(长江大学地球球科学学院，湖北 荆州434023）

李坤运(中石油大港油田分公司开发事业部，天津300475）

页岩成熟度表明有机质的成熟阶段，也影响页岩中吸附在有机物表面的天然气量。据北美地区实际勘探情况，反映页岩成熟度的镜质体反射率（Ro）的变化大致从0．4%到1．9%[1]。低成熟Barnett页岩的地方，产气速率就比较低。在许多Barnett页岩高成熟的井中，产气速率比较高。在密歇根盆地的Antrim页岩中，热成因的页岩气含量向成熟度增加的方向不断增加，含气页岩的生气量和赋存的气体量与成熟度成正比[2]。因此，成熟度是评价可能的高产页岩气的关键地球化学参数。镜质体反射率随温度呈正比变化趋势且不可逆，故被广泛用于热演化史恢复[3]。笔者利用相关测井资料对建南地区重点井太1井进行了剥蚀厚度恢复，结合四川盆地中生代地热历史资料，利用古热流法反演得到了研究区上三叠-下侏罗统主要页岩层段的古地温演化史，再结合太1井样点实测Ro值，恢复得到烃源岩的成熟度史。

1 地质概况

鄂西渝东地区的建南构造位于鄂西渝东的石柱复向斜上，属川东-鄂西基底起伏构造带的次级构造单元，在晚三叠世至侏罗纪时期属四川盆地的一部分，侏罗纪以来经历过多期褶皱和断裂变形，新近纪形成现今格局[4]。研究区内区域性不整合面见于志留系与泥盆系之间、石炭系与二叠系之间、上二叠统与下二叠统之间、中三叠统与上三叠统之间和中生界与新生界之间[4]。

石柱复向斜地层发育的关键时期为海西-早印支期、晚印支-早燕山期，属同造山前陆盆地演化阶段，以湖泊相、河流相沉积为主，笔者研究的上三叠统-下侏罗统发育于该时期。下侏罗统以湖泊相沉积为主，泥页岩相对发育，自流井组东岳庙段黑色页岩为区域上主力烃源岩的最重要发育层位之一。上三叠统以河流相为主，须家河组暗色泥岩和黑色炭质页岩，为区域上主力烃源岩的发育层位。总体来看，建南地区上三叠-下侏罗统主要以湖相沉积为主，生、储、盖成藏组合特征较明显[5]（见图1）。

2 成熟度史模拟分析

2．1 地层剥蚀量恢复分析

地层被剥蚀是多期沉积盆地中普遍存在的现象，它对沉积盆地中油气的生成、运移和聚集等都会产生重要影响。目前恢复剥蚀厚度的方法主要有泥岩声波时差法、镜质体反射率法、包体测温法、磷灰石裂变径迹法、波动分析方法、邻层厚度比值法、未被剥蚀地层厚度趋势延伸法以及地质类比法、古地温梯度法、沉积速率比值法等。利用声波时差资料恢复剥蚀量的前提是泥质岩的压实过程不受时间因素影响，而且压实作用不可逆。该方法认为在有剥蚀的地区，当不整合面以上沉积物的厚度小于剥蚀厚度时，将不整合以下泥岩的压实趋势线上延至地表未固结泥岩的声波时差值即为古地表[6]，古地表与不整合面之间的距离即为剥蚀厚度。这种方法依赖于正确地确定地下沉积层的孔隙度-深度和声波时差-深度的关系，但当剥蚀面再度下沉至大于剥蚀厚度的深度以下时，因压实趋势改变，则无法算出剥蚀量的大小。

图1 建南地区上三叠-下侏罗统沉积柱状示意图

地表声波时差根据实际钻井不整合面以上地层的泥岩压实的趋势线延伸至地表来计算。由于建南地区不整合面以上缺少声波时差数据，根据正常的地表声波时差范围，结合该地区实际情况，选取635μs／m为该地区地表声波时差值。

