準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖生排烴特征及致密油資源潛力

胡濤，龐雄奇，于颯，楊弘毅，王緒龍，龐宏，郭繼剛，沈衛(wèi)兵，徐靜

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準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖生排烴特征及致密油資源潛力

胡濤1, 2，龐雄奇1, 2，于颯1, 2，楊弘毅3，王緒龍4，龐宏1, 2，郭繼剛5，沈衛(wèi)兵1, 2，徐靜1,2

(1. 中國(guó)石油大學(xué)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)盆地與油藏研究中心，北京 102249；3. 長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢，430100；4. 中國(guó)石油新疆油田分公司，新疆克拉瑪依，834000；5. 國(guó)土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心，北京，100034)

應(yīng)用地質(zhì)、地球化學(xué)、測(cè)井、地震反演、沉積相和構(gòu)造埋深等資料，預(yù)測(cè)烴源巖厚度、有機(jī)質(zhì)豐度和有機(jī)質(zhì)類型等的平面分布，采用生烴潛力方法建立風(fēng)城組烴源巖的生排烴模式，評(píng)價(jià)風(fēng)城組致密油的資源潛力。結(jié)果表明：風(fēng)城組烴源巖分布面積廣、厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型為主，目前處于低成熟—成熟演化階段。風(fēng)城組烴源巖在鏡質(zhì)體反射率o為0.5%和0.85%時(shí)分別達(dá)到生烴門限和排烴門限。風(fēng)城組烴源巖現(xiàn)今累積生烴量為3.185×109t，累積排烴量為1.531×109t，殘留烴量為1.654×109t，其中云質(zhì)巖致密油與頁(yè)巖油資源量分別為0.613×109t和1.565×109t。綜合分析認(rèn)為，風(fēng)城組烴源巖類型好、生排烴量大，為晚期排烴，具有廣闊的致密油勘探前景。

準(zhǔn)噶爾盆地；風(fēng)城地區(qū)；風(fēng)城組烴源巖；生排烴特征；致密油資源

致密油可分為廣義致密油與狹義致密油：廣義致密油是指與烴源巖層系互層共生或緊鄰的致密砂巖、致密碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中聚集的石油[1?4]；狹義致密油是指從源巖中排出，并運(yùn)移至附近的致密砂巖、致密碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中聚集的石油[4?7]。結(jié)合研究區(qū)實(shí)際地質(zhì)情況，本文將儲(chǔ)層地面空氣滲透率小于1×10?3μm2，賦存于泥頁(yè)巖及其互層共生或緊鄰的致密儲(chǔ)層中的石油統(tǒng)稱為致密油，包括云質(zhì)巖致密油和頁(yè)巖油2類。準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)二疊系風(fēng)城組致密油資源豐 富[8]，共提交致密油三級(jí)儲(chǔ)量1.27×108t，勘探潛力巨大。但現(xiàn)階段新疆油田針對(duì)風(fēng)城組致密油的勘探僅局限于埋深4 500 m以上，主要是因?yàn)閷?duì)風(fēng)城組這套有機(jī)質(zhì)豐度較低烴源巖的生排烴能力存在一定懷疑(總有機(jī)碳含量為0.14%~3.19%，平均為1.13%)。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)研究區(qū)風(fēng)城組烴源巖的研究較少[8?11]，尤其對(duì)該套烴源巖生排烴特征的研究還是空白。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)烴源巖生排烴特征的研究提出了多種方法[12?17]，主要包括模擬實(shí)驗(yàn)法、化學(xué)動(dòng)力學(xué)法和物質(zhì)平衡法，但仍存在一些不足[18]。本文作者在對(duì)風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖的地質(zhì)和地球化學(xué)特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)之上，選取生烴潛力法作為烴源巖評(píng)價(jià)的模型[19?21]，并通過(guò)對(duì)烴源巖的原始生烴潛力進(jìn)行恢復(fù)，恢復(fù)烴源巖的生排烴史，這對(duì)于客觀認(rèn)識(shí)風(fēng)城組致密油的資源潛力，以及指導(dǎo)本區(qū)致密油下步的油氣勘探部署具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

