王成林 卢玉红 邬光辉 张立平 桑洪 曹颖辉

1.中国石油大学(北京) 2.中国石油勘探开发研究院 3.中国石油塔里木油田公司

塔里木盆地塔东地区却尔却克组烃源岩的发现及其意义

王成林1,2卢玉红3邬光辉2张立平2桑洪3曹颖辉2

1.中国石油大学(北京) 2.中国石油勘探开发研究院 3.中国石油塔里木油田公司

过去的研究认为,塔里木盆地塔东地区中—上奥陶统却尔却克组不发育烃源岩,但近期通过钻井系统取样分析,在该组泥岩中发现了烃源岩,有机质含量高达8.59%,厚度达200 m,值得高度关注。为此,通过近年探井的系统取样分析,结合地震追踪与沉积相研究,探讨了该组烃源岩发育特征及其勘探潜力。沉积相分析表明,浊流发育的探井缺乏烃源岩,而盆地相泥岩发育区有烃源岩分布;井震标定发现,浊积岩发育井区通常表现为杂乱反射,而烃源岩发育区多呈中强振幅连续—较连续地震相;根据区域地震追踪结果,认为却尔却克组烃源岩有利分布面积达5×104km2;油气源对比分析结果显示,塔东地区存在来自却尔却克组烃源岩的油气。结论认为:西北部的草湖、东北部的英东、西南部的古城等地区烃源岩较发育,热演化程度成熟度适中,是现今油气运聚的有利指向区。草湖地区、古城地区的寒武—奥陶系台缘带可勘探面积达8 000 km2,发育大型礁滩型圈闭,其侧向与烃源岩直接接触,有利于形成大型碳酸盐岩岩性油气藏。东北部的英东地区志留系、侏罗系碎屑岩发育多套储盖组合,断背斜圈闭发育,油源断裂发育,是寻找中小型次生油气藏的有利方向。

塔里木盆地 中—晚奥陶世 烃源岩 分布特征 地震地层解释 热演化 油源对比 勘探潜力

塔里木盆地塔东地区面积达8×104km2,寒武系—下奥陶统优质烃源岩发育[1-4],已有多口探井获得油气流[5],但由于这套古老烃源岩在加里东期已快速深埋进入过成熟期,油气大量散失[6-7],油气勘探处于停滞状态。正因如此,过去认为塔东地区中—上奥陶统却尔却克组也不发育烃源岩,但新井的系统取样表明,却尔却克组有烃源岩发育,值得高度关注。

塔东地区中上奥陶统却尔却克组主要由灰色、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩、长石岩屑砂岩与粉砂岩组成[8],发育来自多物源区的陆源碎屑浊积岩[9],钻进厚度超过1 000 m,至盆地中心达4 000 m。前期认为这套巨厚盆地相泥岩“黑被子”缺乏烃源岩[1-3]。笔者通过近年探井的系统取样,结合地震追踪与沉积相分析,探讨却尔却克组烃源岩发育特征及其勘探潜力。

1 烃源岩发育、分布特征

1.1 单井烃源岩发育特征

近年来塔东地区新钻探3口探井,通过系统取样分析表明(表1、图1):米兰1井样品数192个,有机碳含量最高可达1.93%,其中79.2%的样品TOC> 0.5%,平均值达0.87%;罗西1井样品数29个,有机碳含量最高可达3.6%,79.3%的样品TOC>0.5%,平均值达1.77%;英东2井样品数108个,有机碳含量最高可达8.59%,38%的样品TOC>0.5%,平均值达0.65%。

根据烃源岩氢指数—氧指数关系分析,有机质类型为混合型、部分为腐殖型。Tmax值为450～500℃,处于中等—高成熟阶段。由于烃源岩热成熟作用影响,该区烃源岩生烃潜力S1+S2值较低(多小于2 mg/g),均值在0.47～1.74 mg/g;氢指数(H I)一般都小于150 mg/g,均值在46～119 mg/g。综合评价却尔却克组泥岩达到烃源岩标准,部分泥质烃源岩为中等—好生油岩。

表1 塔东地区却尔却克组钻井烃源岩样品有机质丰度统计表

图1 米兰1井却尔却克组烃源岩样品分析综合评价图

通过单井标定,TOC的高值区主要发育在测井资料自然伽马(GR)较高的泥岩井段,因此利用自然伽马曲线的对比分析,可以推断单井烃源岩的厚度(图2)。由此计算,罗西1、英东2和米兰1井达到好生油岩标准(TOC>1%)烃源岩厚度分别为63 m、146 m和206 m,可见这套烃源岩相当厚。

1.2 烃源岩分布特征

塔东地区奥陶系却尔却克组主要发育深水盆地相和浊积相沉积[8-11],通过钻井分析表明,烃源岩主要发育在盆地相泥岩中(图2)。盆地相泥岩厚度较大的井段,浊流欠发育,仅有薄层的粉砂岩,GR值整体较高, TOC值高,烃源岩发育。而早期钻探的塔东1、塔东2等井浊流发育[9-10],多形成砂泥岩互层,或是在泥岩中夹砂岩,受浊流影响,烃源岩不发育。

