藏北安多地區晚侏羅世生物礁含油性研究

錢 會,李 夢,肖傳桃,李 超 (長江大學地球科學學院,湖北荊州434023)

生物礁是碳酸鹽沉積中一種重要的含油氣類型,從古生代志留紀至新生代中新世都發現了生物礁油氣藏,其中以志留紀、泥盆紀、二疊紀、白堊紀、古近紀、新近紀的生物礁油氣藏較為常見[1-2]。近年來,中國西部油氣勘探廣受關注,隨著中國西部克拉通盆地 (特別是塔里木盆地、鄂爾多斯盆地)油氣勘探的不斷深入,對生物礁的分布及油氣成因的研究也在不斷深化。由于青藏高原地質構造背景復雜,自然地理環境惡劣,石油地質研究十分困難,是我國唯一沒有進行大規模油氣勘探的地區。藏北上侏羅統生物礁的發現填補了藏北地區無礁的空白[3],對藏北地區生物礁進行油氣研究、對于西藏地區進行油氣勘探和評價具有重要實際意義。下面,筆者對藏北安多地區晚侏羅世生物礁含油性進行研究,為藏北地區油氣資源評價提供參考。

1 含礁層序特征

安多東巧生物礁產于上侏羅統沙木羅組中,沙木羅組以灰-灰黑色砂頁巖、生物礁灰巖為主,屬于較典型的陸源碎屑和碳酸鹽混合沉積,產有較豐富的生物化石[3-4]。沙木羅組下部為潮坪相碎屑巖沉積,其上部為1套碳酸鹽臺地相沉積,其中發育生物礁特色沉積。沙木羅組中含有大量古生物化石,主要生物門類包括珊瑚、層孔蟲、水螅類及植物化石。

研究表明,上侏羅統沙木羅組中的生物礁賦存于3個層系中,厚度多為2～3.5m,在剖面中橫向延伸80m左右,在區域上延伸10km左右,其中,上侏羅統安多東巧生物礁具有厚度小、數量多、規模小和分布廣等特點[3-5]。生物礁中含有層孔蟲Cladocoropsis mirabilis、C.nanoxi、Parastromatopora compact和Milleporidium remesi等。礁體多呈丘狀、面包狀和似層狀等,橫向上具指狀相變特征,分帶明顯。采用文獻 [6]的分類方案,將該區上侏羅統生物礁劃分為筒狀層孔蟲-枝狀層孔蟲障積巖隆礁、枝狀層孔蟲障積巖隆礁、筒狀層孔蟲障積巖隆礁、筒狀層孔蟲-塊狀層孔蟲障積-骨架礁和筒狀層孔蟲-六射珊瑚障積-骨架礁,將礁體巖相分為障積巖相和障積-骨架巖相2大類。

2 烴源巖特征

2.1 有機質豐度

在含油氣盆地中,有效烴源巖中必須具備良好的有機質類型和豐富的有機質數量,這是沉積盆地中油氣聚集的物質基礎,也是決定烴源巖生烴能力的主要因素。再進行生油巖有機質豐度評價時,可采用巖石中總有機碳含量 (TOC)、氯仿瀝青 “A”含量、總烴含量 (HC)及巖石熱解生烴潛量(S1+S2)等指標。

通過對東巧含礁層序樣品中煤樣 (1個)、灰巖 (2個)進行詳細分析,結果表明,煤樣中有機碳含量高達25.2%、氯仿瀝青 “A”為1900mg/L、總烴含量457.9mg/L、生烴潛量為16.03mg/g。顯然其有機質豐度很高,但由于其厚度僅為10m左右,不具備開采價值。若在區域中能發現厚度較大的該類沉積,則應在勘探中加以重視。灰巖樣品 (生物灰巖和含生物灰巖)中有機碳平均值為0.11%、氯仿瀝青 “A”為10mg/L、總烴含量為5.3mg/L、生烴潛量只有0.1mg/g。據前人研究可知[7-9],碳酸鹽巖的有機碳含量要達到0.4%～0.5%才能有效排烴,成為有效烴源巖,而有機碳含量低于0.1%、總烴含量低于100mg/L、生烴潛量小于0.5mg/g的巖層為非烴源巖。因此,用上述碳酸鹽巖有機質豐度標準進行評價,東巧地區上侏羅統沙木羅組巖層為非烴源巖。

2.2 有機質類型

在不同沉積環境中,由于沉積物中生物輸入的不同,在沉積巖中形成了不同類型有機質,而不同類型有機質在成巖過程中的生烴能力有很大差異。因此,準確判別烴源巖的有機質類型對于烴源巖的評價是很重要的。

在東巧地區含礁層序中共采集了4個樣品,其中礁灰巖中4個、下部煤系地層以及碳質頁巖各1個。

據分析,灰巖干酪根鏡下鑒定腐泥組占88%,殼質組、鏡質組和惰質組共占12%。類型指數T為79.3,指示礁灰巖有機質類型為含腐殖腐泥型 (Ⅰ2)[10]。然而,灰巖干酪根飽和烴含量高達46.7%,芳香烴僅有6.7%,飽/芳比值高達7.0。在5a規則甾烷中C27膽甾烷占有28%,指示水生物輸入占有一定比例,進一步說明礁灰巖有機質類型為Ⅰ2型。因此,東巧上侏羅統含礁層序中的礁灰巖有機質類型為含腐植腐泥型 (Ⅰ2)。

