藏北安多地区晚侏罗世生物礁含油性研究

钱 会,李 梦,肖传桃,李 超 (长江大学地球科学学院,湖北荆州434023)

生物礁是碳酸盐沉积中一种重要的含油气类型,从古生代志留纪至新生代中新世都发现了生物礁油气藏,其中以志留纪、泥盆纪、二叠纪、白垩纪、古近纪、新近纪的生物礁油气藏较为常见[1-2]。近年来,中国西部油气勘探广受关注,随着中国西部克拉通盆地 (特别是塔里木盆地、鄂尔多斯盆地)油气勘探的不断深入,对生物礁的分布及油气成因的研究也在不断深化。由于青藏高原地质构造背景复杂,自然地理环境恶劣,石油地质研究十分困难,是我国唯一没有进行大规模油气勘探的地区。藏北上侏罗统生物礁的发现填补了藏北地区无礁的空白[3],对藏北地区生物礁进行油气研究、对于西藏地区进行油气勘探和评价具有重要实际意义。下面,笔者对藏北安多地区晚侏罗世生物礁含油性进行研究,为藏北地区油气资源评价提供参考。

1 含礁层序特征

安多东巧生物礁产于上侏罗统沙木罗组中,沙木罗组以灰-灰黑色砂页岩、生物礁灰岩为主,属于较典型的陆源碎屑和碳酸盐混合沉积,产有较丰富的生物化石[3-4]。沙木罗组下部为潮坪相碎屑岩沉积,其上部为1套碳酸盐台地相沉积,其中发育生物礁特色沉积。沙木罗组中含有大量古生物化石,主要生物门类包括珊瑚、层孔虫、水螅类及植物化石。

研究表明,上侏罗统沙木罗组中的生物礁赋存于3个层系中,厚度多为2～3.5m,在剖面中横向延伸80m左右,在区域上延伸10km左右,其中,上侏罗统安多东巧生物礁具有厚度小、数量多、规模小和分布广等特点[3-5]。生物礁中含有层孔虫Cladocoropsis mirabilis、C.nanoxi、Parastromatopora compact和Milleporidium remesi等。礁体多呈丘状、面包状和似层状等,横向上具指状相变特征,分带明显。采用文献 [6]的分类方案,将该区上侏罗统生物礁划分为筒状层孔虫-枝状层孔虫障积岩隆礁、枝状层孔虫障积岩隆礁、筒状层孔虫障积岩隆礁、筒状层孔虫-块状层孔虫障积-骨架礁和筒状层孔虫-六射珊瑚障积-骨架礁,将礁体岩相分为障积岩相和障积-骨架岩相2大类。

2 烃源岩特征

2.1 有机质丰度

在含油气盆地中,有效烃源岩中必须具备良好的有机质类型和丰富的有机质数量,这是沉积盆地中油气聚集的物质基础,也是决定烃源岩生烃能力的主要因素。再进行生油岩有机质丰度评价时,可采用岩石中总有机碳含量 (TOC)、氯仿沥青 “A”含量、总烃含量 (HC)及岩石热解生烃潜量(S1+S2)等指标。

通过对东巧含礁层序样品中煤样 (1个)、灰岩 (2个)进行详细分析,结果表明,煤样中有机碳含量高达25.2%、氯仿沥青 “A”为1900mg/L、总烃含量457.9mg/L、生烃潜量为16.03mg/g。显然其有机质丰度很高,但由于其厚度仅为10m左右,不具备开采价值。若在区域中能发现厚度较大的该类沉积,则应在勘探中加以重视。灰岩样品 (生物灰岩和含生物灰岩)中有机碳平均值为0.11%、氯仿沥青 “A”为10mg/L、总烃含量为5.3mg/L、生烃潜量只有0.1mg/g。据前人研究可知[7-9],碳酸盐岩的有机碳含量要达到0.4%～0.5%才能有效排烃,成为有效烃源岩,而有机碳含量低于0.1%、总烃含量低于100mg/L、生烃潜量小于0.5mg/g的岩层为非烃源岩。因此,用上述碳酸盐岩有机质丰度标准进行评价,东巧地区上侏罗统沙木罗组岩层为非烃源岩。

2.2 有机质类型

在不同沉积环境中,由于沉积物中生物输入的不同,在沉积岩中形成了不同类型有机质,而不同类型有机质在成岩过程中的生烃能力有很大差异。因此,准确判别烃源岩的有机质类型对于烃源岩的评价是很重要的。

在东巧地区含礁层序中共采集了4个样品,其中礁灰岩中4个、下部煤系地层以及碳质页岩各1个。

据分析,灰岩干酪根镜下鉴定腐泥组占88%,壳质组、镜质组和惰质组共占12%。类型指数T为79.3,指示礁灰岩有机质类型为含腐殖腐泥型 (Ⅰ2)[10]。然而,灰岩干酪根饱和烃含量高达46.7%,芳香烃仅有6.7%,饱/芳比值高达7.0。在5a规则甾烷中C27胆甾烷占有28%,指示水生物输入占有一定比例,进一步说明礁灰岩有机质类型为Ⅰ2型。因此,东巧上侏罗统含礁层序中的礁灰岩有机质类型为含腐植腐泥型 (Ⅰ2)。

