塔里木盆地阿—滿過渡帶中—上奧陶統海相烴源巖的識別及其意義

摘 要

摘 要 塔里木盆地阿瓦提凹陷—滿加爾凹陷過渡區域(簡稱阿—滿過渡帶)多年來一直未發現奧陶系烴源巖，大量的地球化學資料分析結果卻將塔中與塔北地區的油氣源區
    摘 要 塔里木盆地阿瓦提凹陷—滿加爾凹陷過渡區域(簡稱阿—滿過渡帶)多年來一直未發現奧陶系烴源巖，大量的地球化學資料分析結果卻將塔中與塔北地區的油氣源區指向了該地區。針對這一現象，對該區構造高部位多口鉆井中的中—上奧陶統泥巖樣品進行了有機碳含量復查與分析，初步在塔中29井識別出一套海相烴源巖，其有機質豐度(TOC值)可達1.30%，所在地層厚度約為95.0m。在此基礎上，進行了烴源巖井震對比及烴源巖發育層位在地震剖面上的對比追蹤，最終在阿—滿過渡帶識別出一套附存于中奧陶統—間房組頂部—上奧陶統吐木休克組的海相烴源巖。該套烴源巖向東相變于古城—輪古東臺緣西側，向南超覆尖滅于塔中Ⅰ號斷裂帶下盤的滿加1井附近，向西超覆尖滅于阿—滿過渡帶西臺緣，向北沉積相變于塔北隆起區羊屋2井南部，烴源巖最大埋深達8500m。分析認為，該套烴源巖發育于阿—滿過渡帶碳酸鹽巖臺地內凹陷環境，其厚度小于150m，應該是塔中與塔北油氣區的主力烴源巖之一。
關鍵詞 塔里木盆地阿—滿過渡帶中奧陶世—晚奧陶世海相烴源巖有機質豐度 空間展布臺地內凹陷 沉積相變
DOI：10.3738/j.issn.1000-0976.2012.05.002
 
    為深化油氣地質勘探工作，迫切需要對塔里木盆地海相烴源巖進行重新評價與預測。鑒于此，筆者曾對新一輪塔里木盆地海相烴源巖綜合評價的部分最新成果進行了報道[1-2]，認為在塔里木盆地東部滿加爾凹陷深水陸棚—盆地相區發育中—上奧陶統卻爾卻克組烴源巖，西部阿瓦提凹陷同樣發育深水陸棚—盆地相區的中—上奧陶統薩爾干頁巖的海相烴源巖。
但是，作為較深水的臺地內凹陷沉積的阿瓦提凹陷 滿加爾凹陷過渡區域(以下簡稱阿—滿過渡帶)卻一直未發現奧陶系烴源巖[1-9]，然而，前人通過大量的地球化學分析研究工作，將塔中與塔北地區的油氣源區也指向阿—滿過渡帶地區[10]。由于烴源巖的發育受沉積環境、古氣候及古水深等多種因素控制[8-9，11-15]，因此，在上述海相烴源巖大面積發育時期，阿滿過渡帶介于塔中與塔北隆起之間，是否存在一套奧陶系海相烴源巖向南北雙方向就近供給油氣呢？
針對上述疑問，筆者對位于阿—滿過渡帶構造高部位的塔中29井等多口鉆井的中—上奧陶統泥巖樣品進行了有機碳含量復查與分析，結果認為阿滿過渡帶可能發育一套穩定分布的海相烴源巖(圖1)，其附存位置就在中奧陶統一間房組頂部—上奧陶統吐木休克組。

1中—上奧陶統烴源巖有機質豐度

筆者對位于塔中Ⅰ號斷裂帶下盤的塔中29井中—上奧陶統多塊泥巖樣品進行了總有機碳含量分析(分析儀器由中國石油勘探開發研究院制造，該儀器與分析方法通過國家計量認證，認證編號為2006001216J)，發現在該井中奧陶統一間房組頂部—上奧陶統吐木休克組底部的6256.0～6276.5m井段，有4塊深灰色鈣質泥巖樣品的總有機碳含量介于0.51%～1.30%(圖2)。
   
