南盤江坳陷烴源巖特征及找氣方向

王 志，江衛(wèi)兵，李鐘樞，劉文泉，李 俊，鄭 興，鄺國墩

南盤江坳陷烴源巖特征及找氣方向

王 志1，江衛(wèi)兵1，李鐘樞1，劉文泉1，李 俊1，鄭 興1，鄺國墩2

（1.核工業(yè)二九〇研究所，廣東 韶關(guān) 512029；2.廣西地質(zhì)調(diào)查院，南寧 530023）

南盤江坳陷發(fā)現(xiàn)多處油氣顯示，指示較好油氣資源潛力。桂西“田地1井”位于南盤江坳陷中南部的潞城凹陷，通過對該地區(qū)烴源巖進(jìn)行系統(tǒng)取樣、地化錄井?dāng)?shù)據(jù)分析，并與中北部鄰近的“秧1井”、“雙1井”進(jìn)行對比，結(jié)果表明，中石炭統(tǒng)黃龍組TOC范圍為0.135%～0.825%，多數(shù)大于0.5%，平均0.633%，為本地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的有效烴源巖地層，其干酪根類型主要為混合型及腐植型，總體烴源巖熱演化程度高，已進(jìn)入過成熟階段，表明該地區(qū)已經(jīng)具備良好找氣條件。有效烴源巖地層疊加晚三疊世末期后形成的封閉構(gòu)造的地段為南盤江坳陷田林地區(qū)下一步油氣勘查的方向。

南盤江坳陷；烴源巖特征；熱演化；找氣方向

近年來，廣西南盤江坳陷油氣勘查取得較好成果，表明該區(qū)具有良好的油氣成藏潛力，前人對其烴源巖、油氣系統(tǒng)以構(gòu)造與成藏關(guān)系開展了一些研究并取得了一定的進(jìn)展[1-2]。陳國棟等（1998）首次對該盆地?zé)N源巖開展了較系統(tǒng)的研究，認(rèn)為該區(qū)主要烴源巖為中泥盆統(tǒng)、上二疊統(tǒng)、下三疊統(tǒng)、中三疊統(tǒng)；李鉅源等（2005）對盆地中北部秧壩凹陷內(nèi)的秧1井（2003年完鉆）進(jìn)行系統(tǒng)分析后認(rèn)為，該區(qū)的主力烴源巖是中、下泥盆統(tǒng)泥巖和上二疊統(tǒng)泥巖[3]；韋寶東等（2005）對相鄰的雙1井（2005年完井）研究發(fā)現(xiàn)烴源巖應(yīng)有三套，即上泥盆統(tǒng)泥巖、下石炭統(tǒng)泥巖和上二疊統(tǒng)泥巖[4]。以上烴源巖主要集中于南盤江坳陷中北部，目前對于南盤江坳陷中南部的潞城凹陷尚未開展烴源巖研究，這制約了整個南盤江坳陷成藏潛力的全面認(rèn)識。筆者依托頁巖氣地質(zhì)調(diào)查項目在潞城凹陷施工的“田地1井”，開展較為系統(tǒng)的烴源巖特征研究工作，同時通過比對該孔與鄰區(qū)油氣井的熱演化特征、烴源巖生烴與構(gòu)造活動關(guān)系，提出了該區(qū)下一步油氣勘查方向。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

南盤江坳陷位于黔西南，屬于滇黔桂盆地的一個次級構(gòu)造單元，大地構(gòu)造位置上處于華南褶皺系，位于揚(yáng)子板塊東南方向，北部大致以紫云斷裂、黔南隆起的南緣為界，南部以德保斷隆為界，東抵象州以東大瑤山隆起，西抵隆林隆起西部，南盤江坳陷大體表現(xiàn)為“三凸五凹”的構(gòu)造格局即隆林凸起、樂業(yè)凸起、羅甸凸起、壩林凹陷、西林凹陷、秧壩凹陷、潞城凹陷、向陽凹陷[5]。南盤江坳陷自震旦紀(jì)以來，經(jīng)歷了多期強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動，主要區(qū)域性構(gòu)造包括富寧—那坡斷裂、南盤江斷裂、丘北—廣南斷裂、南丹—都安斷裂。海西運(yùn)動、印支運(yùn)動及燕山運(yùn)動對地質(zhì)構(gòu)造格局起到了明顯的作用。其中海西期、印支早期為南盤江坳陷拉張裂谷發(fā)育期，該時期的構(gòu)造活動致使地殼拉張，形成大量規(guī)模較大的正斷層；隨后直至燕山期構(gòu)造活動發(fā)生轉(zhuǎn)變，由拉張轉(zhuǎn)為擠壓，致使南盤江坳陷抬升，遭地表剝蝕，且該時期構(gòu)造及巖漿活動較強(qiáng)烈，但如今格局形成主要受喜山運(yùn)動的改造作用[6]。區(qū)域地層從泥盆系至三疊系均有發(fā)育，三疊、二疊及石炭系巖性主要以灰?guī)r、泥灰?guī)r為主，泥盆系巖性主要以灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥巖、泥頁巖為主，其中上泥盆統(tǒng)五指山組（D3w）的扁豆?fàn)罨規(guī)r為一標(biāo)志層，下泥盆統(tǒng)硅質(zhì)灰?guī)r較發(fā)育。區(qū)內(nèi)烴源巖主要有泥盆、石炭、二疊和三疊系四套[7-8]（圖1）。