圖1所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)地理位置圖。風(fēng)城地區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣哈拉阿拉特山—扎伊爾山山前凹陷內(nèi)，主要由烏夏斷裂帶和瑪湖凹陷西斜坡的部分地區(qū)組成，面積約2 039 km2(圖1)。風(fēng)城地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造較簡(jiǎn)單[9, 22?23]，基本表現(xiàn)為向東南傾斜的平緩單斜，局部發(fā)育低幅度平臺(tái)、背斜或鼻狀構(gòu)造。準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)下二疊統(tǒng)風(fēng)城組地層形成于殘留海封閉后的咸化—半咸化陸相湖盆[24]，是一套咸化湖泊準(zhǔn)同生期云化作用混積巖，其中碎屑巖、碳酸鹽巖和火山巖呈現(xiàn)出相互消長(zhǎng)的關(guān)系[25]。圖2所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組致密油油藏剖面圖(圖1中’剖面位置)。灰色白云質(zhì)泥巖與灰黑色泥巖是風(fēng)城組致密油的主要烴源巖，而致密油儲(chǔ)集巖則主要是與烴源巖呈薄互層發(fā)育的泥巖白云質(zhì)、白云質(zhì)泥巖與白云質(zhì)粉細(xì)砂巖。致密云質(zhì)巖類儲(chǔ)層和烴源巖大面積疊置分布，近源成藏，形成了大面積連續(xù)分布的云質(zhì)巖致密油，具有縱向上整體含油的特征(圖2)。圖3所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)地層綜合柱狀圖。云質(zhì)巖致密油的油質(zhì)較好，原油密度為0.825~0.923 g/cm3，平均密度為0.882 g/cm3，50 ℃原油黏度3.71~1 229 mPa?s，平均黏度為197.23 mPa?s，屬于輕質(zhì)—中質(zhì)油；含蠟量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))0.88%~10%，平均4.1%，大多數(shù)均小于5%，屬于低蠟型原油。儲(chǔ)蓋研究揭示了兩套組合，上部蓋層對(duì)油氣保存與高壓系統(tǒng)的形成至關(guān)重要(圖3)。

2 樣品

風(fēng)城地區(qū)目前鉆遇二疊系風(fēng)城組的探井共有65口，其中鉆穿風(fēng)城組地層的探井共23口，本次研究的數(shù)據(jù)包括這23口探井中的21口，分析資料包括：129組有機(jī)碳熱解分析數(shù)據(jù)，94組氯仿瀝青“A”測(cè)試數(shù)據(jù)，50組有機(jī)元素分析數(shù)據(jù)，57組干酪根有機(jī)碳同位素分析數(shù)據(jù)，86組鏡質(zhì)體反射率o測(cè)試數(shù)據(jù)，430組儲(chǔ)層孔滲分析數(shù)據(jù)，6個(gè)樣品全烴氣相色譜分析數(shù)據(jù)以及這21探井的地質(zhì)分層數(shù)據(jù)、巖屑描述和巖心描述數(shù)據(jù)。這些探井較為均勻地分布在風(fēng)城地區(qū)(圖1)，樣品全部來(lái)自于風(fēng)城組烴源巖的鉆井取芯，分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，因此，本文在這些資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的研究具有一定的可靠性。研究參數(shù)見表1。

(a) 準(zhǔn)噶爾盆地地理位置圖；(b) 風(fēng)城地區(qū)地理位置圖；(c) 風(fēng)城地區(qū)勘探成果圖

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組致密油油藏剖面圖(圖1中AA’剖面位置)

