塔里木盆地阿瓦提凹陷塔里木盆地阿满过渡带中上奥陶统海相烃源岩的识别及其意义

塔里木盆地阿瓦提凹陷塔里木盆地阿满过渡带中上奥陶统海相烃源岩的识别及其意义

为了深化油气地质勘探，有必要重新评估和预测塔里木盆地的海相烃源岩石。鉴于此,笔者曾对新一轮塔里木盆地海相烃源岩综合评价的部分最新成果进行了报道,认为在塔里木盆地东部满加尔凹陷深水陆棚—盆地相区发育中—上奥陶统却尔却克组烃源岩,西部阿瓦提凹陷同样发育深水陆棚—盆地相区的中—上奥陶统萨尔干页岩的海相烃源岩。但是,作为较深水的台地内凹陷沉积的阿瓦提凹陷—满加尔凹陷过渡区域(以下简称阿—满过渡带)却一直未发现奥陶系烃源岩,然而,前人通过大量的地球化学分析研究工作,将塔中与塔北地区的油气源区也指向阿—满过渡带地区。由于烃源岩的发育受沉积环境、古气候及古水深等多种因素控制[8,9,11,12,13,14,15],因此,在上述海相烃源岩大面积发育时期,阿—满过渡带介于塔中与塔北隆起之间,是否存在一套奥陶系海相烃源岩向南北双方向就近供给油气呢?针对上述疑问,笔者对位于阿—满过渡带构造高部位的塔中29井等多口钻井的中—上奥陶统泥岩样品进行了有机碳含量复查与分析,结果认为阿—满过渡带可能发育一套稳定分布的海相烃源岩(图1),其附存位置就在中奥陶统一间房组顶部—上奥陶统吐木休克组。1深灰色钙质泥岩井段笔者对位于塔中Ⅰ号断裂带下盘的塔中29井中—上奥陶统多块泥岩样品进行了总有机碳含量分析(分析仪器由中国石油勘探开发研究院制造,该仪器与分析方法通过国家计量认证,认证编号为2006001216J),发现在该井中奥陶统一间房组顶部—上奥陶统吐木休克组底部的6256.0～6276.5m井段,有4块深灰色钙质泥岩样品的总有机碳含量介于0.51%～1.30%(图2)。同时,该井段地层岩性为深灰色钙质泥岩夹中厚层状石灰岩,钙质泥岩井段具有较高的自然伽马值(达119API)与低电阻率值(达4.0Ω·m),反映了其为较纯泥岩发育层段。再者,张水昌等通过测井方法也在该层段识别出海相烃源岩。据此认为,在塔中29井的中奥陶统一间房组顶部—上奥陶统吐木休克组之间应存在一套海相烃源岩,该套烃源岩所在地层厚度约为95.0m。2泉岩的空间分布特征2.1地震反射与“双轨”同相轴相轴的地震剖面位置在塔中29井中初步识别出海相烃源岩的基础上,将其附存的井段标定于过塔中29井地震剖面中,烃源岩发育层位具有明显的强相位反射特征,并位于石灰岩顶面的Tg5-1附近,二者构成明显的“双轨”反射特征。位于塔中29井西北部的满加1井同样位于塔中Ⅰ号断裂带下盘(图1),在该井的6786.5～6970.0m井段属上奥陶统良里塔格组沉积,其岩性为中厚—巨厚层状含泥石灰岩、泥硅质骨针灰岩、泥质生屑灰岩、亮晶生屑砂屑灰岩与中厚—巨厚层状泥岩、灰质泥岩呈不等厚互层。满加1井中Tg5-1的地震反射同相轴为上奥陶统良里塔格组顶面石灰岩反射,而塔中29井中Tg5-1则代表中奥陶统一间房组顶部—上奥陶统吐木休克组的石灰岩顶面反射。在两口钻井之间可见明显的地层超覆现象,因此推测发育于塔中29井一间房组顶部—吐木休克组烃源岩沉积时期,满加1井区为碳酸盐岩台地内凹陷缓坡边缘,该套烃源岩就沉积超覆尖灭于塔中Ⅰ号断裂带之下,并向西北方向相变为碳酸盐岩沉积。追踪地震剖面中Tg5-1强同相轴反射至塔北隆起南斜坡的羊屋2井,其为上奥陶统良里塔格组石灰岩顶面反射,即与满加1井相一致,羊屋2井中6391.0～6412.5m井段为上奥陶统良里塔格组,岩性为褐灰色泥晶灰岩,其上为桑塔木组的砂泥岩沉积;6412.5～6447.0m井段为上奥陶统吐木休克组,岩性是褐灰、灰色泥晶灰岩,顶部为紫色泥岩;6447.0～6550.0m井段为中奥陶统一间房组—鹰山组,岩性为灰褐色亮晶灰岩、鲕粒灰岩、生屑泥晶灰岩等,可见羊屋2井奥陶系中不发育有效烃源岩(图2)。但是,通过对经过羊屋2井地震剖面(测线419)的精细分析(图3),发现在羊屋2井南部3km处存在同相轴Tg5-1及其下面的“双轨”变“单轨”的岩性相变反射,即代表着上奥陶统良里塔格组石灰岩顶面Tg5-1之下的强反射轴发生相变。同时经多条地震剖面相互闭合、连接确认,此发生相变的“双轨”同相轴与过塔中29井烃源岩发育位置的强相位反射显示的是同一套地层发射。据此认为,中上奥陶统一间房组顶部—吐木休克组烃源岩沉积相变于塔北隆起南斜坡羊屋2井南3km处的碳酸盐岩台地内缓坡。