库车坳陷东部依南2井烃源岩地球化学特征

刘洪星, 王 登, 纪中云, 赵汗青

(1.中海油田服务股份有限公司 物探事业部 物探研究院,天津 300451; 2.湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034)

1 地质背景

库车坳陷位于塔里木盆地北部的天山南麓,经由天山板块与塔里木板块相互碰撞、挤压而形成,具有再生前陆盆地的沉积构造特征,发育有煤系和湖相烃源岩。盆地呈东西向展布,自下而上沉积了三叠系、侏罗系、下白垩统、古近系、新近系和第四系等地层[1-3]。

库车坳陷中、新生界发育有巨厚的陆相沉积地层,其中具有生烃潜力的地层主要集中在三叠系—侏罗系。三叠系—侏罗系露头剖面在库车坳陷内从东部到西部都有出露,但较完整钻揭三叠系—侏罗系地层的井并不多,依南2井是该地区唯一钻揭完整中生界地层的一口探井,其自上而下依次钻遇了侏罗系克孜勒努尔组、阳霞组和三叠系塔里奇克组、黄山组。因此,这里主要根据依南2井地质样品来研究库车坳陷的中生界烃源岩的地球化学特征。

本文共分析库车坳陷依南2井烃源岩样品51个,其中侏罗系(克孜勒努尔组、阳霞组)烃源岩样品49个,三叠系(黄山组)烃源岩样品2个,岩性包括暗色泥岩和煤。

2 烃源岩评价

2.1 有机质丰度

有机质丰度是评价烃源岩生烃数量的重要依据,而有机碳含量(TOC/%)、岩石热解参数中的生烃潜量(S1+S2/%)、氯仿沥青“A”(mg/g)含量等是评价有机质丰度的重要指标[4]。本文依据中国煤系地层生油岩有机质丰度评价标准[5],对依南2井烃源岩进行综合评价。

依南2井侏罗系克孜勒努尔组暗色泥岩有机碳含量介于0.68%～9.81%之间,均值2.76%(表1),生烃潜量介于0.49～21.70 mg/g之间,均值4.7 mg/g,为中等烃源岩;煤有机碳含量介于22.18%～91.50%之间,均值50.63%,生烃潜量介于40.19～64.11 mg/g之间,均值50.34 mg/g,为中等烃源岩;阳霞组暗色泥岩有机碳含量介于0.41%～14.3%之间,均值5.18%,生烃潜量介于0.87～33.4 mg/g之间,均值9.92 mg/g,为好烃源岩;煤有机碳含量介于32.73%～79.34%之间,均值53.73%,生烃潜量介于29.34～82.47 mg/g之间,均值50.94 mg/g,为中等烃源岩;三叠系黄山组样品较少,暗色泥岩有机碳含量介于0.4%～1.0%之间,均值0.7%,生烃潜量介于0.2～0.23 mg/g之间,均值0.22 mg/g,为差烃源岩。

2.2 有机质类型

有机质丰度是生烃的物质基础,而有机质类型则是决定和影响生烃类型和数量的重要因素[6-7]。

依南2井各层位样品的氢指数(IH)分布范围较广,介于33～454 mg/g之间。其中侏罗系克孜勒努尔组烃源岩氢指数分布在44～184 mg/g之间,显示以Ⅱ2型为主,少数为Ⅲ型的母质特征(图1);阳霞组烃源岩氢指数分布于33～454 mg/g之间,表明以Ⅱ1和Ⅱ2型为主,少数Ⅰ型的母质特征;三叠系黄山组烃源岩氢指数均较低,介于17～48 mg/g之间,表现出Ⅱ2型的母质特征。

表1 库车坳陷依南2井不同层位烃源岩中有机质丰度统计结果Table 1 Statistical results of organic matter abundance of source rock in different layers of 2 well Yinan in Kuche depression

图2 依南2井不同层位烃源岩中链烷烃系列(m/z=85)分布特征Fig.2 Distribution characteristics of alkanes series (m/z=85)in different layers of 2 well Yinan

图1 依南2井不同层位烃源岩中最高热解峰温和氢指数与有机质类型关系Fig.1 Relationship between the highest thermal decomposition peak & the hydrogen index and organic matter type of source rock in different layers of 2 well Yinan

2.3 有机质成熟度

现代成烃理论认为,有机质丰度和类型是油气生成的基础,而有机质的热演化程度是另一个关键因素,因为有机质或干酪根只有达到一定的演化程度才能大量生烃和排烃[8],镜质体反射率(Ro/%)和岩石最高热解峰温(Tmax/℃)是常用的成熟度判识指标[9]。

依南2井各层位烃源岩Ro值分布在0.78%～1.30%,最高热解峰温Tmax值分布在433～483 ℃之间,表明该井所揭示烃源岩处于成熟—高成熟阶段。

侏罗系克孜勒努尔组烃源岩的Ro值分布在0.78%～0.87%之间,Tmax值分布在441～463 ℃之间,处于临界成熟—成熟阶段;阳霞组烃源岩的Ro值分布在0.81%～1.30%之间,Tmax值分布在433～472 ℃之间,处于成熟阶段;三叠系黄山组Tmax值分布在475～483 ℃之间,处于高成熟阶段(表2)。

