楚—薩雷蘇盆地Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖生排烴特征及有利區(qū)預(yù)測(cè)

劉 陽(yáng)，龐雄奇，胡 濤，施砍園，張思玉，游婷婷

( 1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249 )

0 引言

世界油氣總儲(chǔ)量的52%來(lái)源于碳酸鹽巖烴源巖[1-2]，Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)為典型的碳酸鹽巖烴源巖。Marsel探區(qū)勘探程度較低，處于勘探早期階段，已發(fā)現(xiàn)具有商業(yè)性價(jià)值的氣田3個(gè)、含氣構(gòu)造22個(gè)[3-5]?；趪?guó)際PRMS系統(tǒng)，龐雄奇等[3]估算Marsel探區(qū)天然氣可采資源量約為1.805×1012m3，其中80%的天然氣富集于下石炭統(tǒng)，成為天然氣開(kāi)采的重要層系[6]。石炭系烴源巖主要為灰泥巖，熱演化程度較高，有機(jī)質(zhì)成熟度為1.2%～1.8%，進(jìn)入高成熟演化階段，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2型，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，平均為1.13%[4,7]。

生排烴特征的研究方法主要有熱模擬實(shí)驗(yàn)法、化學(xué)動(dòng)力學(xué)法和物質(zhì)平衡法[8]。熱模擬實(shí)驗(yàn)法是對(duì)未熟—低熟烴源巖樣品進(jìn)行升溫加壓，通過(guò)測(cè)量產(chǎn)物的產(chǎn)率隨成熟度的變化，模擬烴源巖的生排烴過(guò)程?；瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)法從化學(xué)反應(yīng)角度描述干酪根向油氣轉(zhuǎn)化的過(guò)程，其中動(dòng)力學(xué)參數(shù)的標(biāo)定需結(jié)合熱模擬實(shí)驗(yàn)[8-9]。物質(zhì)平衡法是基于物質(zhì)守恒理論建立理論模型，研究生排烴過(guò)程。Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖已進(jìn)入高成熟階段，前兩種方法不適用。生烴潛力法作為物質(zhì)平衡法的一種，基于巖石熱解數(shù)據(jù)，建立烴源巖生排烴模式，可定量表征烴源巖生排烴過(guò)程，已應(yīng)用于多個(gè)含油氣盆地[10-16]。PENG Junwen等[12]考慮烴源巖生排烴過(guò)程中有機(jī)碳的損失，基于惰性碳守恒原理恢復(fù)原始總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，評(píng)價(jià)珠江口盆地惠陸地區(qū)始新統(tǒng)資源潛力；JIANG Fujie等[13]認(rèn)為不同類型的干酪根生排烴特征不同，分類型評(píng)價(jià)渤海灣盆地?zé)N源巖生烴潛力；ZHENG Dingye等[14]將生烴潛力法與浮力成藏下限理論相結(jié)合，綜合評(píng)價(jià)四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組三段常規(guī)油氣、致密油氣及頁(yè)巖氣的資源潛力；WANG Enze等[15]認(rèn)為烴類中易揮發(fā)組分影響資源評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)揮發(fā)烴量進(jìn)行校正，評(píng)價(jià)南堡凹陷沙河街組資源潛力；LI Changrong等[16]應(yīng)用表達(dá)式建立生排烴模型，并考慮生排烴過(guò)程中烴源巖質(zhì)量損失的影響，恢復(fù)烴源巖原始質(zhì)量，評(píng)價(jià)松遼盆地北部青山口組一段油氣資源潛力。目前，對(duì)Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖的研究相對(duì)較少，生排烴特征認(rèn)識(shí)不清。

以楚—薩雷蘇盆地Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖為研究對(duì)象，基于烴源巖地質(zhì)和地球化學(xué)特征分析，采用生烴潛力法，利用巖石熱解數(shù)據(jù)，建立Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖生排烴模型。分析Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖生排烴特征，并計(jì)算生排烴量，結(jié)合沉積相平面展布，預(yù)測(cè)有利勘探區(qū)，為Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)天然氣勘探開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