图2 罗西1井却尔却克组烃源岩综合柱状图

图3 塔东地区奥陶系井却尔却克组地震相平面图

通过地震标定表明,却尔却克组深水盆地相沉积以中强振幅、中等连续地震相为特征,浊积相以杂乱充填地震相为主要特征。地震相追踪发现(图3),东南部的塔东1—塔东2井区以杂乱充填地震相为主,烃源岩不发育,与钻井吻合。东部的米兰1、罗西1井区中强振幅、中等连续地震相发育,烃源岩厚度大。近期钻探的古城4井却尔却克组为斜坡—盆地沉积[12],缺少浊积砂岩,为中强振幅较连续地震相,钻探证实也有较好的烃源岩发育。

通过井震追踪表明,却尔却克组巨厚盆地相泥岩中烃源岩发育,主要分布在塔东地区的西部与东北部,烃源岩厚度介于100～700 m,面积达5×104km2。

2 油源对比与热演化特征

2.1 油气源对比

油气源对比表明龙口1井志留系原油与罗西1井中奥陶统烃源岩在三芳甾烷的分布上具有相似的特征,如图4所示。

在m/z 245三芳甾烷质量色谱图上,龙口1井志留系原油中4-甲基-24-乙基-C29三芳甾烷(8号峰)和3-甲基-24-乙基-C29三芳甾烷(9号峰)含量高;在芳烃m/z 231三芳甾烷质量色谱图上,志留系原油C2820R三芳甾烷(28号峰)的丰度明显高于C26和C27三芳甾烷(25号峰);此外,C2820S(26号峰)三芳甾烷含量也较高(图4-a)。罗西1井中奥陶统烃源岩m/z 245和m/z 231三芳甾烷的分布都与志留系原油相似(图4-b),二者可比性较好。

2.2 热演化特征

通过热演化史分析,塔东地区却尔却克组烃源岩热演化差异较大(图5)。

志留系沉积前,除盆地中心Ro为0.7%～1.0%外,大部分地区Ro<0.7%,处于未成熟—低成熟阶段。侏罗系沉积前盆地中部达到了高—过成熟演化阶段(Ro>1.8%);塔东1、塔东2井区Ro介于1.2%～1.4%,盆地东部烃源岩也达到了成熟阶段。古近系沉积前盆地中心Ro>3%,塔东1、塔东2井区受到异常热事件的影响,Ro为1.6%～1.8%;盆地东部Ro变化不大。现今盆地内大部分地区已进入高—过成熟演化阶段,Ro介于1.8%～3%;盆地东部英东2、罗西1井区热演化程度仍然相对较低,等效镜质体反射率在1.2%左右。

因此可见,却尔却克组烃源岩中新生代以来具有持续生烃、大面积供烃的条件,盆地西南部、西北部与东北部的古隆起斜坡区是油气运聚成藏的有利方向。

3 勘探的启示

近年来不同角度的研究表明,塔里木盆地中西部中—晚奥陶世具有广泛发育烃源岩的地质条件[13-21],为何塔东数千米的中上奥陶统盆地相泥岩中不能存在局部区域、局部井段的烃源岩发育呢?近期新井的系统取样表明,塔东地区中上奥陶统有烃源岩发育,值得高度关注。

图5 塔东地区志留系沉积前(左)与现今(右)却尔却克组中部Ro热演化图

塔东地区寒武—下奥陶统烃源岩在奥陶纪末已进入高过成熟,以寻找有古构造背景的残余油藏及喜山期裂解气为主[13]。而中—上奥陶统却尔却克组泥质烃源岩在盆地西部与东部有广泛的分布,在喜山期进入大量生排烃期,初步估算其生烃强度超过100×108t/km2,油气资源量达20×104t。在龙口1、英南2等井已发现可能存在来自却尔却克组烃源岩生成的油气,其有效性高于寒武—下奥陶统烃源岩,勘探评价工作更容易展开。

从烃源岩的分布与演化程度分析,现今对油气有贡献的区域主要分布在西北部的草湖、东北部的英东、西南部的古城等地区,这3块地区烃源岩较发育,热演化程度成熟度适中,是现今油气运聚的有利指向区。草湖地区、古城地区的寒武—奥陶系台缘带可勘探面积达8 000 km2,发育大型礁滩型圈闭,其侧向与烃源岩直接接触,有利于形成大型的碳酸盐岩岩性油气藏。东北部的英东地区志留系、侏罗系碎屑岩发育多套储盖组合,断背斜圈闭发育,油源断裂发育,是寻找中小型次生油气藏的有利方向。

