阿雷斯库姆下侏罗统有机质成熟史模拟研究

徐荣忠（西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065）

宋立军（西安石油大学地球科学与工程学院；陕西省油气成藏重点实验室，陕西 西安 710065）

王媛（西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065）

阿雷斯库姆坳陷位于哈萨克斯坦境内的图尔盖盆地东南部，是在一个由前寒武纪变质岩和古生代碳酸盐岩基底上发展起来的裂谷型坳陷［1］。近年来随着盆地勘探的逐渐深入，该坳陷成为地质工作者关注的热点地区之一，因此有必要对其烃源岩成熟演化过程进行详细研究。

盆地模拟技术是近年来在国际上兴起的一种油气资源评价和勘探的新技术，其主要运用地质学、地震、地球化学和计算机技术等对盆地演化形成及油气生成的过程进行数值模拟和定量分析。基于此，笔者对阿雷斯库姆坳陷烃源岩的有机质成熟史进行了模拟研究，以期获得有机质的成熟演化及油气生成的动态过程并标定出主力生油区以及有利聚集区带，从而更好地指导勘探工作。

1 区域地质概况

图尔盖盆地位于哈萨克斯坦中南部的乌拉尔山脉东麓，是一个近南北向展布的大型长轴盆地，由3个次级构造单元组成的一个中生代裂谷型盆地。阿尔斯库姆坳陷就是该盆地南部发育的一个重要构造的单元，由阿雷斯库姆、阿克沙布拉克、萨雷兰、鲍金根4个凹陷和阿克塞、阿希塞、塔巴克布拉克3个凸起组成，面积近3×104km2，属于一个在早－中侏罗世断陷、晚侏罗世拗陷的断－坳复合型盆地［2］。

2 结构构造演化情况

阿雷斯库姆坳陷在三叠世乌拉尔山缝合后，区域发生伸展，形成了一系列的地堑和半地堑，在下侏罗统时形成了厚度达2000～5000m的陆相粗碎屑岩和火山岩夹层，中侏罗世末期因区域应力场发生改变，导致该地区构造反转，形成了许多断裂及背斜构造（见图2）。晚侏罗世－早白垩世，由于冈底斯板块向北俯冲、挤压，导致上侏罗统大面积缺失，随着冈底斯板块由南西向北移动，西伯利亚板块由北东向南移动，二者形成右旋走滑剪切作用，使得之前张开的断层重新闭合并进入走滑模式，断陷转入拗陷阶段。进入渐新世以来，由于印度板块与中亚板块持续碰撞，使得原有的走滑断层重新开始活动，进而引发构造活动并使发生盆地分异［2］。

3 沉积地层特征

图1 阿雷斯库姆坳陷A-A′构造剖面图

阿雷斯库姆坳陷的主力烃源岩是广泛发育于图尔盖盆地的中、下侏罗统湖相暗色泥岩，厚度可达数千米，烃源岩有机质类型较好，生烃潜力巨大［3］。其中下侏罗统上部埃柏林组的泥岩中的干酪根类型为Ⅱ－Ⅲ型，总有机碳含量在1%～3%，沥青质含量可达0.01%～0.46%，厚度达2000m。阿雷斯库姆坳陷有多个油气储集层，其中侏罗统多尚组的浅湖相砂岩孔隙度约为3%～11%，渗透率为8mD；上侏罗统库姆科尔组的砂岩储层物性良好，平均孔隙度在21%～27%，渗透率最高可达2200mD；下白垩统达乌尔组储集层物性较好，孔隙度可达28%，渗透率约为500mD。阿雷斯库姆坳陷内发育有多套盖层，主要包括上侏罗统库姆科尔组上部、阿克沙布拉克组以及下白垩统乌尔组，其中下白垩统下乌尔组上部泥岩平均厚度在80m以上，发育广泛，属于区域性盖层，库木科尔组上部和阿克沙布拉克组泥岩盖层为局部盖层（见表1）。

表1 阿雷斯库姆坳陷沉积地层特征

4 地质模型建立及主要参数设置

4.1 建立地质模型

利用德国IES公司的PetroMod盆地模拟软件进行模拟，以阿雷斯库姆坳陷的地质剖面为底图，结合相关钻井资料并细化地层后，建立二维地质模型。通过综合录井资料设置地层年龄、岩性等参数。由于区域环境的变化，研究区在古近纪末期整体抬升，因此地层剥蚀主要发生在古近纪和新近纪，根据K1井、K2井和K3井的录井资料，利用趋势法求取地层剥蚀厚度［4］，可知剥蚀量在150～250m。

