中国西北三大含油气盆地石炭系生烃潜力对比.pdf
2 0 1 6年 3月 第 3 1 卷第 2期 西安石油大学学报自然科学 版 J o u r n a l o f X i a n S h i y o u U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n Ma r .2 01 6 Vo l _ 3 1 No . 2 D O I 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 3 - 0 6 4 X. 2 0 1 6 . 0 2 . 0 0 6 文章编号 1 6 7 3 -06 4 X 2 0 1 6 0 2 - 0 0 3 8 -06 中国西北 三大含 油气 中图分类号 . T E l 2 2 . 1 文献标识码 A 盆地石炭 系生烃潜力对 比 葛 岩 , 刘成林 , 许恩爱 , 谢英刚 , 徐 最 1 . 中海油 能源发展非常规技术研究院, 天津 3 0 0 4 5 7; 2 . 中国石油大学 北京油气资源与探测 国家重点实验室, 北京 1 0 2 2 4 9 ; 3 . 中国石油大港油田公司 第三采油厂, 河北 沧州 0 6 1 0 3 5 摘要 从岩相古地理、 烃源岩生烃潜力及油气成藏特征等角度, 对准噶 尔、 塔里木和柴达木盆地石炭系生烃潜 力进行 了对 比, 认 为三大盆地石炭 系均为海相 、 海陆交互相沉积地层 , 烃源岩整体处于成熟一 高成熟阶段 , 具 有一定的生烃潜力, 柴达木盆地石炭 系烃源岩质量比准噶 尔及塔 里木盆地差。塔里木和 柴达木盆地在烃源 岩类型、 生烃演化及油气成藏规律上有一定的相似性 , 烃 源岩类型 包括灰岩、 泥岩、 碳质泥岩, 且均经历 了二 次生烃, 具有混源油气等特征。借鉴准噶 尔、 塔里木 2个盆地石炭 系油气勘探的成功经验 , 柴达木 盆地 需加 强寒武 一奥陶、 石炭 系等古生界地层的整体勘探 , 岩体侵入对于烃源岩成熟度 产生重要影响, 古油藏、 次生油 气藏及混源油气藏共同构成以石炭 系为油源的油气保存形式。 关键词 生烃潜力 ; 石炭 系; 准噶 尔盆地 ; 塔里木盆地 ; 柴达木盆地 Co mpa r i s o n o f Hy d r o c a r b o n Ge ne r a t i o n Po t e n t i a l o f Ca r b o n i f e r o u s o f Thr e e La r g e Pe t r o l i f e r o us Ba s i n s i n No r t hwe s t Ch i n a GE Ya n , L I U C h e n g l i n , XU En h i , XI E Yi n g g a n g , XU Z u i 1 . R e s e a r c h I n s t it u t e o f Un c o n v e n t i o n a l O i l &G a s T e c h n o l o g y f o r E n e r g y D e v e l o p m e n t , C N O O C, T i a n j i n 3 0 0 4 5 7 , C h i n a ; 2 . S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f O i l a n d G a s R e s o u r c e a n d E x p l o r a t o n . C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t rol e u m B e i j i n g , B e i j i n g 1 0 2 2 4 9 , C h i n a ; 3 . N o . 