层序地层格架下烃源岩地球化学研究:以尼日尔Termit盆地为例

如何利用有限的烃源岩样品的实验分析数据和地质资料尽可能地提高烃源岩评价和预测的精度,是当今烃源岩地球化学研究亟需解决的问题.采用层序地层学与油气地球化学相结合的方法,研究了非洲尼日尔Termit盆地基于层序地层格架下,上白垩统Yogou组烃源岩空间分布特征及有机质地球化学性质,初步展示了层序地层格架下烃源岩地球化学研究的方法、应用效果及优势.Termit盆地上白垩统Yogou组海相泥页岩是该盆地主要的烃源层,自下而上可划分为YSQ1、YSQ2和YSQ3共3个三级层序.根据层序/体系域发育特征、岩性录井和测井曲线响应特征,识别出外陆棚、内陆棚、三角洲、滨岸相泥岩及煤/炭质泥岩共5种不同沉积类型的烃源岩,不同层序与体系域具有不同的烃源岩纵向叠置关系和横向分布特征.不同类型的烃源岩有机质具有明显不同的地球化学性质:外陆棚和内陆棚泥岩有机质丰度中等-好,有机质生物来源中,低等水生生物贡献高,沉积于偏还原的沉积环境.滨岸和三角洲相泥岩有机质丰度高,具有低等水生生物和高等植物来源的双重贡献,沉积于偏氧化的沉积环境.三级层序或其体系域控制下的沉积相分布和演化导致不同类型烃源岩的发育和横向分布特征,同一沉积相类型的烃源岩具有相似的地球化学性质.与传统的以组、段为单元的烃源岩地球化学研究相比,层序地层格架下的烃源岩评价可以刻画不同层序、不同体系域和沉积相带烃源岩有机质地球化学性质的差异,提高资源评价和油-源对比的精度.      

北黄海东部次盆地层序地层格架中烃源岩发育特征与影响因素

北黄海东部次盆地是我国海域勘探程度较低的一个盆地,钻探已发现该盆地发育中、上侏罗统巨厚暗色泥岩,但目前对该盆地烃源岩的研究尚较薄弱,精细评价该盆地的烃源岩对后续勘探部署具有重要意义。本文利用多口钻井实测数据和地震、测井资料,在层序地层学研究的基础上,应用有机地球化学和有机岩石学等方法,对中、上侏罗统不同层序和同一层序不同体系域中的烃源岩特征进行综合研究,并探讨烃源岩的分布规律及影响因素。东部次盆地烃源岩非均质性特征明显：中侏罗统J₂SQ1和J₂SQ2层序均以半深湖-深湖相、滨浅湖相暗色泥岩为主,烃源岩有机碳质量分数总体较高（w（TOC）>1.0%）,但生烃潜力指数（w（S₁+S₂））和氢指数（I_H）均很低,且有机质类型差,表明研究区有机质丰度高的烃源岩并非都是生烃能力高的烃源岩,整体为中等-差烃源岩。上侏罗统J₃SQ1层序中的烃源岩主要为三角洲前缘和滨浅湖相泥岩,有机质丰度较低,不同体系域发育的均是中等-差烃源岩;J₃SQ2层序主要为半深湖-深湖相暗色泥岩,具有厚度大、质纯和横向分布广的特点,但不同体系域中烃源岩的w（TOC）变化很大（0.5%~5.3%）,其中优质烃源岩主要发育在J₃SQ2层序中的高位体系域和湖侵体系域中,厚度0~104 m,而低位体系域中发育的则是中等烃源岩,该套优质烃源岩是东部次盆地内最主要的一套油源岩。研究认为,层序地层格架和沉积相控制了东部次盆地烃源岩的空间展布范围,陆源有机质的输入与湖盆原位生物生产力的匹配关系控制了烃源岩的质量,湖盆水体的含氧量与盐度在一定程度上控制了有机质的保存。综上所述,北黄海东部次盆地属于中低丰度的含油气盆地,应在优质烃源岩发育区及其邻区寻找有利勘探目标。     

