四川盆地上二疊統(tǒng)烴源條件與資源潛力分析

唐 滌 張 琦 萬茂霞 李紅衛(wèi) 張 敏

(中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院)

四川盆地上二疊統(tǒng)烴源條件與資源潛力分析

唐 滌 張 琦 萬茂霞 李紅衛(wèi) 張 敏

(中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院)

通過研究四川盆地二疊系碳酸鹽巖和暗色泥質(zhì)烴源巖的地球化學(xué)特征，指出二疊系烴源巖中有機(jī)質(zhì)豐富，碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)類型以腐泥型(Ⅰ、Ⅱ1)為主，暗色泥質(zhì)烴源巖以Ⅲ型為主，具較強(qiáng)的生烴能力，是二疊系主要生烴層。目前多處于高成熟－過成熟階段，以生氣為主;通過烴源巖定量評價(jià)及資源潛力分析，預(yù)測四川盆地上二疊統(tǒng)生物礁氣藏天然氣的資源潛量為2.0×1012m3。資源量以川東高褶帶、南充斜坡帶及儀隴—平昌坳陷帶等評價(jià)區(qū)帶相對較高;資源豐度以大巴山前南帶、大巴山前北帶及儀隴—平昌坳陷帶等評價(jià)區(qū)帶相對較高，渝東坳褶帶、川東高褶帶及南充斜坡帶次之。勘探的主要區(qū)域?yàn)閮x隴—平昌坳陷帶、川東高褶帶和大巴山前南帶三個(gè)區(qū)帶，目前應(yīng)主攻儀隴—平昌坳陷帶，繼續(xù)深化川東高褶帶和大巴山前南帶，開拓南充斜坡帶和渝東坳陷帶。圖7參4

上二疊統(tǒng) 礁灘氣藏 烴源條件 生烴強(qiáng)度 資源潛力

四川盆地上二疊統(tǒng)獲工業(yè)氣流的儲層主要集中在上二疊統(tǒng)長興組，說明其油氣資源較為豐富，是極具勘探開發(fā)潛力的有利層系。天然氣地化特征顯示，其烴類組分約占天然氣的90% ～99%，相對密度大都分布在O．56～O．64之間，干燥系數(shù)的對數(shù)值Log(Cl/C2+)一般介于1.56～3.98之間，甲烷碳同位素值介于－29.44‰～－32.88‰之間，乙烷碳同位素值介于－22.68‰～－36.12‰之間?？梢娝拇ㄅ璧厣隙B統(tǒng)長興組天然氣來源復(fù)雜，具有多種成因類型，從高熟到過熟、從油型氣到煤系氣都有分布，各個(gè)氣藏之間，甚至同構(gòu)造不同層段之間，都可能存在不同成因類型的天然氣。但主要是自源型，也不排除來自下二疊統(tǒng)烴源層的貢獻(xiàn)。

1 烴源巖的展布特征

四川盆地二疊系沉積厚度400m～800m，北、東北、西靠近陸源區(qū)，厚度減薄至200m左右。由于東吳運(yùn)動的影響，盆地內(nèi)上、下二疊統(tǒng)之間以一侵蝕面假整合接觸。下二疊統(tǒng)自下而上由梁山組鋁土質(zhì)泥巖、黑色高碳泥質(zhì)巖夾煤線或泥灰?guī)r、棲霞組深灰－黑色泥晶綠藻灰?guī)r、泥晶蟲藻灰?guī)r及泥晶類球粒、藻團(tuán)粒灰?guī)r和茅口組深灰色生屑綠藻灰?guī)r，黑灰色生屑泥質(zhì)、泥晶灰?guī)r組成。上二疊統(tǒng)由下向上為龍?zhí)督M(向東相變?yōu)閰羌移航M)玄武巖、泥質(zhì)巖夾煤、灰?guī)r、砂巖和長興—大隆組火山碎屑砂泥巖夾煤線、泥巖夾砂巖、灰?guī)r含煤、泥晶生物含泥質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)泥質(zhì)巖、硅質(zhì)灰?guī)r組成［1］。

目前上二疊統(tǒng)主產(chǎn)層為長興組;與長興組成藏有關(guān)的烴源巖包括泥質(zhì)巖、碳酸鹽巖和煤巖三大類。煤巖和暗色泥質(zhì)烴源巖主要分布在梁山組和龍?zhí)督M，屬陸源殘積相和海陸交互相沉積;碳酸鹽巖主要分布在棲霞組、茅口組和長興組(或吳家坪組)，主要為海相碳酸鹽臺地相沉積。烴源巖以碳酸鹽巖厚度最大，暗色泥質(zhì)烴源巖次之，煤巖厚度最薄。