楚—薩雷蘇盆地位于哈薩克斯坦南部，呈北西—東南向延伸，富含天然氣，盆地面積約為1.60×105km2[17-18]。Marsel探區(qū)位于楚—薩雷蘇盆地西部，橫跨考克潘索爾凹陷和蘇扎克—拜卡達(dá)木凹陷，南部相鄰大卡拉套山脈(見(jiàn)圖1(a))，探區(qū)面積約為1.85×104km2[19-20]。根據(jù)構(gòu)造特征，探區(qū)被劃分為東部的擠壓隆起帶、西部的斜坡洼陷帶和南部的隆起斜坡帶3個(gè)區(qū)域(見(jiàn)圖1(b))。擠壓隆起帶主要包括ASSA構(gòu)造、WOPK構(gòu)造、KNDK構(gòu)造、路邊和南路邊構(gòu)造，發(fā)育大量逆斷層和背斜相互組合并形成斷鼻圈閉，為天然氣勘探的重點(diǎn)區(qū)域。斜坡洼陷帶主要包括Ortalyk構(gòu)造、Tamgalytar構(gòu)造、Bulak構(gòu)造和Kokpansor構(gòu)造，地層平緩，發(fā)育少量北東向的逆斷層，為天然氣勘探的潛在區(qū)域。隆起斜坡帶勘探程度較低[21-22]。

Marsel探區(qū)經(jīng)歷泥盆紀(jì)初始裂陷階段、石炭紀(jì)被動(dòng)大陸邊緣階段、二疊紀(jì)俯沖碰撞階段及中生代后的陸內(nèi)拗陷階段4個(gè)演化階段。下石炭統(tǒng)沉積時(shí)期，海平面上升，沉積碳酸鹽巖。中上石炭統(tǒng)沉積時(shí)期，海平面逐漸下降，沉積物過(guò)渡為陸相碎屑巖沉積[17,22-23]。下石炭統(tǒng)自下而上劃分為杜內(nèi)階(C1t)、維憲階(C1v)和謝爾普霍夫階(C1sr)，烴源巖主要發(fā)育于維憲階和謝爾普霍夫階。其中維憲階自下而上細(xì)分為純灰?guī)r段(C1v1)、泥灰?guī)r段(C1v2)和泥灰?guī)r—泥巖段(C1v3)。C1v1發(fā)育灰?guī)r；C1v2下部發(fā)育泥灰?guī)r，頂部發(fā)育灰?guī)r；C1v3以泥晶灰?guī)r為主，夾泥灰?guī)r(見(jiàn)圖2)。謝爾普霍夫階自下而上細(xì)分為礁下段、礁灰?guī)r段、膏巖下段和蒸發(fā)巖段，其中礁下段、礁灰?guī)r段和膏巖下段以各類灰?guī)r為主，蒸發(fā)巖段主要為硬石膏。下石炭統(tǒng)烴源巖厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、熱演化程度高，為一套優(yōu)質(zhì)烴源巖。

2 烴源巖特征

2.1 厚度分布

Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖分布廣泛，巖性主要為泥灰?guī)r。整體上，維憲階烴源巖厚度大于謝爾普霍夫階烴源巖厚度(見(jiàn)圖3)。不同層位的烴源巖分布特征不同，謝爾普霍夫階沉積時(shí)期，表現(xiàn)為“南北厚、中間薄”的特征，探區(qū)西北部Kokpansor構(gòu)造的烴源巖厚度最大，最大厚度為260 m(見(jiàn)圖3(a))；維憲階沉積時(shí)期，表現(xiàn)為“東部厚、西部薄”的特征，探區(qū)東北部KNDK構(gòu)造的烴源巖最為發(fā)育，最大厚度為380 m(見(jiàn)圖3(b))。

