鄂爾多斯盆地長(zhǎng)91湖相黑色泥頁(yè)巖烴源巖成藏意義

鄂爾多斯盆地長(zhǎng)91湖相黑色泥頁(yè)巖烴源巖成藏意義

0優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)現(xiàn)鄂爾多斯盆地是中國(guó)陸地上的第二個(gè)沉積物盆地。中生界石油資源十分豐富，儲(chǔ)層具有低滲透、低含油量和一般地層特征。近年來(lái)的研究表明,大范圍分布的延長(zhǎng)組長(zhǎng)7湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖是鄂爾多斯盆地主力油源巖。最近長(zhǎng)91湖相黑色泥頁(yè)巖烴源巖的發(fā)現(xiàn),以及與長(zhǎng)91烴源層相鄰的長(zhǎng)8—長(zhǎng)9特低滲透儲(chǔ)集層中好的油氣顯示和工業(yè)油流井的獲得,預(yù)示長(zhǎng)91烴源巖在石油成藏中可能起著重要的作用。進(jìn)一步查明長(zhǎng)91湖相黑色泥頁(yè)巖烴源巖的分布范圍,并通過(guò)地球化學(xué)參數(shù)的對(duì)比,厘定油-源關(guān)系,評(píng)價(jià)其生排烴規(guī)模和有利成藏區(qū)帶,對(duì)于盆地中生界石油勘探具有重要的意義。1長(zhǎng)91泉巖的空間分布和發(fā)育1.1有機(jī)地球化學(xué)參數(shù)長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖烴源巖具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度、較高的陸源碎屑含量和相對(duì)較高的放射性元素含量,因而其測(cè)井響應(yīng)特征與有機(jī)質(zhì)豐度低的砂質(zhì)泥巖存在明顯的差異。從長(zhǎng)91烴源巖有機(jī)地球化學(xué)參數(shù)(見(jiàn)表1)和測(cè)井-有機(jī)地球化學(xué)剖面圖(見(jiàn)圖1)可以看出,長(zhǎng)91烴源巖測(cè)井響應(yīng)最為顯著的特點(diǎn)是巖石密度較低(2.4～2.5g/cm3),同時(shí)具有較高的自然伽馬值(一般大于120API)、相對(duì)高的感應(yīng)電阻率值和較高的聲波時(shí)差。長(zhǎng)91烴源巖呈厚層狀分布,因此,根據(jù)測(cè)井資料可以有效地進(jìn)行識(shí)別。1.2盆地內(nèi)部小層序地層格架根據(jù)鉆孔測(cè)井資料進(jìn)行的長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖烴源巖識(shí)別與厚度統(tǒng)計(jì)表明,長(zhǎng)91烴源巖主要分布于志丹地區(qū)南部,累計(jì)厚度大于6m的烴源巖分布面積約為4336km2,最大厚度約為18m。顯然,長(zhǎng)91烴源巖分布范圍遠(yuǎn)小于長(zhǎng)7優(yōu)質(zhì)烴源巖(見(jiàn)圖2)。盆地東南部的洛川地區(qū)雖有薄層黑色泥巖分布,但累計(jì)厚度較小。盆地其他地區(qū)以淺水砂泥沉積組合為主,少見(jiàn)黑色泥頁(yè)巖。長(zhǎng)91屬湖盆發(fā)展初期階段的沉積,該時(shí)期湖泛規(guī)模較小,水域面積也不太大,僅在局部凹陷形成了水體相對(duì)較深的半深湖相沉積環(huán)境,而盆地大部分地區(qū)水體淺,不具備湖相烴源巖發(fā)育的條件。因此,長(zhǎng)91烴源巖的發(fā)育在時(shí)間上與湖泛作用相伴隨,在空間上則明顯受控于沉積格局。2烴源巖質(zhì)豐度對(duì)排烴能力的影響有機(jī)母質(zhì)性質(zhì)與成熟度是影響烴轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵因素。從巖石熱解色譜參數(shù)、干酪根顯微組成、有機(jī)元素、PY-GC-MS、穩(wěn)定碳同位素等各項(xiàng)資料的比較來(lái)看,長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖的母質(zhì)性質(zhì)與長(zhǎng)7優(yōu)質(zhì)烴源巖、長(zhǎng)7黑色泥巖具有明顯的相似性,生物來(lái)源均以藻類為主。而且,長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖與長(zhǎng)7優(yōu)質(zhì)烴源巖的成熟度也相近,均已達(dá)到生油高峰。因此,可以推測(cè)它們的烴轉(zhuǎn)化率也比較接近。參考長(zhǎng)7優(yōu)質(zhì)烴源巖的生烴模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并結(jié)合地質(zhì)樣品的殘留瀝青“A”轉(zhuǎn)化率資料,可以初步確定長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖的累計(jì)烴轉(zhuǎn)化率應(yīng)在40%左右。