要海西期生烴強(qiáng)度。計(jì)算公式如下:

圖6 過(guò)星火1-塔東2井近SN向地震剖面解釋圖(位置見(jiàn)圖1)

TE-古近系底; TK-白堊系底; TJ-侏羅系底; TT-三疊系底; TD-泥盆系底; TC-石炭系底; TS-志留系底; TO3s-奧陶系桑塔木組底; TO-奧陶系底; T?2-中寒武統(tǒng)底; T?-寒武系底。

圖7 過(guò)塔中隆起北緣SN向地震剖面解釋圖(YL-16-NS20剖面, 位置見(jiàn)圖1)

TO3s-奧陶系桑塔木組底; TO-奧陶系底; T?2-中寒武統(tǒng)底; T?-寒武系底。

圖8 塔里木盆地北部坳陷下寒武統(tǒng)烴源巖厚度分布圖

圖9 塔里木盆地北部坳陷周緣下寒武統(tǒng)烴源巖TOC分布圖

式中,為生烴強(qiáng)度;為烴源巖厚度;為烴源巖密度, 取值2.3 g/cm3;R為實(shí)測(cè)(殘余)有機(jī)碳含量;H為有機(jī)碳含量換算成生油生成量的換算系數(shù), 取值1.10;為有機(jī)碳降解率。值主要取決于有機(jī)質(zhì)的熱演化程度, 熱演化程度越高,越大; 研究區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)的熱演化程度普遍高于1.6%, 有機(jī)碳降解率變化不大, 取固定值38.75%。

經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算, 得到了北部坳陷周緣下寒武統(tǒng)烴源巖生油強(qiáng)度平面變化情況(圖10)。北部坳陷沉積中心生油強(qiáng)度最大可達(dá)500×104t/km2, 向周緣逐漸減小, 形成滿西凹陷和滿東凹陷兩個(gè)主要生烴中心, 其中滿西凹陷面積更大, 生油強(qiáng)度更大, 這與目前勘探發(fā)現(xiàn)的主要油氣田分布于滿西凹陷周緣相符合。

從總的生烴量來(lái)看, 滿西凹陷海西期生油量可以達(dá)到502×108t, 再加上其他時(shí)期的生油量, 油氣資源總量是十分巨大的, 而目前發(fā)現(xiàn)的油氣儲(chǔ)量主要集中在塔北、塔中地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層中, 且僅占了很小一部分, 所以該地區(qū)碳酸鹽巖及碎屑巖均具備較大的勘探潛力。

圖10 塔里木盆地北部坳陷周緣下寒武統(tǒng)烴源巖海西期生油強(qiáng)度圖

5 結(jié) 論

(1) 盡管塔里木盆地北部坳陷主力烴源巖的分布層位還存在爭(zhēng)議, 但是越來(lái)越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)了下寒武統(tǒng)主力烴源巖的證據(jù)。

(2) 下寒武統(tǒng)在西部發(fā)育玉爾吐斯組泥巖, 在東部發(fā)育西大山和西山布拉克組泥巖, 兩者在有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)成熟度和生物標(biāo)志物方面差異較明顯, 但均具有較高的生烴潛力。尤其是玉爾吐斯組, 微量元素顯示具有較高的有機(jī)質(zhì)古生產(chǎn)力及強(qiáng)的還原環(huán)境, 這都為有機(jī)質(zhì)的積累及保存奠定了良好的基礎(chǔ)。

(3) 北部坳陷在元古代基本定型, 自寒武紀(jì)早期開始填平補(bǔ)齊接受沉積, 在地震剖面上可以識(shí)別出上超界面。通過(guò)地震解釋, 刻畫了下寒武統(tǒng)烴源巖的厚度及TOC分布特征, 并計(jì)算了生烴強(qiáng)度。該區(qū)生烴量大, 未來(lái)還有很大的勘探潛力。

本文在修改過(guò)程中得到了中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王云鵬研究員、潘長(zhǎng)春研究員和廖澤文研究員的指導(dǎo)和幫助, 并引用了他們的古生產(chǎn)力指標(biāo)相關(guān)圖件, 在此一并表示感謝！另外, 由于作者水平有限, 文中可能存在不妥之處, 敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

[1] 王庭棟, 徐志明, 林峰. 塔東地區(qū)油氣藏地球化學(xué)研究[R]. 西安: 西南石油學(xué)院, 2003.