2.3 有機質成熟度

沉積巖中有機質豐度和類型是生成油氣的物質基礎,但是只有有機質達到一定的熱演化程度才能開始大量生烴。有機質成熟度可以表示沉積有機質向油氣轉化的熱演化程度。由于在烴源巖中有機質的物理和化學性質都發生相應改變,并且上述過程不可逆,因而可以用有機質的某些物理性質和化學組成特點來判斷有機質成熟度。鏡質體反射率Ro值和孢粉顏色及色變指數是單一組分的演化參數,不受有機質組成的影響,并且其數值變化可以標志整個有機質演化的過程,因而以鏡質體反射率 (Ro值)和孢粉顏色及色變指數作為評價有機質熱演化成熟度的主要指標[10]。此外,表征有機質熱演化特征的其他參數還有巖石熱解最高熱解峰溫 (Tmax)及烴轉化率 (S1/S1+S2)、飽和烴正構烷烴奇偶優勢值、主峰碳數和生物標志物甾烷C29S/(S+R)、藿烷C31S/(S+R)異構化比值等多項指標。

研究表明,東巧上侏羅統含礁層序灰巖鏡質體反射率Ro值為0.72%,孢粉顏色主要為棕黃-棕色,色變指數SCI為3.7,巖石熱解最高峰溫Tmax達到484℃,飽和烴正構烷烴奇偶優勢值為1.05(逼近均勢值1.0),甾烷C29S/(S+R)值為0.39,藿烷C31S/(S+R)比值為0.59,已達到異構化平衡,且鏡質體反射率Ro值也已達到成熟度指標[10]。因此,上述指標表明東巧沙木羅組礁灰巖層序的有機質已進入成熟狀態。

沙木羅組下部煤線以及炭質頁巖分析結果與礁灰巖基本一致,其鏡質體反射率Ro值為0.68%,孢粉顏色以棕黃-棕色為主,色變指數SCI為3.5,OEP值為0.91～1.07。煤線和炭質頁巖巖石熱解最高峰溫Tmax分別為425℃和472℃,甾烷C29S/(S+R)值只有0.25,剛達到低成熟下限,但藿烷C31S/(S+R)比值達到0.6,已達到異構化平衡終點[10]。

由上述分析可知,該區烴源巖有機質已經進入成熟狀態。

3 儲集層特征

該區上侏羅統沙木羅組儲層巖石類型主要為碎屑巖 (粉-細砂巖、粉砂巖、少量礫巖)和碳酸鹽巖(顆粒灰巖、生物灰巖)。碎屑巖儲層見于安多東巧地區,厚度97.99m。碳酸鹽巖儲層見于東巧地區和納木錯地區,厚度55.24m。碎屑巖主要為潮坪沉積,分選較好,方解石膠結,具壓實、壓溶和石英自生加大現象。碳酸鹽巖為臺地淺灘和生物礁相沉積,巖石具粒狀方解石膠結和壓實、壓溶特點。

上侏羅統沙木羅組砂巖孔隙度為1.5%～ 15.2%,均值為8.36%。滲透率為 (0.022～1.4)×10-3μ m2,平均0.56×10-3μ m2,其中東巧地區含礁剖面的下部第5、6層孔隙度分別為12.9%、15.2%,滲透率為 (0.72～1.4)×10-3μ m2,屬于低孔低滲儲層,厚度64m,評價較好。砂巖的孔隙類型有粒間溶孔和長石、巖屑顆粒被溶蝕的模鑄孔,其次為粒內孔。面孔率可達8%。孔徑平均值為46μ m,屬于細孔徑。平均孔喉半徑為0.522μ m,孔喉偏細,分選中等。

上侏羅統沙木羅組碳酸鹽巖儲層顆粒灰巖和生物灰巖物性差,孔隙度僅為1.2%～2.8%,滲透率(0.012～1.6)×10-3μ m2,其中東巧地區含礁剖面的下部第5、6層中生物礁灰巖孔隙度小于2%,滲透率為 (0.012～1.6)×10-3μ m2,屬于特低孔特低滲儲層,也可作為裂縫性儲層。由于高含量的方解石膠結和部分的壓實,導致巖石孔隙發育不完全。沙木羅組碳酸鹽巖孔隙少,面孔率小于4%。孔徑13.0～66.0μ m,孔徑分布偏度 -0.3515～-0.4456,說明孔徑偏細。平均孔喉半徑為 0.443～3.239μ m,分選差。

4 結 論

1)生物礁產于安多東巧上侏羅統沙木羅組之中。沙木羅組以灰-灰黑色砂頁巖、生物礁灰巖為主,屬于較典型的陸源碎屑和碳酸鹽混合沉積,產較豐富的生物化石。生物礁具有厚度小、數量多、規模小和分布廣等特點。

2)根據碳酸鹽巖有機質豐度標準進行評價,東巧地區上侏羅統沙木羅組巖層為非烴源巖;其有機質類型為含腐植腐泥型 (Ⅰ2)且已進入成熟狀態。

3)東巧地區上侏羅統沙木羅組儲層巖石類型主要為碎屑巖和碳酸鹽巖;東巧地區上侏羅統沙木羅組儲層屬于低孔低滲儲層,可作為裂縫性儲層。

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