柴达木盆地干柴沟地区下干柴沟组上段烃源岩特征.pdf

录 井 工 程第34卷第2期柴达木盆地干柴沟地区下干柴沟组上段烃源岩特征张长好付 新张连梁段宏臻李 强张 伟（中国石油青海油田分公司勘探处；中油测井青海分公司）基金项目：中国石油天然气股份有限公司重大专项“中国陆相页岩油成藏机理、分布规律与资源潜力研究”（编号：2019E2601）张长好高级地质师，1977年生，主要从事石油勘探随钻地质研究和现场管理工作。通信地址：736202 甘肃省敦煌市七里镇青海油田勘探事业部。Email：通信作者：付新高级工程师，1984年生，2013年毕业于东北石油大学，现主要从事随钻地质研究和测录井综合解释工作。通信地址：736202 甘肃省敦煌市七里镇中油测井青海分公司。电话：[phone]。Email：0引言近年来，鄂尔多斯、准噶尔、渤海湾、松辽等盆地在陆相页岩油领域勘探开发取得了突破性进展，为稳产上产提供了资源保障。总结过去的勘探开发实践之路，我国陆相页岩油依据成熟度划分为中低熟和中高熟两类，源储特征可划分为源储一体型、源储分离型和纯页岩型14，或者夹层型、混积型和页岩型5。柴达木盆地干柴沟地区油气勘探自20世纪80年代初开始，以地震资料寻找构造圈闭为勘探思路，对摘要为解决柴达木盆地干柴沟地区下干柴沟组上段（E32）烃源岩评价标准尚未建立、烃源岩研究程度偏低的问题，通过大量岩心化验分析进行有机岩石学、有机地球化学、正构烷烃及类异戊二烯烷烃为代表的生物标志化合物研究，对干柴沟地区下干柴沟组上段进行了烃源岩评价及母质沉积环境探讨。结果表明：依据烃源岩有机质类型、TOC、氯仿沥青“A”含量、游离烃S1指标可确定、类烃源岩的评价标准；烃源岩有机质来源为藻类等低等水生浮游生物和微生物；有机质类型为1-型；烃源岩成熟度介于低成熟-成熟生烃阶段。该研究对确定下一步有利勘探目标具有一定的指导意义。关键词烃源岩地球化学特征生物标志化合物下干柴沟组干柴沟地区柴达木盆地中图分类号：TE 132.1文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.16729803.2023.02.022Characteristics of source rocks in the upper Member of lower Ganchaigou Formation inGanchaigou area，Qaidam BasinZHANG Changhao，FU Xin，ZHANG Lianliang，DUAN Hongzhen，LI Qiang，ZHANG Wei PetroChina Qinghai Oilfield Company，DunHuang，Gansu 736202，China；Qinghai Branch of China NationalLogging Corporation，Dunhuang，Gansu 736202，ChinaAbstract：In order to solve the problem that the evaluation standard of source rocks in the upper Member of the lowerGanchaigou Formation（E32）in Ganchaigou area of Qaidam Basin has not been established yet and the research degree ofsource rocks is low，the source rocks and parent material sedimentary environment of the upper Member of the lowerGanchaigou Formation in Ganchaigou area are evaluated by studying biomarkers such as organic petrology，organicgeochemistry，nalkanes and isoprenelike alkanes through a large number of core analysis.The results show that according tothe organic matter type，TOC，chloroform asphalt A and free hydrocarbon S1index of source rocks，the evaluation criteria ofclass，and source rocks