3 O i l P r o d u c t i o n P l a n t , D a g a n g Oi l fi e l d C o m p a n y , C a n g z h o u 0 6 1 0 3 5, H e b e i , C h i n a A b s t r a c t T h e h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n p o t e n t i a l o f C a r bon i f e r o u s i n Z h u n g g a r B a s i n , T a r i m B a s i n a n d Q a i d a m B a s i n i s c o m p a r e d b a s e d o n L i t h o f a e i e s p a l e o g e o g r a p h y , s o u r c e r o c k h y d r o c a r b o n g e n e r a t i n g p o t e n t i a l a n d h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n c h a r a c t e ris t i c s , a n d i t i s h e l d t h a t t h e Ca r b o n i f e r o u s o f t h r e e b a s i n s a r e a l l t h e s e d i me n t a r y s t r a t a o f ma ri n e f a c i e s a n d p a r a l i c f a c i e s . t h e s o u r c e r o c k s a r e ma t u r e t o h i g h l y m a t u r e , t h e y h a v e a c e r t a i n h y d r o c a r b o n g e n e r a t i n g p o t e n t i a l , b u t t h e s o u r c e r o c k q u a l i t y o f Q a i d a m B a s i n i s w o r s e t h a n t h a t o f Z h u n g g a r B a s i n a n d T a r i m B a s i n . T a r i m B a s i n i s s i m i l a r t o Q a i d a m B a s i n i n h y d r o c a r b o n s o u r c e r o c k t y p e , h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n e v o l u t i o n a n d h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n l a w. T h e h y d r o c a r bo n s o u r c e r o c k i n c l u d e s l i me s t o n e, mu d s t o n e a n d c a r b o n a c e o u s mu d s t o n e. t b e v a l l h a v e e x p e r i e n c e d s e c o n d a ry h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n , s o t h e h y d r o c a r b o n o f T a r i m B a s i n a n d Q a i d a m B a s i n i s mi x e d s o u r c e h y d r o c a r b o n . B y me a n s o f t h e s u c c e s s f u l e x p e r i e n c e i n t h e o i l a n d g a s e x p l o r a t i o n o f t h e C a r b o n i f e r o u s o f Z h u n g g a r B a s i n a n d T a r i m B a s i n, t h e w h o l e e x p l o r a t i o n o f t h e P a l e o z o i c s t r a t a i n c l u d i n g C a mb r i a n - O r d o v i c i a n , C a r b o n i f e r o u s i n Q a i d a m B a s i