北羌塘胜利河地区布曲组优质烃源岩形成环境与有机质富集机制

羌塘盆地是我国陆上新区油气勘探程度最低的中生代海相含油气沉积盆地,其主力烃源岩一直认识不清。本文以胜利河地区中侏罗统布曲组烃源岩为研究对象,开展了有机地球化学和元素地球化学的系统研究,探讨了布曲组烃源岩的形成环境和有机质富集机制,为预测北羌塘坳陷中侏罗统布曲组优质烃源岩的分布提供了理论依据。胜利河地区布曲组烃源岩有机质丰度高,有机质类型为Ⅱ型,处于成熟阶段,综合评价为优质烃源岩。布曲组沉积时期,气候干旱炎热,研究区初级生产力水平较高,属于弱局限盆地,具有浅水、高盐度、贫氧—缺氧的沉积环境。布曲组沉积时期,羌塘盆地发生大规模海侵,研究区邻近中央隆起,陆源输入和热液活动携带大量营养物质磷、铁等进入海洋,导致较高的初级生产力,是北羌塘坳陷布曲组优质烃源岩有机质富集的主控因素。研究区位于北羌塘坳陷的最小含氧带区域,有利于大量浮游生物在此缺氧死亡埋藏保存。通过有机质富集机制的分析,北羌塘坳陷的近岸陆棚斜坡带可能是中侏罗统布曲组优质烃源岩分布的有利区域。

琼东南盆地松西凹陷湖相烃源岩发育条件新认识与优质烃源岩刻画

针对琼东南盆地松西凹陷烃源岩发育机制不清、优质烃源岩分布不明的问题,根据已钻井原油地化特征、次洼沉积特征、地震相与属性特征、地震速度谱的对比分析,对松西凹陷东、西次洼始新统中深湖相烃源岩进行了预测,明确了松西凹陷沉降速率、物源注入点、凹陷结构三因素耦合控制了湖相烃源岩的发育与展布。松西凹陷西次洼紧邻大型物源注入点,为富砂沉积,从而导致较低的古生产力水平、较高的沉积速率和开放氧化的水体环境,不具备优质烃源岩形成的基本条件;东次洼远离大型物源注入点,仅发育小规模砂体,利于发育中—深湖相烃源岩。已钻井原油地化指标表明,研究区原油来自中深湖相烃源岩,证实松西凹陷存在优质烃源岩。始新统中深湖相烃源岩具有低频、连续、强反射地震特征,且具有低速异常,主要分布于东次洼的洼中及缓坡带。基于以上认识指导在东次洼部署钻井,首次在琼东南盆地钻遇始新统油页岩,且烃源岩指标好,提升了松西凹陷及琼东南盆地原油勘探前景。

珠三拗陷优质烃源岩地震相特征及分布预测

珠三拗陷不同沉积环境发育的烃源岩地球化学特征及成藏贡献差异较大,各相带烃源岩的空间分布尚不明确,制约了下一步油气勘探工作。通过综合分析岩屑、测井、地球化学和地震资料,对珠三拗陷优质烃源岩分布开展了系统研究。研究结果表明:1)文昌B凹陷文昌组中深湖相烃源岩、滨浅湖相烃源岩和文昌A凹陷恩平组浅湖相烃源岩地震相特征分别为强振幅低频平行中连续反射、弱振幅低频平行弱连续反射(或空白反射)和中弱振幅低频平行中连续反射(或杂乱反射)。2)文昌B凹陷中深湖相优质源岩广泛分布于凹陷中心和陡坡带,滨浅湖相烃源岩分布于中心边缘和缓坡带。但文昌A凹陷中深湖相烃源岩仅分布于凹陷中心,滨浅湖相烃源岩大面积分布于凹陷周缘。因此,文昌B凹陷文昌组中深湖相和浅湖相烃源岩以及文昌A凹陷滨浅湖相烃源岩为主力烃源岩。

