摘要：川中-川南過渡帶上三疊統(tǒng)須家河組可供勘探面積大，以此作為目的層的探井少，研究程度低。從有機(jī)碳含量、氯仿瀝青“A”含量、干酪根顯微組分特征、干酪根碳同位素組成特征、鏡質(zhì)體反射率等方面著手，分析了研究區(qū)須家河組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型和有機(jī)質(zhì)成熟度，并對研究區(qū)烴源巖進(jìn)行了初步評價。分析認(rèn)為該區(qū)須家河組烴源巖總體屬于中等-較好烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型以腐殖型為主，煤及泥巖大多仍處于成熟階段為主的生烴高峰期。總體上須家河組有一定的生烴物質(zhì)基礎(chǔ)，有望獲得較好的勘探效果。

關(guān)鍵詞：四川盆地；川中-川南過渡帶；烴源巖；有機(jī)質(zhì)豐度；類型；熱成熟度

    川中-川南過渡帶上三疊統(tǒng)須家河組是四川盆地的主要烴源巖層和勘探目的層之一，研究區(qū)位于川中古隆中斜平緩構(gòu)造區(qū)向川東南高陡構(gòu)造區(qū)的過渡地帶。研究范圍東至華鎣山，西至威遠(yuǎn)構(gòu)造，北至廣安構(gòu)造，南至內(nèi)江，面積約4×10⁴km²(圖1)。

 

    上三疊統(tǒng)須家河組是在下、中三疊統(tǒng)碳酸鹽巖之上沉積的一套西厚東薄、呈簸箕狀分布、以砂泥巖為主的煤系地層，其演化的盆地基礎(chǔ)是中三疊統(tǒng)及其以前的克拉通型盆地之后發(fā)育的前陸盆地，其根部位于現(xiàn)今龍門山構(gòu)造帶。在龍門山逆沖推覆的影響下，沉降和沉積中心向內(nèi)陸遷移^[1～3]。中三疊世末的早期印支運(yùn)動使得下、中三疊統(tǒng)及下伏地層整體抬升并遭受剝蝕，海水退出上揚(yáng)子臺地，大型內(nèi)陸盆地開始出現(xiàn)，陸相沉積逐步取代了海相沉積。研究區(qū)自須家河組開始沉積陸相地層。早期印支運(yùn)動還在盆內(nèi)造成了北東向的大型隆起和坳陷^[4～5]，并使地勢東南高而西北低。

    研究區(qū)可劃分為4個區(qū)塊，分別是威東-安岳和通賢區(qū)塊、磨溪～潼南區(qū)塊、龍女寺-廣安區(qū)塊、界石場-永安橋區(qū)塊。筆者主要研究川中-川南過渡帶上三疊統(tǒng)須家河組，它是在中三疊世雷口坡期侵蝕面基礎(chǔ)上沉積的典型陸相煤系碎屑巖沉積^[6]，為一套砂泥頁巖地層，自下而上分為6段。其中，須一、須三、須五段以灰、黑色泥巖為主夾薄層灰色砂巖及煤巖，為主要的烴源巖層系。須二、須四、須六段以淺灰、灰白色砂巖為主，夾薄層黑色泥巖，為主要的儲集層段。分別以須三段、須五段和須六段上部泥巖為直接蓋層，厚層的侏羅系地層為區(qū)域性蓋層。該過渡帶上三疊統(tǒng)須家河組主要以產(chǎn)天然氣為主，凝析油為輔，有少量原油^[7]。

    上三疊統(tǒng)須家河組主要為一套河湖、沼澤相含煤沉積地層，是四川盆地內(nèi)部的主要烴源巖層和勘探目的層之一，并已發(fā)現(xiàn)了平落壩、中壩等多個中型氣田，其中的暗色泥質(zhì)巖和所夾煤層是主要烴源巖。