1.1 下二疊統(tǒng)烴源巖展布特征

下二疊統(tǒng)烴源巖包括泥質(zhì)巖和碳酸鹽巖兩大類。暗色泥質(zhì)烴源巖主要分布在其底部的梁山組，一般厚度為2m～10m，僅達(dá)川—南充、瀘州—自貢一帶及盆地的東南緣地區(qū)暗色泥質(zhì)巖厚度大于10m(圖1)。

下二疊統(tǒng)碳酸鹽巖主要分布在棲霞組、茅口組，盆地內(nèi)源巖累積平均厚度約260m，變化在100m～712m之間，以盆地東部和西南部厚度相對較大，梁向1井最厚達(dá)712m(圖2)。

1.2 上二疊統(tǒng)烴源巖展布特征

上二疊統(tǒng)長興組為一套快速沉積的生物灰?guī)r及礁灰?guī)r，源巖厚度變化在0～412m，盆地內(nèi)平均厚度約100m，以盆地西南部地區(qū)最薄，多小于50m。川東地區(qū)源巖厚度較大，多大于100m，硐村西最厚達(dá)412m(圖3)。

圖1 四川盆地下二疊統(tǒng)暗色泥質(zhì)烴源巖等厚圖(單位:m)

圖2 四川盆地下二疊統(tǒng)碳酸鹽烴源巖等厚圖(單位:m)

長興灰?guī)r之下的龍?zhí)督M是一套區(qū)域性含煤地層。盆地內(nèi)煤巖厚度變化在0～17.5m。以龍女—重慶—赤水一帶煤巖累積厚度最大，女基井最厚達(dá)17.5m(圖4)。暗色泥質(zhì)巖厚度多大于20m，最大厚度達(dá)130m(圖5)。

圖3 四川盆地上二疊統(tǒng)碳酸鹽烴源巖等厚圖(單位:m)

2 烴源巖的地球化學(xué)特征

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

圖4 四川盆地上二疊統(tǒng)煤層等厚圖(單位:m)

圖5 四川盆地上二疊統(tǒng)暗色泥質(zhì)烴源巖等厚圖(單位:m)

下二疊統(tǒng)烴源巖包括泥質(zhì)巖和碳酸鹽巖兩大類。暗色泥質(zhì)烴源巖主要分布在其底部的梁山組，以腐植型有機(jī)質(zhì)為主，有機(jī)碳含量分布在0.4% ～5.2%之間，高值區(qū)主要分布在盆地達(dá)川—萬縣—重慶以及長寧—赤水一帶，具有較大的生氣潛力。下二疊統(tǒng)碳酸鹽巖主要分布在棲霞組、茅口組，有機(jī)碳含量分布在0.3% ～3.0%之間，有機(jī)碳平均豐度達(dá)0.8%，高值區(qū)主要分布在盆地北部及自貢—瀘州帶，是四川盆地最具生烴潛力的碳酸鹽烴源層系［2］。

上二疊統(tǒng)長興組烴源巖為一套快速沉積的生物灰?guī)r，有機(jī)碳含量分布在0.2% ～2.7%之間，盆地內(nèi)有機(jī)碳豐度高值區(qū)主要分布在資陽、仁壽等地區(qū)及盆地東北緣，具備較好的生烴能力。上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M是一套區(qū)域性含煤地層，盆地內(nèi)有機(jī)碳含量多分布在0.5%～8%，高值區(qū)主要分布在川西的綿竹、川中的龍女寺、川東的梁平—墊江一帶及盆地北緣和盆地西南緣，具備較好的生烴能力，是四川盆地的主要烴源層之一。

二疊系煤巖主要分布在梁山組和龍?zhí)督M，資料顯示煤的有機(jī)質(zhì)含量一般都大于35%，最高達(dá)85%以上。其有機(jī)質(zhì)豐度是其它烴源巖的近10倍，表明煤是二疊系有效烴源巖的重要組成部分，對上二疊統(tǒng)油氣藏的形成有重要貢獻(xiàn)。

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

從干酪根元素分析資料來看，四川盆地二疊系有機(jī)質(zhì)的H/C原子比基本變化范圍分別是:上二疊統(tǒng)0.245～0.486，下二疊統(tǒng)0.222～0.467。O/C原子比從0.0 2～0.27之間。從元素分析資料可以看出，二疊系干酪根的H/C原子比普遍較低，O/C原子比從低到高都有分布;在干酪根類型圖上(圖6)，部分樣品資料點(diǎn)落入Ⅲ型干酪根范圍內(nèi)，部分落入I型干酪根范圍內(nèi)，展示了二疊系干酪根類型變化較大，是二疊系沉積環(huán)境在客觀上的反映。