南堡凹陷优质烃源岩的新发现

南堡凹陷是渤海湾盆地油气富集程度极高的凹陷之一。该凹陷Es34的有效烃源岩厚250m左右,优质烃源岩厚100m左右,其镜质体反射率在0.8%以上,是南堡凹陷最重要的烃源岩。优质烃源岩有机碳含量高达5%以上,发育的富含有机质黏土层和细粒方解石纹层结构是湖水季节性分层作用和藻类勃发导致的结果,无定形体和藻质体是其有机质的重要来源。生物标志化合物组成特点表明,烃源岩有机质主要来源于水生生物,形成于淡水还原环境,陆源物质输入较少。资源评价表明,Es34烃源岩的生油量约为60亿t,主要为优质烃源岩生成,占南堡凹陷总生油量的40%;形成的资源量在7.5亿t左右。

济阳坳陷优质烃源岩特征与隐蔽油气藏的关系分析

通过对济阳坳陷优质烃源岩的研究,尝试建立勘探中、后期烃源岩研究的流程和工作方法。结合大量的分析资料,建立了本区优质烃源岩的评价标准,该标准可适用于中国的陆相断陷湖盆研究。对烃源岩的生排烃特征模拟结果表明,普通烃源岩、优质烃源岩以及有机质富集层三种不同类型的烃源岩生烃时间基本相同,但在排烃方面三者区别较大,普通烃源岩开始排烃最晚,优质烃源岩次之,而有机质富集层则最早进入排烃阶段。本区优质烃源岩的分布与隐蔽油气藏密切相关。沙四上亚段和沙三下亚段是本区广泛分布优质烃源岩的重点层位,它们与隐蔽油气藏的关系非常密切。优质烃源的分布直接或间接地决定了隐蔽油气藏勘探的成功率。对东营凹陷和沾化凹陷已经发现的隐蔽油气藏油气源的分析结果表明,在沾化凹陷,隐蔽油气藏主要以沙三段下部优质烃源岩为主。但罗家油田原油则是以沙四上亚段和沙三下亚段的碳酸盐岩源岩层所生成的混源油为主。沙四上亚段烃源岩主要形成地层性的隐蔽油气藏,而沙三下亚段烃源岩和沙四上亚段烃源岩均可以形成岩性型油气藏。在此基础上,建立了坳陷不同位置与其烃源岩和油气运移特点相关的隐蔽油气藏形成模式图。

晚三叠世火山活动对鄂尔多斯盆地长7优质烃源岩发育的影响

岩芯和露头剖面观察结果表明,鄂尔多斯盆地长7优质烃源层中广泛分布薄层和纹层状凝灰岩,薄层凝灰岩的SiO2含量介于49.37%～72.45%之间,以中、酸性为主。岩石薄片的镜下观察结果表明,常见晶屑凝灰岩、玻屑凝灰岩和双屑凝灰岩,并可见到呈有序结构(成分和粒度)的凝灰岩纹层,同期喷发、大气降落沉积特征明显。根据其岩石类型、主元素和微量元素组成、锆石U-Pb年龄等的对比,以及凝灰岩的平面分布特征判断,盆地内长7优质烃源层中的凝灰岩可能主要来自秦岭地区的同期火山喷发活动。扬子与华北陆块碰撞、秦岭造山的区域构造活动的活跃是引起长7最大湖泛的主要动力因素,为优质烃源岩发育提供了基本的地质条件,同期频繁的火山喷发活动与湖底热液活动等共同促进了优质烃源岩的大规模发育。