2.2 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度反映烴源巖生成油氣的能力，采用總有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行定量表征[24-25]。謝爾普霍夫階烴源巖的w(TOC)為0.22%～1.24%，平均為0.58%；維憲階烴源巖的w(TOC)為0.17%～1.13%，平均為0.57%。碳酸鹽巖烴源巖總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)下限的標(biāo)準(zhǔn)存在差異[26]，無(wú)論按哪種標(biāo)準(zhǔn)，Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖都為有效烴源巖。按照文獻(xiàn)[27]的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，謝爾普霍夫階和維憲階的w(TOC)大于0.25%的烴源巖樣品占比85%，屬于好—極好烴源巖(見(jiàn)表1)。Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖整體為一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，維憲階烴源巖質(zhì)量略好于謝爾普霍夫階烴源巖。

圖1 楚—薩雷蘇盆地Marsel探區(qū)構(gòu)造位置及下石炭統(tǒng)頂界構(gòu)造Fig.1 Structural location and top structural of Lower Carboniferous in Marsel Area of Chu-Sarysu Basin

圖2 楚—薩雷蘇盆地Marsel探區(qū)石炭系地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive histogram of Carboniferous strata in Marsel Area of Chu-Sarysu Basin

圖3 研究區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖厚度分布特征Fig.3 Distribution characteristics of thickness of Lower Carboniferous source rocks in study area

表1 研究區(qū)碳酸鹽巖烴源巖分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果

謝爾普霍夫階和維憲階烴源巖w(TOC)在平面上整體表現(xiàn)為自東北向西南逐漸減小的趨勢(shì)(見(jiàn)圖4)，Ortasynarlynskaya1-S井區(qū)w(TOC)最高，謝爾普霍夫階和維憲階的w(TOC)最大值分別為2.4%和1.9%，謝爾普霍夫階烴源巖在Otlk構(gòu)造和路邊構(gòu)造(P6-G、P8-G井區(qū))存在一個(gè)w(TOC)增大的區(qū)域。謝爾普霍夫階和維憲階烴源巖w(TOC)>0.25%的區(qū)域面積分別為1.5×104、1.8×104km2，在研究區(qū)的占比分別為80%和95%，表明探區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖分布廣泛。

圖4 研究區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布特征Fig.4 Distribution characteristics of TOC content of Lower Carboniferous source rocks in study area

2.3 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型反映有機(jī)質(zhì)的來(lái)源，決定產(chǎn)物的類型[28-29]。采用巖石熱解法和元素分析法判別有機(jī)質(zhì)類型。分析6口井(Asa-2、PRDS-18、KNDK-6、KNDK5-RD、TMSK-1和TGTR-6井)47組熱解數(shù)據(jù)，謝爾普霍夫階烴源巖的氫指數(shù)HI為2.33～77.78 mg/g，平均為19.96 mg/g；氧指數(shù)OI為55.43～137.04 mg/g，平均為99.75 mg/g；最高熱解溫度tmax為299～460 ℃，平均為416 ℃。維憲階烴源巖的HI為0～41.30 mg/g，平均為9.78 mg/g；OI為27.00～111.76 mg/g，平均為7.35 mg/g；tmax為287～560 ℃，平均為412 ℃。由HI—tmax和HI—OI交會(huì)圖(見(jiàn)圖5(a-b))可知，謝爾普霍夫階和維憲階烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主。

對(duì)21組有機(jī)元素進(jìn)行分析，謝爾普霍夫階烴源巖O/C為0.07～0.36，H/C為0.06～0.27；維憲階烴源巖O/C為0.03～1.86，H/C為0.05～0.47。由H/C—O/C交會(huì)圖(見(jiàn)圖5(c))可知，謝爾普霍夫階和維憲階烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅲ型。根據(jù)干酪根碳同位素(δ13C)質(zhì)量分?jǐn)?shù)判別有機(jī)質(zhì)類型，w(δ13C)小于-28‰為Ⅰ型，介于-28‰～-25‰之間為Ⅱ型，大于-25‰為Ⅲ型[30]。謝爾普霍夫階50%的樣品為Ⅱ型有機(jī)質(zhì)，Ⅰ型和Ⅲ型各占25%。維憲階w(δ13C)大于-25‰的樣品最多，占比為38%，Ⅰ型和Ⅱ型各占31%(見(jiàn)圖5(d))。Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，生氣潛能大。