2 樣品數(shù)據(jù)來源及處理方法

本次研究的樣品系統(tǒng)采集自“田地1井”，其地層及巖性見圖2，自上而下采集樣品共計368個，地球化學(xué)分析采用DH—2020地化錄井儀，方法為嚴(yán)格挑選和制備具有代表性的巖屑（心）樣品，洗凈擦干，對巖屑（心）進(jìn)行程序升溫控制；一般在90 ℃可以得到S0—C7以前的烴；在90～300 ℃，得到S1為C7—C32的烴，在300～600 ℃得到S2—重?zé)N和膠質(zhì)瀝青，然后將其含量轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)計算機(jī)處理，得出有機(jī)質(zhì)豐度（TOC）、組分含量、降解潛率、裂解峰值溫度、生烴指數(shù)等數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

3 烴源巖及生烴特征

3.1 烴源巖發(fā)育層位及巖性

根據(jù)烴源巖劃分標(biāo)準(zhǔn)（Peters and Cassa, 1994）及表1數(shù)據(jù)，田林1井自淺至深各個地層特征為：下二疊統(tǒng)棲霞組（P1q）深色泥巖和深灰色含灰泥巖及灰色灰?guī)rTOC為0.023%～0.842%，平均0.118%，局部為烴源巖；上石炭統(tǒng)馬平組（C3m）深灰色灰?guī)r和灰白色硅質(zhì)條帶灰?guī)r，TOC為0.009%～0.135%，平均0.050%，為非烴源巖；中石炭統(tǒng)的黃龍組（C2h），

該段巖層厚度104 m，其巖性主要為含燧石條帶狀灰?guī)r、硅質(zhì)條帶灰?guī)r、灰黑色灰?guī)r及灰黑色泥灰?guī)r，TOC為0.135%～0.825%，平均0.633%，且多數(shù)數(shù)據(jù)大于0.5%（表2），為一套烴源巖，且S0為0～0.003 mg/g，S1為0.024～0.105 mg/g，S3為0.066～0.230 mg/g，整體以重?zé)N為主；下石炭統(tǒng)大塘組（C1d）灰黑色泥灰?guī)rTOC為0.011%～0.052%，平均0.031%，為一套非烴源巖；上泥盆統(tǒng)榴江組（D3l）灰黑色灰?guī)r及灰黑色泥灰?guī)rTOC為0.002%～0.387%，平均0.070%，也是非烴源巖；中泥盆統(tǒng)納標(biāo)組（D2n）深灰色硅質(zhì)灰?guī)r及灰黑色硅質(zhì)泥巖TOC為0.008%～0.336%，平均0.118%，為非烴源巖。綜合來看，中石炭統(tǒng)黃龍組為田林1井新發(fā)現(xiàn)的一套有效烴源巖。

1—國鏡示意線；2—斷裂；3—一級構(gòu)造分界線；4—二級構(gòu)造分界線；5—地名；6—井位。

1—灰?guī)r；2—泥巖；3—含灰泥巖；4—泥灰?guī)r；5—硅質(zhì)灰?guī)r；6—含燧石結(jié)核灰?guī)r；7—硅質(zhì)頁巖；8—硅質(zhì)泥巖；9—灰黑色泥巖；10—灰黑色泥灰?guī)r；11—硅質(zhì)巖；12—輝長巖。

