国外某区块烃源岩评价及油气源分析.pdf

第 2 2 卷第 3 期 2 01 2 年 9月 江 汉 石 油 科 技 J I ANGHAN P E T ROI UM S C I E NC E AND T EC HNO L OGY V0 l _ 2 2 No ． 3 S e p ． 2 01 2 国外某 区块 烃源岩评价及油气源分析 赵 明， 曾庆立 中 国石化江汉油 田分公司勘探开发研究院 ，湖北武汉 4 3 0 2 2 3 摘 要 对国外某区块烃源岩和油气源进行了系统的分析研究。区块内共有塔本组、朗欣组和卡巴组 三套烃源岩。有机质丰度较 高，有机质类型以Ⅱ， 和Ⅲ型为主。综合评价塔本组为中等一 好烃源岩 ，朗欣 组为中等烃源岩，卡巴组为好烃源岩。油源对比结果显示蓬 当组和塔本组中原油主要来 自于塔本组烃源 岩，提林组的原油来 自于朗欣组烃源岩 ；蓬当组和塔本组 中的气样主要来 自于深部的朗欣组或卡巴组烃源 岩，同时混有不等量的来 自于南部沙林凹陷的油型气，部分井中还混有塔本组生成的低成熟的煤成气。 关键词 烃源岩评价；油源对比；煤成气；混合 气 1 地质概况 该区块面积约为 1 2 3 8 4 k m ，跨越钦敦凹陷和沙 林凹陷 ，包括钦敦凹陷的南端 、北纬2 2 凸起和沙 林凹陷北端 ⋯。区块主要受到东西向的挤压应力作 用 ，形成 了南北走向 、东西分带的 “ j 隆二凹一斜 坡”的构造格局和后展式断层相关褶皱的构造样式 图1 。地表出露地层主要为上白垩统 、古新统 和始新统 ，渐新统 、中新统和上新统地层仅在南北 两端有少量残存 。区块受东部物源控制 ，主要发育 三角洲平原一 前三角洲亚相和浅海相沉积。地层岩 性主要为泥岩与细砂岩一 粉砂岩互层 ，并夹杂少许 煤层。储层具有低渗、特低渗透特征。 与区块南北接邻的钦敦和沙林 凹陷中已发现了 多个油 田，紧靠 区块南 部发现了位 于沙林 凹陷的 L e p a n t o 油 田。中石化在 区块 内打了六 口钻井 ，均有 油气显示 ，部分井见高产油气流 ，且以产气为主 ， 如P 一 1 井完井 测试气 产量 1 4 ． 7 01 0 4 m 3 ／ d ，油产量 9 ． 7 6 m ／ d ，说 明区块勘探前景良好 。 烃源岩是油气形成的物质基础，研究烃源岩对 于油气勘探具有重要 的指导意义。前人从有机碳 、 饱和烃色谱特征等化验分析方法出发 ，对P 一 1 井塔 本组烃源岩进行 了评价。建立 了生烃模式 ，认为从 成熟度方面考虑 ，只有塔本组可以作为烃源岩。随 着项 目的深入 ，区块新 钻了四 口探井 和一 口评价 井 ，从而有必要对烃源条件重新做一次更为准确的 图1 国外某 区块构 造 单元划 分图 第一作者 简介 赵 明 ，女 ，毕业于 中国地质大学 武汉 ，获得矿物学 ，岩石学 ，矿床学方 向的理学硕 士学位 ，现在江汉油田分公 司勘探开发研究院从事石油 地质研究lT作。 1 江 汉 石 油 科 技 第 2 2 卷 评价 ，厘清该地区的烃源关系，对分析 区块 内油气 藏的成藏机理 、预测资源潜力和勘探方 向都具有重 要意义。 2 烃源岩特征 钻井和地震资料揭示 ，区块主要发育始新统塔 本组 、朗欣组和 h白垩统卡 巴组 套烃源岩 。塔本 组上段岩性主要为煤系泥岩 ，下段为暗色泥岩 ，朗 欣组和卡巴组岩性主要为暗色泥岩 ，夹少量碳质泥 岩 。钻井资料揭示塔本组有效烃源岩在平面上具有 西厚东薄的特点。 2 ． 1 有 机质 丰度 从区块烃源岩有机质丰度数据表 表 1 中可 看 出塔本组有机质丰度最高，煤岩为好烃源岩 ，泥 岩为 中等一 好烃源岩 ；朗欣组的煤岩和泥岩均属于 中等烃源岩；卡 巴组为好烃源岩。 