川西坳陷中段須家河組五段優(yōu)質(zhì)氣源巖特征淺析

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(中國石化 西南油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610081)

20世紀70年代 “生油巖”概念的提出，極大豐富了石油地質(zhì)理論并有效指導了石油天然氣勘探，隨著勘探程度的提高以及對石油地質(zhì)理論認識的逐漸深入，石油地質(zhì)學家普遍認為，烴源巖不僅要能夠生烴，而且還要能夠排烴并對油氣成藏有貢獻，因此提出了“有效烴源巖”概念。隨著研究的進一步深入和生產(chǎn)實踐的需要，石油地質(zhì)學家發(fā)現(xiàn)，那些厚度不大但異常富有機質(zhì)的烴源巖對油氣聚集成藏有很大的貢獻，提出了“優(yōu)質(zhì)烴源巖”的概念[1-7]。

對優(yōu)質(zhì)烴源巖的定義直接影響到如何確定優(yōu)質(zhì)烴源巖的評價標準，不同學者對優(yōu)質(zhì)烴源巖的定義也有所不同[1-5]，主要是從有機質(zhì)豐度標準來確定優(yōu)質(zhì)烴源巖，但是差異較大[2,3,5,8-13]。目前優(yōu)質(zhì)烴源巖的研究成果主要集中在“優(yōu)質(zhì)油源巖”方面，認為“優(yōu)質(zhì)油源巖”為“有機質(zhì)豐度高(一般大于2.0%)、有機質(zhì)類型好(一般為Ⅰ型或Ⅱ1型)，對石油成藏具有較大貢獻”的烴源巖，但是對于“優(yōu)質(zhì)氣源巖”來說研究較少，有鑒于此，本文基于物質(zhì)平衡原理，利用烴源巖含氣量檢測數(shù)據(jù)，對川西坳陷中段須家河組五段優(yōu)質(zhì)氣源巖有機質(zhì)豐度下限進行探討。

1 地質(zhì)背景

川西坳陷位于揚子地塊西北緣，西鄰龍門山造山帶，北東與昆侖—秦嶺東西向構造帶相接，南抵峨眉、樂山，向南過渡到康滇南北向構造帶，東連川中隆起，大致呈北東向延伸(見圖1)。研究區(qū)川西坳陷中段呈現(xiàn)為“三隆兩凹一坡”的構造格局。川西坳陷沉積了巨厚的上三疊統(tǒng)—白堊系陸相地層，自下而上包括上三疊統(tǒng)須家河組，下侏羅統(tǒng)白田壩組，中侏羅統(tǒng)千佛崖組、下沙溪廟組和上沙溪廟組以及上侏羅統(tǒng)遂寧組和蓬萊鎮(zhèn)組。

2 須五段烴源巖地化特征

川西坳陷中段陸相主力烴源巖主要分布在須家河組，對須家河組烴源巖基礎地化特征的認識已比較明確[14-15]。其中須家河組五段烴源巖對川西坳陷中段侏羅系油氣聚集成藏具有重要貢獻[15]。川西坳陷中段須家河組五段烴源巖厚度為50～400 m，有機質(zhì)豐度TOC值主要分布在0.8%～4.5%之間，平均值為3.37%；有機質(zhì)類型主要為腐殖型(Ⅲ型)；川西坳陷中段大部分地區(qū)須五段烴源巖Ro值主要在1.0%～1.75%之間，處于成熟～高成熟演化階段。

圖1 四川盆地構造分區(qū)圖

3 須五段優(yōu)質(zhì)氣源巖判別

川西坳陷中段單井地化特征顯示須家河組五段各亞段均有高有機質(zhì)豐度的烴源巖存在(見圖2)，如果采用前述優(yōu)質(zhì)烴源巖的評價標準，有機質(zhì)類型指標就明顯不符合優(yōu)質(zhì)烴源巖的標準，而且川西坳陷中段須家河組五段烴源巖主要以生氣為主，不能完全按照上述“優(yōu)質(zhì)油源巖”評價指標來評價川西坳陷中段是否存在優(yōu)質(zhì)烴源巖(優(yōu)質(zhì)氣源巖)。

從概念上來講，優(yōu)質(zhì)烴源巖應該是由于有機質(zhì)豐度更高，同樣體積的源巖將能夠生成并排出相對更多的油氣，即排烴量隨TOC升高曲線出現(xiàn)明顯的拐點[3]。在目前評價源巖排烴量的各種方法中，由生烴量減去殘烴量等于排烴量的物質(zhì)平衡法具有廣泛的有效性和可行性。因此，按照排氣量等于生氣量減去殘氣量的思路就可以確定優(yōu)質(zhì)氣源巖的下限標準，但是殘氣量(吸附氣+溶解氣+孔隙殘留氣)的確定比確定油源巖中殘油量(可由氯仿瀝青“A”或S1近似確定)要困難的多。本人充分利用川西坳陷中段目前的成果，利用單井泥巖樣品含氣量檢測結果及其相應烴源巖分析結果進行了川西坳陷中段須家河組五段優(yōu)質(zhì)氣源巖評價。