2.3 有机质成熟度

沉积岩中有机质丰度和类型是生成油气的物质基础,但是只有有机质达到一定的热演化程度才能开始大量生烃。有机质成熟度可以表示沉积有机质向油气转化的热演化程度。由于在烃源岩中有机质的物理和化学性质都发生相应改变,并且上述过程不可逆,因而可以用有机质的某些物理性质和化学组成特点来判断有机质成熟度。镜质体反射率Ro值和孢粉颜色及色变指数是单一组分的演化参数,不受有机质组成的影响,并且其数值变化可以标志整个有机质演化的过程,因而以镜质体反射率 (Ro值)和孢粉颜色及色变指数作为评价有机质热演化成熟度的主要指标[10]。此外,表征有机质热演化特征的其他参数还有岩石热解最高热解峰温 (Tmax)及烃转化率 (S1/S1+S2)、饱和烃正构烷烃奇偶优势值、主峰碳数和生物标志物甾烷C29S/(S+R)、藿烷C31S/(S+R)异构化比值等多项指标。

研究表明,东巧上侏罗统含礁层序灰岩镜质体反射率Ro值为0.72%,孢粉颜色主要为棕黄-棕色,色变指数SCI为3.7,岩石热解最高峰温Tmax达到484℃,饱和烃正构烷烃奇偶优势值为1.05(逼近均势值1.0),甾烷C29S/(S+R)值为0.39,藿烷C31S/(S+R)比值为0.59,已达到异构化平衡,且镜质体反射率Ro值也已达到成熟度指标[10]。因此,上述指标表明东巧沙木罗组礁灰岩层序的有机质已进入成熟状态。

沙木罗组下部煤线以及炭质页岩分析结果与礁灰岩基本一致,其镜质体反射率Ro值为0.68%,孢粉颜色以棕黄-棕色为主,色变指数SCI为3.5,OEP值为0.91～1.07。煤线和炭质页岩岩石热解最高峰温Tmax分别为425℃和472℃,甾烷C29S/(S+R)值只有0.25,刚达到低成熟下限,但藿烷C31S/(S+R)比值达到0.6,已达到异构化平衡终点[10]。

由上述分析可知,该区烃源岩有机质已经进入成熟状态。

3 储集层特征

该区上侏罗统沙木罗组储层岩石类型主要为碎屑岩 (粉-细砂岩、粉砂岩、少量砾岩)和碳酸盐岩(颗粒灰岩、生物灰岩)。碎屑岩储层见于安多东巧地区,厚度97.99m。碳酸盐岩储层见于东巧地区和纳木错地区,厚度55.24m。碎屑岩主要为潮坪沉积,分选较好,方解石胶结,具压实、压溶和石英自生加大现象。碳酸盐岩为台地浅滩和生物礁相沉积,岩石具粒状方解石胶结和压实、压溶特点。

上侏罗统沙木罗组砂岩孔隙度为1.5%～ 15.2%,均值为8.36%。渗透率为 (0.022～1.4)×10-3μ m2,平均0.56×10-3μ m2,其中东巧地区含礁剖面的下部第5、6层孔隙度分别为12.9%、15.2%,渗透率为 (0.72～1.4)×10-3μ m2,属于低孔低渗储层,厚度64m,评价较好。砂岩的孔隙类型有粒间溶孔和长石、岩屑颗粒被溶蚀的模铸孔,其次为粒内孔。面孔率可达8%。孔径平均值为46μ m,属于细孔径。平均孔喉半径为0.522μ m,孔喉偏细,分选中等。

上侏罗统沙木罗组碳酸盐岩储层颗粒灰岩和生物灰岩物性差,孔隙度仅为1.2%～2.8%,渗透率(0.012～1.6)×10-3μ m2,其中东巧地区含礁剖面的下部第5、6层中生物礁灰岩孔隙度小于2%,渗透率为 (0.012～1.6)×10-3μ m2,属于特低孔特低渗储层,也可作为裂缝性储层。由于高含量的方解石胶结和部分的压实,导致岩石孔隙发育不完全。沙木罗组碳酸盐岩孔隙少,面孔率小于4%。孔径13.0～66.0μ m,孔径分布偏度 -0.3515～-0.4456,说明孔径偏细。平均孔喉半径为 0.443～3.239μ m,分选差。

4 结 论

1)生物礁产于安多东巧上侏罗统沙木罗组之中。沙木罗组以灰-灰黑色砂页岩、生物礁灰岩为主,属于较典型的陆源碎屑和碳酸盐混合沉积,产较丰富的生物化石。生物礁具有厚度小、数量多、规模小和分布广等特点。

2)根据碳酸盐岩有机质丰度标准进行评价,东巧地区上侏罗统沙木罗组岩层为非烃源岩;其有机质类型为含腐植腐泥型 (Ⅰ2)且已进入成熟状态。

3)东巧地区上侏罗统沙木罗组储层岩石类型主要为碎屑岩和碳酸盐岩;东巧地区上侏罗统沙木罗组储层属于低孔低渗储层,可作为裂缝性储层。

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