四川盆地元坝地区上二叠统长兴组烃源岩地球化学特征研究

陈丹 (中石化勘探南方分公司勘探研究院,四川成都 610000)

四川盆地元坝地区上二叠统长兴组烃源岩地球化学特征研究

陈丹 (中石化勘探南方分公司勘探研究院,四川成都 610000)

根据有机质丰度、族组成、饱和烃气相色谱和生物标志物等指标,分析了四川盆地元坝地区上二叠统长兴组烃源岩地球化学特征。研究表明,元坝地区上二叠统长兴组烃源岩有机质丰度较高,有机质类型以Ⅲ型有机质为主,沉积环境为还原环境;烃源岩处于成熟阶段,主要来源为海相物质,同时,陆源物质也有一定贡献。总体来说,四川盆地元坝地区上二叠统长兴组烃源岩是有效烃源岩,具有一定生烃潜力。

四川盆地;元坝地区;烃源岩;地球化学特征

烃源岩作为石油、天然气的母源,在油气地质研究和油气勘探中占有相当重要的位置。良好的油气源岩是沉积盆地形成油气藏的首要条件,在沉积盆地中,油气在生油层中生成并运移到具有多孔介质的储集层聚集成藏。因此,烃源岩研究对探讨油气成因具有理论意义,同时也是指导油气勘探实践的主要根据之一[1]。四川盆地元坝地区上二叠统长兴组为一套快速沉积的生物灰岩及礁灰岩,其厚度变化在0～380m,平均厚度100m。下面,笔者对四川盆地元坝地区上二叠统长兴组烃源岩地球化学特征进行分析,以便为该地区的勘探开发提供参考。

1 有机质丰度

总有机碳含量和氯仿沥青“A”含量是评价烃源岩有机质丰度的常用指标,其中总有机碳含量的下限标准是0.3%,烃源岩氯仿沥青“A”含量的下限标准是0.01%[1]。运用CS-200碳硫分析仪和YSB-全自动多功能抽提仪对长兴组样品中总有机碳和氯仿沥青“A”含量进行分析表明(见表1),元坝地区长兴组烃源岩氯仿沥青“A”含量分布在0.1141%～0.261%,总有机碳含量分布在0.07%～0.72%,表明元坝地区长兴组烃源岩有机质丰度较高,具有较好的生烃潜力。

2 族组成

表1 元坝地区长兴组烃源岩有机碳和氯仿沥青“A”含量表

研究表明[2],烃源岩氯仿沥青“A”的族组成与有机生源母质、成熟度、沉积环境等因素有关。一般腐泥型有机质的氯仿沥青“A”中相对富集饱和烃和芳烃,腐殖型有机质相对富集非烃+胶质和沥青质。另外,水生生物富含饱和烃类,而芳烃多富含于陆生高等植物中。因此,根据饱和烃/芳烃比值与饱和烃+芳烃百分含量可以划分烃源岩有机质类型:Ⅰ型有机质(饱和烃+芳烃百分含量＞60%,饱和烃/芳烃比值＞3);Ⅲ型有机质(饱和烃+芳烃百分含量＜10%或者饱和烃/芳烃比值＜3);介于两者之间的则属于Ⅱ型有机质。

对元坝地区长兴组样品的族组成进行分析表明(见表2),其烃源岩族组成表现出非烃含量高而饱和烃、芳香烃和沥青质含量均较低的特征,其中饱和烃/芳烃比值为0.23～2.76,饱和烃+芳烃百分含量为6.07%～26.66%,表明元坝地区长兴组烃源岩以Ⅲ型有机质为主。

表2 元坝地区长兴组烃源岩族组成表

3 饱和烃气相色谱分析

气相色谱分析是石油有机地化分析中必不可少的重要研究手段,其能直观地提供有关有机质生源构成、演化程度以及沉积环境等方面的重要信息[2]。对元坝地区长兴组的4个烃源岩样品进行饱和烃气相色谱分析表明(见图1),烃源岩饱和烃正构烷烃系列分布完整,碳数分布范围在C14～C40之间,主峰碳为C21、C29和C22,呈单峰型,奇偶碳均势OEP分布在0.97～1.07,表明烃源岩处于成熟阶段;/轻重比分布于0.13～1.01,(C21+C22)/(C28+C29)分布范围为0.28～2.74,Pr/Ph值为0.54～0.76,表明元坝地区长兴组的沉积环境为还原环境,这对有机质的保存极为有利。

