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      龍灣筒凹陷三維區(qū)烴源巖特征及評價

      2019-10-08 06:52:32
      承德石油高等專科學校學報 2019年4期
      關鍵詞:沙海龍灣佛堂

      姜 立

      (中石油遼河油田分公司 勘探開發(fā)研究院,遼寧 盤錦 124010)

      龍灣筒凹陷位于內(nèi)蒙古自治區(qū)科爾沁左翼后旗,是開魯盆地的一個次級構(gòu)造單元,三維地震工區(qū)面積約490 km2。該凹陷的構(gòu)造走向為北北東向,地層以中、新生代沉積為主,其中下白堊統(tǒng)九佛堂組為勘探的主要目的層,其次為沙海組[1]。三維工區(qū)內(nèi)發(fā)育四個洼陷:漢代洼陷、余糧堡洼陷、太平莊洼陷和朝魯吐洼陷。龍灣筒凹陷的勘探工作始于1956年,區(qū)內(nèi)共完鉆各類探井15口,均見到不同級別油氣顯示,僅有3口井獲工業(yè)油流[2]??傮w而言,龍灣筒凹陷勘探程度低,勘探潛力大。本次研究從分布、類型、演化等方面對烴源巖進行綜合評價,為下一步勘探部署提供了基礎資料。

      1 烴源巖分布特征

      前人認為研究區(qū)主要發(fā)育九佛堂組、沙海組和阜新組3套烴源巖[3-4]。通過巖心觀察及錄井資料分析,揭示該區(qū)九佛堂組上段以灰黑色、深灰色泥巖為主;九佛堂組下段以灰黑色、深灰色泥巖為主,夾薄層油頁巖,泥巖中可見粒狀黃鐵礦,生物化石較為豐富。該時期為凹陷快速斷陷期,物源充足且多期次發(fā)育,由于伴隨火山活動,泥巖單層厚度相對小,但累計厚度較大。沙海組泥巖為半深湖的灰黑、深灰色泥巖及少量泥晶灰?guī)r、油頁巖,泥巖中見黃鐵礦、植物碎屑及較多碳屑。阜新組泥巖有機質(zhì)豐度低,埋深淺,對油氣形成貢獻有限。

      從龍灣筒凹陷暗色泥巖厚度及分布范圍、埋深等特征來看(見表1),九佛堂組下段為烴源巖的主要發(fā)育層段,其次是九佛堂組上段和沙海組。

      表1 龍灣筒凹陷烴源巖特征表

      2 有機質(zhì)豐度

      充足的有機質(zhì)是油氣生成的物質(zhì)基礎,有機質(zhì)豐度決定了烴源巖的生烴潛力[5]。統(tǒng)計完鉆井分析化驗數(shù)據(jù),采用中國石油天然氣總公司1995年頒布的陸相烴源巖有機質(zhì)豐度評價標準(SY/T5735—1995),對龍灣筒凹陷烴源巖有機質(zhì)豐度分區(qū)帶進行評價(見表2)。

      表2 龍灣筒凹陷烴源巖有機質(zhì)豐度評價表

      從烴源巖有機質(zhì)豐度評價表可以看出,漢代洼陷九下段各項指標均達到好烴源巖的標準,而九上段和沙海組烴源巖達到較好~好烴源巖級別;余糧堡洼陷烴源巖無鉆井資料,但從洼陷構(gòu)造演化特征來看,九佛堂早期,余糧堡洼陷與漢代洼陷為一個整體洼陷,晚期被斷層切割為兩個次洼,因此預測兩個洼陷的烴源巖有機質(zhì)豐度、類型相同;太平莊洼陷九下段烴源巖僅能達到較好級別,而九上段指標較高,為好烴源巖;額爾吐斷階帶由于油頁巖較為發(fā)育,九下段指標較高,有機碳平均值為4.17%,氯仿瀝青“A”平均值為0.59%,總烴平均值3 199 mg/kg,生烴潛量平均值45.4 mg/g,達到最好烴源巖級別。

      3 有機質(zhì)類型

      3.1 干酪根元素組成

      干酪根元素分析方法是通過用干酪根的H/C和O/C原子比來繪制范式圖以確定干酪根的類型。龍灣筒凹陷44件干酪根元素組成數(shù)據(jù)統(tǒng)計見圖1。

      從圖1可以看出,九佛堂組下段H/C原子比值分布范圍為0.56~1.78,平均值為1.26,O/C原子比值范圍為0.01~0.18,平均值為0.06,H/C原子比高、O/C原子比低,有機質(zhì)類型較好,主要為Ⅰ型和Ⅱ1型。九上段H/C原子比為0.81~1.53,平均值為0.81,O/C原子比為0.08~0.19,平均值為0.14,有機質(zhì)類型主要為Ⅱ型。沙海組H/C原子比值分布范圍為0.74~1.03,平均值為0.82,O/C原子比值范圍為0.11~0.21,平均值為0.15,有機質(zhì)類型主要為Ⅱ2和Ⅲ型。

      3.2 干酪根碳同位素組成

      有機質(zhì)穩(wěn)定碳同位素組成主要取決于有機質(zhì)來源,熱演化期間同位素分餾效應對有機質(zhì)碳同位素組成影響較小。換言之,有機質(zhì)的穩(wěn)定碳同位素組成對母源有較強的繼承性,其脂鏈碳貧13C,而羥基、羰基等基團則相對富集13C,因而干酪根的碳同位素δ13C值可以反映烴源巖有機質(zhì)類型[6]。通過龍灣筒凹陷16件九佛堂組下段干酪根碳同位素值分析,干酪根δ13C分布范圍為-32.1‰~-25.4‰,平均值為-29.1‰,碳同位素值偏輕,表明有機質(zhì)類型較好,以Ⅰ型或Ⅱ型有機質(zhì)為主。