鄂尔多斯盆地长7优质烃源岩的岩石学、元素地球化学特征及发育环境

鄂尔多斯盆地延长组长7优质烃源岩(油页岩)井下岩芯外观呈黑色、质硬、手感较轻,露头风化后呈纸片状。岩石薄片镜下观测和电镜-能谱测试显示,长7优质烃源岩呈纹层状有机质十分发育、莓状黄铁矿丰富-极丰富和胶磷矿丰富的特征,常见晶屑、凝灰质纹层。测试结果显示,长7优质烃源岩岩石化学组成以高二价硫、高Fe、高P2O5和相对较低的Al2O3、SiO2、CaO和MgO为特征,微量元素表现出Mo、Cu、U显著正异常,V、Pb呈正异常,其他微量元素为正常和亏损,总稀土含量(∑REE)较低的特征。较低的Sr/Ba比值和较低的B含量反映了含盐度不高的陆相湖盆沉积特征。高的V/(V+Ni)比值、很高的U/Th比值等指示了沉积环境缺氧的属性。

渤海海域优质烃源岩及其分布预测

采用地质统计和地化分析相结合的手段,初步建立了评价和预测优质烃源岩的方法体系,对渤海海域古近系优质烃源岩的发育分布进行了预测。结果表明,纵向上沙河街组优质烃源岩厚度大、品质好,占暗色泥岩比例较大,东营组尽管暗色泥岩厚度较大,其中能达到优质的部分却很少。平面上,渤中凹陷优质烃源岩厚度最大,分布面积最广,其次是辽东湾地区以及岐口凹陷和黄河口凹陷。沙河街组四段+孔店组烃源岩主要发育辽东湾地区、莱州湾凹陷和岐口凹陷。总体而言,沙河街组为渤海海域的主力烃源岩,且以沙河街组三段最为重要。

湖底热水活动及其对优质烃源岩发育的影响——以鄂尔多斯盆地长7烃源岩为例

光学显微镜和扫描电子显微镜-能谱仪观测在鄂尔多斯盆地延长组长7优质烃源层中发现了硅质岩、铁白云石纹层沉积、白铁矿-黄铁矿-硬石膏共生体系、早期成岩缝中的自生钠长石充填作用等可能与湖底热水活动有关的现象。能进一步佐证同期湖底热水活动存在的证据还有:长7优质烃源岩中异常高的二价硫含量(平均7.37%),Mo、Cu、U、Mn等微量元素的显著正异常特征,高的U/Th值,微晶铁白云石纹层偏重的碳同位素组成(2.88‰~3.03‰)、偏轻的氧同位素组成(-16.41‰^-16.17‰)和富集Cu、Mn等微量元素的特征,莓状黄铁矿偏正的硫同位素组成(2.37‰~5.90‰)特征等。长7段沉积期始,强烈的区域构造活动对基底断裂的激活作用是产生湖底热水活动的动力学因素,湖底热水活动对长7优质烃源岩的大规模发育具有重要的促进作用。

优质烃源岩成烃生物与生烃能力动态评价

在海相优质烃源岩常规有机地球化学分析的基础上,综合利用仿真地层热压模拟实验与超显微有机岩石学等新技术对优质烃源岩不同成烃生物生烃潜力进行分析。结果表明:我国下古生界高过成熟海相优质烃源岩目前能够识别的成烃生物主要由底栖生物(或底栖藻类)及菌类(真菌类和细菌)组成,干酪根类型主要为Ⅱ型,这些海相优质烃源岩的原始生烃能力相当于Ⅱ型干酪根,其中底栖藻类相当于Ⅱ1型,真菌细菌类一般相当于Ⅱ2型;其次为浮游生物,生烃潜力与Ⅰ型干酪根相当。优质烃源岩中浮游藻类和底栖藻类在不同成熟阶段的生油能力不同,在高成熟—过成熟阶段生气潜力及其与原油裂解生烃的相对贡献也有差异。因此,下古生界高成熟度烃源岩需要根据不同类型的成烃生物或干酪根类型在各成熟阶段的生油、生气能力进行动态地评价。不同成烃生物生烃潜力研究不仅对常规油气勘探而且对非常规油气勘探也具有重要的借鉴意义。

