川西坳陷上三叠统须一段烃源岩地球化学特征分析

2012-11-21杨见，张敏

长江大学学报(自科版) 2012年34期

关键词：烃源岩马鞍生烃

杨见，张敏

油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) (长江大学地球环境与水资源学院，湖北荆州434023)

陈晓娜

(中石化中原油田分公司采油二厂，河南濮阳 457532)

川西坳陷上三叠统须一段烃源岩地球化学特征分析

杨见，张敏

油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) (长江大学地球环境与水资源学院，湖北荆州434023)

陈晓娜

(中石化中原油田分公司采油二厂，河南濮阳 457532)

基于岩石热解、有机质显微组分等实测数据，对川西坳陷上三叠统须一段(马鞍塘子组-小塘子组)的烃源岩地球化学特征进行分析。研究认为，川西坳陷须一段的有机质类型比较丰富，包括Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型有机质，其中中段以Ⅲ型有机质为主，Ⅰ型有机质次之，而北段和南段基本上都是Ⅲ型有机质；有机质丰度在平面上变化较大，但绝大多数超出残余有机碳的下限值(0.5%)，部分样品达到优质烃源岩的标准，平均值大于1.0%，整体为中等-好的烃源岩，北段少数的灰岩也具有一定的生烃能力；须一段烃源岩普遍处于高成熟-过成熟演化阶段，因而生烃潜力非常可观；与须三、五段烃源岩的有关地球化学特征进行对比分析，进一步表明须一段为川西坳陷上三叠统主力烃源岩。

川西坳陷；须一段；上三叠统；主力烃源岩

自从发现川西坳陷深源气以来，许多学者一直致力于川西坳陷上三叠统须家河组沉积岩的研究，根据各层段供烃能力的差异、生储盖判别标准和沉积地质特征等因素，把川西坳陷须家河组的须一、三、五段作为主力气源岩及区域性盖层，将须二、四段作为主力储层及次要气源岩[1-7]。其中须一段是上三叠统在川西坳陷埋藏最深的沉积层段，与下伏的中三叠统雷口坡组沉积岩成不整合接触，而上覆的须二段和须三段分别为其油气提供理想的储层和区域性盖层[8]。然而长期以来，由于川西坳陷须一段的沉积环境复杂且钻井资料较少，致使针对须一段(马鞍塘子组-小塘子组)能否为须二段提供充足的气源形成工业气藏的研究未有明确的认识。为此，笔者对川西坳陷上三叠统须一段烃源岩地球化学特征进行了分析。

1 有机质丰度及成熟度

为了更加科学地对该区烃源岩的有机质丰度、类型、成熟度进行综合评价，笔者依据所取样品的井位、地球化学特征及区域地质背景，把川西坳陷上三叠统须一段分为南段、中段和北段，其中中段细分为西鸭子河-金马场区、洛带、川合-川江-丰谷及龙门山前缘陡坡带。

川西坳陷南段的黑色泥质岩的有机碳含量为0.83%～4.38%，平均2.31%；川西坳陷中段有机质丰度最高的是鸭子河-金马场区(如川鸭92、川鸭95和金深1井)，其黑色页岩的有机碳含量为0.65%～9.07%，平均2.83%；有机质丰度最低的是川合-川江-丰谷区(如川丰563、川江566、川高561和川合100井)，其黑色页岩的有机碳含量为0.54%～1.84%，平均1.01%，在龙门山前缘陡坡带(如龙深1井)沉积的少量海相碳酸盐，其有机碳含量为0.22%～0.72%，平均0.37%；川西坳陷北段的灰黑色泥岩的有机碳含量为0.19%～12.70%，平均1.52%。