      3.3 干酪根顯微組分

      顯微鏡下干酪根可分為不同的顯微組分,研究表明,不同顯微組分對應著不同的有機質(zhì),如腐泥組是典型的Ⅰ型有機質(zhì),而鏡質(zhì)組和惰性組則屬于Ⅲ型有機質(zhì),因此可依據(jù)干酪根中各顯微組分的相對含量判別有機質(zhì)類型,一般用類型指數(shù)(Ti)表示。根據(jù)干酪根鏡下Ti值法標準判定,九佛堂組下段有機質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主,有機質(zhì)類型較好,九佛堂組上段樣品少,有機質(zhì)類型為Ⅱ2型,沙海組有機質(zhì)類型為Ⅱ2型和Ⅲ型。

      4 有機質(zhì)熱演化

      4.1 干酪根鏡質(zhì)體反射率

      對該區(qū)干酪根鏡質(zhì)體反射率研究發(fā)現(xiàn),不同區(qū)帶熱演化程度差異較大,并沒有呈現(xiàn)出隨深度增加,鏡質(zhì)體反射率數(shù)值逐漸增大的常規(guī)趨勢,說明各區(qū)帶烴源巖熱演化程度有較大差別。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,埋深大于1 700 m,Ro基本都在0.5%以上,表明有機質(zhì)熱演化基本進入低成熟階段;埋深大于2 200 m,Ro基本在0.7%以上,有機質(zhì)進入成熟演化階段。

      4.2 巖石熱解參數(shù)

      有機質(zhì)在埋藏過程中隨著熱應力的升高逐步生烴時,活化能較低,容易成烴的部分往往更多地被優(yōu)先裂解,因此,隨著成熟度的升高,殘余有機質(zhì)成烴的活化能越來越高,相應地生烴所需的溫度也逐漸升高,即Tmax逐漸升高,這是Tmax作為成熟度指標的基礎[6]。通過對本區(qū)135件樣品分析可知,在埋深達到1 700 m時,大多數(shù)樣品Tmax高于435 ℃,烴類物質(zhì)已經(jīng)開始形成并進入低成熟階段;達到2 200 m,多數(shù)樣品Tmax高于440 ℃,烴類物質(zhì)大量形成并進入成熟階段。

      4.3 甾、萜烷異構(gòu)化比值

      甾、萜烷化合物隨熱演化程度的加深,低穩(wěn)定的構(gòu)型(αα、R)向熱力學較穩(wěn)定的立體構(gòu)型(ββ、20S、22S)轉(zhuǎn)化,穩(wěn)定構(gòu)型與低穩(wěn)定構(gòu)型的比值隨有機質(zhì)熱演化程度的增加而呈一定規(guī)律的變化,例如C2920S/(S+R)值的增加與Ro值的增大呈明顯的正相關性,因此其變化可作為有機質(zhì)成熟度的標尺[7]。研究區(qū)34個樣品數(shù)據(jù)分析表明,埋深大于1 700 m,C2920S/(S+R)值均大于0.22,埋深大于2 200 m,C2920S/(S+R)值均在0.4以上。

      綜合干酪根鏡質(zhì)體反射率、巖石熱解參數(shù)和甾、萜烷異構(gòu)化比值分析結(jié)果,認為龍灣筒凹陷的烴源巖在埋深1 700 m時進入低成熟階段,2 200 m進入成熟階段。九佛堂組烴源巖演化平面分布呈現(xiàn)以下特征:太平莊洼陷和余糧堡洼陷的熱演化程度最高,Ro最高達到1.0,漢代洼陷次之,Ro最高達到0.8,而額爾吐斷階帶有機質(zhì)熱演化程度最低,Ro均在0.7以下,屬于低成熟階段。

      5 資源量估算

      從已鉆探成果來看,龍灣筒凹陷三維區(qū)主要的生油區(qū)是漢代洼陷、余糧堡洼陷、太平莊洼陷和額爾吐斷階帶,而朝魯吐洼陷由于缺失沙海組地層,同時九佛堂組厚度相對較薄,埋深淺,演化程度低,故對油氣生成貢獻差于其他地區(qū)。

      筆者采用有機碳法,對三維區(qū)主力洼陷的資源量進行了估算。根據(jù)有機碳含量及有機碳轉(zhuǎn)化系數(shù)來計算資源量,公式如下:

      Q=H×S×D×C×Kc

      式中,Q為資源量,t;H為生油層厚度,m;S為生油區(qū)面積,m2;D為生油巖密度,t/m3;C為生油層的有機碳含量,%;Kc為有機碳轉(zhuǎn)化系數(shù)[8],%。C采用九佛堂組烴源巖有機碳含量平均值1.99%,Kc在最有利生油區(qū)用1.2%,較有利生油區(qū)用1%,在此基礎上計算遠景資源量為1.08×108t。

      6 結(jié)論

      1)研究區(qū)九佛堂組下段暗色泥巖為主力烴源巖,除額爾吐斷階帶,全區(qū)九下段烴源巖基本進入成熟階段。

      2)初步預測三維區(qū)遠景資源量為1.08×108t,表明該區(qū)具備形成中小型油氣田的物質(zhì)基礎,具有一定的資源潛力和勘探前景。

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