柴西北區(qū)新近系湖相細粒沉積巖油氣富集條件研
導(dǎo)讀:柴西北區(qū)是柴達木盆地重要的油氣資源接替區(qū),新近系湖相細粒沉積巖沉積厚度大,有較好的非常規(guī)油氣資源潛力。然而,由于咸化沉積環(huán)境、粒度小、巖石致密等條件的限制,細粒沉
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發(fā)布日期:2019-10-11 11:16【大 中 小】
國內(nèi)外對細粒沉積物一直有相關(guān)研究, 但究其具體定義還比較模糊,一般是指巖石 粒徑<62.5 μm 的黏土、粉砂級沉積物,主要 包括黏土礦物、粉砂、碳酸鹽、有機質(zhì)等。 隨著頁巖油氣、致密油氣等非常規(guī)油氣資源 研究的迅速發(fā)展,中國學(xué)者針對細粒沉積巖 油氣的研究也在不斷深入。近年來,中 國多集中在泥頁巖的沉積演化、空間展布、 生烴條件、儲層物性特征、含氣特征、吸附 機理、成藏規(guī)律研究,并且在南方揚子地區(qū) 古生代海相地層中已經(jīng)取得了頁巖氣勘探 突破,在海陸過渡相泥頁巖中也逐步深入研 究。隨著勘探的不斷進行,中國陸相 盆地泥頁巖熱成熟度相對海相泥頁巖而言 較低,也表現(xiàn)出了具有良好的油氣資源潛力。中國新生界咸化湖盆沉積研究認為具 有高的初始生成率和良好的聚集、保存條 件,烴源巖中的有機質(zhì)含量中等-較高、干酪根類型好和有機質(zhì)向烴轉(zhuǎn)化率高,有利于 油氣生成,具有形成大型油田的條件。 朱德燕等(2015)在濟陽坳陷新生界沙河街 組研究時發(fā)現(xiàn)在咸水階段發(fā)育的紋層狀(層 狀)泥質(zhì)灰?guī)r/灰質(zhì)泥巖具有生烴能力強、 儲集性好、含油性高、可動性好的特征,是 頁巖油氣富集的甜點巖性。張林曄等 (2015)在研究東營凹陷新生界沙河街組咸 化湖相泥頁巖中發(fā)現(xiàn)在生烴與溶蝕疊合作 用下形成的豐富的有機質(zhì)-礦物混合體內(nèi) 儲集空間對陸相頁巖油氣賦存具有重要意 義。
柴達木盆地是中國典型的中新生代陸 相盆地,目前所發(fā)現(xiàn)的油氣資源主要分布在 柴北緣(侏羅系)、三湖坳陷(第四系)及 柴西地區(qū)(古近系-新近系)。 柴西地區(qū)在古近紀-新近紀為咸化湖盆沉 積,其烴源巖形成、生烴演化及油氣藏形成 3 均與咸化湖盆的演化有著緊密聯(lián)系。其 新近紀沉積形成的細粒沉積巖獨具特點:咸 化湖盆沉積、有機質(zhì)豐度不高、熱演化程度 不高、較高的有機質(zhì)轉(zhuǎn)換率,而生烴轉(zhuǎn) 化率較高的烴源巖是中國陸相致密油優(yōu)質(zhì) 烴源巖發(fā)育的一種主要類型。柴西地區(qū)新 近系細粒沉積巖(泥頁巖、泥質(zhì)粉砂巖等) 主要發(fā)育在柴西北區(qū),厚度大,分布范圍廣, 具有較好的非常規(guī)油氣資源潛力。然 而,由于巖石致密、粒度小及油氣理論認識 等因素的限制,在前人研究中多將細粒沉積 巖作為常規(guī)油氣藏的烴源巖或蓋層來單獨 研究,針對細粒沉積巖中賦存的非常規(guī)油氣 資源勘探程度較低,缺乏系統(tǒng)性研究。隨著 非常規(guī)油氣地質(zhì)理論的不斷深入,在研究區(qū) 的南翼山、開特米里克、油泉子、小梁山等 多個油氣田和含油氣構(gòu)造不斷被發(fā)現(xiàn)之后,柴西北區(qū)作為柴達木盆地油氣資源的 重要接替區(qū),對研究區(qū)細粒沉積巖的油氣地 質(zhì)條件研究越來越受關(guān)注。已有研究表明 上干柴溝組是柴西地區(qū)的主力生油巖,厚度 大,有機質(zhì)豐度總體不高,成熟度不高,部 分已經(jīng)進入生烴高峰,有機質(zhì)生烴轉(zhuǎn)化率 高,并且油藏可能聚集在非構(gòu)造圈閉中,具 有 較 好 的 頁 巖 ( 致 密 ) 油 氣 資 源 潛 力。因此,急切需要對研究區(qū)上干柴 溝組細粒沉積巖的油氣富集條件進行系統(tǒng) 研究,為后期勘探開發(fā)研究提供參考依據(jù)。
1 地質(zhì)概況
柴達木盆地位于中國青海省青藏高原 北部,盆內(nèi)海拔為 2600~3000 m,周邊為阿 爾金山、祁連山和昆侖山所環(huán)繞,大致呈北 西西向不規(guī)則的三角形盆地,是青藏高原地 區(qū)面積最大的陸相中新生代含油氣盆地。
2 樣品測試分析