表1 田地1井地化錄井?dāng)?shù)據(jù)

Table 1 The geochemical logging data of “Tiandi 1 well”

注：TOC—有機(jī)質(zhì)豐度；GPI—產(chǎn)氣指數(shù)。

1—覆蓋土層；2—灰?guī)r；3—泥巖；4—含灰泥巖；5—泥灰?guī)r；6—硅質(zhì)灰?guī)r；7—含燧石結(jié)核灰?guī)r；8—硅質(zhì)頁巖；9—硅質(zhì)泥巖；10—灰黑色泥巖；11—灰黑色泥灰?guī)r；12—硅質(zhì)巖；13—輝長巖。

1—Overburden layer; 2—Limestone; 3—Mudstone; 4—Limestones; 5—Marl; 6—Siliceous limestone; 7—Chert bearing nodule limestone; 8—Siliceous shale; 9—Siliceous mudstone; 10—Gray black mudstone; 11—Gray black marl; 12—Siliceous rock; 13—Gabbro.

圖3 “田地1井”綜合柱狀圖

Fig. 3 The columnar diagram of “Tiandi 1 well ”

3.2 烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型

氫指數(shù)（IH）的分析結(jié)果可用來評價有機(jī)質(zhì)類型[9]。根據(jù)有機(jī)質(zhì)類型評價標(biāo)準(zhǔn)，由表1可知，除了下石炭統(tǒng)大塘組IH（mg/g）平均值大于475外，其他層位IH均小于475，基本屬Ⅱ型及Ⅲ型，暗示有機(jī)質(zhì)來源主要為動物或者高等植物，缺乏Ⅰ型（腐泥型）。HI-Tmax投影圖（圖4）也顯示，除了大塘組少數(shù)散落在腐泥型干酪根區(qū)域，多數(shù)數(shù)據(jù)顯示干酪根類型主要為混合型及腐植型，且前文分析的有效烴源巖的黃龍組干酪根類型均為腐植型。

表2 中石炭統(tǒng)黃龍組有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計表

Ⅰ—腐泥型；Ⅱ1—腐植-腐泥型；Ⅱ2—腐泥-腐植型；Ⅲ—腐植型。

3.3 烴源巖的熱演化

烴源巖R0是用來反映熱演化程度的重要指標(biāo)，據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心分析結(jié)果，黃龍組烴源巖Ro為2.50%～3.25%，牙形石色變指數(shù)為4～6級，說明其熱演化階段達(dá)過成熟階段，表明該烴源巖中已經(jīng)大量生烴生氣。另外通過對比發(fā)現(xiàn)，陳國棟等（2001）研究發(fā)現(xiàn)，“雙1井”烴源巖Ro為1.85%～2.11%，正處在濕氣晚期階段，干氣生成的高峰期即將到來；李鉅源等（2005）研究結(jié)果表明，“秧1井”的烴源巖有機(jī)質(zhì)演化程度Ro為1.93%，接近過成熟階段[3]。可以看出，南盤江坳陷南部田林地區(qū)與中北部地區(qū)烴源巖演化程度上具有較好的延續(xù)性和可比性，結(jié)合中北部地區(qū)鉆井中已有油氣發(fā)現(xiàn)，因此認(rèn)為田林地區(qū)亦具有較好的找氣潛力。

3.4 烴源巖生烴期與構(gòu)造活動關(guān)系

田林地區(qū)發(fā)育大小斷層數(shù)十條，大體分為南盤江斷裂、右江斷裂和冊亨—貞豐斷裂三大斷裂體系[10]。其中南盤江斷裂活動始于泥盆紀(jì)早期，一直持續(xù)到燕山期甚至喜山期。在裂谷拉張階段表現(xiàn)為正斷層、同沉積斷層，在區(qū)域內(nèi)形成一系列“塹、壘”相間的古地理格局。當(dāng)進(jìn)入擠壓期，由于斷裂帶擠壓、逆沖、變形作用強(qiáng)烈，斷裂帶的形式以逆沖推覆、走滑為主，拉張期的地塹帶在構(gòu)造反轉(zhuǎn)期形成了強(qiáng)烈的擠壓、剪切變形帶，與弱變形的微型地塊相配合，排隊列成“帶、塊”相間的構(gòu)造格局。冊亨—貞豐斷裂帶活動早期始于石炭紀(jì)，一直持續(xù)到三疊紀(jì)，該時期為拉張背景下的正斷層，構(gòu)造活動性質(zhì)在晚三疊世—白堊紀(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓狀態(tài)，形成以逆沖推覆、褶皺-沖斷為主的斷裂形式。右江斷裂為逆沖斷層，斷裂切斷寒武系至古、新近系，斷裂帶擠壓導(dǎo)致片理化、糜棱化、硅化強(qiáng)烈，斷裂帶主要形成于印支期，直至喜山期仍在強(qiáng)烈活動，具右行走滑性質(zhì)[11]。

