1、收稿日期:2 0 2 2-1 1-1 3作者简介:周晓飞(1 9 6 6-),男,陕西省丹凤县人,本科,高级工程师,1 9 9 1年毕业于成都理工大学地质矿产专业,主要从事地质矿产勘查及研究工作。通讯作者:李斌(1 9 8 1-),男,甘肃张掖人,本科,高级工程师,2 0 0 9年毕业于长安大学资源勘查工程,主要从事煤田地质及非常规能源勘查及研究。通讯作者:葛栋锋(1 9 8 3-),男,河南省上蔡县人,工程硕士,高级工程师,2 0 1 5年毕业于中国地质大学(北京)地质工程专业,从事煤田、铀矿及非常规能源地质勘查及研究工作,总工程师。库车坳陷克拉玛依组烃源岩有机地化特征周晓飞,李 斌,葛栋锋
2、(新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局 第九地质大队,新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 0 0)摘要:库车坳陷非常规能源调查评价页岩气产自克拉玛依组上部泥页岩中,长期以来对克拉玛依组烃源岩有机地化特征重视不够,库车坳陷非常规能源调查评价项目对克拉玛依组烃源岩有机地化特征开展了详细的研究。认为库车坳陷克拉玛依组地层中有泥岩沉积少量发育在半深湖中,产自上部暗色泥页岩的机质丰度比较高,以型干酪根类型为主,成熟度集中在低成熟-成熟阶段之间,处于页岩气生气窗内,热演化程度低,属较好烃源岩。上部暗色泥页岩即是常规油气的重要烃源岩,又是非常规油气勘探的重要目标。关键词:库车坳陷;克拉玛依组;烃源岩;有机质类型中
3、图分类号:P 6 1 8.1 2 0.8 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 6-7 9 8 1(2 0 2 3)0 4-0 0 9 6-0 5 库车坳陷属于塔里木盆地二级构造单元,东始于库尔勒阳霞一带,最西到达乌什-阿合奇,延展向为北东东走向,东西长3 5 0 k m,南北宽7 0 k m,面积约3.71 04k m2。北边界与南天山造山带为邻居,南边界以温宿北断裂-西南大断裂划分。北向南可划分四个带相,最北部是单斜带、向南依次为依奇克里克一克拉苏构造带、阳霞凹陷一拜城凹陷、秋里塔克背斜带和南部的前缘隆起带,西端与乌什凹陷和温宿凸起相接1(图1)。库车坳陷是一个富气的地区,发现了克拉2等大
4、气田,气源主要产自三叠系和侏罗系的暗色泥页岩2。在以往库车坳陷暗色泥页岩有机地化特征研究中3-5,对克拉玛依组上部暗色泥页岩研究欠缺。克拉玛依组作为重要的烃源岩层段湖湘烃源岩有机地化特征还存在疑虑,争议较大,笔者在非常规能源调查评价项目研究的基础上,对克拉玛依组烃源岩特征进行深入研究。图1 库车坳陷二级构造单元划分图69 内蒙古石油化工2 0 2 3年第4期 1 烃源岩层分布特征库车坳陷烃源岩岩石类型分为四类,以暗色泥岩、碳质泥岩、煤岩为主,油页岩次之,有机质丰度在较高-高之间。下三叠统俄霍布拉克组(T1e)发育暗色泥页岩少量,属滨浅湖相;上三叠统黄山街组(T3h)广泛发育深湖-半深湖相暗色泥
5、页岩,厚度较大;克拉玛依组(T2-3k)上段半深湖相发育一层厚度较大的暗色泥页岩;上三叠统塔里奇克组(T3t)发育有面积较大的湖沼相碳质泥岩及煤岩层,厚度变化较大;侏罗系下统阳霞组(J1y)和中统克孜勒努尔组(J2k)暗色泥页岩、煤岩分布较广,厚度较大;中侏罗统恰克马克组(J2q)以泥页岩、油页岩为主,全区厚度变化不大(图2)。图2 库车坳陷克拉玛依组烃源岩发育柱状图 通过钻井分析可知,调查1井三叠系暗色泥岩厚5 8 3.4 0 m,煤厚4 3.1 0 m,总烃源岩厚6 2 6.5 0 m,调查2井三叠系暗色泥岩厚6 1 4.3 5 m,煤厚1 8.3 5 m,总烃源岩厚6 3 2.7 0 m
