四川盆地三疊系烴源巖條件與資源潛力研究

萬茂霞 謝邦華 陳盛吉 冉乙鈞 鄒春艷

（中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）

0 引言

四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組所產天然氣與上覆侏羅系及下伏嘉陵江組、二疊系地層所產天然氣的組分特征、天然氣碳同位素、天然氣濃縮烴等存在明顯差異；須家河組原油的物理特性、原油輕烴和飽和烴色譜特征與侏羅系有明顯的差異；上三疊統(tǒng)儲層瀝青的族組分與本組烴源巖接近，而與上下鄰層有明顯的差異；儲層的生物標志化合物特征與本組烴源巖接近，而與侏羅系源巖差異明顯，這些特征表明上三疊統(tǒng)須家河組的油氣主要來自本組烴源巖。

中、下三疊統(tǒng)氣藏所產天然氣的的組分特征、天然氣碳同位素、儲層瀝青的族組成特征與下伏二疊系特征極為相似，表明中、下三疊統(tǒng)氣藏與下伏二疊系烴源層可能有一定的親緣關系。

1 烴源巖的展布特征

1.1 下三疊統(tǒng)飛仙關組烴源巖展布

下三疊統(tǒng)飛仙關組在盆地中西部地區(qū)主要為一套紫紅色碎屑巖夾高能環(huán)境沉積的灰?guī)r，一般不具備生烴條件，在盆地東部相變?yōu)椋ù笠苯M）灰?guī)r，有局部成烴的條件，碳酸鹽巖是該組主要烴源巖。烴源巖在川東及川北區(qū)帶比較發(fā)育，一般厚200～300 m，盆地中—西部地區(qū)多小于100 m（圖1）。

1.2 下三疊統(tǒng)嘉陵江組烴源巖展布

下三疊統(tǒng)嘉陵江組主要為一套局限海臺地相沉積，在盆地內嘉陵江組沉積穩(wěn)定，厚度大，分布廣，以灰?guī)r、白云巖為主，夾硬石膏和巖鹽。嘉一段、嘉三段是嘉陵江組烴源巖發(fā)育的主要層段。烴源巖主要為碳酸鹽巖，在盆地內烴源巖厚0～550 m，平均厚度約260 m，具東厚西薄的展布特征（圖2）。

圖1 四川盆地下三疊統(tǒng)飛仙關組碳酸鹽烴源巖等厚圖/m

圖2 四川盆地下三疊統(tǒng)嘉陵江組碳酸鹽烴源巖等厚圖/m

1.3 中三疊統(tǒng)雷口坡組烴源巖展布

中三疊統(tǒng)雷口坡組主要為一套海相碳酸鹽臺地蒸發(fā)相沉積，深灰色碳酸鹽巖和泥質巖是主要烴源巖。根據(jù)100余口井雷口坡組烴源巖厚度統(tǒng)計結果，盆地內碳酸鹽烴源巖厚度變化在0～480 m之間，一般為100～250 m，以鹽亭—大邑一帶較厚，角13井最厚達480 m（圖3）。

圖3 四川盆地中三疊統(tǒng)碳酸鹽烴源巖等厚圖/m

雷口坡組暗色泥質烴源巖厚度總體極薄，平均厚度約為10 m，僅盆地東緣稍厚，在通江—萬縣—涪陵一線以東地區(qū)，暗色泥巖一般厚30 m以上，在該線以西地區(qū)，暗色泥巖厚度多小于30m，在瀘州古隆起一帶雷口坡組地層已剝蝕殆盡，已無烴源巖分布（圖4）。

圖4 四川盆地中三疊統(tǒng)暗色泥質烴源巖等厚圖/m

1.4 上三疊統(tǒng)烴源巖展布

上三疊統(tǒng)須家河組是一套以陸相沉積為主的含煤建造，暗色泥質巖和所夾煤層是主要烴源巖。煤巖在龍門山山前帶最發(fā)育，一般厚10 m以上，具有多層分布特點，層數(shù)多者可達數(shù)十層，單層厚度大者為1 m左右，累計厚度最大可達40 m以上。其次為盆地中、北部地區(qū)，須家河煤層也較為發(fā)育，一般厚5 m以上，營山地區(qū)煤層累計厚度達18 m以上。川東及川南地區(qū)煤層厚度相對較薄，累計厚度多小于2.5 m，局部僅見煤線，無煤層分布（圖5）。