海拉尔盆地乌尔逊凹陷南屯组优质烃源岩发育特征

运用钻井岩心及测井资料,对海拉尔盆地乌尔逊凹陷烃源岩的生物发育、地球化学特征进行研究,认为乌尔逊凹陷南屯组发育有薄层优质烃源岩,它们有机质丰度高,类型好,生烃潜力大。结合研究区地质条件,并参考前人的研究成果,建立了适合本区优质烃源岩的评价标准;认为本地区烃源岩在生烃潜量(S1+S2)大于20 mg/g,氯仿沥青"A"大于0.3%,TOC大于5.0%,总烃(HC)大于700×10-6的情况下为优质烃源岩;同时,运用有机碳测井评价方法,结合研究区优质烃源岩评价标准,分析了区内诸多钻井优质烃源岩的分布特征。结果表明,研究区优质烃源岩主要发育在南屯组,特别是该组的上部,南屯组一段烃源岩的厚度大于南屯组二段。总的来说,本区优质烃源岩的发育对盆地油气成藏产生较大的生烃贡献。

上扬子北缘下组合优质烃源岩分布及生烃潜力评价

米苍山-大巴山冲断构造带南缘海相下组合具有良好的油气勘探前景,但作为新领域、新地区其勘探程度很低。根据对城口、南江地区可能烃源岩层位的系统观测、采样和有机地球化学综合剖面研究指出,下寒武统筇竹寺组中下部、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组底部各发育一套黑色页岩,厚度数十米至百余米,分布稳定,有机质丰度高(TOC普遍大于1%),有机质类型属藻腐泥型,生烃潜力高(其中五峰组-龙马溪组烃源岩S1+S2高达2.86-3.65 mg/g,S2为2.66-3.36 mg/g),均是优质烃源岩;下寒武统烃源岩在本区燕山中晚期褶皱隆升、剥蚀前最大埋藏时达到了过成熟早期生干气阶段,上奥陶统-下志留统烃源岩进入了生凝析油-湿气为主的高成熟阶段,处于生气高峰期,而因埋深增加和持续埋深等原因,处在推覆体之下或毗邻凹陷腹部的现今热演化程度也许会有所升高,成为以生干气为主的气源岩。认为该2套优质海相烃源岩的存在,可为川东地区尤其是南江、镇巴-万源地区下组合的油气生成、成藏提供雄厚的物质基础。

柴达木盆地西部咸化湖相优质烃源岩地球化学特征及成藏意义

传统上认为柴达木盆地西部地区咸化湖相烃源岩有机质丰度低,油气主要来源于"可溶有机质"。在柴达木盆地西部首次发现一定规模有机质丰度较高的优质咸化湖相烃源岩,其TOC值一般约在1%,最高可达4%以上;生烃潜量一般大于6 mg/g,最高可达40 mg/g;氢指数一般在500 mg/g(TOC)以上,最高可达900 mg/g(TOC)以上。有机质类型以I型和II1型为主,少量II2型,为倾油型有机质。而有机质丰度过低的样品(TOC<0.5%),其类型也较差,所含的可溶有机质也较低,生烃潜力小,为无效烃源岩。优质烃源岩生物标志化合物中富含植烷、C28甾烷、伽马蜡烷和C35藿烷等指示咸水环境的化合物,同时具有高甾烷低藿烷、高C27甾烷低C29甾烷等特征,指示有机质主要来自于水生藻类。这些藻类中富含脂类化合物,被称为"油藻",在较低的成熟演化阶段可直接转化为烃类。咸化环境有利于藻类直接转化而成液态烃的保存,从而形成"未熟—低熟油"。柴达木盆地西部咸化湖相烃源岩中所含的"可溶有机质"明显高于淡水湖相烃源岩,这正是该地区在中浅层发现的一批"未熟—低熟油田"的重要物质来源。通过模拟实验证实,有机质在成熟演化阶段也具有较高的生油潜力,符合经典的油气生成模式。因此,对于深层来说,成熟的烃源岩形成的油气是主要的勘探对象。在该地区古近系深层优质烃源岩形成的油气具有2类成藏模式:(1)源外成藏,即通过油源断层将油气运移至浅部构造圈闭聚集成藏;(2)源内成藏,即在深部烃源岩附近的岩性圈闭中近源聚集。目前这2类油气藏勘探均已获得重大突破,发现了2个亿吨级储量区块,证实深部优质烃源岩形成的油气藏勘探潜力巨大。