加之長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)豐度較高,因而具有強(qiáng)的生烴能力。烴源巖的排烴作用是油氣運(yùn)聚成藏的前提條件。當(dāng)烴源巖的累計(jì)生烴量能夠滿足自身吸附后,就可以在壓實(shí)作用、生烴增壓作用等地質(zhì)營(yíng)力作用下發(fā)生明顯的排烴。烴源巖排烴作用的強(qiáng)度和排烴效率取決于地質(zhì)營(yíng)力的強(qiáng)弱、排烴環(huán)境(如烴源層的累計(jì)厚度、與儲(chǔ)集層的空間關(guān)系、構(gòu)造背景等)、累計(jì)生烴強(qiáng)度和巖石吸附烴的能力等。排烴作用最直接的響應(yīng)是烴源巖中殘留烴數(shù)量的減少和殘留瀝青“A”(烴)轉(zhuǎn)化率的降低,以及殘留瀝青“A”組成的變化(即極性組分含量的相對(duì)增高)。因此,可以通過(guò)烴源巖的瀝青“A”/TOC、S1/TOC、產(chǎn)率指數(shù)(Ip)、飽芳比、瀝青質(zhì)+膠質(zhì)含量等參數(shù)的比較,進(jìn)行排烴強(qiáng)度的判斷。由于長(zhǎng)91烴源巖的累計(jì)厚度較小、生烴能力較強(qiáng),因而應(yīng)該較有利于烴類的排出。從圖1也可以看出,長(zhǎng)91烴源巖中部樣品的瀝青“A”含量、瀝青“A”/TOC等參數(shù)略高于頂、底兩端樣品,說(shuō)明烴源巖中部的排烴效率要相對(duì)低一些,烴類的排出相對(duì)困難,但影響程度并不太大。烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度越高、生烴強(qiáng)度越大,其排烴效率也越高。從圖3、圖4可以看出,長(zhǎng)91烴源巖的氯仿瀝青“A”/TOC、S1/TOC與TOC呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,即隨著TOC的增高,氯仿瀝青“A”/TOC、S1/TOC明顯降低,說(shuō)明排烴作用逐步增強(qiáng),這一現(xiàn)象反映了有機(jī)質(zhì)豐度對(duì)排烴能力的顯著影響。同時(shí),氯仿瀝青“A”/TOC值較低的樣品,其飽芳比值也相對(duì)較低(見(jiàn)圖5),這一變化可能與排烴過(guò)程中的地質(zhì)色層效應(yīng)有關(guān),也就是說(shuō),隨著烴類的大量排出(瀝青“A”/TOC降低),殘留瀝青“A”中極性組分(包括芳烴)的含量會(huì)相對(duì)增高。由此可見(jiàn),烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度和生烴強(qiáng)度是影響長(zhǎng)91烴源巖排烴能力的關(guān)鍵因素。有機(jī)質(zhì)豐度越高、單位巖石的生烴量(生烴強(qiáng)度)越大,排烴能力越強(qiáng)、排烴效率也越高。根據(jù)前文分析,長(zhǎng)91烴源巖的累計(jì)烴轉(zhuǎn)化率按40%取值,采用長(zhǎng)7優(yōu)質(zhì)烴源巖排烴率的計(jì)算方法與參數(shù),計(jì)算得出長(zhǎng)91烴源巖的排烴率為20%～50%,平均排烴率為33.17%。計(jì)算結(jié)果同樣證明了長(zhǎng)91烴源巖具有較強(qiáng)的排烴能力。3長(zhǎng)91黑粘土板的形成和貯藏3.1油-巖-堿作用關(guān)系由于長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖與長(zhǎng)7油頁(yè)巖、長(zhǎng)7黑色泥巖的有機(jī)母質(zhì)性質(zhì)較為相似,沉積水體均為淡水—微咸水,因此,運(yùn)用穩(wěn)定碳、氫同位素組成指標(biāo)難以準(zhǔn)確厘定烴源巖與原油之間的親緣關(guān)系。從烴源巖的巖石學(xué)、微量元素地球化學(xué)特征等的比較來(lái)看,長(zhǎng)7油頁(yè)巖與長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖、長(zhǎng)7黑色泥巖的巖石組成和沉積、成巖的氧化還原環(huán)境存在明顯的差異:長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖、長(zhǎng)7黑色泥巖發(fā)育于弱氧化-弱還原環(huán)境,黏土礦物含量相對(duì)較高、莓狀黃鐵礦含量相對(duì)較低;而長(zhǎng)7油頁(yè)巖發(fā)育于缺氧環(huán)境、含有豐富的莓狀黃鐵礦,黏土礦物含量相對(duì)較低。因此,長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖、長(zhǎng)7黑色泥巖與長(zhǎng)7油頁(yè)巖的生物標(biāo)志化合物分布特征具有明顯的差異,即長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖、長(zhǎng)7黑色泥巖以重排藿烷豐富、重排甾烷含量較高和正常藿烷含量較低為特征(見(jiàn)圖6a、6b),與長(zhǎng)7油頁(yè)巖明顯不同(見(jiàn)圖6c)。