表1 国外 某区块 烃源 岩有 机质 丰度统 计表 层位 井膺0 面 烃 源岩类 型 有机 碳 ％ 氯仿 沥青 “ A” 生烃 潜量 k g ／ t 煤 6 0 ． 3 0 【 1 2 ． 5 1 4 0 1 2 6 4 ． 5 7 1 P l 煤 系泥岩 0 ． 6 2 - 3 ． 5 6 ／ 1 ． 7 2 9 0 ． 0 0 6 2 0 ． 1 6 1 2 ／ 0 ． 0 7 7l 9 1 ．6 一l 3 ． 2 5 ／ 4 ． 9 4 9 暗色泥 岩 0 ． 5 1 0 ． 8 6 ／ 0 ． 7 1 8 0 ． 0 8 3 3 0 ．2 2 4 0 ／ 0 ． 1 5 5 8 6 1 ． 3 5 2 ． 9 8 ／ 2 ． 1 0 8 塔小 组 煤 系泥岩 O ． 7 3 2 ． 1 6 ／ 1 ． 1 7 6 0 ． 0 4 8 8 0 ． 6 8 7 0 ／ 0 ． 2 3 2 4 4 1 ． 4 7 9 ． 5 3 ／ 3 ． 5 6 Y一1 暗色泥岩 0 ． 4 6 1 ． 2 2 ／ 0 ． 9 0 6 0 ． 3 5 4 5 0 ． 6 5 8 2 ／ 0 ． 5 2 6 8 6 3 ． 0 2 6 ． 6 3 ／ 5 ． 1 5 6 煤 系泥岩 0 ． 6 5 ． 7 3 ／ 1 ． 3 11 8 0 ． 0 1 6 8 0 ． 1 5 5 8 ／ 0 ． 0 5 9 01 4 0 ． 2 9 6 0 ． 9 9 ／ 8 ． 6 3 1 8 Tl 暗色泥岩 0 ． 5 6 1 ． 7 1 ／ 1 ． 1 3 2 3 O ． 0 5 8 3 0 ． 1 5 6 7 ／ 0 ． 1 0 1 l 9 0 ． 6 l 一 8 ． 9 7 ／ 2 ． 2 0 2 3 P 一 3 暗色泥 f 【 0 ． 4 0 3 ． 7 8 ／ 0 ． 9 7 4 2 ／ | 朗欣 组 两缘露 头 煤 4 2 ． 1 8 4 9 ． 3 9 ／ 4 6 ． 9 9 3 ． 9 0 9 一 1 ． 4 7 7 ／ 1 ．0 9 8 5 3 3 2 ． 9 6～ 4 6 ． 9 4 ／ 4 2 ． 2 8 3 暗色泥 0 ． 5 4 3 ． 3 6 ／ 1 ． 4 4 7 0 ． 0 0 4 0 0 ．0 6 4 4 ／ 0 ． 0 l 8 7 7 0 ． 4 4 0 ． 8 1 ／ 0 ． 5 8 7 k巴组 两缘露 头 碳 质泥 岩 l 3 ． 4 8 1 ． 8 0 0 2 6 3 ． 3 l _i i “”内为样品数量 2 ． 2 有机质类型 干酪根镜检分析结果表明，该区块烃源岩有机 质类 为 Ⅱ， 和 Ⅲ型。岩石热解分析认为有机质类 为 Ⅱ． 、Ⅱ， 和 Ⅲ型 网2。用生物标志化合物 C ⋯ C ⋯ C ， 生物构型 甾烷三角形 图进行分析 ，结 果显示区块母质来源主要为以陆生植物为主的有机 质和混合有机质 图3，干酪根类型为 Ⅱ， 和 Ⅲ 型 。综上所述 ，区块烃源岩有机质类型主要为 Ⅱ， 和 I l I 型 。 干酪根的类 型决定 了有机质热演化产物的特 征 ，本区烃类生成产物主要为天然气 ，这 已为勘探 实践所证实。 2 ． 3 成熟度 根据区块烃源岩镜质体反射率与埋藏深度的关 系 图4，认 为 区 内埋深 1 5 0 0 m以下 地 层 ，其 R 值基本 } 都大于0 ． 5 ％，达到生烃门限；参考各井 4 0 0 4 2 0 4 4 0 4 6 0 4 8 0 5 0 0 T ℃ 图2 国外 某 区块 烃源 岩 最大 热 解峰 温T ma x 氢 指 数 l H 有机质类型判别图 中源岩的R o 实测值， 结合地震资料层位追踪和时深 转换 ，对区块塔本组底和塔本组顶的R o 值进行测算 图5。