Wang Ting-dong, Xu Zhi-ming, Lin Feng. Study of Oil and Gas Geochemistry in the East of Tarim Basin[R]. Xi’an: Southwest China Petroleum Institute, 2003 (in Chinese).

[2] 趙孟軍, 彭燕. 塔里木盆地油氣源對(duì)比[R]. 庫(kù)爾勒: 塔里木石油勘探開發(fā)指揮部, 1997.

Zhao Meng-jun, Peng Yan. Oil-gas source correlation in Tarim Basin[R]. Kolar: Headquarters of Tarim Oil Exploration and Development, 1997 (in Chinese).

[3] 包建平, 朱俊章, 朱翠山. 塔里木盆地臺(tái)盆區(qū)海相原油成因研究[R]. 荊州: 江漢石油學(xué)院, 2000.

Bao Jian-ping, Zhu Jun-zhang, Zhu Cui-shan. Study of Marine Petroleum Origine in Platform-Basin in Tarim Basin[R]. Jingzhou: Jianghan Petroleum Institute, 2000 (in Chinese).

[4] 張水昌, 梁狄剛, 張寶民. 塔里木盆地海相油氣的生成[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2004: 1-433.

Zhang Shui-chang, Liang Di-gang, Zhang Bao-min. The Generation of Marine Oil and Gas in Tarim Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2004: 1-433 (in Chinese).

[5] 梁狄剛, 張水昌, 張寶民, 王飛宇. 從塔里木盆地看中國(guó)海相生油問(wèn)題[J]. 地學(xué)前緣, 2000, 7(4): 534-547.

Liang Di-gang, Zhang Shui-chang, Zhang Bao-min, Wang Fei-yu. Understanding on marine oil generation in China based on Tarim Basin[J]. Earth Sci Front, 2000, 7(4): 534-547 (in Chinese with English abstract).

[6] 黎茂穩(wěn), 林壬子, 肖中堯. 中國(guó)西北地區(qū)斷代生物標(biāo)志物剖面及塔里木盆地海相主力烴源巖時(shí)代研究[R]. 庫(kù)爾勒: 塔里木石油勘探開發(fā)指揮部, 1999.

Li Mao-wen, Lin Ren-zi, Xiao Zhong-yao. Study of date biomarker section in the northwestward of China and the source rocks age in Tarim Basin[R]. Kolar: Headquarters of Tarim Oil Exploration and Development, 1999 (in Chinese).

[7] 馬安來(lái), 張水昌, 張大江, 盧桂軍. 塔里木盆地原油瀝青質(zhì)釕離子催化氧化及油源[J]. 石油勘探與開發(fā), 2004, 31(3): 54-58.

Ma An-lai, Zhang Shui-chang, Zhang Da-jiang, Lu Gui-jun. Rutheniumion catalyzed oxidation of the asphaltenes of oil and oil-source correlation in the Tarim Basin[J]. Pet Explor Develop, 2004, 32(3): 54-58 (in Chinese with English abstract).

[8] 趙宗舉, 周新源, 鄭興平, 范國(guó)章, 吳興寧. 塔里木盆地主力烴源巖的諸多證據(jù)[J]. 石油學(xué)報(bào), 2005, 26(3): 10-15.

Zhao Zong-ju, Zhou Xin-yuan, Zheng Xing-ping, Fan Guo- zhang, Wu Xing-ning. Evidences of chief source rock in Tarim Basin[J]. Acta Pet Sinica, 2005, 26(3): 10-15 (in Chinese with English abstract).

[9] 張水昌, 梁狄剛, 黎茂穩(wěn), 肖中堯, 何忠華. 分子化石與塔里木盆地油源對(duì)比[J]. 科學(xué)通報(bào), 2002, 47(增刊): 16-23.

Zhang Shuichang, Liang Digang, Li Maowen, Xiao Zhongyao, He Zhonghua. Molecular fossil and oil source comparison in Tarim Basin[J]. Chinese Sci Bull, 2002, 47(Suppl): 16-23 (in Chinese).