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)地層綜合柱狀圖

3 研究結(jié)果

3.1 烴源巖特征

3.1.1 分布特征

圖4所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組有效烴源巖厚度平面等值線圖。風(fēng)城組烴源巖主要為白云質(zhì)泥巖與黑灰色泥巖，其次還有少發(fā)育的凝灰質(zhì)泥巖和凝灰質(zhì)碳酸鹽巖。結(jié)合沉積相和構(gòu)造等高線的綜合分析，風(fēng)城組烴源巖總有機(jī)碳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用TOC表示)大于1.0%的分布面積約2 039 km2，覆蓋整個(gè)研究區(qū)；總有機(jī)碳含量TOC大于1.0%的烴源巖平均厚度約119 m，不同地區(qū)存在一定差異，整體上表現(xiàn)為自西北向東南逐漸減薄，其中以風(fēng)城011井區(qū)與百泉1井烴源巖最為發(fā)育，最大厚度可達(dá)260 m(圖4)。

3.1.2 有機(jī)質(zhì)豐度

目前，衡量巖石中有機(jī)質(zhì)豐度常用的指標(biāo)主要包括總有機(jī)碳含量(TOC)、熱解烴量(用表示，質(zhì)量分?jǐn)?shù))、生烴潛量(用表示，質(zhì)量分?jǐn)?shù))和氯仿瀝青“A”含量(用“A”表示，質(zhì)量分?jǐn)?shù))等[26?27]。

圖5所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)圖版及TOC平面分布等值線(圖5中為數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù))，表2所示為烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[27]。統(tǒng)計(jì)風(fēng)城地區(qū)不同部位烴源巖樣品的129組有機(jī)碳測(cè)試數(shù)據(jù)、129組熱解測(cè)試數(shù)據(jù)及94組氯仿瀝青“A”測(cè)試數(shù)據(jù)，根據(jù)泥質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表2)[27]，風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖TOC為0.14%~ 3.19%，平均為1.13%；氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29×10?6~16 185×10?6，平均為3 357.37×10?6；生烴潛量為0.09~18.31 mg/g，平均為4.67 mg/g(圖5(a)，(b)，(c))。結(jié)合沉積相和構(gòu)造等高線的綜合分析，研究區(qū)不同部位總有機(jī)碳含量的分布存在一定差異，整體上表現(xiàn)為自西北向東南不斷減小，其中又以風(fēng)14井區(qū)至風(fēng)4井區(qū)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，均超過(guò)2%(圖5(d))。

表1 本次研究參數(shù)來(lái)源明細(xì)(數(shù)據(jù)均為平均值)

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組有效烴源巖厚度平面等值線圖

(a) 巖wTOC?交會(huì)圖；(b) wTOC? w“A”交會(huì)圖；(c) w“A” ?交會(huì)圖；(d) wTOC平面分布等值線圖

表2 烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[27]

3.1.3 烴源巖有機(jī)質(zhì)類型

圖6所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型鑒別圖版?；赗ock?Eval熱解法得到的數(shù)據(jù)，本次研究主要利用氫指數(shù)(I)?最高熱解峰溫度(max)交會(huì)圖和氫指數(shù)(I)?氧指數(shù)(I)交會(huì)圖來(lái)判別有機(jī)質(zhì)類型[28]。通過(guò)分析129組風(fēng)城組烴源巖的熱解數(shù)據(jù)，表明該區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)主要以Ⅱ型干酪根為主，少量樣品的有機(jī)質(zhì)類型為Ⅲ型干酪根(圖6(a))。樣品的氫指數(shù)(I)為20.48~626.43 mg/g，大多數(shù)為200~500 mg/g；氧指數(shù)(I)為19.45~180.65 mg/g，大多數(shù)為20~120 mg/g(圖6(b))。有機(jī)質(zhì)類型整體表現(xiàn)出了以Ⅱ型干酪根為主的特點(diǎn)，這與I?max交會(huì)圖得到的結(jié)果一致。