结果显示 ，塔本组烃源岩在区块 中北部 及南部 凹陷达到成熟过成熟演化阶段 ；朗欣组烃源 岩顶面在 区中部2 2 。隆起部位达到生烃高峰 ，在 0 0 0 0 0 0 0 ∞ ∞坫 1 2 江 汉 石 油 科 技 第 2 2 卷 表2 国外某区块及周缘原油组分碳位素分析数据表 8” C P AB ％ 地 区 层 位 原油 饱和烃 芳烃 非烃 沥青质 克 瓦克特 S h - 2 5 ． 0 - 2 6 ．1 -2 4． 7 -2 6．4 2 6． 2 Sh -2 6 ．4 - 26 ． 4 -2 5． 1 -2 5． 4 -2 6． 2 ／ J F 多 Y a w - 2 5 ． 9 - 2 6 ． 7 - 2 5 ． 3 - 2 5 ． 5 - 2 6 ． 7 P o -25 ． 6 - 27 ．5 -2 5． 3 - 25 ． 6 -2 6． 2 P a t o l o n 南趸钻 井 T a - 2 6 ． 1 - 2 7 ． 1 - 2 5 ． 6 - 2 6 ． 0 2 8 ．7 Ya g y i 一 1 北趸钻 井 T a - 2 4 ． 5 - 2 5 ． 9 2 4 ． 6 - 2 5 ． 2 2 7 ． 2 A区块浅井 P o - 2 5 ． 2 2 6 ． 3 - 2 4 ． 0 - 2 4 ． 6 - 2 6 ． 1 克林 庙趸钻 井 L a - 2 6 ． 7 - 2 7 ．9 - 2 5 ． 7 - 2 6 ． 7 - 2 7 ． 6 平 均值 一 2 5 - 2 6 ． 8 - 2 5 ． 0 - 2 5 ． 8 - 2 6 ． 8 表3 区块及周缘原油地化特征表 5Ⅸ一 2 O R 有机 质 奥利烷／ 井号 层位 主峰碳 0E P P r ／ P h 成 熟度 T m ／ T s 伽 马蜡烷 规 则 甾烷 类型 C 蓿 烷 低 成熟 P-2 Ta C 2 q 1 ．1 2 1 ． 1 6 3 ．2 - 4 ． 7 反L 型 m 2 ． 7 3 ． 0 0 ． 0 5 - 0 ． O 5 0 ． 1 4 - 0 ． 1 5 一 成熟 低 成熟 P 一 1 Ta C H - l 5 O ． 8 1 ．3 7 ．0 - 8 ． 8 v 宁 型 1 I 0 ． 9 - 2 ． 3 O ． O 3 0 ． 1 8 0 ， 0 6 - 1 ． 2 1 一成熟 成 熟 Y l Po C2 0 、C2 1 0 ． 9 9 -1 ．O l 3 ． 3 3 ， 7 v 字 型 l I 1 ． 1 一 1 ． 1 0 ． 1 0 - 0 ． 1 9 0 ． 0 6 - 0 ． 0 8 一 高成熟 T 一1 T a C 3 I 1 ． 6 9 - 1 ． 7 4 7 ． 9 7 - 8 ． 9 7 反L 型 Ⅲ 低成熟 l 8 ． 5 3 - 2 5 ． 7 4 0 ． 0 4 - 0 ． O 5 0 ． 5 3 - 0 ． 7 0 2 0 0 1 。这些原油碳同位素组成特征基本相同 ，且 非烃和沥青质碳同位素值均表现为偏轻，这表明该 区原油可能存在不 同源原油相互混合 ，且与煤系源 岩关系最为密切。 3 ． 1 ． 3 油 源分析 区块原油地化特征见表3 所示 ，根据规则 甾烷 含量j角 网 图6，区块内原油可以分为三类 第一类原油、第二类原油和混源油。第一类原油以 P 一 2 井中塔本组上段所取 的油样为代表 ，具有主峰 碳碳数大于2 5 ，P h 大于4 ，T m ／ T s 大于1 ． 