鄂尔多斯盆地西部奥陶系乌拉力克组烃源岩沉积模式及生烃潜力

随着鄂尔多斯盆地天然气勘探日益向深层发展,下古生界的烃源岩发育规模和生烃潜力成为制约天然气勘探的重要因素。基于野外露头、钻井岩心和薄片观察,结合全岩矿物、有机碳、稀土元素、干酪根、镜质组反射率、热解等地球化学分析,对盆地西部奥陶系乌拉力克组烃源岩的沉积模式和生烃潜力进行了详细研究。沉积相研究表明:盆地西部乌拉力克组主要发育浅水灰质陆棚相、深水陆棚相和海槽相3个相带,其中的深水陆棚相由于水体安静且处于氧化界面以下,是烃源岩发育和保存的良好相带,而海槽相由于受到重力流、浊流等的影响,水体动荡,不利于烃源岩的保存。烃源岩分析表明:深水陆棚相大部分地区的烃源岩TOC超过0.4%,干酪根以Ⅰ型为主,含少量Ⅱ_1型,烃源岩普遍达到成熟—高成熟演化阶段,是有效的产气源岩。以0.4%为有效烃源岩的TOC下限,计算得到乌拉力克组的总生烃量达到8.226×10~8t,可以为盆地西部奥陶系储层提供充足的天然气。     

塔里木盆地西南地区石炭系煤系烃源岩识别与分布特征

近年来在塔里木盆地西南巴麦地区巴探5井石炭系卡拉沙依组中发现了多层煤层和炭质泥岩,它们具有一定的生烃潜力。由于它们发育于碳酸盐岩与砂泥岩交互的混积台地背景中,之前并未作为有效烃源岩加以重视,因此查明其发育规律和分布特征对寻找该区石炭系自生自储油气藏具有重要意义。利用钻井岩心、岩屑样品地球化学测试,测井岩性识别、三维地震反演等方法进行了该套煤系烃源岩生烃指标和识别分布研究。结果表明,巴探5井这套煤系烃源岩与卡拉沙依组广泛发育的一套三角洲-潟湖沉积体系有关。煤系烃源岩最大累计厚度约20 m,其有机碳含量介于10.6%~63.2%之间,干酪根类型为II₂-III,镜质体反射率为0.78%~1.65%,其成熟度随埋深的变化总体上呈北低南高之势。煤、炭质泥岩、暗色泥页岩等有效烃源岩都表现为声波时差>300 μs/m、密度<2.3 g/cm³,所不同的是煤层自然伽马(GR)值小于75 API,炭质泥岩GR值为75~100 API,泥页岩GR值>100 API。井间和井外地区根据三维地震波阻抗反演值<7 333 m·s^-1·g·cm^-3识别出烃源岩的分布,它们主要沿来自北西向的朵状三角洲地区加厚。混积台地中煤系烃源岩和三角洲储层有望形成该区卡拉沙依组自生自储油气藏。     

利用测井信息评价盐湖相烃源岩

盐湖相烃源岩富含膏、盐质成分,使其测井响应特征发生极大改变,给测井评价烃源岩带来困难。基于实测数据,分析了盐湖相烃源岩中普遍发育的纯泥岩、含膏(盐)泥岩和膏(盐)质泥岩有机碳含量的测井响应模式,发现纯泥岩和含膏(盐)泥岩TOC与AC和LogRt呈正比,与DEN呈反比,膏(盐)质泥岩TOC与DEN呈正比,与LogRt呈反比,并基于此建立了盐湖相烃源岩测井评价方法,即首先利用ΔGR区分岩性,再针对不同岩性建立TOC评价模型,最后根据实测S₁+S₂和TOC建立相关关系,就可以求取烃源岩的TOC和S₁+S₂。利用该方法对东营凹陷沙四下亚段烃源岩性质和展布进行分析,发现预测TOC与实测TOC吻合程度高,具有一定推广价值。     

涪陵兴隆地区吴家坪组烃源岩生烃潜力评价

川东南吴家坪组烃源岩是二叠系-三叠系碳酸盐岩大中型气田的主要气源,通过分析研究表明:该地区吴家坪组烃源岩的TOC均值为2.24%,主要分布在1%⁷%之间,为中等-很好品质的烃源岩,其中,炭质泥岩样品的TOC均值达到4.48%,远高于其他岩性,对吴家坪组烃源岩的生烃能力贡献最高;吴家坪组炭质泥岩的δ7%之间,为中等-很好品质的烃源岩,其中,炭质泥岩样品的TOC均值达到4.48%,远高于其他岩性,对吴家坪组烃源岩的生烃能力贡献最高;吴家坪组炭质泥岩的δ⁽¹³⁾C值分布在-28‰(13)C值分布在-28‰^-26‰之间,其类型指数TI值均在80以上,有机质类型判断为Ⅰ-Ⅱ_1型,产烃能力强;镜质体反射率在2.0%以上,均值达到2.29%,表明该烃源岩处于过成熟阶段,以生成干气为主。     