图1 元坝地区长兴组烃源岩饱和烃气相色谱图

4 生物标志物

目前,从沉积物和石油中已检测出大量生物脂类组合,从其构成和含量来看,最重要的类型是萜类烃,其次是甾类烃和藿烷烃,是地质研究中应用较多的生物标志物[3]。

4.1 萜烷类

萜烷是分布广泛、含量较丰富的生物标志物,其中常见类型包括三环萜烷和四环萜烷。三环萜烷相对含量与成熟度有关,成熟度低则三环萜烷含量低[5]。元坝地区长兴组烃源岩三环萜烷的分布比较一致(见图2),碳数组成为C19～C26,以C23三环萜烷为主峰,整个系列的丰度较高,表明烃源岩已经处于成熟阶段。此外,烃源岩中C24四环萜烷丰度较低,表明长兴组烃源岩主要来源于海相物质[4]。

图2 元坝地区长兴组烃源岩三环萜烷和C24四环萜烷分布特征图

4.2 藿烷类

元坝地区长兴组烃源岩藿烷分布特征图如图3所示。从图3可以看出,除藿烷系列外,还检测到重排藿烷和伽马蜡烷,其中正常藿烷系列丰度最高,且以C30藿烷为主峰呈正态分布。由于重排藿烷可作为有机质高演化阶段的特征标志物[4],而样品中重排藿烷的分布范围为0.05～0.06,表明该地区长兴组烃源岩成熟度较高。伽马蜡烷含量可以反映沉积水体盐度的影响,在水体盐度较高时会出现伽马蜡烷含量高的现象[5-6]。样品中伽马蜡烷(Ga)/C30藿烷(C30H)分布在0.17～0.43,表明元坝地区长兴组烃源岩沉积时水体盐度较高。

4.3 甾烷类

甾烷类是甾醇类化合物的成岩衍生物,由于地史时期生物演化的阶段性和不同层位烃源岩中有机质生源构成的复杂性,甾烷的碳数分布和组成特征包含着丰富的地球化学信息,其中若C29甾烷占优势指示陆源物质的输入,而C27甾烷占优势则指示海相物质的输入[7-8]。元坝地区长兴组烃源岩甾烷分布特征图如图4所示。从图4可以看出,C27-C28-C29规则甾烷呈以C27甾烷为优势的“V”字型分布,表明元坝地区长兴组烃源岩其主要来源为海相物质,同时,陆源物质也有一定贡献。

图3 元坝地区长兴组烃源岩藿烷分布特征图

图4 元坝地区长兴组烃源岩甾烷分布特征图

5 结论

1)元坝地区上二叠统长兴组烃源岩有机质丰度较高,有机质类型以Ⅲ型有机质为主;沉积环境为还原环境,这对有机质的保存极为有利。

2)元坝地区上二叠统长兴组烃源岩处于成熟阶段,主要来源为海相物质,同时陆源物质也有一定贡献。

3)元坝地区上二叠统长兴组烃源岩为有效烃源岩,具有一定生烃潜力。

[1]戴鸿鸣,王顺玉,陈义才.油气勘探地球化学[M].北京:石油工业出版社,2000.

[2]秦建中.中国烃源岩[M].北京:科学出版社,2005.

[3]莫尔多万J M.生物标志化合物指南[M].张水昌译.北京:石油工业出版社,2011.

[4]包建平,张功成,朱俊章,等.渤中凹陷原油生物标志物特征与成因类型划分[J].中国海上油气(地质),2002,16(1):11-18.

[5]Fu Jiamo,Sheng Guoying,Peng Pingan,et al.Application of biological markers in the assessment of Paleoenviroments of Chinese nonmarine sediment[J].Org Geochem,1990,16:769-779.

[6]张立平,黄第藩,廖志勤.伽马蜡烷——水体分层的地球化学标志[J].沉积学报,1999,17(1):136-140.

[7]尚慧芸,姜乃煌,童育英.陆相盆地中新生代原油和生油岩中的萜烷和甾烷[J].石油与天然气地质,1984,5(1):20-28.

[8]Ahmed M,Smith J W,George S C.Effects of biode gradation on Australian Permian coals[J].Organic Geochemistry,1999,30: 1311-1322.

[编辑] 李启栋

TE122.13

A

1673-1409(2014)32-0009-03

2014-07-10

陈丹(1981-),女,硕士,工程师,现主要从事石油地质方面的研究工作。