5 ，C ， 。 甾 烷 含 量 均 大 于 5 0 ％，C ， ， 甾 烷 均 小 于 2 0 ％，5 o 【 一 2 0 R 规则甾烷呈反 “ L ”型分布 ，有机质类型为I I I 型 的特征 ，奥利烷含量大于0 ． 1 2 。经分析认为与塔本 组上段烃源岩具有 良好 的亲缘关系 ，主要来 自于区 块南北两个凹陷的塔本组供烃区 图7 。第二类 C 2 9 图6 区块P a t o l o n 地 区塔 本组 原油 甾烷 组成 三角 图 第3 期 赵 明等 国外某区块烃源岩评价及油气源分析 1 3 j i i ∞ u J I ～ }7q 门 、 谢 ； 舔 I ⋯ ⋯ ～。 一 ．1 J L 一 lIIJ ⋯ L J ’ ．』 上 一 蟠 『 】 烷 一 ⋯一山 』 ． 一 I ． ． _ J 1 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． J ㈨ 宽 L 一L 。．J L- ．． ．．一 毕 fn境 讴 件弼％ 衔烷 图7 P 一 2 井塔本 组上 段煤成 油和 烃源 岩质 量色谱 图 吓耩蠛 I ＼ l } 峨 、 。 ． ～ ． 王 1 烷 础 熄 学}ij 皖 嘏排 出髋c} 常 瞄靛 ⋯ ． 儿 ⋯ 阑环 衍航 一 一 山 ～ ‘ - - ． ． J● - _J L - - ． - - ． - - _ J 孕 {} ； 惋 审 排衙髋 正常 }}i 烷 图8 Y 一1 井T A下段原 油 与T A下段泥 岩质 量色 谱 图 原油以Y 一 1 井塔本组下段中的油样 为代表 ，其特征 为主峰碳碳数偏低 ，基本上小于2 1 ，P r ／ P h ／ J 于4 ， T H s 小于1 ． 5 ，C ， 。 甾烷含量多数为3 5 ％一 4 6 ％，C 2 7 甾 烷含量均大于2 6 ％，多数为3 0 ％～ 4 0 ％，5 0 ／ ． 一 2 0 R 规 则甾烷呈V 字型分布 ，有机质类型为I I ， 型 ，奥利烷 含量小于0 ． 1 2 。与井下塔本组下段烃源岩一样均为 成熟演化阶段 ，认为二者具有 良好的亲缘关系 图 8。混源油的特征则介 于二者之间，塔本组上段 的煤系泥岩和下段的非煤系泥岩对其均有贡献。 P 一 1 井区提林组所取油样为第一类原油，对比 分析认为来 自于下伏朗欣组烃源岩。 Y 井 区的蓬 当组 和塔本组 中所取油样经分析全 部为第二类原油 ，并且与井 区附近塔本组下段烃源 岩亲缘关系 良好 。 T l 井塔本组 中所取油样经分析认为是第一类 原油 ，来 自于井区附近的塔本组上段烃源岩。 3 ． 2 天然气成因及其来源 区块 天 然 气 组 分 分 析 表 明 ， 甲烷 含 量 在 8 0 ． 1 9 ％～ 9 7 ． 7 1 ％之 间 ，乙烷 以上重 烃 含量 基 本 在 5 ％以下 ，干燥系数在0 ． 8 3 ～ 0 ． 9 9 之间 ，平均为0 ． 9 5 ， 说 明绝大部分样 品为干气 ，只有极少 数样品为湿 气。非烃气体二氧化碳、氮气含量较低，二氧化碳 含量均小于2 0 ％，反映区块内天然气均为有机成 因 气 。 根据B e m e r 1 9 7 8 的模式图 ，将区块各井 中不同产层天然气地化参数投点到图9 ，发现除T 一 1 井部分天然气样 品来 自于I I 型干酪根 ，其余样品均 来 自于I I 型和I I I 型的混源母质 ，说明除了T _ 1 井天然 1 4 江 汉 石 油 科 技 第 2 2 ．g 气成分更接近油型气 以外 ，区块 内天然气基本为 I I 型和I I I 型母质形成的混合气。 