    同時，該井段地層巖性為深灰色鈣質泥巖夾中厚層狀石灰巖，鈣質泥巖井段具有較高的自然伽馬值(達119 API)與低電阻率值(達4.0Ω·m)，反映了其為較純泥巖發育層段。再者，張水昌等[16]通過測井方法也在該層段識別出海相烴源巖。據此認為，在塔中29井的中奧陶統一間房組頂部—上奧陶統吐木休克組之間應存在一套海相烴源巖，該套烴源巖所在地層厚度約為95.0m。
2 烴源巖空間展布特征
2.1 烴源巖的井震標定
在塔中29井中初步識別出海相烴源巖的基礎上，將其附存的井段標定于過塔中29井地震剖面中，烴源巖發育層位具有明顯的強相位反射特征，并位于石灰巖頂面的Tg5-1附近，二者構成明顯的“雙軌”反射特征。位于塔中29井西北部的滿加1井同樣位于塔中Ⅰ號斷裂帶下盤(圖1)，在該井的6786.5～6970.0m井段屬上奧陶統良里塔格組沉積，其巖性為中厚—巨厚層狀含泥石灰巖、泥硅質骨針灰巖、泥質生屑灰巖、亮晶生屑砂屑灰巖與中厚—巨厚層狀泥巖、灰質泥巖呈不等厚互層。
滿加1井中Tg5-1的地震反射同相軸為上奧陶統良里塔格組頂面石灰巖反射，而塔中29井中Tg5-1則代表中奧陶統一間房組頂部—上奧陶統吐木休克組的石灰巖頂面反射。在兩口鉆井之間可見明顯的地層超覆現象，因此推測發育于塔中29井一間房組頂部—吐木休克組烴源巖沉積時期，滿加1井區為碳酸鹽巖臺地內凹陷緩坡邊緣，該套烴源巖就沉積超覆尖滅于塔中Ⅰ號斷裂帶之下，并向西北方向相變為碳酸鹽巖沉積。
 追蹤地震剖面中Tg5-1強同相軸反射至塔北隆起南斜坡的羊屋2井，其為上奧陶統良里塔格組石灰巖頂面反射，即與滿加1井相一致，羊屋2井中6391.0～6412.5m井段為上奧陶統良里塔格組，巖性為褐灰色泥晶灰巖，其上為桑塔木組的砂泥巖沉積；6412.5～6447.0m井段為上奧陶統吐木休克組，巖性是褐灰、灰色泥晶灰巖，頂部為紫色泥巖；6447.0～6550.0 m井段為中奧陶統一間房組—鷹山組，巖性為灰褐色亮晶灰巖、鮞粒灰巖、生屑泥晶灰巖等，可見羊屋2井奧陶系中不發育有效烴源巖(圖2)。
 但是，通過對經過羊屋2井地震剖面(測線419)的精細分析(圖3)，發現在羊屋2井南部3 km處存在同相軸Tg5-1及其下面的“雙軌”變“單軌”的巖性相變反射，即代表著上奧陶統良里塔格組石灰巖頂面Tg5-1之下的強反射軸發生相變。同時經多條地震剖面相互閉合、連接確認，此發生相變的“雙軌”同相軸與過塔中29井烴源巖發育位置的強相位反射顯示的是同一套地層發射。據此認為，中上奧陶統一間房組頂部—吐木休克組烴源巖沉積相變于塔北隆起南斜坡羊屋2井南3 km處的碳酸鹽巖臺地內緩坡。
2.2 烴源巖展布形態
    在確定了此套烴源巖在地震剖面中的附存位置，即代表石灰巖頂面Tg5-1與其下的強反射軸組成“雙軌”為烴源巖所在地層之后，筆者展開了由塔中低凸起至塔北隆起之間阿—滿過渡帶區域內的多條二維、三維地震剖面追蹤工作(部分地震測線號見圖1)。
