川西坳陷中段须家河组五段优质气源岩特征浅析

2018-06-20，，

地下水 2018年3期

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(中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川成都 610081)

20世纪70年代 “生油岩”概念的提出，极大丰富了石油地质理论并有效指导了石油天然气勘探，随着勘探程度的提高以及对石油地质理论认识的逐渐深入，石油地质学家普遍认为，烃源岩不仅要能够生烃，而且还要能够排烃并对油气成藏有贡献，因此提出了“有效烃源岩”概念。随着研究的进一步深入和生产实践的需要，石油地质学家发现，那些厚度不大但异常富有机质的烃源岩对油气聚集成藏有很大的贡献，提出了“优质烃源岩”的概念[1-7]。

对优质烃源岩的定义直接影响到如何确定优质烃源岩的评价标准，不同学者对优质烃源岩的定义也有所不同[1-5]，主要是从有机质丰度标准来确定优质烃源岩，但是差异较大[2,3,5,8-13]。目前优质烃源岩的研究成果主要集中在“优质油源岩”方面，认为“优质油源岩”为“有机质丰度高(一般大于2.0%)、有机质类型好(一般为Ⅰ型或Ⅱ1型)，对石油成藏具有较大贡献”的烃源岩，但是对于“优质气源岩”来说研究较少，有鉴于此，本文基于物质平衡原理，利用烃源岩含气量检测数据，对川西坳陷中段须家河组五段优质气源岩有机质丰度下限进行探讨。

1 地质背景

川西坳陷位于扬子地块西北缘，西邻龙门山造山带，北东与昆仑—秦岭东西向构造带相接，南抵峨眉、乐山，向南过渡到康滇南北向构造带，东连川中隆起，大致呈北东向延伸(见图1)。研究区川西坳陷中段呈现为“三隆两凹一坡”的构造格局。川西坳陷沉积了巨厚的上三叠统—白垩系陆相地层，自下而上包括上三叠统须家河组，下侏罗统白田坝组，中侏罗统千佛崖组、下沙溪庙组和上沙溪庙组以及上侏罗统遂宁组和蓬莱镇组。

2 须五段烃源岩地化特征

川西坳陷中段陆相主力烃源岩主要分布在须家河组，对须家河组烃源岩基础地化特征的认识已比较明确[14-15]。其中须家河组五段烃源岩对川西坳陷中段侏罗系油气聚集成藏具有重要贡献[15]。川西坳陷中段须家河组五段烃源岩厚度为50～400 m，有机质丰度TOC值主要分布在0.8%～4.5%之间，平均值为3.37%；有机质类型主要为腐殖型(Ⅲ型)；川西坳陷中段大部分地区须五段烃源岩Ro值主要在1.0%～1.75%之间，处于成熟～高成熟演化阶段。

图1 四川盆地构造分区图

3 须五段优质气源岩判别

川西坳陷中段单井地化特征显示须家河组五段各亚段均有高有机质丰度的烃源岩存在(见图2)，如果采用前述优质烃源岩的评价标准，有机质类型指标就明显不符合优质烃源岩的标准，而且川西坳陷中段须家河组五段烃源岩主要以生气为主，不能完全按照上述“优质油源岩”评价指标来评价川西坳陷中段是否存在优质烃源岩(优质气源岩)。

从概念上来讲，优质烃源岩应该是由于有机质丰度更高，同样体积的源岩将能够生成并排出相对更多的油气，即排烃量随TOC升高曲线出现明显的拐点[3]。在目前评价源岩排烃量的各种方法中，由生烃量减去残烃量等于排烃量的物质平衡法具有广泛的有效性和可行性。因此，按照排气量等于生气量减去残气量的思路就可以确定优质气源岩的下限标准，但是残气量(吸附气+溶解气+孔隙残留气)的确定比确定油源岩中残油量(可由氯仿沥青“A”或S1近似确定)要困难的多。本人充分利用川西坳陷中段目前的成果，利用单井泥岩样品含气量检测结果及其相应烃源岩分析结果进行了川西坳陷中段须家河组五段优质气源岩评价。