乙烷碳同位素具有较强的稳定性和母质类型继 承性，戴金星认为可将乙烷碳同位素值作为煤 气 与 油型气的判识依据，重于一 2 5 ． 1 ％ 拟 为是煤型气， 轻于一 2 8 ． 8 ‰则认为是油型气 ，在一 2 8 ． 8一 2 5 ． 1 ‰之 8 l 3 1 1 f } ’ 1 ⋯ ％ 图9 区块 天然气母 质 类型划 分 图 问的为混合气 。根据该分类标准 ，可以将Y 一 1 和 Y l X 井塔本组 中的天然气样品划分为煤成气 ，P 一 1 、P 一 2 、P 一 3 三 口井塔本组中的天然气样品划分为 偏煤型气 的混合气 。T 一 1 和区块南缘力班多油 田的 为偏油 气的混合气。 根据戴金 1 9 9 2提 的关系式 1 、2得 到各 井 气 源岩 的 R O 值 表 4，除 了T 一 1 井采 用 2式外 ，其余各井均采用 1 式。而实际的气 源岩成熟度应该是略高于 1 式的计算结果 ，略 低于 2式的计算结果。 ‘ C1 1 4 ．1 2 5 4 1 g R o 一 3 4 ． 3 9 2 2 适用于煤型气 1 8 C 1 1 5 ． 8 0 1 5 1 g R o 一 4 2 ． 2 0 6 1 适用于油型气 2 区块天然气烷烃系列碳同位素整体上呈正碳 系 列变化特征 ，在Y l X 和T 一 1 井 中部分气样出现了 6 ” C 3 8” C 4的碳同位素倒转现象 ，致使烷烃系列碳 表4 区块天然气成熟度计算表 井号 层位 S c C H P AB ％ 。 RO P 一1 Ta -3 5． 4 9 0． 8 4 Ta 一3 3 ．9 2 1 ． O 8 P -2 Ta 3 2 ．81 1 ． 2 9 断 卜 盘P 0 一 3 7 ． 0 6 O ． 6 5 断 卜 盘T a - 3 2 ． 2 9 1 ． 4 1 Yl 断下盘T a 3 6 ． 2 8 0 ． 7 4 断下盘T a - 3 4 ． 4 l 1 ． 0 0 Yl X Ta 一3 3． 9 8 1 ． 0 7 Po 一38 4 1 ． 7 4 T一1 Ta 3 9． 1 1 ． 57 Ta -43 ． 9 0 ． 78 同位素连线呈波型趋势， 表现为次生烷烃气的特征。 结 合天 然气 的成 因和形成 的地 质背 景 ，认 为Y l X 和T 一 1 井 出现该现象是由于井区塔本组烃源岩已 达 到了有机质主要 的显微组 分基质镜质体在R o 为 0 ． 6 5 ％时的生烃高峰 】 ，使得外地横 向或深部运移 来的较高成熟度的天然气与本地形成的低成熟的天 然气混合所导致。结合上文对天然气成因类型的分 析和运移方向的分析 ，推 n ． Jj p 一 1 和P 一 2 井的天然气主 要是卡巴组深部运移上来的煤型气与南部沙林 凹陷 侧 向运移的油型气和北部侧 向运移过来的煤型气的 混合气 ；T 一 1 井是本地的塔本组形成 的低成熟 、朗 欣组形成的高成熟煤型气和南部沙林凹陷侧向运移 的油 气形成的混合气 ；Y 一 1 和Y l X 井则是本地塔 本组形成的低成熟煤型气和朗欣组形成 的高成熟煤 型气的混合气。 第3 期 赵 明等 国外某区块烃源岩评价及油气源分析 1 5 4 结论 1 该区块发育塔本组 、朗欣组和卡巴组烃 源岩，有机质丰度较高，有机质类型以Ⅱ， 和Ⅲ型 为主；备层段有机质成熟度差异明显 ，塔本组烃源 岩位于低成熟过成熟热演化阶段，朗欣组烃源岩位 于成熟一 过成熟演化阶段，卡巴组位于过成熟演化 阶段。 