[10] 王招明, 肖中堯. 塔里木盆地海相原油的油源問(wèn)題的綜合評(píng)述[J]. 科學(xué)通報(bào), 2004, 49(增刊): 1-8.

Wang Zhaoming, Xiao Zhongyao. Summary of marine oil source in Tarim Basin[J]. Chinese Sci Bull, 2004, 49 (Suppl): 1-8 (in Chinese).

[11] 宋到福, 王鐵冠, 李美俊. 塔中地區(qū)中深1和中深1C井鹽下寒武系油氣地球化學(xué)特征及其油氣源判識(shí)[J]. 中國(guó)科學(xué): 地球科學(xué), 2016, 46(1): 107-117.

Song Daofu, Wang Tieguan, Li Meijun. Geochemistry and possible origin of the hydrocarbons from wells Zhongshen1 and Zhongshen1C, Tazhong Uplift[J]. Sci China Earth Sci, 2016, 46(1): 107-117 (in Chinese).

[12] Li S M, Pang X Q, Jin Z J, Yang H J, Xiao Z Y, Gu Q Y, Zhang B S. Petroleum source in the Tazhong Uplift, Tarim Basin: New insights from geochemical and fluid inclusion data[J]. Org Geochem, 2010, 41(6): 531-553.

[13] 孫永革, 肖中堯, 徐世平, 盧鴻, 柴平霞. 塔里木盆地原油中芳基類異戊二烯烴的檢出及其地質(zhì)意義[J]. 新疆石油地質(zhì), 2004, 25(2): 215-218.

Sun Yong-ge, Xiao Zhong-yao, Xu Shi-ping, Lu Hong, Chai Ping-xia. Aryl-isoprenoids in crude oil and its implication in geological exploration[J]. Xinjiang Pet Geol, 2004, 25(2): 215-218 (in Chinese with English abstract).

[14] 蔡春芳. 有機(jī)硫同位素組成應(yīng)用于油氣來(lái)源和演化研究進(jìn)展[J]. 天然氣地球科學(xué), 2018, 29(2): 159-167.

Cai Chun-fang. Application of organic sulfur isotopic composition to petroleum origin and evolution: A review[J]. Nat Gas Geosci, 2018, 29(2): 159-167 (in Chinese with English abstract).

[15] 張紀(jì)智, 王招明, 楊海軍, 徐志明, 肖中堯, 李中琁. 塔里木盆地中深地區(qū)寒武系鹽下白云巖油氣來(lái)源及差異聚集[J]. 石油勘探與開發(fā), 2017, 44(1): 40-47.

Zhang Ji-zhi, Wang Zhao-ming, Yang Hai-jun, Xu Zhi-ming, Xiao Zhong-yao, Li Zhong-xuan. Origin and differential accumulation of hydrocarbon in Cambrian sub-salt dolomite reservoirs in Zhongshen Area, Tarim Basin, NW China[J]. Pet Explor Develop, 2017, 44(1): 40-47 (in Chinese with English abstract).

[16] 張師本, 黃志斌, 朱懷誠(chéng). 塔里木盆地覆蓋區(qū)顯生宙地層[M].北京: 石油工業(yè)出版社, 2004: 1-321.

Zhang Shi-ben, Huang Zhi-bin, Zhu Huai-cheng. The Phanerozoic Strata in Tarim Basin Overlay Area[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2004: 1-321 (in Chinese).

[17] 朱光有, 陳斐然, 陳志勇, 張穎, 邢翔, 陶小晚, 馬德波. 塔里木盆地寒武系玉爾吐斯組優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)現(xiàn)及其基本特征[J]. 天然氣地球科學(xué), 2016, 27(1): 8-21.

Zhu Guang-you, Chen Fei-ran, Chen Zhi-yong, Zhang Ying, Xing Xiang, Tao Xiao-wan, Ma De-bo. Discovery and basic characteristics of the high-quality source rocks of the Cambrian Yuertusi Formation in Tarim Basin[J]. Nat Gas Geosci, 2016, 27(1): 8-21 (in Chinese with English abstract).

[18] 朱傳玲, 閆華, 云露, 韓強(qiáng), 馬慧明. 塔里木盆地沙雅隆星火1井寒武系烴源巖特征[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì), 2014, 26(9): 626-632.