根據(jù)干酪根元素分析數(shù)據(jù)，主要是利用(H)/(C)?(O)/(C)交會(huì)圖來(lái)判別有機(jī)質(zhì)類型[27]。風(fēng)城組烴源巖的50組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，超過(guò)50%的有機(jī)質(zhì)樣品測(cè)試數(shù)據(jù)均顯示出Ⅱ型干酪根的特性(圖6(c))。

TISSOT等[29]認(rèn)為可以利用(13C)來(lái)判別有機(jī)質(zhì)類型。Ⅰ型干酪根的(13C)小于?28‰；Ⅱ型干酪根的(13C)為?28‰~?25‰；Ⅲ型干酪根的(13C)大于?25‰。風(fēng)城組烴源巖的57組(13C)實(shí)測(cè)結(jié)果表明(圖6(d))：超過(guò)80%有機(jī)質(zhì)樣品的(13C)實(shí)測(cè)值在?28‰~?25‰之間，總體表現(xiàn)出以Ⅱ型干酪根為主的特性。

綜合以上4種方法，并相互驗(yàn)證，表明風(fēng)城地區(qū)有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅱ型干酪根為主，同時(shí)存在少量Ⅲ型干酪根類型的有機(jī)質(zhì)。

(a) tmax?HI交會(huì)圖；(b) OI?HI交會(huì)圖；(c) n(O)/n(C)?n(H)/n(C)交會(huì)圖；(d) 風(fēng)城組烴源巖干酪根碳同位素含量分布直方圖

3.1.4 烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度

鏡質(zhì)體反射率(o)、干酪根最大熱解峰溫度(max)與生物標(biāo)志化合物正構(gòu)烷烴碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)(簡(jiǎn)稱CPI，用CPI表示)和正構(gòu)烷烴奇偶優(yōu)勢(shì)比(簡(jiǎn)稱OEP，用OEP表示)是常用的成熟度判識(shí)指標(biāo)[29?30]。

圖7所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度判別圖版及o平面等值線圖。統(tǒng)計(jì)風(fēng)城地區(qū)不同構(gòu)造的20組樣品鏡質(zhì)體反射率(o)測(cè)試數(shù)據(jù)、122組干酪根熱解峰溫度(max)以及6口井的全烴氣相色譜分析結(jié)果。分析結(jié)果表明：o測(cè)試值都大于0.5%，峰值介于0.6%~1.0%之間，少部分超過(guò)1.3%(圖7(a))；最大熱解峰溫度max總體大于400 ℃，峰值處于435~455 ℃之間，少部分大于455 ℃(圖7(b))；6口井的CPI均小于1.5，OEP均小于1.4，表明測(cè)試樣品為烴源巖進(jìn)入成熟階段以后的產(chǎn)物(圖7(c))。根據(jù)鄔立言等[31]對(duì)我國(guó)Ⅱ型干酪根為主烴源巖的熱演化階段劃分標(biāo)準(zhǔn)[31]，研究區(qū)風(fēng)城組烴源巖大多數(shù)已演化到成熟階段，進(jìn)入生烴門限，少部分烴源巖還處于低成熟演化階段(圖7)。

總體而言，研究區(qū)烴源巖已總體處于成熟階段，正處在大規(guī)模生烴階段。結(jié)合沉積相分布和地層厚度等資料，研究烴源巖鏡質(zhì)體反射率(o)的平面分布情況(圖7(d))，結(jié)果表明：研究區(qū)風(fēng)城組烴源巖已基本進(jìn)入成熟階段，而不同地區(qū)烴源巖的熱演化程度存在一定差異，整體上表現(xiàn)為自西北向東南不斷升高。