圖5 四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組煤巖等厚圖/m

暗色泥質巖是上三疊統(tǒng)須家河組主要的烴源巖，主要發(fā)育在須一、須三和須五段，須二、須四和須六段以砂巖為主，但仍有一定厚度的暗色泥質巖分布。烴源巖厚度具西厚東薄的展布特征，在盆地西部，泥質烴源巖一般厚300 m以上，最厚達1500余米；盆地西南部—中部—北部地區(qū)，泥質烴源巖一般厚100～200m，在盆地東南部，烴源巖厚度多小于100m（圖6）。

圖6 四川盆地上三疊統(tǒng)深灰-黑色泥巖等厚圖/m

2 烴源巖的地化特征

2.1 烴源巖的有機碳豐度

下三疊統(tǒng)飛仙關組烴源巖有機碳含量變化在0.05%～0.6%之間，高值區(qū)主要分布在盆地東部，在旺蒼—重慶一線以東有機碳含量一般大于0.2%，該線以西有機碳含量多小于0.2%，低值區(qū)分布面積約為盆地面積的三分之二。

下三疊統(tǒng)嘉陵江組烴源巖有機質豐度較低，為0.08%～0.36%，高值區(qū)主要分布在川南和川東北地區(qū)。

中三疊統(tǒng)雷口坡組烴源巖，據(jù)496樣次碳酸鹽巖分析資料統(tǒng)計，有機碳含量低于0.2%者占樣品數(shù)的60.48%。從有機碳豐度的縱向展布看，雷口坡組有機碳平均值為0.28%左右，總體來說，雷口坡組在縱向上有機碳豐度變化不大。從有機質豐度的平面展布看，在盆地內雷口坡組碳酸鹽烴源巖有機碳含量主要分布在0.1%～0.4%之間。以川中地區(qū)的磨溪—潼南一帶、川東的臥龍河、及川北的龍崗地區(qū)有機質豐度相對較高，有機碳含量在0.3%以上，其余地區(qū)有機碳含量多小于0.3%，表明雷口坡組僅具有局部生烴條件。

上三疊統(tǒng)烴源巖有機碳豐度普遍較高，據(jù)現(xiàn)有分析資料統(tǒng)計，泥質巖有機碳含量大于1%者高達50.1%。在盆地內烴源巖有機碳豐度變化在0.5%～7.5%之間，有機碳豐度高值區(qū)主要分布在川西中部及重慶—達川一帶，大致具盆地中東部及西部地區(qū)有機碳豐度較高，盆地北緣及西南部地區(qū)有機碳豐度相對較低的展布特征。

2.2 烴源巖的有機質類型

從干酪根元素分析資料來看，下三疊統(tǒng)烴源巖有機質類型好，主要為腐泥型。

雷口坡組烴源巖干酪根元素組成H/C原子比（0.64～0.77）、O/C原子比（0.11～0.2）均較低。 干酪根碳同位素δ13C主要分布在-25.5‰～-28.2‰之間。可溶有機質的族組成具有飽和烴含量較高、芳烴含量較低、膠質＋瀝青質含量較低、飽/芳比值大等特征，在族組成三角圖中，資料點多落入Ⅱ型有機質分布區(qū)。研究表明雷口坡組烴源巖有機類型以Ⅱ型為主，以產油氣為主。

上三疊統(tǒng)干酪根的顯微組分以鏡質組和惰質組為主，腐泥組和殼質組成分含量較低；干酪根電鏡圖象以棱角狀為主；多數(shù)樣品的δ13С值大于-27‰。在干酪根類型圖上，大多數(shù)樣品資料點都落入Ⅲ型干酪根的范圍。可溶有機質具飽和烴含量低、芳烴含量高、瀝青質重、飽/芳比值低等特點，烴源巖有機類型以Ⅲ型為主，主要產氣，局部地區(qū)屬混合型，有一定的生油能力[1]（圖7）。

2.3 烴源巖的熱演化特征

下三疊統(tǒng)飛仙關組烴源巖的Ro值多為1.2%～3.4%之間。在川西—川北凹陷帶Ro值多大于2.0%，烴源巖已達過成熟階段，在盆地的東南部烴源巖的Ro值多小于2.0%，正處于成熟—高成熟階段。該層生烴條件較差，但在盆地東部地區(qū)具有一定的生烴能力，對飛仙關組油氣藏的形成有較好的貢獻。

