塔里木盆地寒武系沉积模式与烃源岩发育

综合利用露头、钻井和地震资料,解剖了塔里木盆地中下寒武统沉积特征,并建立其沉积模式,预测烃源岩的分布。研究认为,塔里木盆地寒武系发育缓坡和台地—陆棚2种沉积模式,沉积演化总体上呈台地前缘斜坡由缓至陡、坡度由小到大的变化趋势。结合寒武系沉积格局以及烃源岩的沉积构造、岩性组合、矿物成分与成烃生物特征,认为寒武系有效烃源岩主要形成于深水陆棚环境。成烃生物与深水陆棚沉积环境协同演化,表现为深水陆棚泥质区以底栖藻生物相占优势,而深水陆棚钙质区以浮游藻生物相占优势。深水陆棚相在整个寒武纪期间不断发生空间上的变迁,形成了纵向上叠置、平面上交错的烃源岩分布特征。肖尔布拉克组下部黑色薄层泥质灰岩发育于深水陆棚相,沉积环境暗示这套岩性组合可能是塔里木盆地西部地区一套有效的烃源岩。     

塔里木盆地塔东地区寒武系烃源岩分布及有利区带评价优选

塔里木盆地塔东地区寒武系烃源岩是近年来诸多学者研究的热点,对其分布及认识还存在一定的分歧,已成为制约寒武系勘探及区带优选的重要因素。基于野外露头及盆地内钻井资料的认识,分析塔里木盆地寒武系烃源岩的沉积环境;根据沉积环境和形成年代,将塔东地区寒武系烃源岩分为缓坡型烃源岩和陡坡型烃源岩。缓坡型烃源岩是玉尔吐斯组同时期沉积的烃源岩,该类型烃源岩沉积主要受控于前寒武系古地貌,厚度中心位于满加尔坳陷西北侧,烃源岩厚度约为20～40 m;陡坡型烃源岩是早寒武世晚期—晚寒武世台缘斜坡—盆地沉积环境发育的烃源岩,主要发育在满西地区轮南—古城弧形条带内,最大厚度约为150 m。结合塔东地区2类烃源岩的分布特征,优选轮南地区盐下白云岩及古城低凸起北部中上寒武统台缘带为塔东地区有利勘探区带。     

塔里木盆地下寒武统烃源岩分布

塔里木盆地下寒武统烃源岩是近年来诸多学者研究的热点,对于其分布的认识还存在一定的分歧,并成为制约寒武系勘探及区带优选的重要因素。基于野外露头及盆地内钻井资料的认识,分析下寒武统烃源岩的沉积环境;通过正演模拟下寒武统玉尔吐斯组烃源岩的地震反射特征,结合模拟结果,刻画下寒武统玉尔吐斯组烃源岩沉积边界;基于震旦系与寒武系地震解释与成图研究,分析寒武系沉积前古地貌特征及寒武系的沉积环境,探讨下寒武统烃源岩的主要控制因素,旨在解决下寒武统生烃源岩的生烃中心,指导寒武系有利勘探区带的优选。研究认为,玉尔吐斯组为寒武纪早期持续海侵背景下、分布稳定的烃源岩;正演模拟结果及地震资料表明,玉尔吐斯组表现为寒武系底部强波峰—强波谷的地震反射特征,在盆地内可追踪对比;根据塔里木盆地震旦纪与早寒武世古地理格局认识,认为寒武系台缘斜坡—盆地一带为下寒武统烃源岩厚度加厚区,是台盆区烃源岩最富集的地区。     

华北地区东部寒武系—奥陶系沉积相特征及其对烃源岩的控制作用

华北地区东部下古生界寒武系-奥陶系发育潮坪相、局限碳酸盐台地、开阔碳酸盐台地、浅海陆棚、鲕粒滩和风暴沉积等沉积相类型；同时发育下寒武统的泥质烃源岩及中、下奥陶统的碳酸盐岩类烃源岩。这些烃源岩在纵向演化上受沉积相带变迁的控制，即在不同的沉积相带中烃源岩的发育不同，泥质烃源岩主要形成于浅海陆棚相；碳酸盐岩类烃源岩中的自云岩类烃源岩形成于云坪环境，灰岩类烃源岩形成于局限碳酸盐台地环境。研究区烃源岩分布特征分析表明，泥质烃源岩主要分布于合肥盆地，白云岩类烃源岩的分布则以东濮坳陷和临清坳陷为最好，灰岩类烃源岩的分布以黄骅坳陷和冀中坳陷为最好。     