3.2 烴源巖生排烴特征

3.2.1 生排烴模式

圖8所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖排烴模式。利用生烴潛力法，結(jié)合風(fēng)城地區(qū)鉆穿風(fēng)城組地層風(fēng)城組烴源巖的熱解數(shù)據(jù)，建立風(fēng)城組烴源巖的生排烴模式。由圖8可知：風(fēng)城組烴源巖在o為0.5%和0.85%時(shí)分別進(jìn)入生烴門限和排烴門限。當(dāng)烴源巖剛進(jìn)入生烴門限和排烴門限的初期，其生烴率和排烴率快速增大，但隨著熱演化程度的逐漸增高，生烴率和排烴率增大的速率不斷變小。在鏡質(zhì)體反射率o達(dá)到1.13%時(shí)，烴源巖的排烴速率達(dá)到巔峰，然后隨著熱演化程度的增高而不斷減小。隨著熱演化程度增大，風(fēng)城組烴源巖的排烴效率可從0逐漸增大到77%。相對(duì)地，烴源巖在進(jìn)入排烴門限之前，其生成油氣均滯留在烴源巖中，只有極少量烴類主要以水溶相和游離相排出；而當(dāng)烴源巖一旦進(jìn)入排烴門限之后，烴源巖滯留烴的能力就逐漸減小到23%。但目前研究區(qū)風(fēng)城組烴源巖的熱演化程度為0.6%~1.4%，主體為1.05%左右(圖7(a)，圖7(d))，故烴源巖的排烴效率為0~68%，整體為26%；烴源巖的滯留烴效率為32%~100%，整體為74%(圖8)。

3.2.2 生排烴強(qiáng)度、生排烴量及生排烴史

圖9所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖累積生排烴強(qiáng)度平面等值線圖。表3所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖各時(shí)期生排烴量。烴源巖生烴潛力曲線反映在不同埋深條件下烴源巖的生排烴特征，是各種地質(zhì)因素作用結(jié)果的綜合反映。因此，知道烴源巖的埋藏歷史，就可以根據(jù)生烴潛力曲線研究各個(gè)埋藏時(shí)期烴源巖的生排烴特征。以排烴門限對(duì)應(yīng)的鏡質(zhì)體反射率可以確定各個(gè)埋藏時(shí)期有效排烴的范圍、計(jì)算排烴強(qiáng)度以及研究排烴中心的變化。依據(jù)生烴潛力法，采用地層回剝方法確定烴源巖的地史成熟度演化，確定各時(shí)期生烴率與排烴率的平面分布，再結(jié)合烴源巖厚度、總有機(jī)碳含量平面分布等相關(guān)數(shù)據(jù)，就可以計(jì)算出風(fēng)城地區(qū)二疊系風(fēng)城組烴源巖主排烴期的累積生排烴強(qiáng)度和生排烴量(圖9，表3)，恢復(fù)其排烴史。

(a) 風(fēng)城組烴源巖實(shí)測(cè)Ro分布直方圖；(b) 風(fēng)城組烴源巖實(shí)測(cè)熱解峰溫分布直方圖；(c) rOEP?ICPI交會(huì)圖；(d) 風(fēng)城組烴源巖Ro平面分布等值線圖

(a) 風(fēng)城組烴源巖生排烴模式圖；(b) 風(fēng)城組烴源巖生排烴速率與熱演化程度的關(guān)系；(c) 風(fēng)城組烴源巖排烴速率與熱演化程度的關(guān)系；(d) 風(fēng)城組聽艷艷排烴效率與熱演化程度的關(guān)系

(a) 風(fēng)城組烴源巖累積生烴強(qiáng)度平面等值線圖(T3b)；(b) 風(fēng)城組烴源巖累積排烴強(qiáng)度平面等值線圖(T3b)；(c) 風(fēng)城組烴源巖累積生烴強(qiáng)度平面等值線圖(現(xiàn)今)；(d) 風(fēng)城組烴源巖累積排烴強(qiáng)度平面等值線圖(現(xiàn)今)

