主要盆地烃源岩特征

如题所述

(1)塔里木盆地

该盆地古生代海相烃源岩具有各时代各层系特点,从纵向上有:上震旦统、寒武系、奥陶系、石炭系、下二叠统等,有机质丰度好(表5.6至表5.8)。

表5.6塔里木盆地寒武系—奥陶系烃源岩有机质丰度及类型表

注:表格内数据上为范围值,之下为平均值,括号内数字为统计样品数。

表5.7塔里木盆地石炭系烃源岩有机质丰度及类型表

注:表格内数据上为范围值,之下为平均值,括号内数字为统计样品数。

表5.8塔里木盆地下二叠统烃源岩有机质丰度及类型表

注:表格内数据上为范围值,之下为平均值,括号内数字为统计样品数。

(2)鄂尔多斯盆地

该盆地古生界烃源岩有寒武系—奥陶系及上石炭统—二叠系,盆内分布广,厚度较大,有机质丰度较好(表5.9)。

总之,平凉组烃源岩有机质类型除少数为Ⅱ1型以外,其余绝大部分为Ⅰ型有机质。与中国许多地区上古生界及中、新生界烃源岩相比,平凉组的δ13C值相对偏轻;与本地区下奥陶统马家沟组相比,其δ13C值也轻,为1~4,可以认为,平凉组烃源岩δ13C比其他常规烃源岩明显偏轻,为其重要特点之一。

有机质成熟度。平凉组在西缘断褶带和天环向斜南段平凉地区Ro为0.57%~0.66%,处于低成熟阶段,在西缘断褶带和天环向斜中部石板沟一带Ro为0.73%~0.78%,而在西缘断褶带和天环向斜北段Ro为1.33%~1.50%,已进入高成熟阶段,该区烃源岩热演化为原油生成阶段。平凉组作为海相烃源岩,其有机质丰度较高,有机碳含量为0.05%~1.20%,有机质丰度在剖面上自上向下具有增加的趋势,在平面上由南北向中段减少,且泥岩有机质丰度高于灰岩。有机质类型绝大部分属于Ⅰ型(即腐泥型),在石板沟和桌子山地区少数样品属Ⅱ1型(即腐殖腐泥型),有机质类型为生油烃源岩,有机组分中动物有机组分含量较多(25%~65%),致使烃源岩具有早期生烃的特点。在西缘—南缘一带有机质成熟度处于成熟—高成熟阶段,主要为原油生成阶段。

鄂尔多斯盆地上古生界气源岩属海陆交互相含煤岩系,层位上主要分布太原组和山西组,平面上呈现“广覆型”分布,气源岩全盆地均有分布,盆地东部和盆地西部厚度最大,盆地中部相对较薄,总体上分布比较稳定。煤岩、暗色泥岩和灰岩是烃源岩的基本岩类,其中煤岩和暗色泥岩是最重要的气源岩(表5.10)。

表5.9鄂尔多斯盆地中奥陶统平凉组岩石有机碳含量统计表

注:表格内数据上为范围值,之下为平均值,括号内数字为统计样品数。(据陈孟晋,2007)

表5.10上古生界烃源岩地球化学特征

煤层主要位于太原组和二叠系山西组,盆地内分布广泛,总厚度0~25m,局部可达40m以上,主力煤层单层厚5~10m。盆地西部和东北部为煤层相对富集带,南部煤层相对较薄,在吴旗—庆阳—正宁一带,煤层厚度多小于6m。其中本溪组和太原组煤层形成于滨海沼泽或潟湖环境,煤岩有机碳平均含量为63.13%,氯仿沥青“A”含量为0.8519%,总烃含量为3219.63ppm,煤层单层厚度大、夹层少、生烃能力较强。山西组煤层主要形成于浅水三角洲沉积环境,由于有陆源碎屑冲刷物的间或性加入,煤层中夹层较多,煤岩有机碳、平均含量为53.4896%。氯仿沥青“A”含量为0.6469,总烃含量为2406.6ppm,生烃能力较好。