塔里木盆地下寒武统烃源岩沉积相研究及其油气勘探指导意义

塔里木盆地内多区块、多层系含油气,油气资源十分丰富。下寒武统烃源岩是塔里木盆地内非常重要的烃源岩,然而其分布研究十分薄弱,严重制约着有利勘探区带的选择。通过野外露头、钻孔资料与地震资料的综合研究,认为塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组沉积期沉积模式主要为缓坡模式,烃源岩优势发育在中下缓坡与深水陆棚相带。建立在资料点分析、地震剖面追踪基础上,识别出下寒武统烃源岩2个分布中心:其一位于北部坳陷内;其二位于塔西南坳陷的南缘,呈NW向条带展布。关于烃源岩的分布与已发现油气田/藏的平面分布吻合,为回答主力烃源岩问题提供了支撑性证据;同时结合继承性古隆起的分布,指明了满西低凸起、巴东地区与塔西南坳陷内烃源岩分布区是下一步原生油气藏勘探的有利区带。     

早古生代烃源形成的生物组合及其意义

早古生代生物的富集和埋藏为油气资源提供了雄厚的物质基础。不同生物对烃类贡献的差异使成烃生物组合成为烃源岩研究的重要内容,也是高演化烃源岩评价的一个新手段。从地质历史生物演化来看,藻类是早古生代最主要的成烃生物先质,按照生活习性,它们可以分为底栖藻类和浮游藻类。底栖藻类主要生活在海岸带,成带状分布,主要受光的强度、基底情况等因素控制;浮游藻类主要生活在表层水体,它们在不同海域的分布主要受藻体大小和风浪强度控制。依据对塔里木盆地北缘4条下古生界露头剖面的7个地层组中成烃生物的辨识及有机质地球化学特征的研究,总体显示以底栖藻类为主的烃源岩的有机碳含量高于以浮游藻类为主的烃源岩,除形成环境的因素外,成源和生烃过程均有影响,但后者对有机质的碳同位素值影响较小。烃源岩干酪根碳同位素值（δ¹³C_干酪根）与成烃生物组合面貌对比研究发现,以底栖藻类为主的烃源岩的δ¹³C_干酪根小于-34‰;以浮游藻类为主的烃源岩的δ¹³C_干酪根大于-30‰。对比塔里木盆地已发现原油的碳同位素值（均重于-30‰）,推断其原油主要来源与浮游藻类密切相关,揭示了下古生界具有较低有机碳含量但以浮游藻类为主的源岩具有很大的生烃能力。     

中国海相碳酸盐岩层系有机质生烃理论新解

以塔里木盆地海相碳酸盐岩层系为重点,研究烃源岩发育与油气藏之间的关系,探讨中国高热演化程度、低TOC值(小于0.5%)海相碳酸盐岩层系作为烃源岩的可能性及其生烃机理。通过对塔里木盆地烃源岩分布与塔河油田油气藏的匹配关系、烃源岩成烃生物组合及其与油气藏的地球化学特征对比分析,建立海相碳酸盐岩烃源岩成烃物质评价方法。研究得出塔里木盆地塔河油田原油并非来自泥质烃源岩,而具有来源于碳酸盐岩烃源岩的明显特征,进一步揭示高热演化碳酸盐岩中被低估的生烃物质(有机酸盐)及碳酸盐岩中优质成烃生物组合是高热演化碳酸盐岩可以作为烃源岩的关键,有机酸盐具有高温裂解成烃、主体成气和成烃转化率高的生烃特征。塔里木盆地寒武系—中下奥陶统有效碳酸盐岩烃源岩的发育模式以陆棚模式为主。     

塔里木盆地南华系—寒武系烃源岩时空分布与生烃潜力评价

塔里木盆地海相油气储量规模大,目前发现的下寒武统烃源岩TOC高,但厚度薄,能否支撑目前储量规模仍不确定,同时前寒武系烃源岩的发育情况及其对海相油气的成藏贡献不清。为了更全面地评价塔里木盆地海相油气资源的潜力,利用碳同位素地层曲线、沉积充填和地震反射特征,建立了塔里木盆地南华系—寒武系与全球的地层对比格架,识别出南华系特瑞艾肯组、震旦系育肯沟组和水泉组等潜在烃源岩,明确了寒武系烃源岩发育的层段、厚度和有机质丰度。创新建立了烃源岩TOC归一化评价技术,更加精确地反映地层中有机碳的含量。通过烃源岩生烃评价,计算出寒武系烃源岩的油气资源量约为7500×10⁸t油当量,是对塔里木盆地海相油气资源贡献最大的烃源岩。     