以典型井太1井作为研究对象，将其中泥质岩层段的平均深度与相对应的声波时差值放在半对数坐标系中，除去异常压实段和其他非正常点声波时差数据后，得到太1井的声波时差(AC）-厚度(H）关系图及剥蚀厚度(见图2）。从晚燕山到喜马拉雅期，建南地区一直处于抬升剥蚀阶段。太1井在沉积上三叠统至下侏罗统之后遭受强烈剥蚀，现今仅保留中下侏罗统，剥蚀强度较大，根据泥岩声波时差法恢复剥蚀厚度，该井的剥蚀量为1486m。

图2 太1井剥蚀厚度恢复

2．2 热演化史恢复分析

建南所属的鄂西-渝东地区古热流在晚二叠世初期达到最高78mW／m2，到现今持续降低，在侏罗纪末期平均为54mW／m2[3]，考虑到利用古温标只能反演出地层达到最高古地温时及其之后的成熟度史[7]，故选用古热流法[8]对太1井上三叠-下侏罗统进行成熟度史恢复较为适宜。该方法的基本原理确定剥蚀层的剥蚀厚度，将现今地层厚度回剥，恢复地层埋藏史，模拟该阶段的沉积或剥蚀等热体制变动事件，结合盆地热流史，重建地层温度史[3]。反演流程如图3所示。

图3 古热流法热史恢复原理流程

太1井热史反演过程中的地质参数(如岩性，热流等）及Ro样点数据来源于中国石化江汉油田建南地区钻井测试数据或文献 [9-10]中的相关数据。在热史恢复过程中，选用Easy%Ro[11]来进行烃类成熟史模拟，恢复结果如图4和图5所示。

从图4可以看出，建南地区上三叠-下侏罗统的最高古地温曾经到达165℃，现今温度大概在60～75℃，根据有机质演化阶段和特征，该温度对应的阶段为有机质的成熟阶段，适合油气的生成。

从图5可以看出，上三叠统须家河组烃源岩进入生油门限(Ro=0．5%）的时间大致距今195Ma（早侏罗世），成熟度Ro达到1．0%的时间大致距今170Ma（中侏罗世），埋深达到3100m，温度达到108℃。下侏罗统烃源岩进入生油门限(Ro=0．5%）的时间大致距今180Ma（早-中侏罗世），成熟度Ro达到1．0%的时间大致距今145Ma（晚侏罗世），埋深达到3500m，温度达到105℃。

综合分析认为，研究区上三叠-下侏罗系烃源岩早-中侏罗世开始生烃，以生油为主，其后不久在中-晚侏罗世达到了生烃高峰，以气为主。侏罗纪末期的构造活动，有利地配合了烃源岩的排烃过程，同时形成的圈闭，有利于油气聚集。

通过该区多个典型井的热史恢复可知，区域内现今页岩成熟度普遍处于1．0%以上，处于有机质的成熟阶段，具有较大的生气潜力。

图4 太1井古地温演化史

图5 太1井页岩成熟度演化史

3 结 论

1）页岩气藏中，有机质的成熟度不仅反映烃源岩生烃期次，而且影响着储层有机质表面的吸附气含量，北美地区勘探情况亦证明，成熟度是评价页岩气藏的重要参数。

2）晚燕山到喜马拉雅期，建南地区一直处于抬升剥蚀阶段。太1井在沉积上三叠统至下侏罗统之后遭受强烈剥蚀，现今仅保留中下侏罗统，剥蚀强度较大，根据泥岩声波时差法恢复剥蚀厚度，该井的剥蚀量为1486m。

3）太1井成熟度史恢复结果表明，建南地区上三叠-下侏罗系烃源岩早-中侏罗世开始生烃，以生油为主，其后不久在中-晚侏罗世达到了生烃高峰，以生气为主。侏罗纪末期的构造活动，有利地配合了烃源岩的排烃过程，同时形成的圈闭有利于油气聚集。

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