(3)华北地区

华北地区海相碳酸盐岩为主的中—新元古界和下古生界及石炭系—二叠系。

中—新元古界烃源岩特征如下所述。

1)有机质丰度:

研究区中—新元古界主要发育于冀北地区,其中洪水庄组泥、页岩有机质丰度最高,平均有机碳含量为2.84%,最高可达6.1%(表5.11),氯仿沥青“A”含量平均值为0.2080%,为一套好烃源岩;有机碳含量在宽城化皮背斜及其周边、双洞背斜最高,平均值分别在4.0%和3.0%以上,在党坝向斜内多为有机碳含量大于2.0%分布区。其次为下马岭组泥页岩,有机碳含量平均值为1.67%,最高可达16.7%,已达到好烃源岩的评价标准,但可溶有机质含量相对较低,可能与受辉绿岩烘烤有关;有机碳含量在双洞背斜河承德县以西大营乡一带有机质丰度较高,有机碳含量大于2.0%,化皮背斜带有机碳含量在0.51%~0.89%,党坝向斜其余地区为1.0%~2.0%分布区,大部分地区均为可形成工业油气流的好烃源岩分布区。铁岭组泥页岩虽然有机碳含量也较高,但厚度较薄;碳酸盐岩中铁岭组有机质丰度最高,有机碳含量平均为0.31%,最高者可达1.87%,并且具有较高的可溶有机质含量,为一套有效油源岩,有机碳含量在宽城至承德县大营乡和双洞背斜带最高,有机碳含量分别大于0.3%和0.35%;党坝向斜带内平泉县双洞至宽城化皮之间为有机碳含量0.2%~0.3%分布区,兴隆县被水泉乡一带有机碳含量大于0.1%,大部分地区均为有效气源-油源分布区。雾迷山组、高于庄组和串岭沟组有机质丰度较低,但部分样品达到了有效气-油烃源岩的评价标准,特别是高于庄组灰岩有机碳含量平均值为0.23%,TOC>0.25%达到有效气源岩标准的占42.1%。

表5.11冀北坳陷烃源岩有机质丰度数据表

注:1.67(45)表示为平均值(样品数),余同。

2)有机质类型:

镜下观察表明,下马岭组页岩有机显微组分大多呈藻腐泥型球粒状无定性结构,类脂组含量大于60%,干酪根类型多属于Ⅱ1型,少数属于Ⅱ2型;铁岭组和雾迷山组有机显微组分中类脂组含量大于70%,干酪根类型属于Ⅰ型—Ⅱ1型;洪水庄组类脂组含量大于85%,干酪根类型属于Ⅰ型—Ⅱ1型;长城系高于庄组岩石样品,干酪根呈不规则粒状和无定形团块状结构,干酪根类脂组含量大于80%,干酪根属于Ⅰ型。中—新元古界各套烃源岩的总烃与δ13C的关系同样表明各套烃源岩有机质类型以Ⅰ型为主,少数样品为Ⅱ1类。但从干酪根的H/C-O/C原子比关系图中,各套烃源岩大部分样品在Ⅱ2型—Ⅲ型的范围内。分析认为地面露头样品因暴露地表,长时间遭受风化氧化,使干酪根的氧含量增加,O/C原子比明显变大,H/C原子比相应变小,干酪根类型变差。对于受到火成岩烘烤的地面样品来说,干酪根类型变得更差。这表明应用范氏图划分露头样品和受到火成岩烘烤样品的有机质类型偏低,如果要用,应加以校正。综合干酪根扫描电镜分析、镜下鉴定、元素组成及碳同位素组成分析认为,中—新元古界干酪根类型以Ⅰ型为主,少数样品为Ⅱ1型。成岩的样品折算镜质体反射率多大于2.0%,已达干气阶段;在党坝凹陷带内广大地区折算镜质体反射率小于1.3%,仍处于生油阶段。