塔里木台盆区寒武系烃源岩地球化学特征

对27件塔里木盆地台盆区寒武系烃源岩样品进行了有机碳测定、饱和烃色谱质谱、芳烃色谱质谱及馏分稳定碳同位素等分析以获取其生烃潜力与地球化学特征信息。结果显示烃源岩TOC值较高(0.5%~8.39%),属于较好—很好的烃源岩范畴。下寒武统烃源岩最好,其次为中寒武统。分子标志物分析表明烃源岩以菌藻类或低等水生生物来源为主。低姥植比、高硫芴含量表明沉积环境还原性较强。高伽马蜡烷含量指示了水体分层环境。三环萜烷发育完整,C_(21)三环萜烷/C_(23)三环萜烷大于1。甾烷相对含量高,C_(28)/(C_(27)+C_(28)+C_(29))规则甾烷≥25%。寒武系烃源岩C_(26)及C_(27)三芳甾烷发育,三芳甲藻甾烷含量丰富。烃源岩可溶有机组分稳定碳同位素组成整体偏重,一般重于-31‰。柯坪隆起下寒武统肖尔布拉克剖面泥岩各指标均不同于其余寒武系烃源岩样品,暗示了不同的生源构成。     

川南地区金页1井早寒武世烃源岩沉积地球化学特征

为了深入研究四川盆地南部下寒武统麦地坪组-筇竹寺组烃源岩发育环境及源岩沉积地球化学特征,通过分析川南井研-犍为地区金页1井麦地坪组与筇竹寺组烃源岩岩矿组成、有机碳含量、成烃生物组合、氧化还原性指标及各项指标之间的内在联系,发现麦地坪组与筇竹寺组烃源岩岩矿组成与成烃环境存在很大差别:麦地坪组烃源岩为含硅质云岩,有机碳丰度中等,δU大于1.7,指示超强还原环境,其成烃生物主要为具有浅水生活习性的小壳生物形成的微生物席,推测其强还原性可能与大量繁盛并死亡的小壳生物迅速消耗海底水中氧气有关,并非由深水相环境造成,虽还原性很强,但烃源岩有机碳丰度并不高,各种沉积地球化学参数关联性分析认为麦地坪组应形成于潮坪沉积环境。筇竹寺组烃源岩主要由硅质与粘土质页岩组成,下、上两段有机碳丰度高低不一,成烃生物以无定形絮状有机聚集体为主,δU指数0.8～1.7,有机碳含量与氧化还原性之间对应关系明显,沉积环境应为氧化至较强还原环境的浅水-深水陆棚相。川南地区早寒武世时期的构造-沉积-岩相古地理环境、原始生物类型、岩石矿物质组成等多种因素共同决定了烃源岩品质的优劣及其沉积地球化学特征。     

塔里木盆地早、中寒武世古地理与沉积演化

基于二维地震剖面精细解释,结合最新钻井地质资料分析,在构造控沉积的指导思想下,对塔里木盆地早、中寒武世岩相古地理及沉积演化进行研究。塔里木盆地早寒武世构造古地理整体呈现“中间高、南北低”的隆-坳格局,巴楚隆起-塔中隆起东部一带发育近东西向展布的同沉积古隆起,往北和往西南方向由隆起向坳陷逐渐过渡。早寒武世玉尔吐斯组沉积期塔里木盆地为以深水陆棚为主的缓坡沉积,由中央古隆起向南北两侧依次发育潮坪相、斜坡相和深水盆地相;早寒武世肖尔布拉克组沉积期塔里木盆地为具有一定台地性质的碳酸盐岩缓坡沉积,由中央古隆起向南北两侧依次发育内缓坡、中缓坡、外缓坡和盆地相,外缓坡在地震资料上可见典型前积反射特征,反映为远端变陡的缓坡。研究证实了塔里木盆地早寒武世中央古陆的存在,并初步厘定了早寒武世玉尔吐斯组和肖尔布拉克组沉积期古陆及相应的沉积相带展布。通过构造-沉积演化分析,首次明确了塔里木盆地早寒武世并没有形成真正意义上的碳酸盐台地,而是受整体上南北分异的隆-坳构造格局控制的缓坡沉积模式,至中寒武世中西部大台地才逐渐形成。     

塔里木盆地主力烃源岩的诸多证据

对塔里木盆地古生界海平面变化及沉积相分析、地震反射特征识别及生烃-成藏配置关系的综合分析表明,下奥陶统上部—中奥陶统是塔里木盆地海相主力烃源岩。主要依据有:1下奥陶统上部—中奥陶统是塔里木盆地震旦系-奥陶系沉积水体最深的层位,沉积有机质相对平均含量最高;2北部坳陷区地震响应表明,下奥陶统上部—中奥陶统下部为一套弱反射或无反射区,具有以泥质岩为主的反射特征,推测为烃源岩,其地震反射特征与下寒武统泥质烃源岩反射特征相似;3海平面变化及沉积相分析表明,下奥陶统上部—中奥陶统烃源岩主要形成于还原环境的饥饿盆地—盆地边缘相环境,据推测分布于整个北部坳陷区;4生烃-成藏配置关系分析表明,塔中及塔北隆起的主要海相原生油藏的成藏期为晚海西-燕山期,与北部坳陷区下奥陶统上部—中奥陶统烃源岩的生油高峰期吻合,而与下寒武统源岩生油高峰期(晚奥陶世—石炭纪)及上奥陶统源岩生油高峰期(白垩纪以来)不配套;5目前在塔中及塔北隆起已发现的油气藏分布特点说明了油气主要来源于北部坳陷盆地相烃源岩分布区。     