n n e e d s t o b e s t r e n g t h e n e d . T h e i n t r u s i v e r o c k s h a v e a n i mp o r t a n t i mp a c t o n t h e ma t u r i t y o f h y d r o c a r b o n s o u r c e r o c k . An c i e n t r e s e r v o i r s , s e c o n d a ry h y d r o c a r b o n r e s e r v o i r s a n d mi x e d s o u r c e h v d r o c a r bon r e s e rvo i r s a r e t h e ma i n p r e s e rva t i o n f o r ms o f t h e h y d r o c a r bon f r o m t h e C a r bon i f e r o u s s o u r c e r o c k s . Ke y w o r d s h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n p o t e n t i a l ; C a r b o n i f e r o u s ; J u n g g a r B a s i n ; T a r i m B a s i n ; Q a i d a m B a s i n 葛岩, 刘成林, 许恩爱, 等. 中国西北三大含油气盆地石炭系生烃潜力对比[ J ] . 西安石油大学学报自然科学版 , 2 0 1 6 , 3 l 2 3 8_ 4 3. G E Ya n, L I U Ch e n g l i n, XU E n h i , e t a1. C o mp a r i s o n o f h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n p o t e n t i a l o f Ca r b o n i f e r o u s o f t h r e e l a r g e p e t r o l i f e r o u s B a s i n s i n N o h w e s t C h i n a[ J ] . J o u r n a l o f X i h n S h i y o u U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n , 2 0 1 6 , 3 l 2 3 8 - 4 3 . 收稿 日期 2 0 1 5 1 1 - 2 8 基金项 目 作者简介 国家地质大调查“ 柴达木盆地油气资源潜力评价” 项 目 编号 1 2 1 2 0 1 0 8 1 8 0 5 4 ; 中海油能源发展英才计划课 题 编号 H F K J Y CG J 2 0 1 5 0 0 3 葛岩 1 9 8 4 一 , 男, 博士, 工程师, 主要从事油气藏形成与分布、 非常规油气资源评价研究。 E ma i l g e y a n c n o o c . c o n. c n .. 4 0 .-- 西安石油大学学报 自然科学 版 一 步增加 , 主要为滨浅海 、 半深海相 , 各沉积相带 由 盆地边缘 向盆地中心进一步迁移 , 现今地层厚2 5 0 9 0 0 m, 岩性主要为灰岩、 泥岩和砂岩 。 柴达木盆地石炭纪主要发育三大沉积相 , 分别 为滨岸相、 碳酸盐岩台地相 、 浅海陆盆相。盆地东北 缘及西南缘石炭系沉积演化总 的特征相 似, 但 又有 不相同 J 。早石 炭世整个 盆地 以开 阔碳酸盐岩 台 地相及滨岸浅滩相沉积为主 , 现今地层厚度为9 0 0~ 1 4 0 0 m, 岩性主要 以灰岩为主 , 夹砂泥岩 ; 晚石炭世 时, 除开阔碳酸盐岩台地相 、 滨岸浅滩相沉积外 , 还 形成了局限碳酸盐岩 台地相沉积 。 在盆地东北缘广 泛出露 , 厚度可达 8 0 0~1 2 0 0 m, 地层 岩性包括灰 岩 、 砂岩 、 碳质泥岩及煤线。 2 烃源岩生烃潜力综合评价 西北地区各盆地石炭系烃源岩岩性大致相同, 泥岩 、 碳质泥岩及灰岩均有分布, 但沉积环境及演化 程度存在一定差异。