圖7 四川盆地烴源巖有機質類型圖

下三疊統(tǒng)嘉陵江組烴源巖的Ro值多為1.2%～3.2%之間，目前源巖正處于成熟—過成熟階段，在盆地南部尚具有形成一定的液態(tài)烴的條件。

中三疊統(tǒng)雷口坡組Ro值分布在0.96%～2.51%之間，表明中三疊統(tǒng)目前正處于成熟—過成熟演化階段。在盆地的西部—北部—東北部沉積凹陷區(qū)Ro多大于1.5%，烴源巖已達到高成熟—過成熟演化階段。在盆地的中部及南部地區(qū)熱演化程度相對較低，Ro多為1.0%～1.3%之間，正處于成熟階段。

上三疊統(tǒng)Ro值分布在0.74%～3.20%之間，表明上三疊統(tǒng)烴源巖有機質目前正處于成熟—過成熟演化階段。在盆地的西部—北部—東北部沉積凹陷區(qū)Ro多大于1.3%，烴源巖已達到高成熟—過成熟演化階段。在盆地的中部及南部地區(qū)熱演化程度相對較低，Ro多為1.0%～1.3%之間，正處于成熟階段。

四川盆地三疊系發(fā)育碳酸鹽巖烴源巖、暗色泥質巖和煤層。上三疊統(tǒng)泥質烴源巖有機碳豐度較高，生烴條件較好。中、下三疊統(tǒng)有機碳豐度低，在盆地內僅具局部生烴條件。中、下三疊統(tǒng)碳酸鹽巖有機質類型較好，主要為Ⅰ型或Ⅱ型，早期以生油為主。上三疊統(tǒng)泥質巖有機質類型主要為Ⅲ型，以生氣為主。下三疊統(tǒng)烴源巖有機質多處于高成熟—過成熟階段，目前多以產氣為主；中、上三疊統(tǒng)烴源巖目前正處于成熟—過成熟期，局部地區(qū)具有液態(tài)烴保存的條件[2-3]。

3 烴源巖定量評價與資源潛力分析

3.1 生烴量計算結果

采用有機碳熱模擬法，以四川盆地三疊系相關烴源層的厚度、有機質豐度和成熟度等參數(shù)為基礎，對相關烴源層的生氣量進行了計算，三疊系及相關烴源層總生氣量為496.39×1012m3，上三疊統(tǒng)須家河組生油量為2049.31×108t（表1）。

表1 四川盆地三疊系生烴量統(tǒng)計表

從計算結果可以看出，四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組生氣總量為365.94×1012m3，占三疊系生氣總量的73.7%，中、下三疊統(tǒng)本層烴源巖的生烴量，只占相關烴源層生氣量總量的26.3%，這一結果表明中、下三疊統(tǒng)自身的烴源條件差，上、下相鄰烴源層外源氣的注入，是中、下三疊統(tǒng)油氣藏形成關鍵。

資源量計算結果，盆地內三疊系氣藏天然氣潛在資源量為17.62×012m3，上三疊統(tǒng)石油潛在資源量為28.22×108t，油氣資源較為豐富，不失為四川盆地重要的勘探領域。各層系比較，以上三疊統(tǒng)、下三疊統(tǒng)飛仙關組天然氣潛在資源量相對較高，下三疊統(tǒng)嘉陵江組次之、中三疊統(tǒng)雷口坡組相對較小，表明上三疊統(tǒng)和下三疊統(tǒng)是四川盆地三疊系油氣資源較為豐富的層系。

3.2 生烴強度及其展布特征

生烴強度定量研究結果表明，研究區(qū)內各套烴源巖的平均生氣強度分別為：下三疊統(tǒng)飛仙關組2.40×108m3/km2、下三疊統(tǒng)嘉陵江組2.26×108m3/km2、中三疊統(tǒng)雷口坡組2.18×108m3/km2、上三疊統(tǒng)須家河組19.16×108m3/km2，上三疊統(tǒng)平均生氣強度較高，中下三疊統(tǒng)平均生氣強度較低。

下三疊統(tǒng)飛仙關組生烴強度普遍小于5.0×108m3/km2，且分布不均，在盆地內呈現(xiàn)出東強西弱的分布特征，其強生烴區(qū)主要分布在川東北地區(qū)。其中與礁、灘氣藏成藏相關的烴源巖，以川北、川中及川東等區(qū)帶疊合平均生氣強度相對較高，強生氣區(qū)主要分布在盆地的中部—北部及川東地區(qū)，表明川北、川中及川東區(qū)帶礁、灘氣藏的氣源條件較好。

