川東地區(qū)下侏羅統(tǒng)涼高山組烴源巖資源潛力評價(jià)

李世臨 張 靜 葉朝陽 歐 易 張文濟(jì) 陳 芮

1.中國石油西南油氣田公司重慶氣礦 2.中國石油西南油氣田公司川中油氣礦

0 引言

前人對四川盆地下侏羅統(tǒng)涼高山組的研究大多集中于川中地區(qū)的致密砂巖油氣儲層及成藏條件研究[1-5]，認(rèn)為川中地區(qū)是典型的裂縫性超致密油氣藏，屬于巖性控制的裂縫性氣藏[6]，具有面積大，油氣層薄，物性差，產(chǎn)量低的特點(diǎn)[7]。王世謙等研究認(rèn)為川東地區(qū)侏羅系具有與川中地區(qū)侏羅系十分相似的油氣成藏條件，其烴源巖厚度大、儲層致密、油氣資源豐富，是四川盆地內(nèi)除川中侏羅系之外還有希望找到原生油藏的一個(gè)有利地區(qū)[8-10]。鄒才能等認(rèn)為陸相頁巖油氣是中國源巖油氣最具潛力的組成類型，是中國陸上未來“進(jìn)源找油”最重要的突破對象[11]。無論是致密油氣還是頁巖油氣藏，優(yōu)質(zhì)烴源巖是先決條件[12]。涼高山組泥頁巖和致密砂巖在川東地區(qū)具有分布面積廣闊、埋深較淺、資源潛力大的特點(diǎn)。據(jù)四川盆地第四次資評結(jié)果，川東地區(qū)為涼高山組的主生烴中心，致密油地質(zhì)資源量和可采資源量分別為1.215×108t[13]。川東地區(qū)涼高山組鉆井油氣顯示114井次，洋渡1井中測自噴獲氣1.83×104m3/d、油1.16 m3/d；2021年4月，天東002-X18上試涼高山組致密砂巖儲層，自噴獲氣1.29×104m3/d，微量凝析油；2021年1月，涪陵北部的泰頁1井，通過水平井鉆井及分段壓裂測試獲氣 7.5×104m3/d、油 9.8 m3/d，實(shí)現(xiàn)了侏羅系涼高山組湖相頁巖油氣新層系勘探重大突破[14]。因此，有必要對川東涼高山組烴源開展系統(tǒng)評價(jià)，本次通過46口井巖心、巖屑及野外露頭樣品共計(jì)420余樣次的分析化驗(yàn)及92口井的TOC測井解釋結(jié)果，對區(qū)內(nèi)的涼高山組的烴源巖進(jìn)行了定性和定量評價(jià)，基本摸清了其勘探潛力。

1 烴源巖厚度與分布

涼高山組巖性較為復(fù)雜，下段以黃綠色、灰綠色、深灰色泥頁巖為主，夾中—薄層、局部厚層粉砂巖、砂巖，偶夾介殼灰?guī)r；上段以深灰、灰黑色泥頁巖為主，夾淺灰色細(xì)砂巖，偶夾薄層狀介殼灰?guī)r，砂巖石英含量較高，多為石英砂巖，水平微細(xì)層理和小型交錯(cuò)層理較發(fā)育。上段頂部泥頁巖與上覆沙溪廟組底部砂巖接觸，下段為砂巖與下伏自流井組過渡層泥巖分界（圖1）。

圖1 川東地區(qū)侏羅系涼高山組地層綜合柱狀圖

川東地區(qū)以淺湖—水下三角洲沉積為主，烴源巖主要分布于淺湖沉積環(huán)境，上段和下段均有發(fā)育。根據(jù)井下巖屑錄井并結(jié)合測井資料統(tǒng)計(jì)分析，涼高山組暗色泥頁巖具有分布連續(xù)性稍差、層數(shù)多、單層厚度小的特點(diǎn)，發(fā)育層數(shù)5～27層，最大單層厚度6～33 m，總厚度在15～112 m之間。平面分布上川東腹地較厚，即梁平—大竹—墊江一帶發(fā)育厚度較大（圖2）。

圖2 川東地區(qū)涼高山組烴源巖厚度等值線圖

2 有機(jī)質(zhì)豐度

對于泥質(zhì)烴源巖，有機(jī)質(zhì)豐度較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是有機(jī)碳含量的下限值為0.5%，生烴潛量（Pg=S1+S2）下限為 1 mg/g[15-16]（表 1）。