Zhu Chuan-ling, Yan Hua, Yun Lu, Han Qiang, Ma Hui-ming. Characteristics of Cambrian source rocks in well XH1, Shaya Uplift, Tarim Basin[J]. Pet Geol Exp, 2014, 26(9): 626-632 (in Chinese with English abstract).

[19] 侯讀杰, 張林曄. 實(shí)用油氣地球化學(xué)圖鑒[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2003.

Hou Du-jie, Zhang Lin-ye. Utility Oil-Gas Geochemistry Atlas[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2003 (in Chinese).

[20] 解習(xí)農(nóng), 殷鴻福, 謝樹成. 海相烴源巖的正反演對(duì)比分析[J].地球科學(xué), 2007, 32(6): 861-867.

Xie Xi-nong, Yin Hong-fu, Xie Shu-cheng. Comparison on forward and inverse analysis methods of marine hydrocarbon source rocks[J]. Earth Sci, 2007, 32(6): 861-867 (in Chinese with English abstract).

[21] 陳慧,解習(xí)農(nóng), 李紅敬, 蘇明, 彭偉, 胡超涌. 利用古氧相和古生產(chǎn)力替代指標(biāo)評(píng)價(jià)四川上寺剖面二疊系海相烴源巖[J]. 古地理學(xué)報(bào), 2010, 12(3): 324-333.

Chen Hui, Xie Xi-nong, Li Hong-jing, Su Ming, Peng Wei, Hu Chao-yong. Evaluation of the Permian marine hydrocarbon source rocks at Shangsi section in Sichuan Province using muti-proxies of paleoproductivity and paleoredox[J]. J Palaeogeogr, 2010, 12(3): 324-333 (in Chinese with English abstract).

[22] Summons R E, Powell T G. Identification of aryl isopreoids in source rocks and crude oils: Biological markers for the green sulphur bacteria[J]. Geochim Cosmochim Acta, 1987, 51(3): 557-566.

[23] 汪澤成, 趙文智, 張林. 四川盆地構(gòu)造層序與天然氣勘探[M].北京: 地質(zhì)出版社, 2002.

Wang Ze-cheng, Zhao Wen-zhi, Zhang lin. Structure sequence and gas exploration in Sichan Basin[M]. Beijing: Geological Publishing house, 2002 (in Chinese).

Characteristics and distribution of the Lower Cambrian source rocks in the Northern Depression, Tarim Basin

FAN Qiu-hai*, XIAO Zhong-yao, ZHANG Hai-zu, ZHAO Qing, YI Yan, ZHANG Ke, LUO Cai-ming and FAN Shan

(Research Institution of Petroleum Exploration and Development, Tarim Oilfield, PetroChina, Kolar 841000, china)

A great quantity of oil and gas has been found in the periphery of the Northern Depression in the Tarim Basin, which was primarily derived from Lower Cambrian source rocks. These Lower Cambrian source rocks comprise the Yuertusi Formation in the west and the Xidashan-Xishabulake Formation in the East. Several differences were observed between the formations, including total organic carbon content (TOC), kerogen types, and maturities. Biomarker composition and life trace elemental concentration demonstrated that the Lower Cambrian source rocks were deposited in a strong reducing slope environment in the west but in a deeper and stronger reducing basin environment in the east. Isopaches for the source rocks demonstrated that there were two depositional sags at Manxi and Mandong in the Northern Depression, which were plotted based on seismic tracing and interpretation. Hydrocarbon generative potential for the source rocks was estimated based on the contours of thickness and the TOC in the Northern Depression. The amount of oil that has been found to date only accounts for a small portion of this estimate, suggesting that a huge amount of oil remains undiscovered in the depression.

Lower Cambrian; source rocks; Northern Depression; Tarim Basin

P593

A

0379-1726(2021)03-0251-10

10.19700/j.0379-1726.2021.03.003

2019-05-20;

2019-06-20;

2019-07-22

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(2017YFC0603106)

范秋海(1979-), 男, 博士研究生, 主要從事油氣成藏及石油地質(zhì)綜合研究工作。

Corresponding author): FAN Qiu-hai, E-mail: fanqh-tlm@petrochina.com.cn; Tel: +86-996-2174736