表3 準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖各時(shí)期生排烴量

圖10所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖累積排油量與累積排烴量之比與o的關(guān)系。準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖的有機(jī)質(zhì)以Ⅱ型干酪根為主，因此，根據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地Ⅱ型干酪跟的油氣發(fā)生率物理模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，求出累積排油占累積排烴的百分比隨鏡質(zhì)組反射率(o)的演化規(guī)律(圖10)。然后，將圖8生排烴模式中的排烴率分為排油率和排氣率，與計(jì)算累積排烴強(qiáng)度一樣，計(jì)算風(fēng)城組烴源巖各時(shí)期的累積排油強(qiáng)度和累積排氣強(qiáng)度，進(jìn)而得到烴源巖的排油量和排氣量(表3)。

結(jié)果表明：準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖總生烴量為3.185×109t，總排烴量為1.531×109t，總排油量為0.995×109t，總排氣量為0.536×109t，排油能力遠(yuǎn)大于排氣能力。

圖11所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)埋藏史演化圖(以風(fēng)南7井為例)。結(jié)合研究區(qū)的埋藏史，恢復(fù)了風(fēng)城組烴源巖的生排烴史。由圖11可知：二疊紀(jì)末期(256 Ma)，風(fēng)城組烴源巖開始生烴，且生烴速率快速增大，但是此時(shí)尚未進(jìn)入排烴門限，沒(méi)有開始排烴；三疊紀(jì)末期(228 Ma)，風(fēng)城組烴源巖進(jìn)入排烴門限，開始排烴；三疊紀(jì)末期(225 Ma)是研究區(qū)風(fēng)城組烴源巖的第1個(gè)主成藏期，此時(shí)烴源巖已進(jìn)入大量生排烴階段。生烴范圍遍布整個(gè)研究區(qū)，生烴強(qiáng)度大小整體上表現(xiàn)為自西北向東南逐漸減小，以風(fēng)城011井區(qū)的生烴強(qiáng)度最大，超過(guò)500×104t/km2(圖9(a))，但該時(shí)期風(fēng)城組烴源巖的排烴范圍很小，局限分布于西北和南部部分地區(qū)，其中又以風(fēng)7井區(qū)的排烴強(qiáng)度最大，超過(guò)90×104t/km2(圖9(b))。此時(shí)，風(fēng)城組烴源巖累積生烴量為1.995×109t，累積排烴量為0.616×109t，累積排油量為0.567×109t，累積排氣量為0.049× 109t；受印支晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，研究區(qū)地層大幅度抬升遭受剝蝕[9, 22?23]，生排烴過(guò)程減緩甚至中止，雖中晚侏羅紀(jì)時(shí)期構(gòu)造減緩地層不斷沉降，但埋深均未超過(guò)三疊紀(jì)末期地層的埋深，生排烴作用緩慢，然后研究區(qū)在晚侏羅紀(jì)時(shí)期又遭受一次抬升剝蝕。直到白堊紀(jì)中期，風(fēng)城組烴源巖的埋深才超過(guò)晚三疊紀(jì)時(shí)期的最大埋深，烴源巖開始大量生排烴(圖11)；白堊紀(jì)中期—現(xiàn)今(85~0 Ma)，風(fēng)城組烴源巖的生烴中心擴(kuò)大到風(fēng)城011井區(qū)—風(fēng)南3井區(qū)、艾克1井區(qū)和夏72井區(qū)(圖9(c))，而排烴中心則除了前期的風(fēng)7井區(qū)外，風(fēng)南3井區(qū)的南東區(qū)域與艾克1井的東南區(qū)域均成為新的排烴中心(圖9(d))，此時(shí)，風(fēng)城組烴源巖累積生烴量為3.185×109t，累積排烴量為1.531×109t，累積排油量為0.995×109t，累積排氣量為0.536×109t。

圖10 準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖累積排油率與Ro的關(guān)系

圖11 準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)埋藏史演化圖(以風(fēng)南7井為例)

