非洲乍得Bongor盆地西部凹陷烃源岩评价

陈晓娜,文志刚,宋换新 (长江大学地球化学系,湖北荆州434023)

Bongor盆地位于非洲乍得南部,在平面上呈纺锤状,东西长约300km,南北宽约40～70km,总面积约1.8×104km2。Bongor盆地是受中非剪切带右旋走滑诱导发育起来的陆相中-新生代裂谷盆地 (箕状断陷盆地),断裂非常发育,构造复杂[1-3]。该盆地在南断北超的构造上,还存在着北断南超的局部构造变化,使盆地在东西方向上产生了结构样式的变化,在南北方向上出现不同的构造样式。Bongor盆地进一步可划分出3个次级凹陷、1个古凸起带和8个构造,这3个次级凹陷是位于盆地深凹带的东部凹陷和西部凹陷、位于盆地西南的南部凹陷,其中西部凹陷位于Bongor盆地最西端,区内面积约700km2,沉积厚度最大可达5000m。Annona-1和Tamarind-1井是研究区内2口重点新探井,对其不同层段烃源岩的生烃潜力进行剖析,确定主力生油岩层段,将对西部凹陷下一步的勘探开发起着至关重要的作用。研究区主要勘探层系——下白垩统为典型的陆相湖盆碎屑岩地层,共发育5套烃源岩,即Baobab、Ronier、Kubla、Mimosa和Prosopis层位。由于分析样品的限制,笔者主要研究其中Kubla、Mimosa和Prosopis3个层位 (主要发育湖相暗色泥质烃源岩,适用于湖相烃源岩的评价体系),据此评价Bongor盆地西部凹陷烃源岩,为该研究区油气勘探提供一定科学依据。

1 烃源岩纵向分布

研究区探井Annona-1和Tamarind-1井的录井资料统计 (见表1)表明,Annona-1井下白垩统暗色泥岩总厚度约为1325.8m,Tamarind-1井下白垩统暗色泥岩总厚约为1387m,其Kubla和Mimosa层位烃源岩比较发育,各层位暗色泥岩厚度都在340m以上。

表1 Annona-1和Tamarind-1井暗色泥岩厚度统计

2 有机质丰度

2.1 有机碳

研究区内探井Tamarind-1井59个泥岩样品分析结果显示,总有机碳含量(TOC)分布范围为0.28%～2.47%,平均值为1.21%,有机碳含量较高,主体为好烃源岩。所分析的59个泥岩样品中53.3%的样品为好烃源,33.3%的样品为中等烃源岩 (见图1);Annona-1井128个泥岩样品有机碳分布范围为0.16%～12.80%,平均值为1.12%,有机碳含量相对Tamarind-1井稍低,主体为中等-好烃源岩。全井128个泥岩样品中各级烃源岩分布相对Tamarind-1井比较均匀,其中21.9%的样品为非烃源,17.2%的样品为差烃源岩,27.3%的样品为中等烃源岩,有机碳达到好烃源岩的样品为26.6%,最好烃源岩的样品仅为7.0%(见图1)。

图1 Annona-1和 Tamarind-1井有机碳分布直方图

图2 Annona-1和Tamarind-1井生烃潜量分布直方图

2.2 生烃潜量

研究区内探井Tamarind-1井59个泥岩样品热解分析结果显示,生烃潜量(S1+S2)为0.38～20.71mg/g,平均值为4.65mg/g,生烃潜量含量不高,主体为中等烃源岩,其中中等烃源岩样品为66.7%,好烃源岩样品为18.3%;Annona-1井128个泥岩样品分析结果显示生烃潜力分布区间0.14～88.54mg/g,平均值为4.57mg/g,生烃潜量明显降低,主体为差烃源岩,其中差烃源岩竟高达58.2%,中等烃源岩样品为28.2%,生烃潜量远远不及Tamarind-1井(见图2)。

综合评价表明,西部凹陷烃源岩有机质丰度较高,大部分达到中等-好烃源岩的标准,少部分达到最好烃源岩的标准。

3 有机质类型

有机质类型是评价烃源岩质量的主要指标,类型的差异将会影响烃源岩有机质的生烃潜力和烃类产物的差别。笔者主要从干酪根显微组分、干酪根碳同位素组成和岩石热解参数3个方面对研究区烃源岩有机质类型进行分析。

3.1 干酪根镜检分析

研究区烃源岩样品有机质类型多样,但是 Tamarind-1井 Prosopis层位 (2780～2835m)和Annona-1井Mimosa层位 (2685～2760m)2个样品都表现出富含腐泥组与镜质组特征,镜检结果类型指数分别为57.4和47.7,有机质类型表现为Ⅱ1型。