4 结论

1)根据区域地震追踪结果,认为却尔却克组烃源岩有利分布面积达5×104km2;油气源对比分析结果显示,塔东地区存在来自却尔却克组烃源岩的油气。

2)西北部的草湖、东北部的英东、西南部的古城等地区烃源岩较发育,热演化程度成熟度适中,是现今油气运聚的有利指向区。草湖地区、古城地区的寒武—奥陶系台缘带可勘探面积达8 000 km2,发育大型礁滩型圈闭,具有形成大型碳酸盐岩岩性油气藏的有利条件。东北部的英东地区志留系、侏罗系碎屑岩发育多套储盖组合,断背斜圈闭发育,油源断裂发育,是寻找中小型次生油气藏的有利方向。

[1]梁狄刚,张水昌,张宝民,等.从塔里木盆地看中国海相生油问题[J].地学前缘,2000,7(4):534-547.

[2]张水昌,王飞宇,张保民,等.塔里木盆地中上奥陶统油源层地球化学研究[J].石油学报,2000,21(6):23-28.

[3]赵靖舟.塔里木盆地北部寒武—奥陶系海相烃源岩重新认识[J].沉积学报,2001,19(1):117-124.

[4]何君,王天祥,朱卫红,等.安全、平稳、高效开发塔里木盆地天然气[J].天然气工业,2008,28(10):5-10.

[5]司学强,张金亮,谢俊.成岩圈闭对气藏的影响——以英吉苏凹陷英南2气藏为例[J].天然气工业,2008,28(6):27-30.

[6]吕宝凤,王核,夏斌.新疆塔东地区含油气系统建设与改造[J].天然气工业,2006,26(2):26-28.

[7]杨永才,常象春,张枝焕.英吉苏凹陷石油地球化学特征及油源对比[J].新疆石油地质,2006,27(4):410-413.

[8]刘忠宝,于炳松,陈晓林,等.塔里木盆地塔东地区中—上奥陶统海底扇浊积岩层序地层格架及沉积特征[J].现代地质,2003,17(4):408-414.

[9]赵宗举,潘懋,杨海军,等.塔里木盆地中—上奥陶统浊积岩物源分析及大地构造意义[J].地质科学,2010,45(3): 681-697.

[10]王恕一,黄继文,蒋小琼.塔里木盆地上奥陶统沉积及古地理特征[J].石油实验地质,2006,28(3):236-248.

[11]钟广法,刘学锋,邓常念,等.塔里木盆地塔东凸起西部中上奥陶统地震层序与海底扇沉积[J].地球科学,2006,31 (3):366-371.

[12]朱长见,肖中尧,张宝民,等.塔里木盆地古城4井区上寒武统—奥陶系储集层特征[J].石油勘探与开发,2008,35 (2):175-181.

[13]唐友军.塔里木盆地塔东2井寒武系稠油地球化学特征与成藏[J].沉积学报,2009,27(6):1208-1215.

[14]李艳霞.塔里木盆地塔东英南2气藏气源分析[J].西安石油大学学报,2007,22(4):27-30.

[15]肖中尧,卢玉红,吴懿,等.塔里木东部满东1井志留系天然气成因与成藏期初步分析[J].地质科学,2005,40(2): 262-273.

[16]卫平生,张虎权,王宏斌,等.塔中地区缝洞型碳酸盐岩储层的地球物理预测方法[J].天然气工业,2009,29(3): 38-40.

[17]康玉柱.中国古大陆形成及古生代演化特征[J].天然气工业,2010,30(3):1-7.

[18]赵宗举,周新源,郑兴平,等.塔里木盆地主力烃源岩的诸多证据[J].石油学报,2005,26(3):10-15.

[19]邬光辉,陈利新,徐志明,等.塔中奥陶系碳酸盐岩油气成藏机理[J].天然气工业,2008,28(6):20-22.

[20]丁云宏,程兴生,王永辉,等.深井超深井碳酸盐岩储层深度改造技术——以塔里木油田为例[J].天然气工业, 2009,29(9):81-84.

[21]张水昌,WANG R L,金之钧,等.塔里木盆地寒武纪—奥陶纪优质烃源岩沉积与古环境变化的关系:碳氧同位素新证据[J].地质学报,2006,80(3):459-466.

(修改回稿日期 2011-03-10 编辑 罗冬梅)

10.3787/j.issn.1000-0976.2011.05.011

王成林等.塔里木盆地塔东地区却尔却克组烃源岩的发现及其意义.天然气工业,2011,31(5):45-48.

国家科技重大专项“四川、塔里木等盆地及邻区海相碳酸盐岩大油气田形成条件、关键技术及目标评价”(编号: 2008ZX05004-04)。

王成林,1975年生,高级工程师,博士;从事油气综合勘探与石油地质研究工作。地址:(100083)北京市海淀区学院路20号910信箱塔里木分院。电话:(010)83598199。E-mail:wangchenglin@petrochina.com.cn