can be determined.The organic matter of source rocks comes from lower aquatic planktonand microorganisms such as algae.The type of organic matter is 1.The maturity of source rocks is between low maturityand maturity.This study has certain guiding significance for determining favorable exploration targets in the next step.Key words：hydrocarbon source rock，geochemical characteristics，biomarkers，lower Ganchaigou Formation，Ganchaigouarea，Qaidam Basin引用：张长好，付新，张连梁，等.柴达木盆地干柴沟地区下干柴沟组上段烃源岩特征J.录井工程，2023，34（2）：139144.ZHANG Changhao，FU Xin，ZHANG Lianliang，et al.Characteristics of source rocks in the upper Member of lowerGanchaigou Formation in Ganchaigou area，Qaidam BasinJ.Mud Logging Engineering，2023，34（2）：139144.139录 井 工 程地 质 研 究2023年6月干柴沟地区新近系上干柴沟组实施钻探，见油气显示，由于受到当时地震技术不成熟及资料质量问题影响，构造圈闭评价不准确，均未获得工业油气流。2018年以来，随着地震技术不断攻关，三维地震技术支持往深层勘探，精细刻画了古近系下干柴沟组上段（E32）沉积时期有效烃源岩展布，发现了干柴沟地区源内油气区，7 口井获得工业油气流，产油 12.7344.95 m3/d，实现了页岩油勘探战略性突破，有利面积120 km2，已经落实井控面积42 km2，储量规模超2亿吨。由于柴达木盆地页岩油的勘探刚刚起步，对研究区成储机理、成藏规律研究薄弱，对勘探潜力与成藏条件、油气高产富集主控因素与分布规律的认识还不成熟。本文通过对干柴沟地区下干柴沟组上段烃源岩开展有机岩石学、有机地球化学和生物标志化合物研究，探讨干柴沟地区下干柴沟组上段烃源岩的有机质丰度、类型、成熟度及沉积环境，分析下干柴沟组上段烃源岩的地球化学特征，以揭示咸化湖相烃源岩的发育特征和成藏规律，指导实际勘探开发工作。1区域地质概况干柴沟地区是柴达木盆地西部坳陷区茫崖坳陷亚区英雄岭构造带上的一个三级构造，西侧为狮子沟构造，北东为咸水泉构造，北西为阿尔金山脉，东南倾没于英雄岭凹陷之中，自山前至盆地腹部，整体为一斜坡构造。目前钻探揭示纵向上自下而上主要发育5套地层：路乐河组（E1+2）、下干柴沟组下段（E31）、下干柴沟组上段（E32）、上干柴沟组（N1）和下油砂山组（N21）。研究区下干柴沟组上段（E32）地层上部岩性主要为暗色泥岩，发育少量灰色石膏质泥岩及盐岩；下部岩性主要为灰色灰云质页岩及层状和纹层状灰云质、黏土质页岩，少量的石膏质页岩及长英质页岩。2样品和实验分析方法2.1样品来源采集干柴沟地区取心井C 24、C 13、C 14、C 906、SHI 60井的下干柴沟组上段灰云质页岩、黏土质页岩及长英质页岩岩心样品共计1042个。为了使实验分析数据准确，所有样品在分析前都使用蒸馏水反复清洗并烘干。2.2实验分析岩石热解分析执行国家标准GB/T 18602-2012岩石热解分析6，采用YQ-型油气显示评价仪；有机碳含量（TOC）分析执行国家标准GB/T 19145-2022 沉积岩中总有机碳测定7，采用CS 230型碳硫分析仪。根据分析结果，进一步优选了部分富含有机质的烃源岩岩心样品制备干酪根样品40件，分别进行了显微组分鉴定40件、镜质体反射率（Ro）测定31件。干 酪 根 显 微 组 分 鉴 定 执 行 石 油 行 业 标 准 SY/T5125-2014 透射光-荧光干酪根显微组分鉴定及类型划分方法8；镜质体反射率（Ro）测定执行石油行业标准SY/T 5124-2012 沉积岩中镜质体反射率测定方法9，采用MPM 600型显微光度计；饱和烃气相色谱分析执行石油行业标准SY/T 5779-2008 石油和沉积有机质烃类气相色谱分析方法10，采用6890 A型气相色谱仪。