雾迷山组有机质主要处于成熟—高成熟阶段,以生油和凝析油为主。高于庄组岩石样品Tmax平均值为492℃,大约有72.7%的样品Tmax>475℃,处于以生气为主的阶段,仍有27.3%的样品Tmax<475℃,处于凝析油阶段(表5.12)。

表5.12冀北坳陷烃源岩成熟度参数表

注:421~550/494(49)表示为最小值~最大值/平均值(样品数),余同。

上述各层系岩石样品有机质成熟度指标所反映的成熟度基本上是一致的,即雾迷山组以上地层多处于以生油为主的热演化阶段。而下马岭组页岩处于以生气为主的阶段。

下古生界烃源岩特征如表5.13所示。

表5.13华北东部寒武—奥陶系岩石有机质丰度参数统计表

注:括号内为样品数。

另外,南华北地区下寒武统马店组泥岩具有生烃潜力。该区下寒武统马店组泥岩的有机碳含量分布为0.28%~13.46%,平均值达到3.46%,氯仿沥青“A”含量分布范围为0.0016%~0.0059%,平均值为0.0040%,有机质类型同为Ⅰ型,Ro值高达2.0%~3.5%,已处于过成熟阶段,而且该套烃源岩展示的较高有机碳含量和较低的氯仿沥青“A”,与塔里木和扬子地区的烃源岩演化史相近,但其进入生油生气时期较晚,现今的演化程度也相对较低。因此,具有生烃潜力。

目前在河南四十里长山隆起发现寒武系斜坡相泥质烃源岩,有机碳含量在0.28%~6.02%间,最高可达11.18%,平均为2.66%,有机质丰度可达较好—最好烃源岩标准。

石炭系—二叠系烃源岩特征如表5.14所示。

表5.14石炭系—二叠系泥岩有机质丰度统计表

注:0.1~2.5(0.6/8)表示为最小值~最大值(平均值/样品数),余同。

(4)四川盆地

该盆地古生界(含T1-2)烃源岩十分发育,分布广,厚度大。主要有震旦统陡山沱组、下寒武统筇竹寺组、上奥陶统、下志留统、中二叠统下部梁山组、上二叠统龙潭组、上三叠统须家河组,其中以寒武系、上奥陶统五峰组岩和下志留统龙马溪组黑色页岩、上二叠统龙潭组和须家河组含煤层为主要气源岩,总厚617~1488m。

碳酸盐岩的岩性主要为灰黑、深灰色泥灰岩和泥晶灰岩,广泛分布于中上奥陶统、中二叠统栖霞组至中下三叠统嘉陵江组和雷口坡组。其中以二叠系—三叠系碳酸盐岩为主,厚约1032~2570m。

寒武系烃源岩、志留系烃源岩、二叠系烃源岩和上三叠统须家河组烃源岩的厚度及地化指标等(表5.15),但各地尚有差异(表5.16)。

表5.15四川盆地各烃源岩特征、有机质丰度及生烃量

注:各时代生烃量数据来自马力等《南方海相中古生界天然气地质综合研究总结》,2000,内部资料。

表5.16宣汉—达县地区烃源岩特征统计表

注:据中石化南方海相油气勘探项目经理部,2001年11月。

(5)中下扬子地区

该区烃源岩与四川盆地相似,具多层系、分布广特征(表5.17)。

表5.17中下扬子区生油岩地化指标表

区内碳酸盐岩生油岩以二叠系栖霞组、茅口组、吴家坪组和上震旦统陡山沱组最好,有机碳含量在0.16%~1.1%间,氯仿沥青“A”平均含量为12×10-6~69×10-6,总烃浓度为7.19×10-4~491.59×10-4,均达到好的生油岩标准。泥质生油岩以下寒武统最好,有机碳平均含量为0.48%~2.45%,氯仿沥青“A”平均含量为23×10-6

(6)准噶尔盆地

目前准噶尔盆地古生界烃源岩主要为石炭系—二叠系:下古生界研究较少,暂不阐述(表5.18至表5.20)。

表5.18准噶尔盆地上石炭统暗色泥岩厚度统计表(井下石炭系均未穿)