阿姆河右岸地区侏罗系海相烃源岩生烃潜力

阿姆河右岸地区侏罗系发育三种类型的烃源岩,其有机质丰度均不相同,上侏罗统海相高伽马值泥岩的最高,其次为海相泥灰岩,中下侏罗统海陆过渡相煤系泥岩相对偏低,烃源岩的等级分别属于好烃源岩、中等烃源岩和中—差烃源岩。对比表明,这三种烃源岩的有机质丰度高于中国含油气盆地的同类型烃源岩,说明盆地具有油气生成的较好物质基础。本区海相烃源岩干酪根微组分中腐泥组含量高,但干酪根中氢原子含量低,有机质主要来源于藻类等低等生物。根据干酪根H/C原子比、氢指数IH和碳同位素δ13C三项指标判断,上侏罗统海相烃源岩属于Ⅱ—Ⅲ型母质。上侏罗统高伽马值泥岩和泥灰岩已达生烃高峰阶段(Ro大多在0.8%~1.3%),有利于常规油、凝析油和湿气的生成,总烃/有机碳已达到15.88%~18.4%,接近Ⅱ型烃源岩液态烃的产烃率,说明侏罗系海相烃源岩具有较高的生烃能力。     

阿姆河右岸地区侏罗系海相烃源岩生烃潜力

阿姆河右岸地区侏罗系发育三种类型的烃源岩,其有机质丰度均不相同,上侏罗统海相高伽马值泥岩的最高,其次为海相泥灰岩,中下侏罗统海陆过渡相煤系泥岩相对偏低,烃源岩的等级分别属于好烃源岩、中等烃源岩和中—差烃源岩。对比表明,这三种烃源岩的有机质丰度高于中国含油气盆地的同类型烃源岩,说明盆地具有油气生成的较好物质基础。本区海相烃源岩干酪根微组分中腐泥组含量高,但干酪根中氢原子含量低,有机质主要来源于藻类等低等生物。根据干酪根H/C原子比、氢指数IH和碳同位素δ13C三项指标判断,上侏罗统海相烃源岩属于Ⅱ—Ⅲ型母质。上侏罗统高伽马值泥岩和泥灰岩已达生烃高峰阶段(Ro大多在0.8%~1.3%),有利于常规油、凝析油和湿气的生成,总烃/有机碳已达到15.88%~18.4%,接近Ⅱ型烃源岩液态烃的产烃率,说明侏罗系海相烃源岩具有较高的生烃能力。     

西湖凹陷平湖组滨海型煤系烃源岩发育环境及其控制因素

西湖凹陷平湖组是凹陷内油气藏形成的主力源岩之一,其烃源岩岩石学类型主要有泥岩、炭质泥岩和煤,有机质类型为Ⅱ-Ⅲ型,有机质丰度较高,总体为中等-好烃源岩.西湖凹陷平湖组发育的沉积环境主要为海湾、潮汐影响的三角洲、辫状河三角洲及潮坪,而发育烃源岩的沉积环境主要为海湾和潮坪,此时期沉积水体介质条件为咸水-半咸水,在三角洲和潮坪发育的泥炭沼泽中表现为氧化性,海湾环境中表现为弱还原性.平湖组源岩的发育受控于古气候、沉积环境、海平面变化及古构造格局,其中古构造格局控制着烃源岩的发育厚度和位置,海平面变化控制着烃源岩在地层内部的分布特点,古气候为烃源岩的发育提供了良好的物质背景,沉积环境控制着烃源岩的丰度、类型和保存条件.在平湖组烃源岩发育环境及控制因素研究的基础上,建立了平湖组烃源岩发育的沉积模式.     

鄂尔多斯盆地奥陶系烃源岩发育模式和天然气生成潜力

鄂尔多斯盆地发现了源于奥陶系烃源岩的天然气,奥陶系浅海台地及边缘相有机质沉积和烃源岩的分布和评价再次引起人们的关注.笔者经过野外和岩芯采样分析,利用实测TOC标定的200余口探井测井信息识别出TOC较高的烃源岩空间分布;通过岩性组合和沉积环境分析,提出了盆地中东部的海侵期水体较深洼地和海退期咸化洼地、盆地西南缘的低水位深洼槽和高水位浅洼槽发育TOC含量较高的烃源岩;并且通过热模拟实验证实,这些烃源岩生气率在290～325 ml/gTOC,能够形成自生自储型天然气藏.     