6、,钻孔内烃源岩厚度相差不大(表1)。表1 库车坳陷钻孔烃源岩厚度统计表层位调查1井调查2井系组暗色泥岩煤总烃源岩暗色泥岩煤总烃源岩三叠系T3t1 5 1.6 04 3.1 01 9 4.7 02 9.4 81 7.3 54 6.8 3T3h3 2 5.4 03 2 5.4 03 1 0.0 813 1 1.0 8T2-3k1 0 6.4 01 0 6.4 02 6 7.9 72 6 7.9 7T1e h6.8 26.8 2合计5 8 3.4 04 3.1 06 2 6.5 06 1 4.3 51 8.3 56 3 2.7 02 烃源岩埋藏深度结合典型露头剖面及井震综合解释研究,搞清了山前基底隆
7、升区三叠系地层分布范围和特征,利用调查1井、2井对地震资料进行了精细的地层标79 2 0 2 3年第4期周晓飞等 库车坳陷克拉玛依组烃源岩有机地化特征定,以此为指导对三叠系全层段进行了精细解释。研究区内三面环山,地表中间低,三面高,从塔里奇克组到俄霍布拉克群底面构造图看,三叠系沉积也反映出相似的沉积特征,即西、北、东三面高,南部低的凹陷特征。3 烃源岩无机地球化学特征对库车坳陷各个地层中样品中S r、B a与B元素含量分别进行分析,结果如下(表2)。从中可以看出,m(S r)/m(B a)值主要0.4 6;显示厌氧的沉积环境。V/C r在1.0 71.4 7之间,均2属富氧环境,下部的克拉玛依
8、组个别点在2.0 04.2 5之间,属贫氧环境。U/T h在0.2 80.4 1之间,均值0.7 5属富氧环境,克拉玛依组个别点属贫氧环境,趋势变化与V/C r值一致。V/(V+N i)、V/C r、U/T h总体显示三叠系属缺氧环境,处于还原环境(表3)。表3 库车坳陷烃源岩微量元素分析结果表地层V/(V+N i)V/C rU/T h克拉玛依组0.7 10.7 90.7 4(3 5)0.8 92.2 91.4 1(3 5)0.1 90.8 10.3 1(3 5)4 克拉玛依组烃源岩分布特征中-上统克拉玛依组(T2-3k)沉积中心位于库车河一带,并呈现出明显的东厚南薄、北陡南缓的特点,向西阿拉
9、特河一带烃源岩尖灭缺失(图3)。上部发育黑色暗色泥页岩厚约有3 2 m,呈叠锥构造的。暗色泥页岩既是良好的烃源岩,又是油气储层,还是地层对比标志层。地表调查泥页岩厚度在6.8 62 4 2.4 8 m,钻孔控制泥页岩厚度在1 0 6.4 02 6 7.9 7 m。图3 克拉玛依组(T2-3k)暗色泥岩厚度等值线图5 克拉玛依组有机质类型5.1 有机显微组分特征干酪根有机显微组分腐泥组含量1 8%7 9%之间,壳质组含量5%2 2%之间,镜质组含量9%4 6%之间,惰性组含量2%1 5%之间,干酪根类型以型为主,指数-97 7.5 0之间6。腐泥组含少量浮游藻类,颜色呈淡黄色,外形突起无荧光,无
10、定形体外形呈云雾和团絮状;壳质组角质体长条形或齿带状,外侧平滑,内侧呈锯齿状,折曲状尖角,颜色呈现褐黄色,无荧光。少量孢粉体圆形、椭圆形等,在其表面呈现出各种纹饰或突起,颜色褐黄色无荧光(表4)。表4 库车坳陷克拉玛依组暗色泥页岩显微组分及类型统计有机显微组分相对丰度(%)腐泥组壳质组镜质组惰性组类型指数(T I)干酪根类型1 87 95 1.7 452 21 3.4 194 62 8.0 721 56.6 6-97 7.5 04 1.0 31(3 1点)、2(2 6点)、型(1点)89 内蒙古石油化工2 0 2 3年第4期 5.2 干酪根元素组成库车坳陷中-上三叠系克拉玛依组烃源岩H/C原子
11、比在0.4 81.2 7之间,平均为0.7 6;O/C原子比在0.0 20.1 5之间,平均为0.0 7(表5),由图4可见克拉玛依组干酪根元素分布,属于型为主,少量有型。表5 库车坳陷克拉玛依组暗色泥页岩元素分析统计干酪根碳(%)干酪根氢(%)干酪根氧(%)干酪根氮(%)H/C原子比O/C原子比1 8.4 67 4.4 44 2.7 41.6 04.6 02.6 30.7 7-9.0 44.0 50.5 02.4 91.1 70.4 81.2 70.7 60.0 20.1 50.0 75.3 氢指数I H与最高热解峰温库车坳陷克拉玛依组烃源岩干酪根类型T m a x-H I可以看出,有机质类