本次采集研究區(qū)柴 7 井、南 8 井、油 6 井等(圖 1)新近系上干柴溝組泥巖、粉砂 質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖巖心樣品,分析了其有 機質(zhì)豐度、類型和成熟度、礦物組成等特征, 并對 12 塊樣品進行高壓壓汞、低溫液氮吸 附、掃描電鏡等系列分析測試。 本次樣品 TOC 含量、有機質(zhì)類型和熱 解實驗均在中國石油大學(xué)(北京)分別按照 《 沉 積 巖 中 總 有 機 碳 的 測 定 》( GB/T 19145-2003)、《陸相烴源巖地球化學(xué)評價方 法》(SY/T 5735-1995)和《巖石熱解分析》 (GB/T 18602-2012)進行測定。由于巖石 顆粒細小,發(fā)育孔裂隙多為微納米級,因此 選擇高壓壓汞法、液氮吸附法和掃描電鏡來 系統(tǒng)觀測樣品中孔隙結(jié)構(gòu)及其分布特征。壓 汞實驗和液氮吸附實驗在北京市理化分析 測 試 中 心 進 行 , 按 照 國 家 標 準 GB/T 21650.1-2008 和 GB/T 21650.2-2008 分別上海昌吉地質(zhì)儀器 用 POREMASTER GT60 壓汞儀和 NOVA 4200e 全自動比表面積及孔徑分布分析儀進 行測試。由于不同方法測試精度有差異,常 通過壓汞法和液氮吸附法對孔隙體積進行 聯(lián)合表征,文中孔徑大于 50 nm 的宏孔 體積主要采用壓汞法測試數(shù)據(jù),2~50 nm 孔徑的介孔體積為液氮吸附法 BJH 模型測 定結(jié)果,孔隙比表面積為液氮吸附法 BET 模型測定結(jié)果(在上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司進行)。掃描電鏡觀測在中國石油大 學(xué)(北京)進行,觀測儀器型號為 Quanta 200F。
3 細粒沉積巖特征
3.1 礦物巖石學(xué)特征
柴西北區(qū)上干柴溝組發(fā)育的細粒沉積 巖主要為淺灰色、灰色、深灰色泥巖、粉砂 質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖等,塊狀構(gòu)造, 巖石致密。巖石中礦物顆粒 細小,光學(xué)顯微鏡下觀察主要為混合狀和紋 層狀,礦物類型主要為石英、長石、黏土礦 物等(圖 2 b, c, e, f, k, l)。紋層狀粉砂質(zhì)泥 巖為砂質(zhì)紋層與泥質(zhì)紋層互層,泥質(zhì)紋層中 見有機質(zhì)分布,砂質(zhì)紋層中見云母、石英等 礦物定向排列(圖 2 e, f),泥巖中有機質(zhì)分 布較多,砂質(zhì)顆粒相對含量少且粒度更小 (圖 2 h, i)。對研究區(qū) 13 口鉆井共 49 塊樣 品進行 X 衍射分析,結(jié)果表明上干柴溝組細 粒沉積巖主要發(fā)育石英、長石、方解石、白 云石、鐵白云石、黃鐵礦、黏土礦物及部分 鹽類等礦物。不同樣品中礦物含量差別較 大,表現(xiàn)出強非均質(zhì)性。柴 7、柴 8、風 3、 風 4、堿 1、油 8、油 6、油南 1 井樣品石英 和長石含量較高,多大于 40%;而咸 8、梁 3、油 14 及南 8 井樣品石英含量均較低,黏 土礦物含量較高,多大于 20%(圖 3,表 1)。
3.2 有機地球化學(xué)特征
對咸 7 井等巖芯樣品分析表明,有機碳 含量總體不高,有 57%樣品 TOC 含量小于 0.4%,有 20%樣品TOC 含量高于 0.6%,少量樣品 TOC 含量超 過 1.0%。有機質(zhì)類型以Ⅱ1 型和Ⅲ型 為主,含有少量Ⅰ型有機質(zhì)(圖 5)。鏡質(zhì)體 反射率測定表明,Ro 為 0.54%~1.24%,樣 品多處于低成熟-成熟階段,埋深超過3500m 時基本達到成熟階段。南翼山、油泉子、開 特米里克地區(qū)上干柴溝組烴源巖成熟度相 對較高,多處于成熟階段;小梁山、咸水泉 地區(qū)上干柴溝組烴源巖成熟度相對較低,處 于低成熟階段(圖 6)。
結(jié)論
(1)柴西北區(qū)上干柴溝組細粒沉積巖厚度普 遍大于 500 m,在油泉子、開特米里克地區(qū)可達 900 余米,由此往外厚度逐漸減小;有機碳含量不高, TOC>0.6%的烴源巖主要分布在干柴溝、油泉子和 南翼山等地區(qū);有機質(zhì)以Ⅱ1-Ⅲ型為主,少量Ⅰ型 有機質(zhì);烴源巖多處于低成熟-成熟階段。
(2)柴西北區(qū)上干柴溝組細粒沉積巖非均質(zhì) 性強,介孔較為發(fā)育。樣品氯仿瀝青“A”含量與 TOC 含量、介孔體積均有正相關(guān)性,與 Tmax、BET 比表面積及宏孔體積均無明顯相關(guān)性;孔隙體積受 到 TOC 含量、礦物含量及熱成熟度控制。
(3)干柴溝-油泉子-南翼山地區(qū)上干柴溝組細 粒沉積巖發(fā)育厚度大、有機質(zhì)演化成熟、TOC 含量 較高、儲集空間發(fā)育,可以作為柴西北區(qū)致密油/ 頁巖油下一步勘探有利區(qū)。