咸化湖盆优质烃源岩的形成与分布

应用沉积学、地球化学理论和油源对比等方法,对我国咸化湖盆优质烃源岩的形成与分布进行了研究。结果表明,断陷湖盆和前陆湖盆优质烃源岩(有机质含量特别高的烃源岩)是与碳酸盐、硫酸盐和氯化盐等蒸发盐类矿物相伴生的,有机质沉积的有利环境是半咸水、咸水和盐水湖泊。湖水在重力作用下易形成盐度分层,表层水盐度小,适于广盐和嗜盐性浮游生物的生存;深水部位的底层水盐度大、缺乏游离氧,适于有机质的保存;表层水生物高产率区与底层水缺氧区的叠合部位就是优质烃源岩的发育区。由气候变化引起的突发性洪水会破坏分层水体,使得湖水淡化,形成有机质含量较低的烃源岩,因此咸化优质烃源岩与淡化普通烃源岩常呈互层分布,咸化沉积物数量越多,生烃潜力越大。

不同类型优质烃源岩生排油气模式

利用地层孔隙异常压力热模拟实验分别对硅质型、钙质型与粘土型优质烃源岩进行分析,生排油气模拟结果表明:(1)成熟早中期硅质型优质烃源岩排油量与排油效率最高,早期主要以重质油排出为主,排油效率高达50%左右;钙质型优质烃源岩次之,排烃效率一般在30%左右;粘土型优质烃源岩排油效率一般只有4%～11%。(2)在成熟中晚期,硅质型优质烃源岩排油效率最高,但是钙质型烃源岩增加迅速达65%,粘土型烃源岩增加不明显。(3)成熟晚期—高成熟阶段,硅质型和钙质型优质烃源岩排油效率变化不明显,而粘土型烃源岩排油效率则从20%迅速增加到90%。硅质型、钙质型和粘土型优质烃源岩生排油气模式之间最大的差异是它们在成熟早中期排油效率和排油量不同。

长岭断陷南部断陷层湖相优质烃源岩发育控制因素

明确湖相优质烃源岩形成的主控因素对其非均质性的刻画意义重大。对松辽盆地长岭断陷南部地区沙河子组和营城组两套烃源岩进行岩石学、地球化学和层序地层学分析,并利用元素含量比Al/Ti值评估烃源岩古生产力,同时利用V/Cr、V/(V+Ni)、Sr丰度、Sr/Ba、Sr/Cu和古气候指数来评估沉积环境。研究表明,长岭断陷断陷层优质烃源岩层位(沙河子组上部)发育于原始生产力中等、气候潮湿、低盐度、沉积速率较低的高位域和湖侵域,具有富集Al,Ba,Cu,Cr,V和Ni,亏损Mn,Pb和S的特征;而差烃源岩层位(营城组)发育于原始生产力较低、气候半干燥、半咸水、沉积速率较高的低位域,具有富集Co,Sr和V,亏损Al,Ba,Cr,Cu,Mn,Pb和Ni的特征。由此认为,体系域控制了烃源岩的宏观分布,中等-好的初级生产力是优质烃源岩发育的首要条件,而潮湿气候、较低的盐度和沉积速率促进了有机质的富集。

利用地震相识别优质烃源岩——以辽中凹陷沙三段为例

利用地震资料,在沙三段精细层位标定的基础上,进行辽中凹陷沙三段地震地层的追踪解释。根据优质烃源岩的定义及判识标准,即主要为一套富含有机质的中深湖相暗色泥岩沉积,识别出优质烃源岩地震相主要呈低频、连续、强反射特征。在地震相和沉积相分析的基础上,建立了辽中凹陷三个次洼优质烃源岩地震相—沉积相模式,并对辽中凹陷沙三段优质烃源岩进行了分布预测,研究表明辽中凹陷沙三段优质烃源岩在北洼分布范围较大,中洼次之,南洼分布最小;在辽中北洼,整个沙三段均有分布;在辽中凹陷中洼,优质烃源岩发育于沙三中亚段;在辽中凹陷南洼,主要发育于沙三段下部。