表5.19准噶尔盆地准东地区上石炭统泥质烃源岩地化分析数据表

(据王绪龙,1996)

据显微组分类型指数分析,以Ⅱ型干酪根为主,部分泥岩层段存在Ⅰ型干酪根。根据烃源岩热解资料分析结果同样表明,尽管二叠系烃源岩不同类型的干酪根都有分布,但仍以Ⅰ型和Ⅱ1型为主。

(7)柴达木-走廊地区

该区古生界发育齐全,分布广泛,为一套裂陷-克拉通盆地型沉积体系,为海相碳酸盐岩、碎屑岩及火山岩。下古生界烃源岩主要发育在寒武系—奥陶系,为泥页岩及灰岩,石炭系和二叠系为泥岩、灰岩夹页岩及煤系。上古生代石炭系—二叠系发育较好烃源岩。

1)柴达木盆地石炭系烃源岩有泥岩、灰岩,累计厚度200~600m,泥岩有机碳含量为0.8%~2.1%,沥青“A”含量为58×10-6~210×10-6,均处于成熟—高成熟期为主,Ro为0.8%~2.1%。

2)走廊地区泥岩及灰岩等累计厚度为200~560m,泥岩有机碳为0.45%~3.10%,有机质演化为成熟—高成熟阶段,Ro为0.7%~1.8%。

(8)东北地区

东北地区古生界为一套裂陷-克拉通盆地沉积。古生界分布广泛,没有区域性变质,烃源岩发育。通过地质调查,确定在东北地区东部的磐石、西部的东西乌旗、呼伦贝尔盟和兴安盟等地区,晚古生界发育4套烃源岩系(张兴州等)。

表5.20准噶尔盆地二叠系烃源岩有机质丰度统计表

注:0.11~3.52/1.26(25)表示为最小值~最大值/平均值(样品数),余同。

第一套为下泥盆统。典型剖面见于乌奴耳附近,出露的下泥盆统泥鳅河组上段,为泥岩、灰岩,厚度为91.43m。

第二套为下石炭统。典型剖面见于磐石附近和西尼气附近。其中,磐石附近出露的暗色岩为下石炭统鹿圈屯组,厚度为108.9m。西尼气附近出露的暗色岩为下石炭统洪水泉组,暗色泥岩-粉砂质泥岩-泥灰岩,厚度大于415.4m。

第三套为中二叠系。典型剖面见于索伦附近出露的中二叠统哲斯组,灰黑色泥岩-粉砂质泥岩,厚度大于600m。

第四套为上二叠统林西组。典型剖面见于索伦附近和西乌珠穆沁旗石林附近。其中,索伦附近出露的暗色岩为上二叠统林西组,暗色泥质粉砂岩-泥岩-粉砂质泥岩,厚度为509.8m。西乌珠穆沁旗石林附近出露的暗色岩为上二叠统林西组,黑色碳质页岩-暗色泥岩-粉砂质泥岩,厚度为122.6m。

以东部的磐石地区为例,下石炭统鹿圈屯组烃源岩的有机碳含量为0.6%~0.3%,有机质类型多属Ⅱ1—Ⅱ2型,有机质成熟度Ro值为0.8%~2.4%,属高成熟—过成熟阶段(少数为成熟阶段),总体评价为较好烃源岩。

磐石地区下石炭统鹿圈屯组烃源岩与东北部分地区石炭系—二叠系暗色岩有机地球化学分析数据比较表明,磐石地区烟筒山和明城剖面的有机质丰度较高,干酪根类型均为Ⅱ1—Ⅱ2型,仅索伦、烟筒山和明城剖面有机质成熟度为成熟阶段。

石炭系—二叠系钻井样品的有机质丰度高于露头,钻井样品的有机质类型为Ⅲ型,露头主要为Ⅱ1,Ⅱ2型,部分为Ⅲ型;露头样品的热演化程度比较高,而钻井样品的有机质成熟度不同地区热演化程度相差较大。