准噶尔盆地石炭系烃源岩主要 为下石炭统滴水泉组和 巴塔玛依 内山组泥岩 、 碳质 泥岩和煤 , 为湖沼相沉积 , 平面上分布在盆地中东部 滴水泉至双井子及 以东 、 五彩湾凹陷一 沙帐断褶带 北部 、 克拉美丽山前及盆地北部地 区l 1 0 - 1 2 1 。烃源岩 分布较广 , 一般厚 1 0 0~5 0 0 m, 有机 质类 型为 Ⅱ 、 Ⅲ型, 泥岩有机质丰度较高, 如准东滴水泉组有机碳 质量分数为 0 . 1 9 % 一3 . 1 5 % , 平均为 1 . 0 0 % , 为中 等烃源岩 , 尺 为 0 . 5 5 % ~1 . 6 5 % , 属于成熟一高成 熟烃源岩 表 2 。准北泥岩厚度大, 有机质丰度高 , 部分源岩受 岩浆作用影 响处 于高成熟一过成熟 阶 段。盆地整体在侏罗纪末期进入生烃高峰 , 盆地深 凹处成熟度更高, 以生气为主。 塔里木盆地石炭系烃源岩主要分布在塔西南坳 陷 、 阿瓦提断陷及巴楚隆起等地区, 主力烃源岩为卡 拉沙依组暗色泥岩和巴楚组碳酸盐岩 J 。巴楚隆 表2 石炭系烃源岩有机地球化学特征 Ta b. 2 Or g a n i c g e o c he mi c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f Ca r bo ni f e r o u s s o u r c e r o c k 起卡拉沙依组泥岩厚度 1 0 0~ 3 0 0 m, 有机碳质量分 数为 0~ 6 . 6 0 % , 平均 1 . 3 0 % ~1 . 9 0 %, 为较好烃源 岩 , 有机质类型为 Ⅱ、 Ⅲ型, 为 1 . 2 0 % ~1 . 4 9 % , 属于成熟烃源岩 ; 巴楚组碳酸盐岩厚度 5 0~ 2 0 0 m, 有机碳质量分数最高可达 2 . 8 0 % , 为 中等一较好烃 源岩 , 有机质类型为 Ⅱ型 , 现今处于成熟阶段。塔西 南坳陷烃源岩类型主要为泥岩, 有机碳质量分数为 0 . 3 8 % 一5 . 9 8 % , 有机质 处于高成熟 阶段 表 2 。 由烃源岩有机质成烃演化史的分析可知 , 石炭系烃 源岩在白垩纪大量生烃 , 塔西南地 区新 近纪 巨厚 的 沉积使石炭系烃源岩又经历了二次生烃 , 且 以生气 为主。 柴达木盆地石炭系烃源岩在全区广泛分 布, 在 盆地边缘大面积出露 , 部分地区烃源岩厚度可达上 千米 , 生烃潜力 巨大 孓 。从石灰沟 、 绿梁山、 大干 沟等剖面及霍参 1井石炭系烃源岩样品地化分析结 果来看, 平面上柴东、 柴北缘烃源岩质量整体优于柴 西南 , 纵向上上石炭统有机 质丰度高于下石 炭统。 柴东扎布萨尕秀组和克鲁克组泥岩有机碳质量分数 为 0 . 3 8 % ~3 . 2 5 % , 为 中等一较好烃源 岩, 有机 质 类型为 Ⅱ、 Ⅲ 型 , R 。 为 0 . 8 5 % ~2 . 7 6 % , 整体处于 成熟一高成熟阶段, 都兰地区受岩浆侵入的影响, 镜 质体反射率 最高可达 2 . 7 6 % 表 2 。早 三叠纪与 古近纪末期是柴东地 区烃源 岩最主要 的 2个 生烃 葛岩等 中国西北三大含油气盆地石炭系生烃潜力对比 期 , 白垩纪以来柴西南持续生烃 , 现今达到最大。 综上所述 , 我国西北三大盆地石炭系烃源岩整 体处于成熟一高成熟阶段, 均具有一定的生烃潜力。 准噶尔盆地以泥质烃源岩为主, 塔里木盆地泥岩和 碳酸盐岩均可作为主力烃源岩 , 柴达木盆地优质烃 源岩主要分布在柴北缘上石炭统。柴达木盆地石炭 系烃源岩质量 比塔里木和准噶尔盆地差 , 其生烃潜 量、 氯仿沥青“ A ” 及总烃含量普遍偏低, 但烃源岩是 3个 盆地 中最厚 的, 预计仅柴东石炭系的原始生烃 量就可达 8 2亿 t , 勘探潜力巨大。 3 石炭 系油气成藏特征 准噶尔盆地石炭 系油气最早发现 于盆地西北 缘 , 近年来在盆地中东部陆续发现了石西油田、 五彩 湾气 田、 克拉美丽气 田等多个含 油气构造Ⅲ 引。石 炭系 目前发现的主要 为火 山岩油气藏 , 油气成藏条 件优越 下石炭统滴水泉组 、 巴塔玛依 内山组发育的 烃源岩是上石炭统火 山岩 的有效油气来源 , 目前 已 形成火山岩风化壳成藏组合 表 3 。 石炭系是塔里木盆地重要的油气勘探目的层之 一 ,目前在塔西南 、 塔 中地 区均有油气发现u 。经 油源对 比及天然气 甲烷碳 同位素分析认为 , 石炭系 油气具有古生新储及 自生 自储 的特点, 生成的油气 可在其上部古近系、 白垩系、 二叠系地层中成藏。