塔里木盆地塔东地区却尔却克组烃源岩的发现及其意义

摘 要

摘要：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200m，值得高度关注
摘要：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200m，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8000km2，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。
关键词：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1000m，至盆地中心达4000m。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2mg/g)，均值在0.47～1.74mg/g；氢指数(HI)一般都小于150mg/g，均值在46～119mg/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。
    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63m、146m和206m，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。
    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100～700m，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。
    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，其有效性高于寒武一下奥陶统烃源岩，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8000km2，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8000km2，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。
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(本文作者：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)