松辽盆地石炭系—二叠系在不同地区现今热演化程度相差较大,如四深1井二叠系顶面现今Ro值已经达到3.6%,而庄深1、双深4、尚深2等井石炭系—二叠系的现今Ro值只有2.0%左右。在纵向上,不同层位的Ro值有差别,从浅到深成熟度依次增高。

另外,在本区下古生界本地区分布较广,为一套海相碳酸盐岩及碎屑构造,泥页岩和灰岩烃源岩发育值得进一步评价。

泥页岩沥青“A”含量为57×10-6~358×10-6,灰岩有机碳含量为0.14%~0.75%,沥青“A”含量为57×10-6~49.0×10-6,有机质演化Ro值达0.6%~2.1%。

总之,石炭系—二叠系烃源岩发育好,油气资源潜力大,但对本区寒武系—奥陶系烃源岩,以前不少人误认为已变质,未列入烃源岩之列,故工作甚少,有待加强研究。预测这套烃源岩资源潜力很大。

(9)青藏地区

近年来不少单位对青藏地区进行石油地质调查,从西到东,从北到南多处发现古生界烃源岩。特别是石炭系—二叠系烃源岩分布广泛,资源潜力较大。

1)羌塘盆地。在羌塘盆地,古生界烃源岩露头少见,在以往研究中未引起重视。古生界出露地表有奥陶系及二叠系的烃源岩,以二叠系热觉茶卡组(P2r)和鲁谷组(P1l)为主,烃源岩测试样品较少,其中鲁谷组烃源岩以灰岩为主,平均厚度为80.6m,有机碳含量为0.1%~0.93%,平均为0.30%,镜质体反射率平均为1.22%,总体评价为中等—差烃源岩;热觉茶卡组烃源岩有机碳含量为0.36%~2.49%,平均为1.09%,镜质体反射率为1.91%~2.45%,平均为2.09%,烃源岩为泥岩、煤、灰岩等,在剖面上其平均厚度达113.79m,总体评价为中等—最好的烃源岩。

肖茶卡组是一套开阔台地-浅海陆棚灰岩、砂(页)岩沉积。烃源岩除在中央隆起缺失外,在盆地内分布广泛,厚度基本大于1500m。北羌塘拗陷东部以泥(质)岩为主,碳酸盐岩次之,北羌塘拗陷西部以碳酸盐岩为主,泥(质)岩次之;南羌塘拗陷东部以碳酸盐岩为主,泥(质)岩次之,南羌塘拗陷西部也是以碳酸盐岩为主,泥(质)岩次之。

据大量资料统计表明,灰岩有机碳含量为0.16%~0.58%,平均为0.32%;氯仿沥青“A”平均为64×10-6,原始生烃潜量(S1+S2)为1.85mg/g;有机质类型主要为Ⅱ型。其平面分布为:北羌塘拗陷东部以Ⅱ1,Ⅱ2型为主,偶见Ⅰ型;北羌塘拗陷西部以Ⅰ,Ⅱ1和Ⅱ2型为主,偶见Ⅲ型;南羌塘拗陷东部以Ⅱ2型为主;南羌塘拗陷西部也是以Ⅰ,Ⅱ1和Ⅱ2型为主。

泥岩有机碳含量为0.06%~6.23%,平均为2.76%;氯仿沥青“A”平均为64×10-6,生烃潜量(S1+S2)平均为2.76mg/g;镜质体反射率Ro值为0.62%~3.35%,平均为1.35%;有机质类型为Ⅱ1型,其平面分布为:北羌塘拗陷东部几乎均为Ⅱ1型和Ⅱ2型;北羌塘拗陷西部以Ⅲ型为主,Ⅱ1和Ⅱ2较少;南羌塘拗陷东部以Ⅱ2为主;南羌塘拗陷西部几乎均为Ⅱ1型。