    在川西金堂-彭縣-新津一帶，暗色泥巖厚度大(1000～1240m)，最厚可逾1500m(隆豐1井)，并央有煤層。往盆地的東南側(cè)為濱湖淺湖沼澤相區(qū)，暗色泥巖減至100～300m，但煤層相對較發(fā)育。在川中地區(qū)，煤層一般厚3m以上，具多層分布的特點，層數(shù)多者可達(dá)數(shù)十層，單層厚度大者為1m左右，累計厚度超過25m。再往東南側(cè)則為三角洲平原-泛濫平原相區(qū)，由于沉積相帶的變化，沉積物變粗，泥質(zhì)巖厚度明顯減薄，而且成煤條件也相對較差，所見煤層一般都很薄，總厚較小，多小于2.5m，局部僅以煤線形式出現(xiàn)，且橫向上分布不穩(wěn)定。由于沉積相帶的變化和沉積中心的遷移，上三疊統(tǒng)須家河組從盆地的西北到東南層段也在發(fā)生變化。研究區(qū)內(nèi)上三疊統(tǒng)須家河組泥巖厚度變化很大，從100～300m，最大厚度在平泉1井，總的變化趨勢是從西北到東南，厚度逐漸減小(圖2)，但各層厚度相差較大，分布范圍也不一致。

 

3.1.1 有機(jī)碳含量

    有機(jī)質(zhì)豐度是評價烴源巖好壞的重要指標(biāo)，常用有機(jī)碳含量來定量評價，其下限值的確定一般依據(jù)經(jīng)驗而定。對于泥質(zhì)烴源巖，四川統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是有機(jī)碳含量的下限值為0.5%，但有機(jī)質(zhì)的熱演化程度直接影響有機(jī)碳的含量。因此不同熱演化階段的有機(jī)質(zhì)其有機(jī)碳豐度的下限值不同。

    在分析的80個樣品中，有機(jī)碳含量的變化范圍為0.51%～7.12%，平均為1.47%。其中須一段有機(jī)碳含量為j.51%～7.12%，平均值1.87%；須三段為0.53%～1.80%，平均值1.02%；須五段為0.54%～2.48%，平均值1.12%(圖3)。可以看出須家河組各層段烴源巖的平均有機(jī)碳含量都在生烴門限值以上，根據(jù)上述烴源巖有機(jī)碳豐度評價標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合所分析的樣品來看，川中-川南過渡帶上三疊統(tǒng)須家河組烴源巖總體上屬于較好-中等烴源巖，具有一定的生烴物質(zhì)條件基礎(chǔ)。

3.1.2 氯仿瀝青“A”含量

    氯仿瀝青“A”含量是巖石中的可溶有機(jī)質(zhì)。對我國主要含油氣盆地?zé)N源巖368個氯仿瀝青“A”含量統(tǒng)計分析表明，好的烴源巖氯仿瀝青“A”含量中位值在0.1%(1000μg/g)，高者可達(dá)1%，非烴源巖氯仿瀝青“A”含量低于0.01%(100μg/g)^[8]。

    因此，從氯仿瀝青“A”含量和分析來看(表1)，研究區(qū)須家河組各烴源巖都具有生烴條件，其中，須一段屬于較好烴源巖；須三段屬于中等烴源巖；須五段屬于差烴源巖?？傮w上，研究區(qū)須家河組烴源巖屬于較好-中等烴源巖，并以中等烴源巖為主。

表1 須家河組各段烴源巖氯仿瀝青“A”含量  μg/g

3.2.1 干酪根顯微組分特征

    根據(jù)透射光下干酪根顯微組分鑒定結(jié)果(表2)，可以看出研究區(qū)須一、須三、須五段泥巖鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組的含量之和大都在50%以上，殼質(zhì)組含量非常低，除個別樣品外，幾乎都小于5%，腐泥組含量大都低于50%，由此可以判斷研究區(qū)有機(jī)質(zhì)類型屬于腐殖型。

注：TI＝(類脂組含量×100+殼質(zhì)組含量×50-鏡質(zhì)組含量×75-惰質(zhì)組含量×100)/100。

3.2.2 干酪根碳同位素組成特征

    烴源巖中干酪根的碳同位素值能反映母質(zhì)的性質(zhì)和類型，干酪根的碳同位素值隨演化成熟度的增高基本沒有較大變化。因此，它可以作為劃分有機(jī)質(zhì)類型的依據(jù)之一。在我國大多數(shù)陸相盆地和海相地層中，一般認(rèn)為δ¹³C＜-30‰為腐泥型有機(jī)質(zhì)，大于-26‰為腐殖型有機(jī)質(zhì)，介于-30‰～-28%。間為偏腐泥混合型有機(jī)質(zhì)，-28‰～-26‰為偏腐殖混合型有機(jī)質(zhì)。