17α(H)-C30重排藿烷(C30*)是D環(huán)上帶有功能團(tuán)的藿烷類經(jīng)重排作用形成的,D環(huán)只有在經(jīng)歷了氧化作用并處于酸性介質(zhì)環(huán)境和黏土礦物催化作用下,細(xì)菌藿烷類先質(zhì)才易于發(fā)生重排而形成C30*,因而,烴源巖和原油中C30*的相對(duì)豐度具有重要的指相意義。因此,可以利用這一特點(diǎn)進(jìn)行油-巖對(duì)比,并結(jié)合地質(zhì)分析厘定油-源關(guān)系。以往大量飽和烴色譜-質(zhì)譜測(cè)試資料反映出盆地中生界原油以較低—低重排藿烷含量、較低的重排甾烷含量和相對(duì)豐富的正常萜烷、甾烷為特征(見(jiàn)圖7a),與長(zhǎng)7油頁(yè)巖具良好的對(duì)比關(guān)系,而與長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖、長(zhǎng)7黑色泥巖的可比性差(見(jiàn)表2)。具異常高C30-重排藿烷特征的原油(見(jiàn)圖7b)僅發(fā)現(xiàn)于長(zhǎng)91黑色泥巖發(fā)育、而長(zhǎng)7油頁(yè)巖和黑色泥巖不太發(fā)育的志丹地區(qū)。另外,從成藏組合分析,由于該地區(qū)長(zhǎng)7黑色泥巖不太發(fā)育(厚度為5m左右),且其埋深比長(zhǎng)91淺140m左右,該地區(qū)長(zhǎng)7黑色泥巖給長(zhǎng)8—長(zhǎng)9儲(chǔ)集層供烴是很困難的。顯然,該地區(qū)長(zhǎng)8—長(zhǎng)9原油的烴源巖應(yīng)是長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖。其他地區(qū)長(zhǎng)9原油與志丹地區(qū)長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖可對(duì)比性差(見(jiàn)圖7c、圖8)。原油與烴源巖的Pr/Ph-Pr/nC17、Pr/Ph-Ph/nC18參數(shù)對(duì)比(見(jiàn)圖9、圖10)也反映出,長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖具有較高的Pr/Ph值、低Pr/nC17值、低Ph/nC18值。這一特征與志丹地區(qū)長(zhǎng)8—長(zhǎng)9原油十分相似,而與鄰近的五里灣油田長(zhǎng)6原油明顯不同,同樣說(shuō)明長(zhǎng)91黑色泥頁(yè)巖是志丹地區(qū)長(zhǎng)8—長(zhǎng)9原油的主要烴源巖。根據(jù)上述結(jié)果,考慮到長(zhǎng)91烴源巖分布范圍較為有限的實(shí)際情況,應(yīng)將長(zhǎng)91烴源巖定位于區(qū)帶性重要油源巖。3.2長(zhǎng)統(tǒng)烴源巖儲(chǔ)集層成藏潛力根據(jù)長(zhǎng)91烴源巖的累計(jì)厚度、分布范圍和相關(guān)地球化學(xué)參數(shù),計(jì)算得出志丹南部地區(qū)長(zhǎng)91烴源巖的最大生烴強(qiáng)度約為0.9×106t/km2,總生烴量約為28.1×108t,總排烴量約為9.3×108t。雖然,長(zhǎng)91烴源巖的生烴強(qiáng)度、總生烴量、總排烴量均明顯小于長(zhǎng)7優(yōu)質(zhì)烴源巖,但是,由于該區(qū)長(zhǎng)7優(yōu)質(zhì)烴源巖不發(fā)育(見(jiàn)圖2),因此應(yīng)該重視長(zhǎng)91烴源巖在該區(qū)長(zhǎng)8—長(zhǎng)9儲(chǔ)集層成藏中所起的作用。油-巖對(duì)比已經(jīng)證實(shí)了這一點(diǎn)。鑒于長(zhǎng)91烴源巖的生烴強(qiáng)度和生烴規(guī)模相對(duì)有限,初步推測(cè)其供烴范圍可能不是很大,因此,長(zhǎng)91烴源巖應(yīng)與相鄰的長(zhǎng)8—長(zhǎng)9砂巖儲(chǔ)集層構(gòu)成有利的成藏組合。但也不能排除在斷裂、裂縫發(fā)育的特定地質(zhì)條件下,長(zhǎng)91烴源巖對(duì)其他油層組可能起到的供烴作用。4志丹南部地區(qū)長(zhǎng)統(tǒng)烴源巖油氣源對(duì)比運(yùn)用測(cè)井-有機(jī)地球化學(xué)綜合識(shí)別方法,圈定了志丹地區(qū)南部是長(zhǎng)91優(yōu)質(zhì)烴源巖的主要發(fā)育區(qū)帶。長(zhǎng)91優(yōu)質(zhì)烴源層不僅生烴能力強(qiáng),而且排烴能力也較強(qiáng)。計(jì)算結(jié)果顯示,長(zhǎng)91優(yōu)質(zhì)烴源巖的最大生烴強(qiáng)度約為0.9×106t/km2,總生烴量約為28.1×108t,總排烴量約為9.3×108t。根據(jù)志丹地區(qū)長(zhǎng)91烴源巖具有異常高的C30-重排藿烷、異常低的C30藿烷的特點(diǎn),結(jié)合