烃源岩甾烷aaaC27/aaaC29为0.62~0.76,其中泥(质)岩高于碳酸盐岩,Pr/Ph值、伽马蜡烷值相近;岩石热解峰温Tmax值平均为465℃;镜质体反射率Ro低于泥(质)岩,烃源岩从低成熟到过成熟阶段均有分布。烃源岩镜质体反射率Ro平面分布为:羌塘盆地中部Ro最低,盆地西南部Ro高于北部和东部。干酪根δ13C分布于-27.64~-24.3。总的来说,烃源岩为中等—较好烃源岩,其中泥质岩烃源岩好于碳酸盐岩烃源岩。

2)措勤盆地。石炭系—二叠系烃源岩为海相泥岩、泥灰岩及灰岩。厚度为300~580m。

3)冈念盆地。主要出露于该区东部和盆地的南北边缘,出露奥陶系—二叠系。

奥陶系:仅见上奥陶统,由薄层灰岩、灰岩与页岩互层组成,厚度约为500m。

志留系:为一套稳定的碳酸盐岩夹层页岩,厚度约为100~200m。

泥盆系:下部为达尔东组薄层状灰岩夹生物碎屑灰岩及泥质灰岩,上部为查果罗马组开阔台地相厚层状灰岩、夹鲕粒灰岩和砂屑灰岩组成,厚度约为1000m。

石炭系:下部永珠组和上部的拉嘎组组成,为一套海相泥岩及灰岩,厚度为300m。

二叠系:下部昴灰组页岩,中部下拉组碳酸盐岩,上部坚扎弄组碳质页岩及煤层组成,总厚度约为500m。

4)喜马拉雅地区。该区发育一套海相寒武系—二叠系的泥岩、页岩及灰岩的烃源岩,累计厚度上千米。预测油气资源潜力大。

综上所述,青藏地区古生界烃源岩发育分布广、厚度大、油气资源丰富,有待深入研究评价。

(10)松潘-阿坝地区

该区自震旦纪以来沉积特征与四川盆地相似,古生代为一套裂陷-克拉通盆地型海相碎屑岩、火山岩及碳酸盐岩体系。据笔者研究,古生界未发生区域性变质作用,只是在压扭断裂带及接触带附近有变质作用。所以,该区自寒武系—二叠系发育一套海相烃源岩。

根据盆缘和井下岩石沉积相研究表明,若尔盖地区不同时期的沉积地层,盆地结构不同,下古生界为被动大陆边缘沉积;上古生界为碳酸盐台地沉积,沉积广泛;中生界—古生界三叠系为裂陷槽-残余海(洋)盆复理石沉积,以碎屑岩夹碳酸盐岩建造为主。

因此,认为本古生界存在有利生、储岩相带。其中,寒武系半深水-深水相的碳质硅质页岩,志留系陆棚相的泥质硅质岩烃源岩厚度为300~500m,平均有机碳含量分别为1.72%和11.27%,且镜质体反射率多数小于4%,具有生烃条件,同时,泥盆系、石炭系、二叠系发育有开阔台地、浅海相,沉积了台地相白云岩、颗粒灰岩、生物(碎屑)灰岩等碳酸盐岩,它们都是可能的储集岩。因此,区内具有成油气物质基础。估算若尔盖地区的天然气资源最为X13×108~X14×108m3

曾在若尔盖周缘地区地表发现多处油气显示,经源岩对比,确定了志留系和寒武系烃源岩有过生、排烃史。红参1井的钻探,在井下发现了丰富的油气显示。在红参1井石英-方解石脉体中,发现许多烃类包裹体,证明这些烃类很可能来自于下部古生界。

综上所述,上述几个地区古生代广泛发育了裂陷-克拉通盆地,沉积厚度大,分布广泛,且没有发生区域性变质作用。发育有寒武系—奥陶系、石炭系—二叠系及下志留统烃源岩,有机质丰度较好,均处于成熟—过成熟阶段,油气资源十分丰富,有待进一步研究,优选有利区(带)进行油气勘探、力争早日实现新的重大突破。

另外,我国广大海域古生界油气资源也十分丰富。

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