3烃源岩基本特征在沉积盆地中，能够形成工业油气流油藏的来源肯定是有效烃源岩，而能形成油气的烃源岩必须具备足够数量的有机质，良好的有机质类型在合适的热演化作用下，逐步转化为油气。因此，在研究区岩心分析的基础上，对烃源岩地球化学特征进行有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度3方面的统计分析。3.1有机质丰度一个沉积盆地能否生成油气，有机质丰度至关重要，有机质丰度是评价烃源岩生烃潜力的重要基础。考虑到研究区烃源岩具有咸湖的特殊性，咸化湖盆页岩中的可溶有机质相对容易保存，可以在低熟阶段规模生烃5，因此，采用卢双舫2012年提出的排烃点法通过建立生烃潜量（S1+S2）与TOC之间的关系（图1）确定烃源岩排烃下限11，采用残烃量法1213得到研究区氯仿沥青“A”含量及游离烃S1与TOC之间的关系（图2、图3）。通过排烃点法确定研究区烃源岩排烃下限TOC为0.4%，当TOC含量达到0.4%，就可以判定该烃源岩为有效烃源岩，通过氯仿沥青“A”含量与TOC之间的关系确定TOC的趋势点，再通过游离烃S1与TOC之间的对应关系由TOC的大小来决定游离烃的量。从图2可以发现，TOC与氯仿沥青“A”含量呈现三段式发展：缓慢上升区，TOC在0.4%0.6%之间，氯仿沥青“A”含量在0.03%0.22%之间，对应的游离烃S1为0.610.99 mg/g，定为类烃源岩；快速上升区，TOC在0.6%0.8%之间，氯仿沥青“A”含量在0.05%0.49%之 间，对 应 的 游 离 烃 S1为 0.99140第34卷第2期张长好等：柴达木盆地干柴沟地区下干柴沟组上段烃源岩特征1.37 mg/g，在该区域随着TOC含量不断增加，烃源岩中可溶有机质逐渐达到最高且不会增加，并处于动态平衡，定为类烃源岩；高部平稳区，TOC0.8%，氯仿沥青“A”含量0.49%，游离烃S11.37 mg/g，可动烃丰度高，生烃能力最好，定为类烃源岩。综合以上分析，利用TOC、氯仿沥青“A”含量、游离烃S1这3个要素，建立了烃源岩有机质丰度的评价标准（表1）。对研究区岩心样品岩石热解与有机碳含量的分析结果表明，研究区烃源岩TOC在0.06%5.21%之间，平均值为 0.65%，且 42.0%的样品TOC 含 量 大 于 0.6%；游 离 烃 S1在 0.00217.12 mg/g 之 间，平 均 值 为 1.29 mg/g，大 于0.99 mg/g 的样品占样品总数的 46.5%，其中大于1.37 mg/g的样品占样品总数的34.3%，游离烃量可观；氯仿沥青“A”含量在 0.02%0.57%之间，平均值为0.25%。利用建立的有机质丰度评价标准可判定，研究区已达到-类烃源岩有机质丰度的标准。3.2有机质类型有机质类型是评价烃源岩生烃能力的重要参数之一。通过研究干酪根显微组分、岩石热解参数等方法和手段可以判别有机质类型。干酪根显微组分主要分为腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组，其中：腐泥组原始母质主要是低等水生生物和藻类；壳质组主要来源于陆生植物的某些组织器官；镜质组主要为高等植物的木质体或者纤维素；惰质组由高等植物木质部分经丝碳化作用缓慢氧化而成。通过测定干酪根组分相对含量可判断烃源岩母质类型1416。根据干酪根镜下鉴定结果，研究区烃源岩干酪根显微组分为腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组4种。研究区2口井40个岩心样品干酪根显微组分镜下鉴定结果表明：腐泥组含量在 54.17%93.5%之间，平均 82.3%；壳质组含量很低，在 04.09%之间，平均 1.77%；镜质组含量在 4.95%32.69%之间，平均12.64%；惰质组含量在0.66%9.94%之间，平均3.29%（表2）。表明研究区干酪根的显微组分主要为腐泥组，其烃源岩母质主要来源为藻类等低等水生浮游生物和微生物。运用有机质类型指数（Ti）可以划分干酪根类型1718，计算公式为：Ti（100F+50Q-75J-100Z）/100式中：F 为腐泥组体积分数，%；Q 为壳质组体积分数，%；J 为镜质组体积分数，%；Z 为惰质组体积分数，%。通过计算，研究区Ti80的样品占总数的15%，40Ti80 的 样 品 占 总 数 的 82.5%，依 据 SY/T5735-2019 烃源岩地球化学评价方法19，研究区烃源岩干酪根类型主要为1-型。