阿尔及利亚Chelif盆地中—新生界烃源岩研究

Chelif盆地的勘探在近半个世纪一直没有突破,是否存在有效烃源岩成为制约勘探决策的主要因素。在分析Chelif盆地地表和钻井样品地球化学特征的基础上,研究和预测了中—新生界烃源岩性质与分布,并且采用ΔlogR技术计算TOC含量以弥补露头采样的不足。研究显示,Chelif盆地是阿尔及利亚西北部的中—新生界叠合盆地。在白垩纪Chelif盆地处于被动大陆边缘的拉张构造环境,属于海相盆地;到新生代盆地演变为山间盆地,经历断坳演化过程,形成了快速充填的沉积特征。盆地发育上白垩统、下中新统和上中新统3套烃源岩,有机质丰度显示,该烃源岩为中等—好烃源岩,含Ⅱ型干酪根,有机质热演化处于低成熟—成熟阶段。上白垩统泥灰岩为盆地的主力烃源岩,盆地油气源较丰富,具有较好的勘探前景。     

内蒙古石拐盆地下侏罗统武当沟组烃源岩有机地球化学特征

内蒙古石拐盆地广泛发育下侏罗统武当沟组煤系烃源岩.在进行野外地质勘查、典型剖面实测、样品采集及实验分析基础上,进行了有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度等有机地球化学特征研究,初步对其生烃潜力进行评价.研究认为,石拐盆地中下侏罗统武当沟组烃源岩TOC含量主要分布于0.7%~12.4%,有机质类型为Ⅱ2型和Ⅲ型,Ro分布于0.47%~0.71%之间,演化程度为未成熟-低成熟.武当沟组是内蒙古中部地区重要的生烃层系,具备非常规油气资源潜力.     

煤和煤系泥岩生油能力再评价

煤和分散有机质（煤系泥岩或页岩）对煤成油田的贡献大小一直没有获得统一认识,这导致煤是否具有生排油能力直到现在仍然争论不休。选择了两个典型侏罗系煤和一个煤系泥岩样品,分别进行了限定体系热解生烃模拟,结果表明热解特征较差的泥岩（H／C 0．77,IH 146mg／g）却比中等富氢煤（H／C 0．82,IH 260mg／g）的生油量高出2．7倍,是一般煤（H／C 0．75,IH 199mg／g）生油潜力的6倍。这暗示着在煤成油评价中,不能简单把煤和煤系分散有机质对等进行评价,不然会低估煤系相对分散有机质的贡献而过高估计了煤的作用。热解模拟结果与吐哈盆地台北凹陷煤系岩石中有机质含量对比结果表明,该凹陷煤成油更可能来自于煤系泥岩而不是煤本身。此外,通过分析发现煤中液态烃稳定性较差,一般在低熟阶段就开始裂解生气,因此,被国内外学者普遍采纳的,IH（或S1）随成熟度变化的趋势不能作为判断煤排油门限的有效参考。     

泥页岩有机非均质性评价及其在烃源岩分级评价中的应用——以辽西拗陷中元古界蓟县系为例

泥页岩有机质丰度存在较强的有机非均质性,利用有限的测试样品难以表征整套烃源岩层的生烃潜力.以辽西拗陷辽凌地2井为研究对象,对蓟县系主要烃源岩层铁岭组与洪水庄组进行剖析,在有机质地球化学特征研究的基础上,利用烃源岩层的测井响应特征,采用变系数ΔlogR技术刻画该井烃源岩TOC,进而实现烃源岩分级评价,得到不同丰度级别烃源岩的空间分布特征.结果表明,洪水庄组烃源岩有机质丰度一般在2%以上,明显高于铁岭组,有机质类型都以Ⅱ型为主并含少量Ⅰ型干酪根,烃源岩都处于生气高峰期的过成熟阶段,应为蓟县系主力烃源岩层.     