4.2 主要参数设置

1）古水深 利用沉积学、地球化学和生物等标志来描述水体深浅变化，计算古水深公式如下［4］：

式中，h为沉积古水深，m；D为沉积物颗粒直径，mm；λ为波痕的波长，cm；ρ为水介质密度，g/cm3；ρs为沉积物的密度，g/cm3。

依据上述公式，通过计算得到一个与不同沉积相类型对应的古水深变化范围表（见表2）。

由于早侏罗世发生海侵，以砂岩和泥岩沉积为主，处于局部浅海环境下，该研究区对应的古水深范围为10～50m，取平均值25m；晚侏罗世以滨湖相砂岩沉积为主，其对应的古水深范围为0～5m，取平均值2.5m；在晚白垩世该区域发生沉降，导致海水再次入侵，盆地沉积了浅海相碎屑岩，其对应的古水深范围为10～50m，取平均值25m。

2）古热流值 古热流值是模拟热演化史和生烃史的重要依据之一。研究表明［5］，陆内裂谷盆地热流值平均为75mW/m2，热沉降盆地热流值平均为50mW/m2，挤压拗陷盆地热流值平均在60mW/m2。据此可假定阿雷斯库姆坳陷在早侏罗世热流值为75mW/m2，中侏罗世热流值为50mW/m2，白垩纪-今热流值为60mW/m2。即自侏罗纪以来，所有井地温梯度均呈渐增趋势，侏罗纪时（2～2.5）℃/100m，白垩纪至现今为（2.5～3.0）℃/100m（实测井温梯度（2.0～3.0）℃/100m）。

表2 沉积相与古水深对应范围表

5 模拟结果分析

图2 阿雷斯库姆坳陷A-A′剖面有机质成熟度演化剖面图

根据确定的地质模型参数，对剖面A-A′有机质成熟度史进行了模拟（见图2）。

在晚侏罗世早期，阿雷斯库姆凹陷下侏罗统上部的埃柏林组烃源岩进入生烃门限（镜质体反射率Ro＞0.55%），开始生油（见图2（a））；到晚侏罗世末期，阿雷斯库姆凹陷的埃柏林组大面积生烃，下部已经达到主生烃期（见图2（b））。早白垩世末期，阿雷斯库姆凹陷中的埃柏林组烃源岩进入生油高峰，而阿克沙布拉克凹陷中的埃柏林组也进入生油门限，开始生油（见图2（c））；到晚白垩世末期，阿雷斯库姆凹陷中的埃柏林组进入后期生油阶段，底部开始过成熟，达到生气门（Ro＝1.3），进入生成湿气阶段（见图2（d））。古近纪末期，阿雷斯库姆凹陷中埃柏林组下部进入大量生成湿气阶段（见图2（e））。从古近纪末期以来至今，区域发生整体抬升，古近系上部地层被剥蚀，阿雷斯库姆凹陷继续处于生成湿气阶段（见图2（f））。根据上述演化特征分析，认为阿雷斯库姆凹陷内生成的油气主要通过凹陷内发育的断层进行运移，最终运移到中－上侏罗世由于构造运动而形成的背斜圈闭中。

6 结论

1）阿雷斯库姆凹陷埃柏林组在晚侏罗世早期开始生烃，在早白垩世末期达到生烃高峰时期。

2）阿雷斯库姆凹陷烃源岩热演化程度高，生烃时间早，在古近纪末期时下部烃源岩过成熟，开始进入生成湿气阶段。

3）阿雷斯库姆凹陷中生成的油气主要储集于中－上侏罗统的背斜圈闭中。

［1］田作基，徐志强，郑俊章，等.图尔盖盆地阿雷斯库姆坳陷石油地质特征和成藏模式 ［J］.新疆石油地质，2010，31（1）：107-109.

［2］张朝富，陈安定，蒲玉娥，等.南图尔盖盆地阿雷斯库姆坳陷构造动力学分析 ［J］.新疆石油地质，2012，33（1）：127-129.

［3］Moseley B A，Tsimmer V A.Evolution and hydrocarbon habitat of the South Turgay basin ［J］.Petroleum Geoscience，2000，6（2）：125-136.

［4］王斌，赵永强，罗宇，等.塔里木盆地草湖凹陷热演化与生烃史——基于IES盆地模拟技术 ［J］.石油实验地质，2010，32（6）：606-609.

［5］孔祥宇，殷进垠，张发强.哈萨克斯坦南图尔盖盆地油气地质特征及勘探潜力分析 ［J］.岩性油气藏，2007，19（3）：49-53.

［编辑］ 李启栋