根據(jù)二疊系干酪根碳同位素的實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)，δ13C主要分布在－23‰～－30‰之間，反映出二疊系有機(jī)質(zhì)以Ⅲ型、Ⅱ2型，Ⅱ1型以及Ⅰ型同時(shí)存在:煤為Ⅲ型有機(jī)質(zhì);泥巖以Ⅱ2型為主，同時(shí)存在Ⅱ1型;碳酸鹽巖干酪根δ13C不乏小于－30‰，表現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ1型為主的特征。這與干酪根顯微鏡下鑒定和干酪根元素組成劃分類型的結(jié)論是一致的。

圖6 四川盆地?zé)N源巖有機(jī)質(zhì)類型圖

2.3 有機(jī)質(zhì)的成熟度

四川盆地二疊系的有機(jī)質(zhì)成熟度較高，干酪根的顏色為深棕－褐黑色，鏡質(zhì)組反射率Ro值多在1.5%～4.1%之間，除盆地周緣局部地區(qū)成熟度相對較低外，盆地內(nèi)多處于高成熟－過成熟階段，以生氣為主。下二疊統(tǒng)干酪根的顏色為深棕－褐黑色，烴源巖的RO值多達(dá)2.0%以上，多處于高成熟－過成熟階段，其中以蜀南地區(qū)、盆地東北緣及西北緣成熟度相對較低，川西—川北凹陷帶成熟度較高。上二疊統(tǒng)干酪根的顏色為深棕－褐黑色，目前烴源巖的Ro值多達(dá)1.8%以上，高者達(dá)4.1%。除盆地周緣局部地區(qū)成熟度相對較低外，盆地內(nèi)多處于高成熟－過成熟階段，以生氣為主。

3 烴源巖定量評價(jià)與資源潛力分析

3.1 生烴量計(jì)算結(jié)果

用有機(jī)碳熱模擬參數(shù)法，以四川盆地與二疊系氣藏成藏有關(guān)的各烴源巖的厚度、豐度和成熟度參數(shù)為基礎(chǔ)，對盆地內(nèi)各相關(guān)層系的生烴強(qiáng)度和生烴量進(jìn)行了計(jì)算。盆地內(nèi)與上二疊統(tǒng)氣藏成藏有關(guān)的兩套烴源巖的總生氣量為734.45×1012m3。就單個(gè)烴源層而論，以上二疊統(tǒng)生氣量相對較大，下二疊統(tǒng)次之。盆地十五個(gè)區(qū)帶生氣量計(jì)算結(jié)果，以川東高褶帶、南充斜坡帶、威遠(yuǎn)—龍女寺隆起帶等區(qū)帶的總生氣量相對較高。

3.2 生烴強(qiáng)度及其展布特征

生烴強(qiáng)度是指有效烴源巖分布范圍內(nèi)單位面積的生烴量。不僅反映了該烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度的高低，母質(zhì)類型的優(yōu)劣，同時(shí)也反映了源巖中有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的條件及生烴潛力。因此，生烴強(qiáng)度是衡量一個(gè)沉積盆地含油氣性的綜合指標(biāo)。

根據(jù)各烴源層的生烴強(qiáng)度定量研究結(jié)果，各套烴源巖的平均生氣強(qiáng)度分別為:下二疊統(tǒng)19.07×108m3/km2、上二疊統(tǒng) 20.08 ×108m3/km2，可見上二疊統(tǒng)平均生氣強(qiáng)度較高。下二疊統(tǒng)平均生氣強(qiáng)度相對較低。

下二疊統(tǒng)強(qiáng)生氣區(qū)主要分布在渝東坳褶帶，瀘州低褶帶、川西坳陷北帶、大巴山前北帶、米倉山前帶以及儀隴—平昌坳陷帶;上二疊統(tǒng)的強(qiáng)生烴區(qū)主要分布在大巴山前南帶，渝東坳褶帶，南充斜坡帶，威遠(yuǎn)—隆女寺隆起帶以及川西坳陷中帶。表明以上區(qū)帶氣藏的氣源條件較好［3］。