    根據(jù)須家河組泥質(zhì)巖干酪根碳同位素分析結(jié)果(表3)，干酪根碳同位素組成為-27.23‰～-24.67‰，平均為-25.90‰，由此判斷干酪根類型為偏腐殖混合型-腐殖型，并以腐殖型為主。

3.3.1 成熟度特征

干酪根鏡質(zhì)體反射率是反映成熟度的經(jīng)典指標(biāo)，根據(jù)以往對四川盆地實測鏡質(zhì)體反射率資料及油氣演化階段的劃分，認(rèn)為R_o%＜0.6%為未成熟期，R_o介于0.6%～1.35%為成熟期，R_o介于1.35%～2.0%為高成熟期，R_o%＞2.0%為過成熟期。從須家河組煤及泥巖實測的鏡質(zhì)體反射率來看，R_o在0.86%～1.34%之間，縱向上從須一段到須五段熱演化程度依次降低(表4)，表明須家河組煤及泥巖大多仍處于成熟階段。

3.3.2 熱演化特征

通過熱演化史的恢復(fù)，可以分析烴源巖進(jìn)入生烴門限的時期，確定主要生烴時期。由于熱演化史主要決定于古地溫和受熱時間。因此，在熱演化史的恢復(fù)時，首先要進(jìn)行古埋藏史恢復(fù)，然后才能通過TTI值法計算熱演化史。根據(jù)鉆井地層分層資料和聲波測井資料，求出每一層在不同埋深下的厚度，恢復(fù)出通7井的地層埋藏史(圖4)。

 

    從圖4中可以看出中侏羅世末期，須家河組底部地層的鏡質(zhì)體反射率低，大都在0.4%～0.5%；晚侏羅世末期，達(dá)到成熟階段，鏡質(zhì)體反射率大于0.7%，已進(jìn)入生烴門限，開始大量生烴；白堊紀(jì)沉積時期，由于四川盆地中部的繼續(xù)抬升，西部坳陷區(qū)繼續(xù)下沉，使白堊系-第三系的沉積厚度在盆地坳陷區(qū)和中部隆起區(qū)形成較大的差異，在研究區(qū)雖然這一時期沉積厚度較薄，由于漫長時間對溫度的補(bǔ)償作用，鏡質(zhì)體反射率R_o也增高，進(jìn)入成熟階段，白堊紀(jì)-第三紀(jì)進(jìn)入成烴高峰期，現(xiàn)今仍然處于成烴高峰期(圖4)。因此，白堊系及以后的沉積階段是研究區(qū)須家河組油氣大量生成的時期。

    1) 川中-川南過渡帶上三疊統(tǒng)須家河組主要發(fā)育須一、須三、須五段3套烴源巖，其殘余有機(jī)碳含量平均值分別為1.87%、1.02%、1.12%，氯仿瀝青“A”含量平均值分別為663、240、10μg/g，分析表明研究區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，具有一定的生烴物質(zhì)條件基礎(chǔ)。

    2) 研究區(qū)須一、須三、須五段泥巖鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組的含量之和大都在50%以上，殼質(zhì)組幾乎都小于5%，腐泥組含量大都低于50%，且干酪根碳同位素組成為-27.23‰～-24.67‰，平均為-25.90‰，表明川中-川南過度帶上三疊統(tǒng)須家河組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為偏腐殖混合型-腐殖型，并以腐殖型為主。

    3) 該過渡帶上三疊統(tǒng)須家河組泥巖R_o為0.86%～1.34%，根據(jù)以往對四川盆地實測鏡質(zhì)體反射率資料及油氣演化階段的劃分標(biāo)準(zhǔn)，說明研究區(qū)須家河組烴源巖仍處于成熟階段；通過對埋藏史及熱演化史的恢復(fù)，可以看出研究區(qū)晚侏羅世末期鏡質(zhì)體反射率大于0.7%，已進(jìn)入生烴門限，開始大量生烴，白堊紀(jì)-第三紀(jì)進(jìn)入成烴高峰期，現(xiàn)今仍然處于成熟-高成熟階段，以生成濕氣為主。

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(本文作者：楊陽 王順玉 黃羚 鐘家國 西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院)