莺-琼盆地海相烃源岩特征及高温高压环境有机质热演化

莺歌海盆地与琼东南盆地存在渐新统海岸平原-半封闭浅海相和中新统浅海相两套海相烃源岩。其中,渐新统烃源岩发育于琼东南盆地早第三纪半地堑,存在海岸平原和半封闭浅海两类烃源岩组合。海岸平原含煤烃源岩有机质丰度高,富含陆源有机质,具有很好的生气潜力;半封闭浅海相烃源岩TOC含量总体低于1.0%,但其规模大且存在TOC1.5%的较高丰度段,故亦具有较大的生气能力。中新统海相烃源岩主要分布于莺歌海盆地裂后热沉降形成的中央坳陷,其有机质丰度横向变化比较大,位于中央坳陷带的烃源岩有机质丰度较高,TOC大多在0.40%～2.97%之间,有机质以气型干酪根为主。盆地的高地温为有机质向天然气转化提供了有利的条件,尤其是热流体活动使浅层有机质超前熟化,但地层超压对有机质热演化也有一定的抑制作用。盆地模拟结果显示,莺-琼盆地主要凹陷烃源岩大量生气时间较晚,与圈闭形成期的时空配置好,有利于成藏。     

松辽盆地西部斜坡区上二叠统林西组生烃潜力评价——来自吉白地2井的证据

对松辽盆地西部斜坡区中部吉白地2井上二叠统林西组的烃源岩发育特征及有机地球化学特征进行了系统研究.结果表明,该区上二叠统林西组暗色泥岩、板岩发育,单层最大厚度为29 m,累计厚度达138.42 m.有机碳含量为0.01%~2.10%,平均为0.62%,整体为中等烃源岩范畴,有机质丰度较高.应用干酪根碳同位素、干酪根元素法综合分析,判断其有机质类型以Ⅱ型干酪根为主,部分为Ⅲ型干酪根.镜质组反射率与伊利石结晶度分析表明烃源岩热演化达到高成熟-过成熟阶段,整体处于成岩作用阶段.综合评价认为该区上二叠统林西组具备一定的生烃潜力,且以生气为主,具有一定的页岩气资源前景.     

近海陆架盆地优质烃源岩的测井评价展望

优质烃源岩的分布对油气成藏具有控制意义,在潜在烃源岩发育层段中找出优质烃源岩,是进一步提高我国近海盆地油气勘探水平的关键环节之一。海上勘探取岩心困难,制约了对烃源岩的优选。目前已建立了利用测井信息评价烃源岩的方法,并在陆上的渤海湾盆地济阳坳陷和柴达木盆地取得了较好的应用效果。我国近海盆地与这些陆上盆地具有相似的地质特征,所建立的测井评价方法也将同样适用。已知东海、珠江口、莺歌海以及渤海等浅海盆地的烃源岩非均质性都比较严重,在厚度巨大、分布很广的暗色泥页岩中找出优质烃源岩,将有效提高我国近海盆地的油气勘探成功率。     

大杨树盆地中部甘河地区嫩江组烃源岩生烃潜力分析

通过岩石热解、总有机碳、镜质体反射率、饱和烃气相色谱-质谱等测试方法,系统分析大杨树盆地中部甘河地区嫩江组烃源岩有机地球化学、生物标志化合物特征,评价其生烃潜力。结果表明,大杨树盆地中部甘河地区嫩江组暗色泥岩有机质丰度较高,属于中等-好烃源岩,有机质类型主要为Ⅱ型干酪根,处于成熟阶段,是一套好的烃源岩。烃源岩形成于还原性的淡-微咸水的水体沉积环境中,有机质来源为混合来源,且以陆生高等植物来源贡献较大。总体显示大杨树盆地中部甘河地区嫩江组烃源岩具有一定的生烃潜力。     

东尼日尔盆地Tenere坳陷上白垩统海相烃源岩评价及勘探潜力

东尼日尔盆地是中西非裂谷系中典型的中—新生代裂谷盆地。Tenere坳陷位于盆地西北部,包括西部凹陷、东Ⅰ凹陷和东Ⅱ凹陷。对Saha-1井上白垩统岩屑样品的分析揭示,干酪根显微组分以不发荧光或弱荧光的无定形体为主,岩石抽提物中C29甾烷优势明显,说明该井上白垩统泥岩有机质输入以陆源植物为主。岩石热解分析表明上白垩统Yogou组泥岩大多数为中等—好烃源岩,有机质以Ⅱ2-Ⅲ型为主,Donga组泥岩大部分为差—中等烃源岩,以Ⅲ型为主;岩石热解峰温指示烃源岩成熟门限深度为2300 m左右。生烃史模拟显示,Saha-1井Yogou组泥岩尚未开始生烃,Donga组在白垩纪末期开始生烃,下部已进入生气阶段。综合研究认为Tenere坳陷的西部凹陷勘探潜力较大,而东Ⅰ凹陷和东Ⅱ凹陷潜力有限。