3.3 上二疊統(tǒng)資源潛力分析

在烴源巖定量評價(jià)的基礎(chǔ)上，根據(jù)四川盆地的地質(zhì)條件，結(jié)合前人對四川盆地二級區(qū)帶的劃分研究，借助國內(nèi)外現(xiàn)有運(yùn)聚系數(shù)的研究結(jié)果，預(yù)測四川盆地上二疊統(tǒng)生物礁氣藏天然氣的資源潛量為2.00×1012m3。資源量以川東高褶帶、南充斜坡帶及儀隴—平昌坳陷帶等評價(jià)區(qū)帶相對較高;資源豐度以大巴山前南帶、大巴山前北帶及儀隴—平昌坳陷帶等評價(jià)區(qū)帶相對較高，渝東坳褶帶、川東高褶帶及南充斜坡帶次之(圖7)，表明大巴山前南帶、大巴山前北帶及儀隴—平昌坳陷帶是四川盆地上二疊統(tǒng)最有利的勘探區(qū)帶［4］。

圖7 四川盆地二疊系烴源巖總生氣強(qiáng)度等值線分布圖

5 結(jié)論

四川盆地二疊系發(fā)育碳酸鹽巖烴源巖和暗色泥質(zhì)烴源巖，其有機(jī)質(zhì)豐度較高，碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)類型以腐泥型(Ⅰ、Ⅱ1)為主，暗色泥質(zhì)烴源巖以Ⅲ型為主，具較強(qiáng)的生烴能力，是二疊系主要生烴層。目前多處于高成熟－過成熟階段，以生氣為主。

烴源巖定量評價(jià)及資源潛力研究結(jié)果表明，四川盆地上二疊統(tǒng)生物礁氣藏的油氣資源較為豐富，勘探的主要戰(zhàn)場應(yīng)該放在儀隴—平昌坳陷帶、川東高褶帶和大巴山前南帶這三個(gè)區(qū)帶中，主攻儀隴—平昌坳陷帶，繼續(xù)深化川東高褶帶和大巴山前南帶，大力開拓南充斜坡帶和渝東坳陷帶。

1 Magoon L.B.and Dow，W.G.著，張剛譯.含油氣系統(tǒng)—從烴原巖到圈閉［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1998.

2 陳盛吉，謝邦華，萬茂霞，等.川北地區(qū)礁、灘氣藏的烴源條件與資源潛力分析［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2007，30(4):1－9.

3 王世謙，陳更生，黃先平.四川盆地油氣資源潛力及重點(diǎn)勘探領(lǐng)域［J］.石油學(xué)報(bào)，增刊2005年，26:97－101.

4 王允誠.油氣儲存評價(jià)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1999.

SOURCE ROCK AND RESOURCE POTENTIALOF UPPER PERMIAN IN SICHUAN BASIN

TANG Di，ZHANG Qi，WAN Maoxia，LI Hongwei and ZHANG Min(Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company)．

In this study，a research on the geochemical behavior of Permian carbonate rock and dark argillaceous source rock in Sichuan Basin is implemented．Results show that:(1)there is abundant organic matter in Permian source rock－for carbonate rock，the organic－matter types are mainly of sapropelic(type I and type II)，and type III mainly for dark argillaceous source rock;(2)with a stronger hydrocarbon－generating ability，dark argillaceous source rock is the key hydrocarbon－generating stratum in Permian;(3)Permian source rock is almost in a stage from high to over mature，with dominantly producing gas;(4)it is predicted from a quantitative evaluation on source rock and analysis on resource potential that there is 2．00 ×1012m3for Upper Permian bioreef gas reservoirs in Sichuan Basin;(5)the main Upper Permian resources are distributed in east Sichuan highly steep belt，Nanchong slope belt and Yilong－Pingchang depression belt;and(6)some evaluation belts with a high resource abundance include south Dabashan foothill belt，Yilong － Pingchang depression belt and north Dabashan foothill belt，second for east Chongqing depression belt，east Sichuan highly steep belt and Nanchong slope belt．So，the main exploration domains should be in Yilong － Pingchang depression belt，east Sichuan highly steep belt and south Dabashan foothill belt．And at present，Yilong － Pingchang depression belt should be the first one，second for east Sichuan highly steep belt and south Dabashan foothill belt，and third for Nanchong slope belt and east Chongqing depression belt．

Upper Permian，bioreef－shoal gas reservoir，source－rock condition，hydrocarbon－generating intensity，resource potential

唐滌，女，1968年出生，工程師;1991年畢業(yè)于蘭州大學(xué)化學(xué)專業(yè)，從事石油地化分析研究工作。地址:(610051)成都市府青路一段一號中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院分析實(shí)驗(yàn)中心。電話:(028)86015052。E－mail:tangd@petrochina.com.cn

NATURALGAS EXPLORATION＆DEVELOPMENT．v．34，no．3 ，pp．1 －3，7/25/2011

(修改回稿日期 2011－03－01 編輯 王曉清)