按Q排=Q生-Q殘的物質(zhì)平衡原理，通過單井須家河組五段烴源巖樣品TOC分析數(shù)據(jù)，可以計算出單位質(zhì)量烴源巖的生氣量，以烴源巖樣品分析出來的含氣量表示殘氣量，可計算出對應的排氣量并得到單位質(zhì)量烴源巖的排氣量與有機質(zhì)豐度的關系(見圖3)。當烴源巖有機質(zhì)豐度較低時(TOC<0.5%)，烴源巖生成的氣不能滿足油氣運聚成藏，符合有效烴源巖的定義，當TOC<1.5%時，部分烴源巖樣品產(chǎn)生的天然氣依然無法滿足油氣運聚成藏，部分樣品排氣量較小，當TOC>1.5%～1.7%時，排氣量則明顯增加。

圖2 川西坳陷中段上三疊統(tǒng)須五段烴源巖綜合地球化學剖面圖

同時，對川西坳陷中段不同構造單元的相關探井進行分析，通過烴源巖累計TOC貢獻以及對應烴源巖累計相對厚度貢獻的相關關系(見圖4)，當須家河組五段烴源巖有機質(zhì)豐度>1.8%時，烴源巖厚度占28%，累計TOC貢獻可占68%。

圖3 川西坳陷中段須五段烴源巖單位質(zhì)量源巖排油量與原始有機質(zhì)豐度的關系

川西坳陷中段須家河組五段優(yōu)質(zhì)氣源巖有機質(zhì)豐度下限標準的確定是進一步研究優(yōu)質(zhì)氣源巖分布特征的前提，根據(jù)上述兩種方法的研究，可初步確定川西坳陷中段須家河組五段優(yōu)質(zhì)氣源巖有機質(zhì)豐度下限值為1.8%。

4 須五段優(yōu)質(zhì)氣源巖分布特征

在對川西坳陷須家河組五段優(yōu)質(zhì)氣源巖有機質(zhì)豐度下限認識的基礎上，建立川西坳陷中段須家河組五段泥頁巖有機碳含量解釋模型，總體認識研究區(qū)內(nèi)須家河組五段優(yōu)質(zhì)氣源巖平面分布特征及生烴特征。

圖4 川西坳陷中段須五段烴源巖累計 TOC貢獻與累計厚度貢獻交會圖

4.1 優(yōu)質(zhì)氣源巖厚度分布特征

川西坳陷中段須五段上亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度主要為10～50 m，厚度中心主要分布在成都凹陷，一般都在40～50 m左右，龍門山前(除大邑地區(qū))、新場構造帶以及知新場-石泉場地區(qū)，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度一般在20 m左右，梓潼凹陷以及中江-回龍地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度較薄，基本在10 m以下；須五段中亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度主要為40～120 m，厚度中心主要分布在成都凹陷，一般都在60～120 m左右，龍門山前、新場構造帶以及知新場-石泉場地區(qū)，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度一般在30～50 m左右，梓潼凹陷以及中江-回龍地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度在10～30 m左右；須五段下亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度主要為10～40 m，厚度中心主要分布在成都凹陷，一般都在20～40 m左右，龍門山前、新場構造帶、知新場-石泉場地區(qū)以及中江-回龍地區(qū)，優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度一般在10～20 m左右，梓潼凹陷大部分地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度在10 m以下。

4.2 優(yōu)質(zhì)氣源巖生烴特征

川西坳陷中段須五下亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖生烴強度分布在1～10×108m3/km2之間，生烴強度中心分布在成都凹陷洛帶地區(qū)，向北生烴強度值逐漸降低，在梓潼凹陷，生烴強度基本上小于1×108m3/km2；須五中亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖生烴強度分布在2～16×108m3/km2之間，生烴強度分布趨勢與須五下亞段相同，生烴強度高值區(qū)依然分布在成都凹陷，范圍有所擴大，主要分布在溫江-郫縣-新繁-金堂-洛帶一帶，生烴強度值基本大于10×108m3/km2，中江-回龍地區(qū)、梓潼凹陷地區(qū)以及龍門山前地區(qū)，生烴強度值基本在2×108m3/km2左右；須五上亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖生烴強度基本上小于10×108m3/km2之間，在成都凹陷地區(qū)生烴強度值相對較高，基本分布在4～9×108m3/km2之間，中江-回龍地區(qū)以及梓潼凹陷地區(qū)生烴強度基本上小于1×108m3/km2。

5 結語

(1)川西坳陷中段須家河組五段發(fā)育有高有機質(zhì)豐度烴源巖，須五段優(yōu)質(zhì)氣源巖有機質(zhì)豐度下限值為1.8%。

(2)在縱向上，須五段優(yōu)質(zhì)氣源巖從下到上均有分布，但在須五段中亞段分布厚度較大，在平面上，

須五段中亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度中心主要分布在成都凹陷，一般都在60～120 m左右，生烴強度在10×108m3/km2以上。

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