南盤江坳陷烴源巖的形成受泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)構(gòu)造拉張活動的控制，下泥盆統(tǒng)烴源巖生烴始于早二疊世中晚期，直至中三疊世末期—晚三疊世中期烴源巖進(jìn)入生烴高峰期[4]，此時構(gòu)造活動性質(zhì)處于拉張狀態(tài)，所生成的油氣會沿著斷裂帶向上運(yùn)移，部分油氣流失。烴源巖在晚三疊世末期進(jìn)入生烴高峰，該時期構(gòu)造活動性質(zhì)轉(zhuǎn)變，由原來的拉張應(yīng)力狀為擠壓應(yīng)力，斷裂形式由開啟逐漸向封閉轉(zhuǎn)變。由于燕山晚期構(gòu)造的不斷運(yùn)動及抬升，主要斷裂帶又一次活動，燕山早期所形成的油氣不斷抬升至地表并遭受剝蝕，形成了如今的古油藏[11-12]。因此烴源巖地層疊加封閉構(gòu)造的地區(qū)南盤江坳陷油氣勘查的方向。

4 結(jié) 論

1）南盤江坳陷潞城凹陷田林地區(qū)中石炭統(tǒng)的黃龍組為一套新發(fā)現(xiàn)的有效烴源巖，其主要有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ型及Ⅲ型，干酪根類型均為腐植型，總體烴源巖熱演化程度很高，具備較好的油氣形成條件。

2）根據(jù)烴源巖特征，結(jié)合構(gòu)造活動與生烴期的關(guān)系，認(rèn)為有效烴源巖地層疊加晚三疊世末期后形成的封閉構(gòu)造的地段為南盤江坳陷田林地區(qū)下一步油氣勘查的方向。

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The characteristic of hydrocarbon source rocks and the gas exploration direction in Nanpanjiang depression

WANG Zhi1, JIANG Weibing1, LI Zhongshu1, LIU Wenquan1, LI Jun1, ZHENG Xing1, KUANG Guodun2

(1. Research Institute No.290, CNNC, Shaoguasn, Guangdong 512029, China; 2. Guangxi geology survey institute，Nanning 530023, China)

The overall thermal evolution degree of source rock in Nanpanjiang depression is high, and oil and gas have been found in many places. “Tiandi well No.1” is located in Lucheng sag in the middlesouth of Nanpanjiang depression, Based on the systematic sampling of the well and the analysis of geochemical logging data the characteristics of source rock in this area were studied, and comparative analyzed with “Yang well No. 1”and “Shuang wells No. 1”. The TOC range of Middle Carboniferous Huanglong formation was found between 0.135%～ 0.825%, most of which are higher than 0.5%, with an average of 0.633%. It is a newly discovered effective source rock formation in this area. The kerogen types are mainly mixed and humic, the Nanpanjiang depression thermal evolution degree is high, which has entered a mature stage. The study showed that this area are with good conditions in gas exploration. The places where the effective source rock strata superimposed by thestructure trap formed after the end of Late Triassic is the next direction for oil and gas exploration in Tianlin area of Nanpanjiang depression.

Nanpanjiang depression; hydrocarbon source rock characteristic; thermal evolution; direction for surveying natural gas

P618.13

A

1672-0636 (2021) 03-0343-08

10.3969/j.issn.1672-0636.2021.03.007

中國地質(zhì)調(diào)查局項目（編號：[2015] 01-04-03-001-04）資助。

2021-06-09

王志（1987— ），男，江西吉安人，學(xué)士學(xué)位，工程師，長期從事地質(zhì)找礦及城市地質(zhì)工作。E-mail: wangzhi_0301@163.com。

江衛(wèi)兵（1981— ），男，河南安陽人，學(xué)士學(xué)位，高級工程師，長期從事地質(zhì)找礦工作。E-mail: jiang692@163.com。