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。     

塔里木盆地东部上寒武统白云岩沉积特征

通过岩心观察和薄片鉴定,确定塔东寒武系白云岩以次生白云岩为主,分为交代白云岩和胶结白云岩两类,发育在上寒武统的突尔沙克塔格组,分布在塔东东部和西部的构造带上。地球化学分析表明,塔东寒武系白云岩经历了超盐度、埋藏和热液 3 种白云岩化环境,揭示了研究区的渗透回流白云岩化、埋藏白云岩化和热液白云岩化 3 种模式;塔东白云岩优质储集层主要受到碳酸盐岩沉积相带展布和白云岩成因叠加模式的控制。地震相分析和沉积相研究表明：塔东西部为台地边缘-台地边缘斜坡,中部为深海盆地,东部为中缓坡-外缓坡;西部的台地边缘和东部的中缓坡白云岩的分布厚度大;储集性能好的白云岩主要为渗透回流白云岩化叠加埋藏白云岩化或者热液白云岩化作用而形成。     

论四川盆地奥陶系天然气勘探

四川盆地奥陶系的天然气勘探一直未取得较好成效。为此,分析了奥陶系2组烃源岩(灯影组、九老洞组)的生油气条件:①灯影组具有生油条件,唯其时代久远,埋藏一般较深,有机质已演化到过成熟阶段(Ro2%),所生成的石油皆已裂解为天然气;②九老洞组烃源岩生气强度十分可观,以成都、乐山、自贡与资阳地区为最丰,生气强度为20×108～230×108m3/km2。通过储层物性、缝洞分析(古岩溶缝、洞穴的发育分布,古岩溶的演化,裂缝作用)及盖层条件分析,结合该区雅安—龙女寺古隆起、天井山古隆起、泸州古隆起与油气的生成关系分析结果,认为在奥陶系找气仍有较好前景,并提出了勘探建议:盆地中、西部的弧形地带,即从广元经南充、华蓥山—乐山,以及加里东期形成的泸州古隆起和威远巨型穹隆背斜构造,皆是奥陶系下一步勘探的有利区块。     

鄂尔多斯盆地南缘下寒武统地层划分及沉积演化特征

为研究鄂尔多斯盆地南缘下寒武统的地层发育特征与沉积演化规律,开展了大地构造背景分析、地层对比和岩相古地理研究。结果表明：①鄂尔多斯盆地南缘辛集组之下发育东坡组和罗圈组地层,为主要烃源岩系,可归属到下寒武统,TOC质量分数为0.19%~11.18%,平均为3.14%,为寒武系最优质的烃源岩。②整个华北地区在早寒武世早期发生海侵,沉积了一套海进地层,鄂尔多斯盆地南缘经历了深水海湾沉积、海岸沉积和碳酸盐岩缓坡沉积过程。③鄂尔多斯盆地南缘寒武系沉积厚度为500~1 300 m,局部可达1 500 m以上,其中张夏组鲕粒滩分布广泛,发育溶孔和晶间孔,为相对优质的储集体,与东坡组和罗圈组构成了良好的源储组合。该研究成果对鄂尔多斯盆地寒武系油气勘探具有重要意义。     

塔里木新元古代裂谷盆地南北分异及油气勘探启示

综合航磁、地震、地质和地球化学资料,研究了塔里木新元古代裂谷盆地南北分异的表层构造、沉积、分布特征及深层动力学机制,揭示了裂谷盆地演化及其对寒武纪早期沉积盆地和深层烃源岩分布的控制作用。塔里木南部裂谷盆地是罗迪尼亚超大陆裂解早期超级地幔柱活动的产物,开启于南华纪早期(约780 Ma),表现为深入塔里木盆地内部的NE向坳拉槽,而北部裂谷是泛罗迪尼亚大洋板块俯冲产生的弧后裂谷盆地,开启于南华纪后期(约740 Ma),呈近EW向狭长带状横穿整个塔里木盆地。塔里木北部新元古代弧后裂谷盆地与东亚地区晚中生代—新生代弧后裂谷盆地群的形成和演化过程十分相似,均显示向洋迁移的演化特征,但塔里木裂谷盆地从早期的断陷-拗陷最终演化成被动陆缘。塔里木新元古代裂谷盆地不仅决定同裂谷期烃源岩的分布,更控制早寒武世沉积盆地的发育,使得后者"向前相似",在现今塔北隆起与中央隆起带之间很可能发育近EW向展布的南华系—震旦系同裂谷期和下寒武统玉尔吐斯组沉积期后裂谷期烃源岩。