中西非裂谷盆地白垩系两类优质烃源岩发育模式

中西非裂谷系位于非洲中部,主要为沿中非剪切断裂带分布的被动裂谷盆地,进一步划分为中非裂谷系和西非裂谷系。针对国内外对勘探程度极低的中西非裂谷盆地白垩系优质烃源岩展布、发育机理及油气成藏模式认识薄弱的现状,笔者在开展大量中西非裂谷盆地上、下白垩统两类烃源岩样品的主微量元素等地球化学分析的基础上,从含油气盆地构造、烃源岩发育古环境、古气候、古生产力和有机质保存条件等分析出发,剖析了不同类型含油气盆地优质烃源岩发育主控因素,分别建立了中、西非裂谷系低勘探程度含油气盆地下白垩统、上白垩统优质烃源岩的发育模式:中非裂谷盆地(Bongor、Muglad、Melut盆地)下白垩统裂陷期快速沉降、温暖湿润气候条件下,勃发的水生有机质(藻类)控制的深水湖相优质烃源岩"生产力"单因素发育模式;西非裂谷盆地(Termit盆地)上白垩统拗陷期海侵、炎热潮湿气候条件下,陆源有机质输入为主,优越的保存条件(偏咸水体)优质海相烃源岩"生产力+保存条件"双因素控制的发育模式。从而进一步锁定富油气凹陷和主力成藏组合,有效指导含油气盆地内选区选带,助推油气规模储量发现。

东濮凹陷优质烃源岩的岩性特征及宏观展布规律

运用测井岩石学理论和总有机碳质量分数(TOC)数据建立优质烃源岩的岩石相和有机相模型,明确优质烃源岩的主力岩相是页岩和油页岩;采用Δlog R模型法,针对东濮凹陷不同构造单元、不同层位的烃源岩建立TOC测井预测模型,刻画东濮凹陷不同时期优质烃源岩空间展布规律,明确东濮凹陷优质烃源岩的发育具有较强的层控、相控特征,纵向上,沙四上和沙三下是优质烃源岩的主力层。受沉积相控制,盐湖背景下的优质烃源岩相比无盐地区和南部地区较发育。在盐岩韵律准层序组内,优质烃源岩主要发育在准层序的水退序列早期;平面上,优质烃源岩主要发育在环盐湖周边和沉积、沉降中心附近,优质烃源岩主要分布在盐岩和泥页岩互层的过渡型剖面类型中。

黔南坳陷海相优质烃源岩的生烃潜力及时空分布

黔南坳陷典型古油气藏的精细解剖对南方海相油气勘探有借鉴意义。本文利用沉积、有机岩石学和地球化学等综合手段,建立了黔南坳陷麻江古油藏、凯里残余油气藏地区和雪峰隆起西缘的二叠系-震旦系地球化学综合剖面,重点探讨了该地区优质烃源岩的生烃潜力和时空分布。黔东南地区,纵向自震旦系至二叠系均有烃源岩发育,其中早寒武世初期和二叠纪发育有两套优质烃源岩,以下寒武统盆地相、斜坡相的黑色页岩发育最好,有机质丰度高(TOC普遍大于2%),类型好(偏腐殖型),厚度大,是气候变暖、海平面上升和生物大爆发等全球性重大地质事件的耦合作用下,由热液活动、上升洋流等共同引起的高古生产力和缺氧环境控制的产物,是本地区大中型油气田形成的主要物质基础。二叠纪盆地相和泻湖相中发育的优质烃源岩对黔中隆起及其周缘地区油气成藏也具有重要作用。