图1 川西坳陷上三叠统须家河组须一段的有机质成熟度随深度的变化

须一段(马鞍塘子组-小塘子组)是川西坳陷上三叠统埋藏最深的沉积层段，有机质演化程度高。整个须一段烃源岩的有机质基本上处于高成熟阶段，其中川西中段烃源岩的有机质甚至已达到过成熟阶段(见图1)。如此高的演化程度，必然导致烃源岩的生烃潜力降低，以致失去判别该区原始有机质生烃潜力的意义。目前须一段烃源岩的生烃潜力在总体上分布是北段高于南段，以中段为最低，其原因可能是由于有机质演化程度不同造成的。

若以残余有机碳0.5%作为下限值，就整个川西坳陷上三叠统的马鞍塘子组-小塘子组而言，即使不考虑有机质演化程度对丰度的影响，其泥页岩的残余有机碳仍然达到中等-好的烃源岩的标准。若以0.1%～0.25%为高成熟-过成熟碳酸盐烃源岩有机碳下限值[9]，该区深处的碳酸盐烃源岩仍具有一定的生烃能力。

2 有机质类型

图2 川西坳陷上三叠统须家河组须一段中段全岩显微组分三角图

川西坳陷上三叠统马鞍塘子组-小塘子组(T3m+t)的沉积环境处于海陆过度相，物源供给在横向和纵向上变化较大。全岩镜检结果表明，川西坳陷中段暗色泥岩中存在Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型3种有机质类型，其中Ⅲ型为主，Ⅰ型次之(见图2)。具有较好生烃能力的腐泥组加壳质组占总组分的0～77%，平均29.54%；具有中等生气能力的镜质组占总组分的1.00%～100%，平均42.84%，而不具生烃能力的惰质组11.5%～42.5%，平均24.38%。

对烃源岩提取可溶有机质的族组分分析结果(见表1)表明，川西坳陷上三叠统马鞍塘子组-小塘子组的南段和北段的烃源岩有机质基本上都是Ⅲ型有机质。数据显示，沥青质与非烃占总组分高达64.17%～81.15%，这可能是有机质演化程度高造成的，如果排除有机质成熟度的影响，该地区原始有机质类型是较好的。

表1 川西坳陷上三叠统须家河组须一段南、北段烃源岩族组分数据表

3 烃源岩排烃对比分析

烃源岩中的原始有机质干酪根在地质演化过程中，若生成的烃类没有发生运移作用，那么有机质转化率S1/(S1+S2)随有机质演化程度的加深而不断增加；若发生运移排烃作用，S1/(S1+S2)随有机质演化程度的加深将出现复杂但有规律的变化[9]。川西坳陷上三叠统须家河组须三段、须五段与须一段有机质转化率与成熟度之间的关系如图3所示。由图3可知，最高热解峰温Tmax值在440～470℃时，S1/(S1+S2)随Tmax值增加而增加，这表明生成的烃量正在不断满足岩石自身孔隙水溶、油溶和毛细管封闭等多种形式的存留需要,这一过程或许有少量的液态烃、气态烃以水溶相和扩散相排出；Tmax值在 470～510℃时，S1/(S1+S2)随Tmax值增加而迅速降低，这主要是由于源岩中已生成的残余可溶有机质在高温下裂解，生成凝析油-湿气，在增高的地层压力下，以幕式方式大量排出；Tmax值在510～580℃时，S1/(S1+S2)随Tmax值增加总体上有所增加，这可能是残余干酪根在不断达到新的结构化学平衡过程中，部分转化为可溶有机质，但在异常高压下，抑制了向气态烃的转化。在Tmax值大于580℃时，温度的作用超过压力的抑制作用，有少量的干气排出，直至生烃潜力枯竭。

勘探实践证实，川西坳陷上三叠统须三段、须五段为主力烃源岩，为该区域气藏的形成做出重要贡献，而须家河组须一段与须三段、须五段烃源岩的地球化学特征很相似，尽管其残余有机碳丰度有所降低，那也很可能是有机质演化程度的差异造成的(见图4)。两者的有机质转化率随有机质演化的变化规律表明，须一段确实可以作为川西坳陷上三叠统须家河组主力烃源岩。