按Q排=Q生-Q残的物质平衡原理，通过单井须家河组五段烃源岩样品TOC分析数据，可以计算出单位质量烃源岩的生气量，以烃源岩样品分析出来的含气量表示残气量，可计算出对应的排气量并得到单位质量烃源岩的排气量与有机质丰度的关系(见图3)。当烃源岩有机质丰度较低时(TOC<0.5%)，烃源岩生成的气不能满足油气运聚成藏，符合有效烃源岩的定义，当TOC<1.5%时，部分烃源岩样品产生的天然气依然无法满足油气运聚成藏，部分样品排气量较小，当TOC>1.5%～1.7%时，排气量则明显增加。

图2 川西坳陷中段上三叠统须五段烃源岩综合地球化学剖面图

同时，对川西坳陷中段不同构造单元的相关探井进行分析，通过烃源岩累计TOC贡献以及对应烃源岩累计相对厚度贡献的相关关系(见图4)，当须家河组五段烃源岩有机质丰度>1.8%时，烃源岩厚度占28%，累计TOC贡献可占68%。

图3 川西坳陷中段须五段烃源岩单位质量源岩排油量与原始有机质丰度的关系

川西坳陷中段须家河组五段优质气源岩有机质丰度下限标准的确定是进一步研究优质气源岩分布特征的前提，根据上述两种方法的研究，可初步确定川西坳陷中段须家河组五段优质气源岩有机质丰度下限值为1.8%。

4 须五段优质气源岩分布特征

在对川西坳陷须家河组五段优质气源岩有机质丰度下限认识的基础上，建立川西坳陷中段须家河组五段泥页岩有机碳含量解释模型，总体认识研究区内须家河组五段优质气源岩平面分布特征及生烃特征。

图4 川西坳陷中段须五段烃源岩累计 TOC贡献与累计厚度贡献交会图

4.1 优质气源岩厚度分布特征

川西坳陷中段须五段上亚段优质烃源岩厚度主要为10～50 m，厚度中心主要分布在成都凹陷，一般都在40～50 m左右，龙门山前(除大邑地区)、新场构造带以及知新场-石泉场地区，优质烃源岩厚度一般在20 m左右，梓潼凹陷以及中江-回龙地区优质烃源岩厚度较薄，基本在10 m以下；须五段中亚段优质烃源岩厚度主要为40～120 m，厚度中心主要分布在成都凹陷，一般都在60～120 m左右，龙门山前、新场构造带以及知新场-石泉场地区，优质烃源岩厚度一般在30～50 m左右，梓潼凹陷以及中江-回龙地区优质烃源岩厚度在10～30 m左右；须五段下亚段优质烃源岩厚度主要为10～40 m，厚度中心主要分布在成都凹陷，一般都在20～40 m左右，龙门山前、新场构造带、知新场-石泉场地区以及中江-回龙地区，优质烃源岩厚度一般在10～20 m左右，梓潼凹陷大部分地区优质烃源岩厚度在10 m以下。

4.2 优质气源岩生烃特征

川西坳陷中段须五下亚段优质烃源岩生烃强度分布在1～10×108m3/km2之间，生烃强度中心分布在成都凹陷洛带地区，向北生烃强度值逐渐降低，在梓潼凹陷，生烃强度基本上小于1×108m3/km2；须五中亚段优质烃源岩生烃强度分布在2～16×108m3/km2之间，生烃强度分布趋势与须五下亚段相同，生烃强度高值区依然分布在成都凹陷，范围有所扩大，主要分布在温江-郫县-新繁-金堂-洛带一带，生烃强度值基本大于10×108m3/km2，中江-回龙地区、梓潼凹陷地区以及龙门山前地区，生烃强度值基本在2×108m3/km2左右；须五上亚段优质烃源岩生烃强度基本上小于10×108m3/km2之间，在成都凹陷地区生烃强度值相对较高，基本分布在4～9×108m3/km2之间，中江-回龙地区以及梓潼凹陷地区生烃强度基本上小于1×108m3/km2。