图1生烃潜量（S1+S2）与TOC关系图2氯仿沥青“A”含量与TOC关系图3游离烃S1与TOC关系表1干柴沟地区下干柴沟组上段烃源岩有机质丰度评价标准类别TOC/%0.80.60.80.40.6S1/（mg g-1）1.370.991.370.610.99氯仿沥青“A”含量/%0.490.050.490.030.22141录 井 工 程地 质 研 究2023年6月3.3有机质成熟度烃源岩有机质成熟度是衡量烃源岩实际生烃能力的重要标志之一，是评价一个地区或某一烃源岩系生烃量及资源前景的重要依据。在有机质成熟度判定中镜质体反射率（Ro）是最常用的指标。根据研究区4口井31个岩心样品镜质体反射率测定数据分析，研究区烃源岩样品镜质体反射率（Ro）值分布在 0.46%1.28%之间，平均 0.75%。依据SY/T 5735-2019 烃源岩地球化学评价方法19，研究区烃源岩处于低成熟-成熟生烃阶段。4烃源岩饱和烃地球化学特征烃源岩所蕴含的地球化学信息一般通过生物标志化合物的组成特征体现。本文将从正构烷烃、类异戊二烯烷烃两方面分别探讨研究区烃源岩中生物标志化合物的组成与分布特征，从而在分子级水平上全面揭示该研究区烃源岩生源输入以及沉积环境，为研究区寻求新的勘探领域提供依据。4.1正构烷烃组成特征正构烷烃的碳数分布范围、主峰碳位置、峰型等分布特征可反映有机质的来源2023。正构烷烃在藻类、细菌和高等植物中大量存在，当正构烷烃在埋藏过程中受到严重的生物降解时，色谱图基线上会表现出一个鼓包，形成UCM峰。依据饱和烃气相色谱分析结果，研究区的色谱图基线较为平直，没有出现明显的UCM峰（图4），表明研究区没有遭受严重的生物降解。研究区样品的正构烷烃碳数分布较宽，多数为nC12-nC38，峰型多呈前单峰型，主峰碳多为nC18、nC22，反映研究区烃源岩有机质来源以浮游生物为主；研究区nC21-/nC22+分布在0.442.93之间，均值1.41，低碳数正构烷烃含量明显低于高碳数正构烷烃，反映沉积物有机质的母质来源于藻类等低等水生生物；正构烷烃的奇偶碳优势指数分布在 0.921.45之间，均值 1.04（表 3），整体呈现出弱的奇偶碳优势，表明研究区烃源岩有机质成熟度主要处于低成熟-成熟阶段。这与镜质体反射率（Ro）的分析结果一致。4.2类异戊二烯烷烃类异戊二烯烷烃属于饱和烃，具有强稳定性的特征，在沉积埋藏过程中，更容易保存下来，该类饱和烃中植烷（Ph）和姥鲛烷（Pr）的应用最为广泛。植烷易在强还原沉积环境下形成，而姥鲛烷则易在氧化沉积环境下形成23。根据研究标准 W（Pr）/W（Ph）小于0.8指示强还原环境，在0.83.0之间指示还原环境，大于3.0指示氧化环境13。研究区W（Pr）/W（Ph）值分布在 0.131.76之间，均值 0.66（表 3），且研究区发育灰色、深灰色灰云质油页岩，表现出强还原沉积表2干柴沟地区下干柴沟组上段烃源岩干酪根显微组分统计井号C 906SHI 60干酪根显微组分质量分数/%腐泥组范围54.1785.5776.1693.50平均80.0385.69壳质组范围04.0903.14平均1.861.11镜质组范围10.4932.694.9519.20平均14.0611.07惰质组范围0.669.940.864.46平均4.052.13类型1-1-注：C 906井样品24个，SHI 60井样品16个。图4干柴沟地区下干柴沟组上段烃源岩饱和烃气相色谱142第34卷第2期张长好等：柴达木盆地干柴沟地区下干柴沟组上段烃源岩特征环境特征。因此研究区整体上表现为深湖-半深湖强还原环境下沉积特征。5结论（1）柴达木盆地干柴沟地区下干柴沟组上段（E32）咸湖相烃源岩为有效烃源岩。本文通过“排烃点法”和残烃量法，依据TOC、氯仿沥青“A”含量、游离烃S1参数确定研究区有机质丰度判别标准：类烃源岩TOC0.8%，氯仿沥青“A”含量0.49%，游离烃S11.37 mg/g；类 烃 源 岩 0.6%TOC0.8%，0.05%氯仿沥青“A”含量0.49%，0.99 mg/g游离 烃 S11.37 mg/g；类 烃 源 岩 0.4%TOC0.6%，0.03%氯 仿 沥 青“A”含 量0.22%，0.61 mg/g游离烃S10.99 mg/g。（2）研究区烃源岩有机质丰度较高，普遍达到-类，有机质类型以1-型为主，热演化程度普遍处于低成熟-成熟生烃阶段。（3）根据饱和烃气相色谱分析的正构烷烃和类异戊二烯烷烃综合研究结果，可确定研究区处于强还原环境下的深湖-半深湖相沉积，有机质来源主要为藻类等低等水生浮游生物和微生物。参考文献 1 杜金虎，胡素云，庞正炼，等.中国陆相页岩油类型、潜力及前景J.