3 烃源岩生物标志物特征

3.1 正构烷烃分布特征

依南2井侏罗系克孜勒努尔组、阳霞组和三叠系黄山组烃源岩正构烷烃系列均为前峰型,nC18或nC16为主峰,奇偶优势不明显(图2)。植烷系列均表现出姥鲛烷(Pr)的丰度高于植烷(Ph),其中克孜勒努尔组烃源岩Pr/Ph值为1.58～3.35,平均值为2.35,表明其沉积于偏氧化的沼泽环境;阳霞组烃源岩的Pr/Ph值为1.20～1.86,平均值为1.49,表明其形成于弱还原—弱氧化型沉积环境;黄山组烃源岩的Pr/Ph值为1.62,表明其形成于弱还原—弱氧化型沉积环境[10]。

表2 库车坳陷依南2井不同层位烃源岩成熟度参数统计结果Table 2 Statistical results of maturity parameters of source rock in different layers of 2 well Yinan in Kuche depression

图3 依南2井不同层位烃源岩中萜烷系列(m/z=191)分布特征Fig.3 Distribution characteristics of terpene series (m/z=191) in different layers of 2 well Yinan

图4 依南2井不同层位烃源岩中规则甾烷(m/z=217) C27-C28-C29碳数分布特征Fig.4 Carbon number distribution characteristics of regular sterane (m/z=217) C27-C28-C29 in different layers of 2 well Yina

3.2 萜烷类标志物分布特征

3.3 甾烷类化合物特征

甾烷系列的分布特征表明,依南2井不同层位烃源岩中存在较大差异,如克孜勒努尔组烃源岩中短侧链甾烷含量较低,(孕甾烷+升孕甾烷)/ααα20RC29甾烷分布于0.30～0.36之间;阳霞组烃源岩中短侧链甾烷含量较高,(孕甾烷+升孕甾烷)/ααα20RC29甾烷分布于0.60～0.82之间;三叠系黄山组烃源岩中短侧链甾烷含量中等,(孕甾烷+升孕甾烷)/ααα20RC29甾烷值为0.49(表3)。

侏罗系克孜勒努尔组烃源岩中C27-29规则甾烷呈“反L型”分布(图4),C27甾烷与C28甾烷相对含量分别介于0.07～0.20和0.22～0.26之间,C29甾烷相对含量介于0.58～0.67之间,表明该套烃源岩中的有机质主要来源于陆生植物;侏罗系阳霞组烃源岩表现为C27甾烷与C29甾烷丰度相对较高,呈不对称“V型”分布(图4),C28甾烷含量相对较低,C27甾烷与C29甾烷相对含量分别介于0.25～0.30和0.43～0.47之间,C28甾烷相对含量介于0.27～0.30之间,显示低等水生生物和陆生植物的混源特征;三叠系黄山组烃源岩中C27甾烷、C28甾烷、C29甾烷相对含量分别为0.26、0.36和0.38,主要特点是C28甾烷含量偏高,表明这套烃源岩中有机质的生源构成较为特殊,这也是由其水体较深和偏还原的沉积特征决定的。

从图4可以看出依南2井烃源岩有较高的重排甾烷。克孜勒努尔组烃源岩中重排甾烷与甾烷的值分布在0.25～0.32之间;阳霞组烃源岩中重排甾烷与甾烷的值分布在0.32～0.44之间;而黄山街组烃源岩中重排甾烷与甾烷的值分别为0.12;这说明克孜勒努尔组与阳霞组氧化性较高,且克孜勒努尔组与阳霞组比黄山组更富粘土矿物,这与烃源岩中萜类生物标志参数指示的意义一致。

侏罗系克孜勒努尔组烃源岩生物标志物成熟度参数中C29甾烷20S/(20S+20R)为0.38～0.42之间,C29甾烷ββ/(ββ+αα)值在0.43～0.46之间,C31升藿烷22S/(22S+22R)比值在0.58～0.60之间;阳霞组烃源岩中C29甾烷20S/(20S+20R)为0.41～0.45之间,C29甾烷ββ/(ββ+αα) 值在0.47～0.51之间,C31升藿烷22S/(22S+22R)比值在0.57～0.58之间;三叠系黄山组烃源岩中C29甾烷20S/(20S+20R)为0.49,C29甾烷ββ/(ββ+αα)值为0.42,C31升藿烷22S/(22S+22R)比值为0.58,表明依南2井烃源岩中的有机质均已入成熟阶段,这与镜质体放射率Ro值所反映的演化程度相当。

表3 库车坳陷依南2井不同层位烃源岩中甾烷类生物标志化合物参数统计结果Table 3 Statistical results of the parameters of sterane biomarker compounds in different layers of 2 well Yinan in Kuche depression

注:A为C27/C27-29;B为C28/C27-29;C为C29/C27-29;D为重排甾烷/规则甾烷;E为孕甾烷/规则甾烷;F为C29甾烷20S/(20S+20R);G为C29甾烷ββ/(ββ+αα)。

4 结论

(1) 依南2井烃源岩有机质丰度总体偏高,其中侏罗系阳霞组烃源岩最好,其次为侏罗系克孜勒努尔组,次为三叠系黄山组,它们的有机质类型以Ⅱ1型和Ⅱ2型为主,处于临界成熟—高成熟热演化阶段,生烃潜力较大。

(2) 依南2井侏罗系克孜勒努尔组与阳霞组烃源岩中生物标志化合物的分布特征较为相近,显示沼泽环境烃源岩特有的有机质生源构成,三叠系黄山组(T3h)烃源岩中具有完全不同的生物标志物的分布特点,这是由它们形成于水体较深,偏还原沉积环境决定的。而三叠系—侏罗系烃源岩在生物标志物分布与组成特征所呈现出来的变化也是沉积环境由湖相过渡到沼泽相的具体体现。

参考文献：

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