4 討論

圖12所示為準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組云質(zhì)巖儲(chǔ)層孔隙度?滲透率耦合的關(guān)系。風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組云質(zhì)巖屬于典型的低孔低滲型儲(chǔ)層。風(fēng)城組云質(zhì)巖的430個(gè)樣品的孔滲分析結(jié)果表明：93%的樣品孔隙度小于10%，86.7%的樣品的空氣滲透率小于1×10?3μm2；而從孔隙度?滲透率耦合關(guān)系來(lái)看，JIA等[32]提出的致密油儲(chǔ)層劃分標(biāo)準(zhǔn)，云質(zhì)巖儲(chǔ)層主要為Ⅲ類儲(chǔ)層，占65.8%；Ⅱ類儲(chǔ)層和Ⅰ類儲(chǔ)層分別占13.7%和3.0%(圖12)，表明云質(zhì)巖儲(chǔ)層屬于典型的致密儲(chǔ)層。

在排烴史研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)成因法和體積法分別計(jì)算了該地區(qū)云質(zhì)巖致密油和頁(yè)巖油的資源量。

運(yùn)聚系數(shù)是成因法計(jì)算油氣資源量中最為關(guān)鍵的1個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)[33]。由于云質(zhì)巖致密油的聚集以初次運(yùn)移為主，只發(fā)生短距離的二次運(yùn)移，具有近源成藏的特征。當(dāng)孔隙度減小到10%~12%時(shí)，儲(chǔ)層達(dá)到致密[32]。據(jù)風(fēng)城組地層儲(chǔ)層孔隙度演化史圖(圖13)，風(fēng)城組儲(chǔ)集層在252~248 Ma時(shí)即達(dá)到致密，遠(yuǎn)早于烴源巖開始大量排烴的時(shí)間(228 Ma)，因此，風(fēng)城組云質(zhì)巖致密油的油氣充注發(fā)生在儲(chǔ)層致密化之后，屬于典型的先致密后成藏型致密油藏，云質(zhì)巖致密油基本都可以保存下來(lái)。因此，風(fēng)城組云質(zhì)巖致密油的聚集系數(shù)應(yīng)比常規(guī)石油的聚集系數(shù)大。由于風(fēng)城地區(qū)二疊系風(fēng)城組云質(zhì)巖致密油與吉木薩爾地區(qū)二疊系蘆草溝組云質(zhì)巖致密油有相似的源儲(chǔ)條件和保存條件[8]，本次研究采用吉木薩爾致密油的運(yùn)聚系數(shù)(29.6%)，乘以產(chǎn)油率(0.65)，求得云質(zhì)巖致密油的資源量為0.613×109t。

圖12 準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組云質(zhì)巖儲(chǔ)層孔隙度?滲透率耦合關(guān)系

圖13 準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城地區(qū)儲(chǔ)層孔隙度演化史(以風(fēng)南7井為例)

在體積法中，含油率是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)頁(yè)巖油資源很關(guān)鍵的一個(gè)參數(shù)，一般是用熱解液態(tài)烴含量和氯仿瀝青含量“A”表征單位質(zhì)量頁(yè)巖總含油率[34?35]。本研究采用熱解液態(tài)烴含量表征單位質(zhì)量頁(yè)巖總含油率。

=

其中：為頁(yè)巖油資源量，t；為頁(yè)巖有效面積，m2；為頁(yè)巖有效厚度，m；為頁(yè)巖密度，t/m3；為單位質(zhì)量頁(yè)巖總含油率，%。

采用體積法計(jì)算風(fēng)城地區(qū)二疊系風(fēng)城組頁(yè)巖油資源量約1.565×109t。滯留烴資源量與頁(yè)巖油資源量之間存在差值(0.089×109t)，分析認(rèn)為該差值可能是由以下2個(gè)因素所致：厚層頁(yè)巖之間存在薄層云質(zhì)巖儲(chǔ)層；熱解無(wú)法反映原油中重質(zhì)部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以，熱解低于實(shí)際殘留油量。