12、型主要以 2型为主,少量是1型,个别为型(图5,图6)。由于采集了一些地表露头样品,氢指数偏低的原因是受到风化作用,主要是出露的烃源岩处于湖盆的边缘已不发育。5.4 干酪根碳同位素克拉玛依组烃源岩越接近深水区域,有机质类型越接近型,因为有机质大多来源于内源生物有机体,靠近物源或陆源植物有机质类型主要为型。通过干酪根碳同位素测定克制,1 3C最轻为-2 6.6 5,最重为-2 4.4 2,大部分低于-2 5。如果仅按照干酪根碳同位素来划分有机质类型,那么克拉玛依组烃源岩有机质类型主要以型为主,少量型。6 富有机质泥页岩有机质丰度6.1 总有机碳含量(TO C)克拉玛 依 组 烃 源 岩 有 机
13、碳 地 表 及 钻 井 揭 示TO C在0.5 1%5.3 7%之间,平均为0.9 9%,按照有机碳含量分类,特高的占2%;高的占4%;中的占1 3%;低的占8 1%。有机碳含量在低-特高之间,总体属低,以1%为主(表6)。图4 库车坳陷中-上三叠系克拉玛依组烃源岩元素组成分布图图5 干酪根类型Tm a x-H I图解表6 库车坳陷克拉玛依组泥岩有机质丰度、镜质体反射率指标统计T C O(%)生烃潜量(m g(烃)/g(岩)氢指数(H I)(m g/g)氯仿沥青“A”(%)总烃(%)R o(%)Tm a x()0.5 15.3 70.9 90.0 73.8 00.6 14.6 11 8 3.1
14、 04 6.8 90.0 10.5 00.0 55 07 1.7 25 8.8 10.6 41.1 50.8 54 3 85 3 34 8 1.5 16.2 氯仿沥青“A”克拉玛依组烃源岩有机碳地表及钻井样品综合分析,氯仿沥青“A”6 8个样品,其含量在0.0 1%0.5 0%之间,平均为0.0 5%,根据湖相评价泥岩标准,烃源岩属于非生油岩-差生油岩,从平均值评价属于非生油岩(表6)。6.3 生烃潜量m g/g克拉玛依组烃源岩有机质中热解生烃潜量在0.0 7%3.8 0%之间,平均为0.6 1%,烃源岩分类根据湖相评价标准属非生油岩-较好生油岩,从平均值评价属于较差生油岩(表6)。克拉玛依组
15、富有机质丰度按照湖相烃源岩评价标准属于较好烃源岩。7 富有机质泥页岩有机成熟度通过对库车坳陷中-上三叠系克拉玛依组热演化资料统计,泥页岩R o在0.6 4%1.1 5%之间,平均为0.8 5%,有机质成熟度以0.7%0.8%区间为主,占样品总数的4 2%;其次为0.8%0.9%占样品总数的2 3%,0.9%1.0%的区间占样品总数的2 0%,Tm a x在4 3 85 3 3之间,平均在4 8 1.5 1。在低成熟-成熟阶段之间,总体属成熟阶段,热演化程度低(图6、表5)。99 2 0 2 3年第4期周晓飞等 库车坳陷克拉玛依组烃源岩有机地化特征克拉玛依组有机质成熟度还没有达到大量生成裂解气阶
16、段,而主要还处于生油阶段。8 富有机质泥页岩生烃潜力评价库车坳陷中-上三叠统克拉玛依组烃源岩有机质类型以I I型为主,有机碳(TO C)含量在0.5 1%5.3 7%之间,生烃潜量(S 1+S 2)在0.0 73.8 0 m g/g之间,厚度在72 6 7 m之间。全区6 6个样品的测试结果表明,有机质成熟度R o在0.6 4%1.1 5%之间,平均为0.8 5%,以0.7%0.8%区间为主,占样品总数的4 2%;其次为0.8%0.9%,占样品总数的2 4%。烃源岩大多处于低成熟-成熟阶段之间,生烃潜量(S 1+S 2)在0.0 73.8 0 m g/g之间,平均为0.6 1 m g/g,热演化程度低,属较好烃源岩。根据钻探成果可知,克拉玛依组上部页岩气解吸结果最大值可达0.9 3 m3/t(图7)。图6 克拉玛依组有机质Tm a x -H I图解图7 库车油气坳陷系统(改自曹连宇,2 0 1 0)9 结语库车坳陷三叠系克拉玛依组上部泥页岩有机质丰度较高,含气层段有机碳含量在1.8 25.3 7之间,平均在3.6 7%,有机碳含量分类在中-特高之间,总体属于高,有机质成熟度R o在0.