中国石油勘探，2019，24（5）：560568.DU Jinhu，HU Suyun，PANG Zhenglian，et al.The types，potentials and prospects of continental shale oil in ChinaJ.China Petroleum Exploration，2019，24（5）：560568.2 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18602-2012S.北京：中国标准出版社，2012.NationalPetroleumandNaturalGasStandardizationTechnical Committee.Rock pyrolysis analysis：GB/T18602-2012S.Beijing：Standards Press for China，2012.7 全国石油天然气标准化技术委员会.沉积岩中总有机碳测定：GB/T 19145-2022S.北京：中国标准出版社，2022.NationalPetroleumandNaturalGasStandardizationTechnical Committee.Determination of total organiccarboninsedimentaryrock：GB/T19145-2022S.Beijing：Standards Press of China，2022.8 石油地质勘探专业标准化委员会.透射光-荧光干酪根显微组分鉴定及类型划分方法：SY/T 5125-2014S.北京：石油工业出版社，2014.StandardizationCommitteeforPetroleumGeologicalExploration.Identification and classification of kerogenmacerals by transmission lightfluorescence：SY/T 5125-2014S.Beijing：Petroleum Industry Press，2014.9 石油地质勘探专业标准化委员会.沉积岩中镜质体反射率测定方法：SY/T 5124-2012S.北京：石油工业出版社，2012.井号C 13SHI 60C 906碳数范围nC12-nC38nC12-nC38nC12-nC38主峰碳nC18、nC22nC18、nC22nC18、nC22W（Pr）/W（Ph）范围0.130.770.380.890.361.76平均0.520.630.87奇偶碳优势指数范围0.921.140.921.450.931.12平均0.971.081.04nC21-/nC22+范围0.442.190.502.710.832.93平均1.061.511.65表3干柴沟地区下干柴沟组上段烃源岩饱和烃参数统计注：W（Pr）为姥鲛烷质量分数；W（Ph）为植烷质量分数，C 13井样品19个，SHI 60井样品40个，C 906井样品17个。143录 井 工 程地 质 研 究2023年6月StandardizationCommitteeforPetroleumGeologicalExploration.Determinationofvitrinitereflectanceinsedimentaryrocks：SY/T5124-2012S.Beijing：Petroleum Industry Press，2012.10 石油地质勘探专业标准化技术委员会.石油和沉积有机质烃类气相色谱分析方法：SY/T 5779-2008 S.北京：石油工业出版社，2008.StandardizationCommitteeforPetroleumGeologicalExploration.Gaschromatographicanalysisofhydrocarbonsinpetroleumandsedimentaryorganicmatter：SY/T5779-2008S.Beijing：PetroleumIndustry Press，2008.11 卢双舫，黄文彪，陈方文，等.页岩油气资源分级评价标准探讨J.石油勘探与开发，2012，39（2）：249255.LU Shuangfang，HUANG Wenbiao，CHEN Fangwen，et al.Classification and evaluation criteria of shale oil andgas resources：Discussion and applicationJ.PetroleumExploration and 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