3.2 干酪根碳同位素分析

干酪根碳同位素分析结果显示,Bongor盆地西部凹陷Tamarind-1井Prosopis层位烃源岩样品碳同位素为-26.9‰,为Ⅱ1有机质。Annona-1井 Mimosa层位烃源岩样品干酪根碳同位素分布为-27.5‰,为Ⅱ1有机质,这与干酪根镜检分析结果一致。

3.3 热解资料分析

研究区内探井Tamarind-1井有机质类型图如图3所示。从图3可以看出,Tamarind-1井有机质类型几乎全为Ⅱ1-Ⅰ型,其中Kubla层位有机质类型主要为Ⅰ型,Mimosa层位烃源岩有机质类型主要为Ⅱ1型,少量为Ⅰ型,Prosopis层位有机质类型主要为Ⅱ1-Ⅰ型,总的来说,Tamarind-1井有机质类型较好,有利于油的生成;Annona-1井有机质类型大部分是Ⅱ1-Ⅱ2型,其中Kubla层位有机质类型主要为Ⅱ2型,Mimosa层位烃源岩有机质类型主要为Ⅰ-Ⅱ1型,少量为Ⅱ2型,总的来说,Annona-1井Mimosa层位机质类型较好于Kubla层位,有利于油的生成。

图3 Tamarind-1井和Annona-1井有机质类型图

综合上述研究,认为西部凹陷烃源岩有机质类型较好,主体为Ⅱ1-Ⅰ型,上覆的Kubla层位烃源岩有机质类型相对较差,主要为Ⅱ2型。

4 有机质成熟度

评价烃源岩成熟度的指标有很多,经常应用的地化指标有镜质体反射率、最高热解温度和生物标志化合物参数等。

4.1 镜质体反射率

研究区内Tamarind-1井Prosopis层位和Annona-1井Mimosa层位样品的镜质体反射率(Ro)分别为0.730%和0.734%,表明Prosopis和Mimosa层位烃源岩已经进入成熟阶段。

4.2 最高热解温度

研究区内Tamarind-1井和Annona-1井的实测最高热解温度(Tmax)与深度关系图如图4所示。由图4可知,Tamarind-1井烃源岩基本都已经成熟,尤其Prosopis层位部分烃源岩已经进入高成熟阶段;Annona-1井大部分烃源岩已经进入成熟阶段,但是Kubla层位的部分烃源岩热演化阶段明显偏低,主体还处于为低成熟-成熟阶段。

4.3 生物化合物参数

甾烷 C29ααα20S/(20S+20R)与 C29ββ/(αα+ββ)是目前最常用的划分烃源岩成熟度的生物标志化合物参数[4]。王铁冠等[5]认为0.4为这上述参数划分烃源岩成熟度的界限值,即小于0.4为未熟-低熟烃源岩,大于0.4则为成熟烃源岩。

研究区内探井Annona-1井Mimosa层位样品和Tamarind-1井Prosopis层位样品C2920S/(20S+20R)的值均为0.43,C29ββ/(α α+ββ)的值分别为 0.38和0.43,依据文献 [5],可认为Mimosa层位和Prosopis层位烃源岩都已经进入成熟阶段。

图4 西部凹陷各井Tmax-深度关系图

5 结 论

1)Bongor盆地西部凹陷有机碳含量分布在0.16%～12.80%之间,平均值为1.15%;生烃潜量分布范围为0.14～88.54mg/g,平均值为4.60mg/g。研究认为,研究区大部分烃源岩在机质丰度方面达到中等-好烃源岩的标准,小部分烃源岩已经达到更好烃源岩的标准。

2)Bongor盆地西部凹陷烃源岩有机质类型主要为Ⅱ1-Ⅰ型,浅部的Kubla层位烃源岩有机质类型相对较差,主要为Ⅱ2型。

3)该研究区烃源岩有机质成熟度较高,基本都已经进入成熟演化阶段,并且随着深度的增加成熟度有增大的趋势,深部的Mimosa和Prosopis层位部分烃源岩已经进入高成熟阶段。

[1]Genik G J.Regional framework,structural and petroleum aspects of rift basins in Niger,Chad and the Central African Republic[J].Tectonophysics,1992,213:169-185.

[2]Genik G J.Petroleum geology of cretaceous-Tertiary rift basins in Niger,Chad,and central African republic[J].A APG Bulletin,1993,77:1405-1434.

[3]陈忠民,刘洛夫,卞德智,等.乍得南部B盆地下白垩统碎屑岩储集层成岩演化及特征[J].石油勘探与开发,2006,33(2):250-254.

[4]包建平,张功成,朱俊章,等.渤中凹陷原油生物标志物特征与成因类型划分 [J].中国海上油气 (地质),2002,16(1):11-18.

[5]Peters K E,Moldowan J M.The biomarker guide: Interpretin go to-lceular Fossils in Petroleum and Ancient Sediments[M].NewJersey:Prentice Hall,1993.