川中地区天然气成藏地球化学研究

川中地区天然气成藏地球化学研究

下志柳统小河坑砂岩主要分布在四川西南部，面积约1.14。km2，勘探水平较低。川东地区五科1井在该层钻遇良好的气显示,预示了小河坝砂岩天然气的勘探前景。1源分析1.1中石炭统麻黄组天然气来源地层组合由下至上为下志留统龙马溪组—下志留统小河坝组—中志留统韩家店组—中石炭统黄龙组,其中黄龙组、韩家店组和小河坝组基本不具生烃潜力。研究认为黄龙组天然气主要来自龙马溪组。由此推测小河坝砂岩与黄龙组天然气具同一来源。1.2天然气/非烃类黄龙组和小河坝砂岩所产天然气组成的共同特点:甲烷含量很高,重烃和非烃含量低;非烃气体组成中,CO2和N2为主要成分;非烃/烃类值相同;天然气比重低0.6左右。不同点:黄龙组天然气干燥系数大于小河坝砂岩(见表1)。二者具可比性。1.3碳同位素组成从小河坝砂岩和黄龙组天然气碳同位素组成分析,共同特点为:甲烷、乙烷和丙烷碳同位素值偏低,表现为海相腐泥母质来源的油型气特征;甲、乙烷碳同位素值倒转幅度大,显示成熟度较高(见表2)。因此,小河坝砂岩和黄龙组在天然气碳同位素构成也具可比性。通过地层组合、天然气组成及同位素组成分析,初步认为小河坝砂岩与黄龙组天然气气源相同,即下志留统龙马溪组黑色页岩、深灰色泥岩。2源岩的基本特征2.1岩、砂岩岩石龙马溪组下部为黑色、黑灰色碳质笔石页岩,上部为深灰及灰色页岩、砂质页岩,偶夹薄层灰岩及砂质条带。厚度370~470m,有机碳含量0.04%~4.2%,平均0.78%,氯仿沥青“A”0.1%,以重庆—涪陵—石柱一带为高值区(见表3)。2.2东、西部下古生界有机相是一个特定的制图地层单元,由有机质基本特征确定,与沉积物的无机组分无关。在低成熟(RO≈0.5%)条件下划分为A、AB、B、BC、C、CD及D相七个相(Jones和Demaison,1982)。对川东下古生界高、过成熟烃源岩,其H/C、HI和O/C已失去判别意义。但有机质的镜下特征及沉积环境特征可进行有机相划分(见表4)。表4得出,高演化程度使H/C值变小,仅为0.2%~1.1%,干酪根δ13C为-26‰~-29‰,有机质呈无定形,盆地相沉积环境,沉积物粒细,缺氧水体,为低等水生生物输入,有机相为AB相。因此,根据有机质丰度和有机相分析,下志留统龙马溪组生烃条件优越。3生碳时期的确定3.1古元古地理区域利用反向剥层法恢复地层的原始沉积厚度,基本原理是将地层单元的现今厚度通过脱压实恢复到原始沉积时的古厚度。从五科1井埋藏史曲线得出:志留系地层经历过泥盆纪、新生代两次大的抬升,对应的构造演化分别为加里东运动、喜山运动;受晚石炭世海西旋回云南运动和早三叠世早印支运动的影响发生两次短暂抬升。其它地史时间处于持续埋深阶段,如图1所示。3.2温度间隔的测定根据洛京法,TTI计算公式为:TTI=ΔT·γ,γ=rn其中,ΔT—时间因子,为沉积物在温度间隔中所经历的时间,以百万年计;γ—温度因子,为温度每增加10℃,化学反应(成熟作用)速度增长的系数;n—以10℃为单位的温度间隔。地表温度20℃,志留系至三叠系古地温梯度0.0224℃/m,r取2,计算结果见表5。3.3晚三叠世tti1336根据TTI计算结果,结合四川盆地有机质成熟阶段划分标准,得出以下结论:(1)早三叠世TTI≥2.96,烃源岩开始生油;(2)中三叠世TTI≥33.66,进入成油高峰;(3)晚三叠世TTI≥148.22,湿气阶段;(4)早侏罗世TTI≥2896.79,干气阶段。