表1 烴源巖有機(jī)碳豐度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

本次通過川東地區(qū)涼高山組46口井共187個(gè)巖心、巖屑、野外露頭樣品分析結(jié)果看，有166個(gè)樣品有機(jī)碳含量大于0.5%，為有效烴源巖。有機(jī)碳含量分布在0.5%～3.21%，總平均值為1.23%；其中有機(jī)碳含量為0.5%～0.6%的樣品比例為7.83%；有機(jī)碳含量為0.6%～1.0%的樣品比例為30.72%；有機(jī)碳含量為1.0%～2.0%的樣品比例為54.82%；有機(jī)碳含量為大于2.0%的樣品比例為6.63%（圖3），因此，川東地區(qū)涼高山組暗色泥頁巖屬于中等—較好烴源巖。

圖3 川東地區(qū)涼高山組有機(jī)碳含量頻率圖和散點(diǎn)圖

從生烴潛量來看，川東地區(qū)39口井巖心和巖屑共99個(gè)樣品的S1+S2值為0.06～12.12 mg/g，平均 2.68 mg/g（圖 4）。

圖4 川東地區(qū)涼高山組生烴潛量（S1+S2）頻率圖和散點(diǎn)圖

烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價(jià)綜合分析認(rèn)為，涼高山組烴源巖較好的為主要分布在墊江—梁平—忠縣—石柱一帶，平均TOC超過1.5%（圖5）。

圖5 川東地區(qū)涼高山組平均有機(jī)碳含量等值線圖

3 有機(jī)質(zhì)類型

3.1 干酪根顯微組分組成

川東地區(qū)涼高山組5件樣品干酪根顯微組分測試結(jié)果顯示，涼高山組干酪根顯微組分以鏡質(zhì)組為主（圖6），含量介于42.0%～89.0%，均值為65.6%；其次為腐泥組，含量介于3.0%～51.0%，均值為25.8%；少量惰質(zhì)組（6.0%～9.0%，均值為7.8%）、殼質(zhì)組（0～1%，均值0.8%）。干酪根類型指數(shù)線介于-71.75～14.00之間，顯示涼高山組絕大部分樣品有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型，少量Ⅱ型，分別占樣品總數(shù)的80%、20%。

圖6 川東地區(qū)涼高山組泥頁巖干酪根顯微組分鏡下特征圖

3.2 干酪根δ13C值

川東地區(qū)涼高山組泥頁巖干酪根碳同位素測試結(jié)果顯示，6個(gè)樣品的干酪根δ13C值介于-25.23‰～-26.77‰之間，均值為-26.17‰，參照有機(jī)質(zhì)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)[17]，測試數(shù)據(jù)顯示川東地區(qū)該套目的層泥頁巖干酪根類型主要表現(xiàn)為Ⅱ2型和Ⅲ型（圖7）。

圖7 川東地區(qū)涼高山組泥頁巖干酪根碳同位素分布及類型劃分圖

3.3 烴源巖熱解參數(shù)

根據(jù)對川東地區(qū)內(nèi)樣品所測得的熱解數(shù)據(jù)分析，利用HI-Tmax巖石熱解法來劃分有機(jī)質(zhì)類型，川東地區(qū)內(nèi)涼高山組暗色泥頁巖樣品大部分屬于Ⅱ型干酪根，含有少量Ⅲ型干酪根（圖8）。

圖8 川東地區(qū)涼高山組烴源巖熱解參數(shù)類型劃分圖

結(jié)合干酪根顯微組分、碳同位素、巖石熱解參數(shù)三項(xiàng)指標(biāo)，綜合分析認(rèn)為，川東地區(qū)涼高山組暗色泥頁巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2型為主，Ⅱ1型和Ⅲ型為輔。

4 烴源巖成熟度（RO）

干酪根的鏡質(zhì)體反射率Ro是最直觀地表征有機(jī)質(zhì)成熟度的參數(shù)之一；巖石熱解Tmax也常用于有機(jī)質(zhì)或地層熱演化程度的判斷，但它受到的影響因素很多，諸如巖性、有機(jī)質(zhì)豐度、可溶有機(jī)質(zhì)含量、瀝青分布與充填等。

川東地區(qū)涼高山組64個(gè)泥頁巖樣品測試結(jié)果顯示，涼高山組Ro值介于0.57%～1.53%之間（圖9a），平均值1.14%。Ro直方圖顯示（圖9b），4.69%的樣品Ro分布在0.5%～0.7%之間，處于未成熟階段，這幾個(gè)樣品為剖面樣品，Ro值較井下樣品低，可能與樣品受風(fēng)化有關(guān)；75%的樣品Ro值分布于0.7%～1.3%之間，處于成熟階段；20.31%的樣品分布于1.3%～2.0%之間，處于高成熟階段；綜上所述，涼高山組泥頁巖熱演化程度中等，處于成熟—高成熟演化階段。同時(shí)，涼高山組52個(gè)熱解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該套泥頁巖Tmax值介于306～757℃之間，平均值為443.7℃，Tmax直方圖顯示，53.85%的樣品Tmax值分布于440～450℃之間，處于成熟階段；25%的樣品分布于450～490℃之間，處于高成熟階段（圖10）；表明涼高山組52個(gè)烴源巖樣品的Tmax值絕大部分處于成熟-高成熟區(qū)域，利于油氣的生成，這和Ro指向是一致的。