圖5 研究區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型Fig.5 Organic matter types of Lower Carboniferous source rocks in study area

2.4 有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度是反映烴源巖熱演化程度的重要指標(biāo)，通常采用鏡質(zhì)體反射率表征[31,32]。由于研究區(qū)鏡質(zhì)體反射率Ro數(shù)據(jù)較少，結(jié)合熱解數(shù)據(jù)和氣相色譜分析結(jié)果(奇偶優(yōu)勢(shì)比OEP和碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)CPI)分析有機(jī)質(zhì)成熟度。Ro大于1.20%(見(jiàn)圖6(a))，且與深度之間的相關(guān)關(guān)系較好(見(jiàn)圖6(d))時(shí)，表明下石炭統(tǒng)烴源巖處于高—過(guò)成熟階段。謝爾普霍夫階烴源巖的tmax峰值在440～460 ℃之間，46%樣品的tmax大于430 ℃，所有樣品的tmax小于460 ℃；維憲階烴源巖的tmax分散在各個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)，沒(méi)有明顯的峰值，50% 樣品的tmax大于430 ℃，35% 樣品的tmax大于460 ℃(見(jiàn)圖6(b))，表明謝爾普霍夫階烴源巖處于成熟階段，維憲階烴源巖已進(jìn)入成熟—高成熟階段。氣相色譜分析結(jié)果顯示，謝爾普霍夫階烴源巖僅有一個(gè)樣品的OEP和CPI大于1.2，維憲階烴源巖OEP和CPI小于1.2，表明偶數(shù)碳占優(yōu)勢(shì)，烴源巖已進(jìn)入成熟階段(見(jiàn)圖6(c))。Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖進(jìn)入成熟—高成熟階段，處于大量生烴階段，主要生成濕氣。

謝爾普霍夫階和維憲階烴源巖在平面上表現(xiàn)為自西北向東南逐漸減小的趨勢(shì)(見(jiàn)圖7)，在同一區(qū)域內(nèi)，維憲階烴源巖成熟度略高于謝爾普霍夫階烴源巖成熟度。成熟度相對(duì)較高區(qū)域(Ro>0.75%)位于探區(qū)中西部，謝爾普霍夫階烴源巖在平面上存在未成熟區(qū)域(Ro<0.50%)，主要位于研究區(qū)東北和SK1018井區(qū)域；維憲階烴源巖幾乎全部進(jìn)入成熟區(qū)域(Ro>0.50%)。

圖6 研究區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度Fig.6 Organic matter maturity of Lower Carboniferous source rocks in study area

圖7 研究區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖成熟度分布特征Fig.7 Distribution characteristics of maturity of Lower Carboniferous source rocks in study area

3 烴源巖生排烴特征

3.1 生烴潛力法

生烴潛力法以物質(zhì)平衡原理和排烴門限理論為基礎(chǔ)，根據(jù)不同成熟度的烴源巖熱解數(shù)據(jù)，建立烴源巖層熱演化剖面，通過(guò)生烴潛力指數(shù)GPI和氫指數(shù)HI的變化，研究烴源巖的生排烴特征，進(jìn)一步評(píng)價(jià)油氣資源潛力[11,33-34]。

采用LI Changrong等[16]改進(jìn)的生烴潛力法，分析研究區(qū)生排烴特征，評(píng)估油氣資源潛力。首先，對(duì)烴源巖中實(shí)際殘留烴量進(jìn)行輕烴校正，并擬合GPI、HI與Ro之間的關(guān)系；其次，恢復(fù)烴源巖質(zhì)量和TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)，烴源巖原始質(zhì)量通過(guò)質(zhì)量恢復(fù)系數(shù)進(jìn)行恢復(fù)，原始TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)根據(jù)總有機(jī)碳的質(zhì)量守恒進(jìn)行恢復(fù)，并建立生排烴概念模型(見(jiàn)圖8)，其中GPIo和HIo分別為原始生烴潛力指數(shù)和原始?xì)渲笖?shù)。生烴速率(RG)和排烴速率(RE)分別由HIo—HI和GPIo—GPI的導(dǎo)數(shù)表示；最后，結(jié)合烴源巖埋藏史和熱史、厚度、TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)及Ro平面分布特征，計(jì)算烴源巖的生排烴強(qiáng)度、生排烴量及殘留烴豐度和殘留烴量。