5 結(jié)論

1) 風(fēng)城地區(qū)二疊系風(fēng)城組烴源巖分布面積廣，厚度大，豐度較高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型為主，熱演化程度達(dá)到低成熟—成熟演化階段，為一套十分優(yōu)越的烴源巖。

2) 風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組烴源巖在鏡質(zhì)體反射率o為0.5%和0.85%時(shí)分別進(jìn)入生烴門限和排烴門限；風(fēng)城組烴源巖現(xiàn)今累積排烴效率達(dá)46%；風(fēng)城組烴源巖現(xiàn)今累積生烴量為3.185×109t，累積排烴量為1.531×109t，累積排油量為0.995×109t，烴源巖中的殘留烴量為1.654×109t。

3) 風(fēng)城地區(qū)風(fēng)城組云質(zhì)巖致密油資源量為0.613×109t，頁(yè)巖油資源量約1.565×109t。滯留烴資源量與頁(yè)巖油資源量之間的差值(0.089×109t)是由以下因素導(dǎo)致：厚層頁(yè)巖之間存在薄層云質(zhì)巖儲(chǔ)層；熱解指標(biāo)無(wú)法反映原油中重質(zhì)部分的含量，所以，熱解數(shù)值低于實(shí)際殘留油量。

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(編輯 陳愛華)

Hydrocarbon generation and expulsion characteristics of P1f source rocks and tight oil accumulation potential of Fengcheng area on northwest margin of Junggar Basin, Northwest China

HU Tao1, 2, PANG Xiongqi1, 2, YU Sa1, 2, YANG Hongyi3, WANG Xulong4, PANG Hong1, 2,GUO Jigang5, SHEN Weibing1, 2, XU Jing1, 2

(1. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, Beijing 102249, China;2. Basin and Reservoir Research Center of China Petroleum University, Beijing 102249, China;3. College of Geoscience, Yangtze University, Wuhan 430100, China;4. Xinjiang Oilfield Company, Petro China, Karamay 834000, China;5. Strategic Research Center of Oil and Gas Resources, Ministry of Land and Resources, Beijing 100034, China)

Based on the comprehensive analysis of geological and geochemical characteristics of single well, seismic inversion, sedimentary facies, tectonic burial depth, etc., this paper investigated the characteristics of P1f source rocks, predicted the horizontal distributions of the following aspects: the thickness of source rocks, abundance and type of organic matter, etc. And on this basis, an improved hydrocarbon generation potential methodology together with basin simulation technique were applied to unravel the petroleum generation and expulsion characteristics of P1f source rocks in Fengcheng area. The results show that P1f source rocks distribute widely which are thick, have high total organic content, are dominated by Ⅱ-type kerogen, and have entered low mature-mature stage. And the modeling results indicate that the source rocks reach hydrocarbon generation threshold and hydrocarbon expulsion threshold at 0.5%oand 0.85%oand the comprehensive hydrocarbon expulsion efficiency is about 46%. The amount of generation and expulsion from P1f source rocks is 3.185×109t and 1.531×109t, respectively, with a residual amount of 1.654×109t within the source rocks. In general, the P1f source rocks have generated and expulsed large amounts of hydrocarbon, and the expelling occurrs in the late period, indicating a promising tight oil resource prospect.

Junggar Basin; Fengcheng Area; P1f source rocks;hydrocarbon generation and expulsion characteristics; tight oil resource potential

10.11817/j.issn.1672?7207.2017.02.022

P618.13

A

1672?7207(2017)02?0427?13

2016?03?05；

2016?05?28

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2011CB201102)(Project(2011CB201102) supported by the National Basic Research Development Program (973 Program) of China)

龐雄奇，教授，博士生導(dǎo)師，從事油氣成藏機(jī)理與資源評(píng)價(jià)研究；E-mail：pangxq@cup.edu.cn