經詳細對比與分析后認為，該套烴源巖在阿—滿過渡帶向東相變至古城輪古東臺緣西側(圖4)，南部超覆尖滅于塔中Ⅰ號斷裂帶下盤，北部相變于塔北隆起南斜坡羊屋2井南部的碳酸鹽巖臺凹內緩坡，西北部則相變于英買力地區(圖4)，烴源巖向西可延伸至阿滿2井區。
   
    由此套烴源巖頂面形態圖(圖1)可知，烴源巖在阿—滿過渡帶南部的塔中29井—塔中34井區與塔北隆起的羊屋3井—輪南57井等埋藏深度最淺，深度介于4000～6000m，而位于阿—滿過渡帶中部滿參1井及其以西地區埋深則介于6000～8500m。
2.3 烴源巖厚度
    前已述及，該套海相烴源巖埋藏深度較大，除了塔中29井中已知該套烴源巖所在地層厚約為95.0 m以外，均無其他鉆井揭示此套烴源巖。但是，鑒于此套海相烴源巖具有明顯的“雙軌”地震反射特征，因此可用如下公式來計算烴源巖所在地層的有效厚度：
H=(v2T2—v1T1)/2
式中H表示此套烴源巖所在地層的厚度，m；v2表示下軌所對應的聲波速度，m/s；T2表示下軌(下部反射同相軸)的反射時間，S；v1表示上軌所對應的聲波速度，m/s；T1表示上軌(上部反射同相軸)的反射時間，S。
運用此公式繪制了中奧陶統一間房頂部—上奧陶統吐木休克組烴源巖所在地層的厚度圖(圖5)。如圖5所示，此套烴源巖所在地層平面上呈近北西向展布，厚度大多小于150.0 m，該套烴源巖地層厚度最大處位于塔中29井至塔中34井井區、塔中至輪南地區之間的中部。此展布特征表明該套烴源巖沉積時期的較深水體區域呈北西方向展布，進而向其周圍逐漸減薄并最終尖滅消失，從而相變為碳酸鹽巖沉積。
3 一間房組頂部—吐木休克組烴源巖發育的意義
3.1 可能是供給塔中與塔北油氣的主力烴源巖之一
    在塔中29井鉆遇的中奧陶統一間房組頂部—上奧陶統吐木休克組的烴源巖厚度較薄，其TOC值僅為0.51%～1.3%(圖2)，雖說該套烴源巖的有機質豐度較低，衛該井烴源巖樣品也很難對整個研究區的成烴潛力做一個準確的評價，但目前的地化分析結果僅代表海相烴源巖邊緣特征。推測是由于塔中29井靠近碳酸鹽巖臺地邊緣，泥質含量較低、碳酸鹽巖含量較高造成了這一結果，相信在遠離臺地凹陷內緩坡的較深水環境，烴源巖有機質豐度會比較高，烴源巖條件應更好。
   另外，盧玉紅等[10]通過對輪南井區奧陶系油氣中伽馬蠟烷、C28規則甾烷和重排甾烷分析，并依據塔北隆起奧陶系油氣中有機含氮化合物濃度的差異性，認為塔河油田奧陶系原油主體是自南向北充注，即由南部的阿—滿過渡帶向北部的輪南井區充注。
   再者，塔北隆起奧陶系油氣密度平面展布同樣具有由阿—滿過渡帶地區向北部英買力、塔河油田及輪南井區增高的趨勢，上述特征均表明油氣源區指向塔中至輪南地區之間的阿—滿過渡帶地區。現今塔里木油田海相正常原油主要分布在阿—滿過渡帶南北部的塔中和塔北地區，但至今仍未見在此區域內發育奧陶系海相烴源巖的報導[1-9]，因此，可以推測此套新發現的烴源巖可能是供給塔中與塔北海相油氣的主力烴源巖之一。
3.2 烴源巖沉積時期為水體較深的臺地內凹陷環境