烴源巖未生成油氣前，氫指數(shù)保持不變，為原始?xì)渲笖?shù)，生成油氣后，氫指數(shù)逐漸減??；烴源巖開(kāi)始生成油氣但未排出前，生烴潛力指數(shù)保持不變，為原始生烴潛力指數(shù)，排出烴源巖后，生烴潛力指數(shù)逐漸減小。因此，氫指數(shù)開(kāi)始減小、轉(zhuǎn)化率(TR)開(kāi)始增大的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ro為生烴門限；生烴潛力指數(shù)開(kāi)始減小、排烴率(ER)開(kāi)始增大的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ro為排烴門限；生烴速率和排烴速率峰值對(duì)應(yīng)的Ro分別為生烴高峰和排烴高峰。

圖8 生烴潛力法建立的生排烴概念模型Fig.8 Conceptual model of hydrocarbon generation and expulsion established by hydrocarbon generation potential method

3.2 生排烴模式

Marsel探區(qū)勘探程度較低，烴源巖熱解數(shù)據(jù)較少，難以建立生排烴模式。不同盆地相同類型的有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程和生排烴特征具有相似性，生烴轉(zhuǎn)化率基本相同[35-36]。李敏等[11]在建立四川盆地五峰—龍馬溪組烴源巖生排烴模式時(shí)，引入6個(gè)盆地的巖石熱解數(shù)據(jù)；CHEN Junqing等[37]建立塔里木盆地中上奧陶統(tǒng)高—過(guò)成熟碳酸鹽巖烴源巖生排烴模式時(shí)，引入威利斯頓盆地成熟度較低的烴源巖熱解數(shù)據(jù)。收集同為Ⅲ型有機(jī)質(zhì)的渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷和遼河坳陷古近系沙河街組巖石熱解數(shù)據(jù)237組，結(jié)合研究區(qū)47組熱解數(shù)據(jù)，建立Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖的生排烴模式。根據(jù)實(shí)測(cè)巖石熱解數(shù)據(jù)，擬合GPI、HI與Ro之間的相關(guān)關(guān)系(見(jiàn)圖9)，GPI與Ro擬合的相關(guān)因數(shù)為0.59，HI與Ro擬合的相關(guān)因數(shù)為0.63，相關(guān)關(guān)系較好。

根據(jù)GPI、HI與Ro的擬合關(guān)系，建立Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖生排烴模式(見(jiàn)圖10)。烴源巖未生成油氣前，HIo為543.25 mg/g，當(dāng)烴源巖開(kāi)始生烴時(shí)，HI減小，TR增加，Ro為0.46%，為生烴門限；烴源巖開(kāi)始生成油氣但未排出之前，GPIo為543.25 mg/g，當(dāng)生成的油氣開(kāi)始排出烴源巖外，GPI減小，ER增加，Ro為0.68%，為排烴門限。當(dāng)Ro為1.22%和1.48%時(shí)，生烴速率和排烴速率達(dá)到最大，分別為624.0、626.0 mg/g，烴源巖達(dá)到生烴和排烴高峰期。Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖的Ro主要分布在1.20%～2.20%之間，排烴效率達(dá)到64.7%～95.6%。

圖9 研究區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖生烴潛力指數(shù)、氫指數(shù)與Ro擬合關(guān)系Fig.9 Fitting relationship betweenf hydrocarbon generation potential index and hydrocarbon index with Ro of Lower Carboniferous source rocks in study area

圖10 研究區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖生排烴模式Fig.10 Hydrocarbon generation and expulsion model of Lower Carboniferous source rocks in study area