2区块内原油为低成熟一 成熟演化阶段的煤 成油或者以煤成油为主的混源油 ，其烃源岩以塔本 组为主 ，朗欣组提供的原油较为有限； 3天然气为低成熟一 高成熟的以煤成气为主 的混合气 ，主要由朗欣组或卡巴组形成的成熟一 高 成熟天然气往上运移到塔本组和蓬当组中，与塔本 组 自身形成的低成熟一 成熟 的煤成气混合而成 。区 块南部钻井 中还混有从 沙林 凹陷运移过来 的油型 气，导致T 一 1 井中部分气样呈现油型气的特征。 ， 参 考 文 献 [ 1 】 Wa n d r e y C J ．E o c e n e t o Mi o c e n e c o mp o s i t e t o t a l p e t r o l e u m s y s t e m， I r r a wa d d y An d a ma n a n d n o r t h B u r ma g e o l o g i ‘ p r o v i n c e s ，My a n m a r [ M] ．R e s t o n ，V i r g i n i a U S G e o l o g i c a l S u r v e y． 2 0 06 2152． 『 2 1 戴金星 ，戚厚发 ，等．我国煤系的气油地球化学特 征、煤成气藏形成条件及资源评价【 M】 ．北京石油工 业 出版社， 2 0 0 1 ． [ 3 】 赵伦山，张本仁．地球化学[ M ] ．北京地质出版社， 1 9 8 8 ． 【 4 ] 戴金星．各类烷烃气的鉴别Ⅱ ] ．中国科学B 辑，1 9 9 2 2． 『 5 ] 刘德汉，张惠之 ，等．煤岩显微组分的成烃实验研究 与评价科学通报 ，2 0 0 0 4． 编辑汪孝芝 页岩气开发特 点及成藏机理 一 、开发 特点 页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的特 点，大部分产气页岩分布范围广、 厚度大，且普遍 含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气，但页岩 气储集层渗透率低 ，开采难度较大。随着世界能源 消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越 来越受到重视 ，美国和加拿大等国已实现页岩气商 业性开发。 页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透的物性特 征，气流阻力比常规天然气大， 所有井都需要实施 储层压裂改造才能开采出来 ，而我国至今还没有形 成成熟的技术。页岩气采收率 比常规天然气低 ，仅 为5 ％～ 1 0 ％。现在美 国已有一些先进技术可以提高 页岩气井的产量。中国页岩气藏的储层与美国相比 有所差异，如四川盆地的页岩气层埋藏要比美国的 大，美国的页岩气深度在8 0 0 2 6 0 0 m，而四川盆地 的页岩气层埋深在2 0 0 0 ～ 3 5 0 0 m。页岩气深度的增加 无疑在我们本不熟悉的技术上又增添了难度。 二 、成藏机理 对页岩气成藏机理进行全面分析，获得4 个方 面的认识。 ①页岩气成藏机理兼具煤层吸附气和常规圈闭 气藏特征，体现出复杂的多机理递变特点。②在页 岩气成藏过程中，天然气的赋存方式和成藏类型逐 渐改变， 含气丰度和富集程度逐渐增加。③完整的 页岩气成藏与演化可分为3 个主要的作用过程，自 身构成 了从 吸咐聚集 、膨胀造 隙富集到活塞式推进 或置换式运移的机理序列。④相应的成藏条件和成 藏机理变化对页岩气的成藏与分布产生了控制和影 响作用，岩性特征变化和裂缝发育状况对页岩气藏 中天然气的赋存特征和分布规律具有控制作用。 摘 自 天然气开发动态2 0 1 2 ，N o ． 1