   從圖5可知，此套烴源巖在呈近北西方向上沉積厚度較大，說明在中奧陶世晚期—晚奧陶世早期，塔北隆起塔中地區沉積水體較深且為沉積凹陷區。由圖2與圖3可知，代表石灰巖沉積頂面的地震反射同相軸Tg5-1僅為巖性反射界面，其也是一個穿時界面。反射同相軸Tg5-1在滿加1井及塔中低凸起、羊屋2井及輪南地區則是上奧陶統良里塔格組頂面反射，而在烴源巖發育的阿—滿過渡帶則代表中奧陶統一間房組頂面(含上奧陶統吐木休克組)。
   塔里木盆地在中奧陶世晚期—晚奧陶世早期，是海相烴源巖大面積發育時期。此時，在塔里木盆地東部的滿加爾凹陷發育深水陸棚—盆地相沉積，沉積了中—上奧陶統卻爾卻克組烴源巖[2,17]；西部阿瓦提凹陷也同樣發育深水陸棚—盆地相沉積，薩爾干頁巖則為此時期的沉積產物[1]；塔中塔北地區則為分布廣泛的碳酸鹽巖臺地沉積[18-22]，在臺地內存在較深水的臺地內凹陷環境，推測臺地內凹陷的形態與圖5所示的烴源巖展布形態相近。
中—上奧陶統一間房組頂部—吐木休克組烴源巖沉積之后，至晚奧陶世中晚期，由于大規模的海平面上升[23-29]，塔北至塔中之間的阿—滿過渡帶碳酸鹽巖臺地(含臺地內凹陷)被淹沒，形成與良里塔格組等時及其以后時期的}昆積陸棚沉積(圖2)，混積陸棚相區內烴源巖不發育。碳酸鹽巖臺地則遷移至現今所認識到的塔中低凸起與塔北隆起地區。
4 結論
    1)塔中29井中奧陶統一間房組頂部—上奧陶統吐木休克組存在一套海相烴源巖，其有機質豐度(TOC值)可達1.30%，烴源巖所在地層厚度約為95.0m。
    2)該套烴源巖向東相變于古城—輪古東臺緣西側，向南超覆尖滅于塔中Ⅰ號斷裂帶下盤的滿加1井附近，其西部邊界可至阿滿2井區，向北沉積相變于塔北隆起區羊屋2井南部，烴源巖最大埋深達8500m。
    3)此套烴源巖位于塔中至塔北之間的阿滿過渡帶，發育于臺地內凹陷環境，其所在地層厚度小于150m，推測其應該是供給塔中與塔北海相油氣的主力烴源巖之一。
 
參考文獻
[1]高志勇，張水昌，李建軍，等.塔里木盆地西部中上奧陶統薩爾干頁巖與印干頁巖的空間展布與沉積環境[J].古地理學報，2010，12(5)：599-608.
[2]高志勇，張水昌，李建軍，等.塔里木盆地東部中—上奧陶統卻爾卻克組海相碎屑巖中的有效烴源巖[J].石油學報，2011，32(1)：32-40.
[3]周新源，王招明，楊海軍，等.中國海相油氣田勘探實例之五：塔中奧陶系大型凝析氣田的勘探和發現[J].海相油氣地質，2006，11(1)：45-51.
[4]周新源，楊海軍，蔡振忠，等.中國海相油氣田勘探實例之十：塔里木盆地哈得遜海相砂巖油田的勘探與發現[J].海相油氣地質，2007，12(4)：51-60.
[5]周新源，楊海軍，韓劍發，等.中國海相油氣田勘探實例之十二：塔里木盆地輪南奧陶系油氣田的勘探與發現[J].海相油氣地質，2009，14(4)：67-77.
[6]周新源，楊海軍，胡劍風，等.中國海相油氣田勘探實例之十三：塔里木盆地東河塘海相砂巖油田勘探與發現[J].海相油氣地質，2010，15(1)：73-78.
[71鄔光輝，陳利新，徐志明，等.塔中奧陶系碳酸鹽巖油氣成藏機理[J].天然氣工業，2008，28(6)：20-22.