3.3 生排烴特征

3.3.1 生排烴史

根據(jù)Marsel探區(qū)KNDK-6井埋藏史和熱演化史(見(jiàn)圖11)，結(jié)合生排烴模式，研究探區(qū)的生排烴史。謝爾普霍夫階烴源巖在早二疊世(286 Ma)進(jìn)入生烴門限(Ro=0.46%)，開(kāi)始生烴；二疊紀(jì)中期(270 Ma)進(jìn)入排烴門限(Ro=0.68%)，生成的烴開(kāi)始排出烴源巖外；二疊紀(jì)末期(253 Ma)達(dá)到生烴高峰(Ro=1.22%)，烴源巖進(jìn)入大量生烴期；早三疊世(251 Ma)受構(gòu)造作用的影響，地層發(fā)生抬升和剝蝕，熱演化作用中止，未達(dá)到排烴高峰(Ro=1.48%)。維憲階烴源巖在石炭紀(jì)末期(300 Ma)進(jìn)入生烴門限；早—中二疊世(280 Ma)進(jìn)入排烴門限；中二疊世(263 Ma)達(dá)到生烴高峰；二疊紀(jì)末期(255 Ma)達(dá)到排烴高峰。整體上，維憲階烴源巖比謝爾普霍夫階烴源巖更早進(jìn)入生排烴門限并達(dá)到生排烴高峰期。

圖11 研究區(qū)KNDK-6井埋藏史和熱演化史Fig.11 The burial and thermal history of well KNDK-6 in study area

3.3.2 生排烴強(qiáng)度和生排烴量

根據(jù)生排烴模式，結(jié)合烴源巖厚度、總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、鏡質(zhì)體反射率及烴源巖密度，計(jì)算烴源巖生排烴強(qiáng)度(見(jiàn)圖12)。Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖大面積生排烴，謝爾普霍夫階烴源巖生烴和排烴中心位于探區(qū)西北部，生烴強(qiáng)度主要為(1.00～7.00)×106t/km2，最大生烴強(qiáng)度為7.65×106t/km2，最大排烴強(qiáng)度為7.29×106t/km2。維憲階烴源巖生烴和排烴中心位于探區(qū)中部和北部，生烴強(qiáng)度主要為(1.00～8.00)×106t/km2，最大生烴強(qiáng)度為9.70×106t/km2，最大排烴強(qiáng)度為9.30×106t/km2。謝爾普霍夫階烴源巖累計(jì)生烴量為1.623 1×1010t，排烴量為1.474 6×1010t。維憲階烴源巖累計(jì)生烴量為4.261 9×1010t，排烴量為3.935 0×1010t。

對(duì)于勘探程度較低的區(qū)域，通過(guò)類比地質(zhì)條件相似的地區(qū)獲取聚集系數(shù)。類比渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷，將Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)天然氣聚集系數(shù)定為30%～40%，平均為35%[4]。根據(jù)天然氣可采系數(shù)取值標(biāo)準(zhǔn)[38]，Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)天然氣可采系數(shù)取30%～50%，平均為40%。天然氣地質(zhì)資源量和可采資源量估算結(jié)果見(jiàn)表2，謝爾普霍夫階和維憲階平均可采資源量分別為2.88×1012m3和7.68×1012m3，下石炭統(tǒng)天然氣可采資源量為(6.79～15.08)×1012m3，平均為10.56×1012m3。

圖12 研究區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖生排烴強(qiáng)度分布特征Fig.12 Distribution characteristics of hydrocarbon generation and expulsion intensity of Lower Carboniferous source rocks in study area

表2 研究區(qū)下石炭統(tǒng)天然氣地質(zhì)資源量和可采資源量估算結(jié)果

3.3.3 殘留烴強(qiáng)度和殘留烴量

謝爾普霍夫階烴源巖殘留烴主要集中在探區(qū)中部和北部，殘留烴強(qiáng)度主要介于(1.0～4.0)×105t/km2，最大殘留烴強(qiáng)度為5.2×105t/km2(見(jiàn)圖13(a))。維憲階烴源巖殘留烴主要集中在探區(qū)東北部，殘留烴強(qiáng)度主要介于(1.0～9.0)×105t/km2，最大殘留烴強(qiáng)度為10.5×105t/km2(見(jiàn)圖13(b))。謝爾普霍夫階和維憲階烴源巖殘留烴總量分別為1.485 0×109、3.269 0×109t。Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖生成的油氣大部分排出烴源巖外，僅有少量滯留在烴源巖內(nèi)部。