石 炭系本身厚层泥岩、 膏泥岩能够起到阻隔作用, 其下 部储集性能良好的海侵砂岩体, 形成良好的自生 自 储成藏模式。此外, 从石炭系发现的油气又具有混 源的特点 , 例如 巴什托普油田发现的原油具有寒武 、 奥陶和石炭系 自身源岩的特点 , 胜 和 1井可能还有 来 自二叠系生油岩的原油 。 柴达木盆地石炭系至今未 获得工业油气流 , 仅 在绿梁山、 石灰沟、 城墙沟、 牛苦头沟等盆地边缘灰 岩裂缝 中见到油气显 示 。将发现的油砂与区内 主要烃源岩开展油源对 比, 发现油气 主要为石炭系 烃源岩自身的贡献。通过与上部油气的对比认为, 石炭系所生油气在柴北 、 柴西分别存在与侏罗系 、 古 近系原油发生混源的特点。 表3 石炭系油气成藏要素对比 Ta b. 3 Co mp a r i s o n o f h y d r o c ar b on a c c u m u l a t i o n c o n di tio ns o f Ca r bo n i f e r o u s 4 对柴达木盆地石炭系生烃潜力评价 的启示 目前 , 在准噶尔 盆地和塔里木盆地 已发现多个 油气 田, 而柴达木盆地仅在盆地边缘见到油砂、 沥青 等油气显示 。准噶尔 、 塔里木和柴达木三大盆地古 生界沉积背景与构造演化相近, 特别是塔里木盆地 与柴达木盆地石炭系在烃源岩类 型、 生烃演化及油 气成藏规律上有一定 的相似性 , 通过对 比总结准噶 尔盆地和塔里木盆地石炭系烃源岩评价的方法及研 究油气来源的成功经验 , 对于柴达木盆地油气勘探 快速取得突破具有启示作用。 塔里木盆地石炭 系油气具有 多元供烃 的特点 , 油气来源于寒武一奥 陶系 、 石炭系及上部二叠 系等 多套烃源岩 。通过野外地质考察 , 结合实验数据分 析 , 证明柴达木盆地奥 陶系深灰色灰岩尚未变质 , 具 有较好的生烃潜力。因此 , 不能排除下部寒武一奥 陶系烃源岩向石炭系供烃, 需加强寒武一奥陶、 石炭 系等古生界地层的整体勘探 。 其次 , 我国西北地 区古生界一 中生界岩浆及构 造活动强烈 , 准噶尔盆地 、 三塘湖盆地 已在石炭系获 得工业油气流 , 表明石炭系火成 岩对于生烃演化及 油气成藏具有重要意义。准噶尔盆地石炭系主要为 安山岩、 凝灰岩等火山喷出岩, 并作为储层, 而柴达 木盆地多因中基性岩浆岩的侵入作用导致岩体周边 地 区烃源岩成熟度明显增高 , 部分地区已发生变质。 塔西南地区石炭系烃源岩在早白垩纪处于高成 熟阶段 , 晚白垩纪地层抬升, 新近纪巨厚的沉积导致 烃源岩二次生烃 , 并 在 白垩系砂岩 中运 聚成藏。柴 一 4 2 一 西安石油大学学报 自然科学版 东、 柴北石炭系生烃演化史与之类似 , 早三叠纪初次 生烃 , 古近系末经历二次生烃。早期 生烃导致古油 藏的形成 , 后期强烈的构造运动极易导致古油藏遭 受破坏 一方面在古油藏基础上形成重油油藏 ; 另一 方面油气在上部地层调整成藏 , 部分发生散失 , 部分 形成次生油气藏 。如在柴北缘绿梁山新近系坡积物 中见到石炭系油砂显示 , 表 明古油藏遭 到破坏 。古 近系以来整个柴达木盆地石炭系上部巨厚 的沉积导 致烃源岩二次生烃 , 油气又具有晚期成藏 的特点 , 易 与侏罗系 、 古近系烃源岩油气共 同形成混源油气藏 。 5 结 论 1 石炭系地层在 中国西北地 区准 噶尔盆地 、 塔里木盆地及柴达木等盆地广泛分布 , 为一套海相 、 海陆交互相的沉积地层 , 地层岩性 以砂岩、 泥岩 、 碳 质泥岩 、 煤及碳酸盐岩为主。三大盆地烃源岩整体 处于成熟一高成熟阶段 , 均具有一定 的生烃潜力。 2 准噶尔盆地主要在石炭系火山岩发现油气 藏 , 塔里木盆地石炭系油气具 有古生新储及 自生 自 储的特点 , 柴达木盆地油气主要 为石炭系烃源岩 自 身的贡献 , 且石炭系所生油气在柴北 、 柴西分别与侏 罗系 、 古 近系原油发生混源。 3 结合准噶尔盆地、 塔里木 盆地 石炭系油气 勘探的成功经验 , 柴达木盆地需加强寒武一奥陶、 石 炭系等古生界地层油气 的整体勘探 , 石炭 系岩浆侵 入对于烃源岩生烃演化及油气成藏具有重要意义。 受区域构造演化的影 响, 柴达木盆地石炭系油气具 备形成重油油藏 、 次生油气藏和混源油气藏的条件 。 参 考 文 献 [ 1 ] 康玉柱. 中国西北地区古生代油气前景分析[ J ] . 天然 气工业 , 2 0 0 9, 2 9 4 1 8 . 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