中上扬子地区二叠系碳酸盐岩烃源岩特征及评价

2017-04-06袁红英林小云

长江大学学报(自科版) 2017年3期

关键词：台地岩相扬子

袁红英，林小云

(长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100)

肖哲宇

(西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都 610500)

中上扬子地区二叠系碳酸盐岩烃源岩特征及评价

袁红英，林小云

(长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100)

肖哲宇

(西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都 610500)

中上扬子地区烃源岩以海相为主，其中二叠系碳酸盐岩为一套重要的烃源岩层位。通过野外剖面实测和钻井资料，结合岩相古地理特征，查明了该区二叠系碳酸盐岩烃源岩的分布特征，显示其厚度总体较大；通过有机地球化学分析测试表明，该区二叠系碳酸盐岩总体上有机质类型好、有机质丰度较高以及热演化成熟度适中，但在各个层位仍存在一定的差异。综合研究表明，该区二叠系碳酸盐岩烃源岩生烃潜力极大，其中以茅口组和栖霞组最好，吴家坪组次之，长兴组较差。

中上扬子地区；二叠系；碳酸盐岩；烃源岩；岩相古地理

川东北普光气田、元坝气田和龙岗气田的发现以及在元坝地区吴家坪组取得的重大突破[1，2]说明，中国南方二叠系具有良好的油气勘探前景。同时油气源岩对比研究也表明，二叠系中的大部分气藏也是来自于二叠系烃源岩[3～5]。笔者结合岩相古地理特征对中上扬子地区二叠系烃源岩分布特征进行了分析，并通过野外露头和钻井岩心样品分析探讨了中上扬子地区二叠系烃源岩的生烃潜力。

1 岩相古地理特征

中上扬子地区二叠世岩相古地理单元主要以碳酸盐岩台地为主[6～8]。根据区内沉积相及岩石分布特征可得到二叠系栖霞组(Pq)、茅口组(Pm)、吴家坪组(Pw)、长兴组(Pc)的岩相古地理图(图1～4)，从而对中上扬子地区二叠系的烃源岩分布进行有效分析。

图1 Pq沉积期岩相古地理图

图2 Pm沉积期岩相古地理图

图3 Pw沉积期岩相古地理图

Pq沉积期是地壳活动相对平静的时期，沉积类型较单一，沉积厚度变化不大，呈近东西向展布，岩相主要为碳酸盐岩。研究区为广阔的开阔碳酸盐岩台地，发育台内低能生物滩、高能生物滩，分异不明显。

Pm沉积期主体为浅水碳酸盐岩台地，发育低能生物滩，北、东部为深水硅岩盆地。深水硅质岩沉积的出现，表明扬子地块北缘经历了长期隆起后，随着南秦岭海槽的活动，又开始下沉。

Pw沉积早期，再次海侵，该时期，地壳活动以振荡运动为主，成为华南一次重要的聚煤期，形成了含多套厚煤层的碎屑岩系。Pw沉积期自西向东依次为：剥蚀区、冲积平原、碎屑岩台地、碳酸盐岩台地、斜坡和盆地，碳酸盐岩台地内发育有低能生物滩。

Pc沉积期，华南地壳活动又进入稳定沉降阶段，自西向东依次为剥蚀区、冲积平原、碎屑岩台地、碳酸盐岩台地、斜坡和盆地。碳酸盐岩台地内发育有低能生物滩、高能生物滩和生物礁。

图4 Pc沉积期岩相古地理图

综上所述，区内有利的沉积环境为高能环境的礁、滩相。二叠纪各期岩相古地理的演化具有明显的继承性、发展性和阶段性，Pq沉积期和Pm沉积期几乎全为碳酸岩盐台地环境。晚二叠世，沉积环境变化多样，出现了台地、台地边缘斜坡、盆地、礁、滩等，在西南部还发育有河流至滨岸陆源碎屑沉积环境。

2 烃源岩分布特征

表1 中上扬子地区7条实测剖面厚度统计表

通过野外实测剖面(表1)与钻井资料可知，受沉积古地理的影响，中上扬子地区二叠系碳酸盐岩烃源岩厚度变化范围较大，总体趋势由东向西增厚(图5)，主要分布于利川、乐山、苍溪、建始一带，且碳酸盐岩烃源岩厚度较大(200～400m，最厚可达450m)。其中，Pq平均厚度为108.5m，Pm平均厚度为184.7m，Pw平均厚度为114.2m，Pc平均厚度为92.8m。综上所述，该区二叠系烃源岩厚度较大，且呈现出Pm>Pw≈Pq>Pc的趋势。

图5 中上扬子地区中二叠统碳酸盐岩烃源岩厚度等值线图

3 烃源岩有机地化特征及评价

3.1 有机质类型及丰度

干酪根δ13C显示中扬子地区二叠系有机质类型主要为Ⅰ型，Ⅱ型次之，烃源岩生烃潜力极大[9]。根据总有机碳质量分数(w(TOC))和氯仿沥青“A”质量分数(w(“A”))的试验数据可知：Pm的w(TOC)位于0.07%～4.89%之间(平均1.36%)，w(“A”)位于0.0004%～0.6028%之间(平均0.0478%)；Pq的w(TOC)位于0.07%～7.36%之间(平均1.19%)，w(“A”)位于0.0004%～0.1768%之间(平均0.0205%);Pw的w(TOC)位于0.07%～22.98%之间(平均2.59%)，w(“A”)位于0.0005%～0.0317%之间(平均0.0064%)；Pc的w(TOC)位于0.08%～3.21%之间(平均0.55%)，w(“A”)位于0.0005%～0.0181%之间(平均0.0050%)(图6、7)。由此可见，Pq、Pm、Pw有机质丰度要好于Pc。

图6 中上扬子地区二叠系烃源岩w(TOC)分布图7 中上扬子地区二叠系烃源岩w(“A”)分布

3.2 有机质成熟度

有机质成熟度参数是评价各地质时期沉积盆地烃源岩和油气演化的重要指标。中国海相碳酸盐岩地层则以古生界特别是以下古生界为主，时代较老。由于我国古老的海相地层经受了长期且复杂的热力作用，致使下古生界碳酸盐岩有机质大都进入高-过成熟阶段[10]。

通过对中上扬子地区二叠系烃源岩采集的93块样品进行镜质体反射率(Ro)测试可知，其有机质成熟度位于0.526%～3.387%之间(平均1.666%)。根据有机质成熟度分布频率统计(图8、9)可知，研究区烃源岩成熟度主体分布均大于1.2%，有32.36%处于中-低成熟阶段为生油主带，其余处于高-过成熟阶段，主要生成凝析油、湿气和干气。Pc的有机质成熟度要高于Pm和Pq，Pw的成熟度最低。综上所述，研究区二叠系碳酸盐岩烃源岩总体处于高成熟-过成熟演化阶段，以生气为主。

3.3 生烃潜力评价

前人研究表明，低成熟阶段、成熟阶段和高-过成熟阶段碳酸盐岩有效烃源岩的w(TOC)下限分别为w(TOC)≥1.4%、w(TOC)=0.1%～1.4%和w(TOC)<0.1%[11]。基于该标准，中上扬子地区二叠系碳酸盐岩烃源岩均属于有效烃源岩。通过生烃潜力表(表2)和海相碳酸盐岩烃源岩评价标准[12]可知，Pc碳酸盐岩为差到中等烃源岩，Pw碳酸盐岩为差烃源岩，Pm和Pq碳酸盐岩均为差到好烃源岩。总体来说，中上扬子地区二叠系烃源岩生烃潜力较大。