下三疊統(tǒng)嘉陵江組生烴強度普遍小于9.5×108m3/km2，在盆地內呈現(xiàn)出東高西低的分布特征，其強生烴區(qū)主要分布在盆地東部地區(qū)。與下三疊統(tǒng)嘉陵江組氣藏成藏有關的烴源層的總生氣強度變化在 （5.0～105）×108m3/km2之間， 平均生氣強度21.72×108m3/km2，強生氣區(qū)主要分布在盆地中部—北部及川東東部地區(qū)。

雷口坡組的生氣強度在6.0×108m3/km2之內，盆地內以瀘州開江古隆起和盆地西北部生氣強度相對較低，以盆地西部—中部及盆地東緣地區(qū)生氣強度相對較高。與中三疊統(tǒng)雷口坡組氣藏成藏有關的烴源層的總生氣強度變化在（5.0～70）×108m3/km2之間，平均生氣強度22.66×108m3/km2，強生氣區(qū)主要分布在盆地中部—西部及川東東部地區(qū)。

上三疊統(tǒng)須家河組烴源巖的平均生氣強度為19.16×108m3/km2， 變化在0～260×108m3/km2之間，以盆地的西部及生氣強度相對較高，在盆地的中—西南部地區(qū)生氣強度一般大于10×108m3/km2，并展示出由盆地的西部向東部逐漸增高的分布格局。

3.3 三疊系資源潛力分析

在烴源巖定量評價的基礎上，根據(jù)四川盆地的地質條件，結合前人對四川盆地的研究，借助國內外現(xiàn)有運聚系數(shù)的研究結果，預測四川盆地中下三疊統(tǒng)天然氣的資源量為10.54×1012m3，資源量以川東高褶帶、儀隴—平昌坳陷帶相對較高，威遠—龍女寺隆起帶、南充斜坡帶、大巴山前南帶次之。上三疊統(tǒng)天然氣的資源量為7.08×1012m3，主要分布在川西南、川西北地區(qū)，上三疊統(tǒng)石油的資源量為28.2×108t，資源量以川西南部相對較高，川西北部、仁壽—射洪一帶次之?？v向上以上三疊統(tǒng)、下三疊統(tǒng)飛仙關組天然氣潛在資源量相對較高，下三疊統(tǒng)嘉陵江組次之、中三疊統(tǒng)雷口坡組相對較小，表明上三疊統(tǒng)、下三疊統(tǒng)是四川盆地三疊系油氣資源較為豐富的層系。

烴源巖定量評價及資源潛力研究結果表明，四川盆地上三疊統(tǒng)有利的生氣區(qū)位于四川盆地的中部—西部。該區(qū)平均生氣強度大于20×108m3/km2，最大生氣強度可達120×108m3/km2以上，油氣源充足，石油和天然氣資源豐富，有形成自源型油氣藏的條件。與上三疊統(tǒng)烴源相關的雷口坡組有利的生烴區(qū)，位于四川盆地的中部—西部和北部。與上二疊統(tǒng)烴源相關的雷口坡組有利含油氣區(qū)主要位于川中地區(qū)—川西凹陷中部一帶及川東東部地區(qū)。下三疊統(tǒng)嘉陵江組相關烴源巖有利的生烴區(qū)位于盆地的東部及川西的中部地區(qū)。

4 結論

根據(jù)對盆地內三疊系氣藏相關烴源巖生氣強度、天然氣聚烴量，天然氣潛在資源量分布的比較，綜合認為：盆地內大川中構造區(qū)帶、龍門山北段—米倉山西段山前斷褶構造帶、川西南部山前斷褶構造帶，烴源充足，資源量及資源豐度都相對較高，儲集條件好，蓋層封蓋作用有效，圈閉發(fā)育，生儲蓋組合良好，可捕集相關烴源層運移來的油氣，油氣成藏條件總體上較為有利，具備形成有效氣田的條件，因此，可以作為下步油氣勘探重點目標（圖8）。

圖8 四川盆地二疊系、三疊系有利含油氣區(qū)帶及建議勘探目標分布圖

1 王蘭生.四川盆地天然氣的有機地球化學特征及其成因[J].沉積學報，1997，15（2）：49-53.

2 戴鴻鳴，王順玉.油氣勘探地球化學 [M].北京：石油工業(yè)出版社，2011.

3 王啟軍，陳建渝編著.油氣地球化學 [M].北京：中國地質大學出版社，1988.