圖9 川東地區(qū)涼高山組Ro分布直方圖

圖10 川東地區(qū)涼高山組Tmax分布直方圖

根據(jù)川東地區(qū)內(nèi)30口鉆井和幾個(gè)剖面涼高山組暗色泥頁巖樣品成熟度數(shù)據(jù)，參考前人研究成果，繪制了川東地區(qū)涼高山組暗色泥頁巖Ro等值線圖11。從圖中可以看出，在平面上，川東地區(qū)內(nèi)涼高山組烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度變化不大，呈現(xiàn)由中間往四周增高的趨勢，墊江地區(qū)Ro值最低，由該地區(qū)向四周逐漸增大，至川東地區(qū)東部的云陽—建南—豐都以南地區(qū)，Ro值高達(dá)1.4%。

圖11 川東地區(qū)涼高山組暗色泥頁巖Ro等值線圖

5 生烴強(qiáng)度定量計(jì)算

5.1 計(jì)算方法與參數(shù)

本次生烴強(qiáng)度的計(jì)算方法選用有機(jī)質(zhì)熱模擬參數(shù)法來計(jì)算川東地區(qū)內(nèi)烴源巖的生烴量。計(jì)算主要參數(shù)有：烴源巖的巖石密度、有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)的產(chǎn)烴率和有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)。根據(jù)測井和分析化驗(yàn)資料，川東地區(qū)涼高山組烴源巖巖石密度取值為2.6 t/m3。有機(jī)碳含量根據(jù)圖5求出；有機(jī)質(zhì)的產(chǎn)烴率根據(jù)圖12不同類型烴源巖有機(jī)質(zhì)Ro與產(chǎn)烴率之間的關(guān)系[13]。

圖12 不同類型烴源巖產(chǎn)氣率圖版（第四次資源評價(jià)）

有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)（Kc）是有機(jī)質(zhì)熱模擬參數(shù)法重要參數(shù)之一，一般通過低成熟烴源巖熱模擬實(shí)驗(yàn)獲得殘?zhí)假Y料，再根據(jù)原始有機(jī)碳與殘?zhí)己恐惹蟪龌謴?fù)系數(shù)（即C原/C殘=Kc）。然后再根據(jù)各類烴源巖在不同模擬溫度下的Kc值與對應(yīng)的Ro值，建立起Kc～Ro關(guān)系曲線。本次所采用有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)（Kc）是根據(jù)原四川石油管理局研究院地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的熱模擬實(shí)驗(yàn)資料所建立起Kc～Ro關(guān)系曲線（表 2）。

表2 各類烴源巖有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)表[18]

5.2 計(jì)算結(jié)果

川東地區(qū)侏羅系涼高山組暗色泥巖總生烴強(qiáng)度一般在1.59×108～8.97×108m3/km2之間，墊江、忠縣、梁平區(qū)域內(nèi)構(gòu)造生烴強(qiáng)度相對較高，其中在拔向1井可以達(dá)到8.97×108m3/km2（圖13），墊江以西、長壽、涪陵以南生烴強(qiáng)度相對較低，甚至無生烴能力。川東地區(qū)總生烴量為7.68×1012m3，平均生烴強(qiáng)度為1.89×108m3/km2。

圖13 川東地區(qū)涼高山組生烴強(qiáng)度等值線圖

6 結(jié)論

1）涼高山組烴源巖主要發(fā)育灰色和灰黑色泥頁巖，具有分布連續(xù)性稍差、層數(shù)多、單層厚度小的特點(diǎn)，厚度分布在15～112m，發(fā)育層數(shù)5～27層，最大單層厚度6～33m，主要分布梁平—大竹—墊江一帶。

2）綜合烴源巖有機(jī)碳含量和生烴潛量（S1+S2）來看，涼高山組發(fā)育較好～好的烴源巖，主要分布在墊江—梁平—忠縣—石柱一帶。

3）通過干酪根鏡檢有機(jī)質(zhì)類型和巖石熱解參數(shù)類型劃分，有機(jī)質(zhì)類型以以Ⅱ2型為主，Ⅱ1型和Ⅲ型為輔。

4）涼高山組烴源巖處于處于成熟—高成熟演化階段，在平面上，呈現(xiàn)由中間往四周增高的趨勢，墊江地區(qū)Ro值最低，由該地區(qū)向四周逐漸增大，至川東地區(qū)東部的云陽—建南—豐都以南地區(qū)，平均Ro值高達(dá)1.4%。

5）總生烴強(qiáng)度一般在1.59×108～8.97×108m3/km2之間，在墊江、忠縣、梁平區(qū)域內(nèi)構(gòu)造生烴強(qiáng)度相對較高。