2.2地震剖面追踪在确定了此套烃源岩在地震剖面中的附存位置,即代表石灰岩顶面Tg5-1与其下的强反射轴组成“双轨”为烃源岩所在地层之后,笔者展开了由塔中低凸起至塔北隆起之间阿—满过渡带区域内的多条二维、三维地震剖面追踪工作(部分地震测线号见图1)。经详细对比与分析后认为,该套烃源岩在阿—满过渡带向东相变至古城—轮古东台缘西侧(图4),南部超覆尖灭于塔中Ⅰ号断裂带下盘,北部相变于塔北隆起南斜坡羊屋2井南部的碳酸盐岩台凹内缓坡,西北部则相变于英买力地区(图4),烃源岩向西可延伸至阿满2井区。由此套烃源岩顶面形态图(图1)可知,烃源岩在阿—满过渡带南部的塔中29井—塔中34井区与塔北隆起的羊屋3井—轮南57井等埋藏深度最浅,深度介于4000～6000m,而位于阿—满过渡带中部满参1井及其以西地区埋深则介于6000～8500m。2.3岩阶层有效厚度的计算前已述及,该套海相烃源岩埋藏深度较大,除了塔中29井中已知该套烃源岩所在地层厚约为95.0m以外,均无其他钻井揭示此套烃源岩。但是,鉴于此套海相烃源岩具有明显的“双轨”地震反射特征,因此可用如下公式来计算烃源岩所在地层的有效厚度:H=(v2T2-v1T1)/2式中H表示此套烃源岩所在地层的厚度,m;v2表示下轨所对应的声波速度,m/s;T2表示下轨(下部反射同相轴)的反射时间,s;v1表示上轨所对应的声波速度,m/s;T1表示上轨(上部反射同相轴)的反射时间,s。运用此公式绘制了中奥陶统一间房顶部—上奥陶统吐木休克组烃源岩所在地层的厚度图(图5)。如图5所示,此套烃源岩所在地层平面上呈近北西向展布,厚度大多小于150.0m,该套烃源岩地层厚度最大处位于塔中29井至塔中34井井区、塔中至轮南地区之间的中部。此展布特征表明该套烃源岩沉积时期的较深水体区域呈北西方向展布,进而向其周围逐渐减薄并最终尖灭消失,从而相变为碳酸盐岩沉积。3一组吐木休克组泉岩发育意义3.1油气源区和油气密度平面展布在塔中29井钻遇的中奥陶统一间房组顶部—上奥陶统吐木休克组的烃源岩厚度较薄,其TOC值仅为0.51%～1.3%(图2),虽说该套烃源岩的有机质丰度较低,且该井烃源岩样品也很难对整个研究区的成烃潜力做一个准确的评价,但目前的地化分析结果仅代表海相烃源岩边缘特征。推测是由于塔中29井靠近碳酸盐岩台地边缘,泥质含量较低、碳酸盐岩含量较高造成了这一结果,相信在远离台地凹陷内缓坡的较深水环境,烃源岩有机质丰度会比较高,烃源岩条件应更好。另外,卢玉红等通过对轮南井区奥陶系油气中伽马蜡烷、C28规则甾烷和重排甾烷分析,并依据塔北隆起奥陶系油气中有机含氮化合物浓度的差异性,认为塔河油田奥陶系原油主体是自南向北充注,即由南部的阿—满过渡带向北部的轮南井区充注。再者,塔北隆起奥陶系油气密度平面展布同样具有由阿—满过渡带地区向北部英买力、塔河油田及轮南井区增高的趋势,上述特征均表明油气源区指向塔中至轮南地区之间的阿—满过渡带地区。现今塔里木油田海相正常原油主要分布在阿—满过渡带南北部的塔中和塔北地区,但至今仍未见在此区域内发育奥陶系海相烃源岩的报导,因此,可以推测此套新发现的烃源岩可能是供给塔中与塔北海相油气的主力烃源岩之一。3.2井及轮南地区从图5可知,此套烃源岩在呈近北西方向上沉积厚度较大,说明在中奥陶世晚期—晚奥陶世早期,塔北隆起—塔中地区沉积水体较深且为沉积凹陷区。由图2与图3可知,代表石灰岩沉积顶面的地震反射同相轴Tg5-1仅为岩性反射界面,其也是一个穿时界面。反射同相轴Tg5-1在满加1井及塔中低凸起、羊屋2井及轮南地区则是上奥陶统良里塔格组顶面反射,而在烃源岩发育的阿—满过渡带则代表中奥陶统一间房组顶面(含上奥陶统吐木休克组)。塔里木盆地在中奥陶世晚期—晚奥陶世早期,是海相烃源岩大面积发育时期。此时,在塔里木盆地东部的满加尔凹陷发育深水陆棚—盆地相沉积,沉积了中—上奥陶统却尔却克组烃源岩;西部阿瓦提凹陷也同样发育深水陆棚—盆地相沉积,萨尔干页岩则为此时期的沉积产物;塔中—塔北地区则为分布广泛的碳酸盐岩台地沉积,在台地内存在较深水的台地内凹陷环境,推测台地内凹陷的形态与图5所示的烃源岩展布形态相近。中—上奥陶统一间房组顶部—吐木休克组烃源岩沉积之后,至晚奥陶世中晚期,由于大规模的海平面上升[23,24,25,26,27,28,29],塔北至塔中之间的阿—满过渡带碳酸盐岩台地(含台地内凹陷)被淹没,形成与良里塔格组等时及其以后时期的混积陆棚沉积(图2),混积陆棚相区内烃源岩不发育。碳酸盐岩台地则迁移至现今所认识到的塔中低凸起与塔北隆起地区。4地层厚度分布1)塔中29井中奥陶统一间房组顶部—上奥陶统吐木休克组存在一套海相烃源岩,其有机质丰度(TO