4 有利區(qū)預(yù)測(cè)

烴源灶和有利相帶是形成油氣藏的兩個(gè)重要地質(zhì)因素，烴源灶控制油氣的生成，表現(xiàn)為“近源成藏”的特征，即油氣藏主要分布于烴源巖排烴中心附近。有利相帶決定油氣能否聚集，表現(xiàn)為“優(yōu)相控藏”的特征，即油氣主要儲(chǔ)存于物性較好的儲(chǔ)層，沉積相控制儲(chǔ)層的物性[39-40]。基于烴源巖生排烴特征，結(jié)合儲(chǔ)層沉積相的平面展布，對(duì)Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)天然氣有利勘探區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)(見(jiàn)圖14)。目前，下石炭統(tǒng)油氣顯示井主要分布在淺灘和礁灘體儲(chǔ)層中，距離烴源巖排烴中心較近，表明烴源巖和沉積相明顯控制天然氣的形成與分布。下石炭統(tǒng)有利勘探區(qū)域主要位于探區(qū)北部，維憲階有利目標(biāo)區(qū)域范圍較大，謝爾普霍夫有利勘探區(qū)域主要集中于Tam、Asa和路邊(P6-G、P8-G井區(qū))構(gòu)造帶，維憲階有利勘探區(qū)域主要集中于Tam、Asa、KNDK、Qtlk、路邊(P6-G、P8-G井區(qū))及南路邊(SP16-G、SP17-G井區(qū))構(gòu)造帶。除已發(fā)現(xiàn)的油氣井區(qū)域外，還可以發(fā)現(xiàn)Masel探區(qū)西北部烴源巖排烴強(qiáng)度較高，可以提供充足的油氣來(lái)源，并且謝爾普霍夫階和維憲階沉積期分別發(fā)育礁灘體和淺灘，儲(chǔ)層物性較好，有利于油氣的聚集，可以作為進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)的有利區(qū)域。

圖13 研究區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖殘留烴強(qiáng)度分布特征Fig.13 Distribution characteristics of residual hydrocarbon intensity of Lower Carboniferous source rocks in study area

圖14 研究區(qū)下石炭統(tǒng)天然氣有利勘探區(qū)預(yù)測(cè)Fig.14 Favorable area prediction of Lower Carboniferous natural gas in study area

5 結(jié)論

(1)楚—薩雷蘇盆地Marsel探區(qū)下石炭統(tǒng)烴源巖分布廣泛，謝爾普霍夫階烴源巖厚度為90～180 m，維憲階烴源巖厚度為180～360 m。有機(jī)質(zhì)豐度較高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主。熱演化程度較高，進(jìn)入成熟—高成熟階段。

(2)下石炭統(tǒng)烴源巖生烴門限和排烴門限的Ro分別為0.46%和0.68%，生烴高峰和排烴高峰的Ro分別為1.22%和1.48%，排烴效率為64.7%～95.6%。

(3)謝爾普霍夫階烴源巖累計(jì)生烴量為1.623 1×1010t，排烴量為1.474 6×1010t，殘留烴量為1.485 0×109t；維憲階烴源巖累計(jì)生烴量為4.261 9×1010t，排烴量為3.935 0×1010t，殘留烴量為3.269 0×109t。生烴中心、排烴中心和殘留烴中心具有一致性。下石炭統(tǒng)天然氣可采資源量為(6.79～15.08)×1012m3，平均為10.56×1012m3。

(4)Masel探區(qū)西北部烴源巖排烴強(qiáng)度較高，距烴源巖排烴中心較近，且謝爾普霍夫階和維憲階沉積期分別發(fā)育礁灘體和淺灘，儲(chǔ)層物性較好，有利于油氣的聚集，可作為進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)的有利區(qū)域。