[8]張水昌，張寶民，邊立曾，等.中國海相烴源巖發育控制因素[J].地學前緣，2005，12(3)：39-48.
[9]陳踐發，張水昌，鮑志東，等.海相優質烴源巖發育的主要影響因素及沉積環境[J].海相油氣地質，2006，11(3)：49 54.
[10]盧玉紅，肖中堯，顧喬元，等.塔里木盆地環哈拉哈塘海相油氣地球化學特征與成藏[J].中國科學：D輯 地球科學，2007，37(增刊2)：167-176.
[11]騰格爾，劉文匯，徐永昌，等.相對海平面變化對烴源巖發育的影響——以鄂爾多斯盆地為例[J].天然氣工業，2005，25(5)：9-13.
[12]王斌，吳明，王緒龍，等.準噶爾盆地腹部三疊系烴源巖特征與評價[J].西南石油大學學報：自然科學版，2011，33(2)：12-20.
[13]賀凱，龐瑤，何治亮，等.準東地區石炭系烴源巖評價及重要意義[J].西南石油大學學報：自然科學版，2010，32(6)：41-45.
[14]張守春，張林曄，王宇蓉，等.開放、封閉兩種體系對比模擬確定深層烴源巖成烴機制——以東營凹陷沙四段烴源巖為例[J].天然氣工業，2010，30(9)：15-18.
[15]騰格爾.中國海相烴源巖研究進展及面臨的挑戰[J].天然氣工業，2011，31(1)：20-25.
[16]張水昌，梁狄剛，張寶民，等.塔里木盆地海相油氣的生成[M].北京：石油工業出版社，2004.
[17]王成林，盧玉紅，鄔光輝，等.塔里木盆地塔東地區卻爾卻克組烴源巖的發現及其意義[J].天然氣工業，2011，31(5)：45-48.
[18]趙宗舉，吳興寧，潘文慶，等.塔里木盆地奧陶紀層序巖相古地理[J].沉積學報，2009，27(5)：939-955.
[19]王振宇，李凌，譚秀成，等.塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖古巖溶類型識別[J].西南石油大學學報，2008，30(5)：11-16.
[20]鐘廣法，惠冠軍，楊海軍，等.塔里木盆地輪古東地區奧陶系古溶洞的成像測井預測[J].天然氣工業，2009，29(10)：24-27.
[21]衛平生，張虎權，王宏斌，等.塔中地區縫洞型碳酸鹽巖儲層的地球物理預測方法[J].天然氣工業，2009，29(3)：38-40.
[22]儲呈林，林暢松，朱永峰，等.塔北隆起東河砂巖層序地層和沉積體系研究[J].西南石油大學學報：自然科學版，2011，33(1)：15-20.
[23]高志勇，張水昌，張興陽，等.塔里木盆地寒武—奧陶系海相烴源巖空間展布與層序類型的關系[J].科學通報，2007，52(增刊1)：70-77.
[24]高志勇，張水昌，朱如凱，等.塔中地區良里塔格組海平面變化與烴源巖的非均質性[J].石油學報，2007，28(5)：45-50.
[25]張月巧，賈進斗，靳久強，等.塔東地區寒武—奧陶系沉積相與沉積演化模式[J].天然氣地球科學，2007，18(2)：229-234.
[26]高志前，樊太亮，尹微，等.塔里木盆地早中寒武世張裂構造及沉積響應[J].西南石油大學學報：自然科學版，2011，33(3)：83-88.
[27]高志前，樊太亮，李巖，等.塔里木盆地寒武奧陶紀海平面升降變化規律研究[J].吉林大學學報：地球科學版，2006，36(4)：549-556.
[28]劉永福，桑洪，孫雄偉，等.塔里木盆地東部震旦—寒武白云巖類型及成因[J].西南石油大學學報，2008，30(5)：27-31.
[29]江茂生，朱井泉，陳代釗，等.塔里木盆地奧陶紀碳酸鹽巖碳、鍶同位素特征及其對海平面變化的反映[J].中國科學：D輯 地球科學，2002，32(1)：36-42.