区域上,川东大部分地区烃源岩演化趋势基本一致,以重庆和万县两个地区热演化最快。因此,龙马溪组烃源岩生烃高峰期在晚三叠纪和早侏罗世。4两个烃源灶分布对比,见表2烃源灶(SourceKitchen)指达到成熟的烃源岩体。根据烃源岩的有机碳含量、三叠纪末时的镜质体反射率数据,在川东地区划出两个烃源灶(划分标准:RO>0.5,TOC>1.0%)。其中一个烃源灶在涪陵地区以东,TOC为1.0%~1.6%,RO>1.4%;另一烃源灶在重庆以南,TOC为1.0%~1.5%,RO为1.0%~1.2%。总之,两个烃源灶分布面积大,生烃条件好,可提供充足的烃源(见图2)。“八五”国家攻关项目计算四川盆地志留系(主要是龙马溪组)生烃总量9787866×108m3,全盆地平均生烃量59×108?m3/km2,川东南最高达100×108?m3/km2,具有形成大型气田的烃源岩条件。5川东地区构造格架和构造环境在四川盆地大地构造背景上,对川东地区志留系构造演化进行分析:加里东—海西旋回(三叠纪以前),由于受拉张构造应力的影响,川东地区构造格局总体上呈相对平缓的隔槽式褶皱;印支—燕山早期旋回(三叠—侏罗纪),构造应力由拉张逐渐转为挤压,构造圈闭形成;燕山晚期—喜山旋回(白垩纪以后),受强烈挤压造山作用的影响,在先有构造处发生应力集中,形成现在的川东隔挡式和两翼不对称的高陡构造格局。综上述,志留系构造圈闭在三叠—侏罗纪基本形成,其后或多或少受燕山—喜山运动的影响。6烃类形成—关键时刻(CriticalMoment)确定关键时刻是指一个油气系统中大部分烃类生成—运移—聚集的时刻。通过流体包裹体均一温度、圈闭形成期与生烃高峰期的匹配关系可以确定关键时刻。6.1流体包裹体检察小河坝组砂岩石英胶结物中的原生流体包裹体均一温度184.6~221.2℃,平均203.9℃。晚三叠—早侏罗世时,小河坝砂岩地层温度达到200℃左右(图1)。由此推测流体包裹体的捕获时间为晚三叠—早侏罗世。所以,采用流体包裹体确定的关键时刻为晚三叠—早侏罗世。6.2晚三叠—圈闭形成期与生烃高峰期关系确定关键时刻根据以上分析,志留系构造圈闭形成期为三叠—侏罗纪,龙马溪组烃源岩生烃高峰期为晚三叠纪和早侏罗世。所以,圈闭形成期与生烃高峰期基本一致,即晚三叠—早侏罗世为关键时刻。因此,通过流体包裹体均一温度、圈闭形成期与生烃高峰期的匹配关系确定关键时刻为晚三叠—早侏罗世。7烃源岩的形成时期川东地区小河坝砂岩天然气成藏具以下特点:(1)下生上储,为下志留统龙马溪组泥质岩;(2)源岩生烃潜力大,形成两个大面积的烃源灶,可提供充足的烃源;(3)龙马溪组烃源岩成烃高峰期与构造圈闭形成时期基本一致,对成藏极为有利;(4)晚三叠世至早侏罗世为天然气藏形成时期;(5)尽管天然气藏后受到燕山—喜山运动的影响,但小河坝砂岩之上的韩家店组厚度大,岩性为塑性的泥页岩,对气藏起到很好的保护;(6)对小河坝砂岩而言,重要的是构造圈闭,但岩性圈闭也不可忽视。由于小河坝砂岩分布在很厚的泥质岩中,泥质岩岩性致密,在砂泥岩交互区完全可能形成岩性圈闭。8龙溪组生烃源通过对川东下志留统小河坝砂岩天然气成藏地球化学的研究,得出以下几点结论:(1)小河坝砂岩天然气气源为龙马溪组黑色页