陆相伦坡拉盆地牛堡组烃源岩特征分析与展布预测

王昊宸，毛小平，耿 涛，范晓杰，李伟忠

(1.中国地质大学(北京)，北京 100083；2.中国石油勘探开发研究院，北京 100083)

0 引 言

烃源岩作为自然界生成油气的岩层，对于油气的成因和勘探起到关键性的作用[1]。对于烃源岩厚度和展布范围的预测，许多学者展开了研究。朱光有等[5]通过样品的地球化学指标对烃源岩进行预测；朱振宇等[6-7]通过测井响应特征对烃源岩的物理特性进行分析，寻找相关联系；张水昌等[8]利用测井、地球化学等数据建立海相烃源岩的识别方法和流程。通常行业内选用△lgR技术结合实测烃源岩丰度等参数识别有利的烃源岩分布情况[9-10]。然而，不同地区钻井和地球化学数据存在不同的匹配关系，准确预测陆相烃源岩的准确性仍然有待提高。因此，以陆相伦坡拉盆地为例，建立地球化学和测井响应特征关系方程，对伦坡拉牛堡组烃源岩进行厚度评价和展布预测。

1 区域地质概况

伦坡拉盆地位于青藏高原的中部，北以班公湖—怒江大断裂为界，南以玛拉炯—蓬错断裂为界，呈狭长状不规则椭圆形状展布[11-12]。伦坡拉盆地作为中、新生代沉积盆地，多发育于板块边缘活动带附近，基底多以“年轻”的褶皱浅层沉积岩系为主。盆地主要经历牛堡组断陷—丁青湖坳陷—晚喜马拉雅山改造，呈现出现今的北断南超、中央凹陷的狭长状构造格局。伦坡拉盆地三级构造单元共分为3个凹陷，自西向东分别为蒋日阿错凹陷、江加错凹陷、爬错凹陷。盆地内发育牛二中亚段(E2n2-2)、牛二上亚段(E2n2-3)、牛三下亚段(E2n3-1)厚层泥岩，且分布范围广[13]。其中，牛二中亚段发育有较厚的暗色泥岩，在蒋日阿错和江加错凹陷地区有较好的连续沉积；在构造位置上，自西向东厚度减薄，连续性逐渐变差。

2 烃源岩特征

牛堡组沉积时期，除碎屑岩外，还发育有大量的碳酸盐岩。前人通过分析不同沉积时期样品，发现E2n3期具有咸水环境特点，而E2n1、E3d期呈现咸水—半咸水环境特点[14]。根据钻井取心和镜下薄片观察，牛堡组地层主要发育有白云岩，泥质白云岩和泥岩，局部取心可见微裂缝和油斑(图1)。暗色泥页岩在E2n3-1和E2n2-3发育好，厚度大，在E2n2-2发育次之。总体上牛堡组地层烃源岩发育较好。

图1 伦坡拉盆地江加错凹陷地层典型岩心及薄片特征

3 地球化学指标分析

目前，衡量岩石中有机质丰度的主要指标包括TOC、氯仿沥青“A”等[15]。在大地构造背景相近的情况下，岩石中的TOC越高，生烃能力越强。在w1井牛堡组地层获得了油气流显示，证明牛堡组具有较好的烃源岩层发育[16]。地球化学指标分析结果表明(表1)，研究区TOC为0.39%～1.04%，在E2n2-3暗色泥岩有机质丰度较高，属于好—较好烃源岩。整体上，伦坡拉盆地各组段暗色泥岩的有机质丰度较高，具有较好的生烃潜力。

表1 牛堡组地层取心地球化学参数

4 烃源岩评价

根据烃源岩评价标准(表2)[17]，建立伦坡拉盆地有效烃源岩评价模型[18-19]。△lgR法可以对烃源岩有机碳含量进行预测，该方法利用自然伽马和电阻率曲线对烃源岩的敏感性，通过曲线间的叠合来对烃源岩进行定性识别，并且能够准确计算出有效的有机碳含量[20-21]。

表2 烃源岩评价选取标准

根据实测TOC，于潜在烃源岩层段识别出具有生烃潜力的暗色泥岩段(图2)。由图2可知，暗色泥岩主要赋存于E2n2-2和E2n2-3，厚度大且所占百分比高。其中，E2n2-3暗色泥岩有机质丰度较高，属于好—较好烃源岩。

为了更加准确地定量识别伦坡拉盆地烃源岩厚度的纵向分布规律，利用测井响应特征得到烃源岩与自然伽马、电阻率之间的关系，通过求取恢复系数对区域内烃源岩段进行预测。

图2 伦坡拉w2井暗色泥岩定性识别

根据Passey提出的烃源岩识别方法[7]，结合电阻率、自然伽马测井曲线的叠合区△lgR进行烃源岩发育层段的识别，在录井取心识别基础上，选取GR值为150API作为泥岩基线值，牛堡组泥岩地层段作为研究的标准深度段，其经验公式为：

△lgR=150-(lgRΩ+GR)

(1)

式中：RΩ为泥岩段实测电阻率，Ω·m；GR为泥岩段实测自然伽马，API；△lgR为实测伽马和电阻率叠合区的数值，与TOC存在较强的相关性。

选取E2n2-2层段GR和RΩ对暗色泥岩层段进行了识别，在确定暗色泥岩深度为H(m)的基础上，结合TOC实测数据，建立了相关的线性方程。结果表明，TOC与△lgR存在较好的线性关系(图3)。其拟合公式为：

TOC=-0.0016△lgR+0.91

(2)

图3 TOC与△lgR关系

考虑伦坡拉盆地各个凹陷地区烃源岩有机质丰度差异，选择伦坡拉盆地w1井作为标准井。根据烃源岩评价标准，选择泥岩基线层段内TOC大于0.6%的层位，层段内识别的烃源岩测井响应特征对应的深度为Hi(m)，通过对牛堡组烃源岩层段进行累加计算，根据累加结果与泥岩基线层段进行对比，求取烃源岩恢复系数。

(3)

(4)

(5)

式中 ：n为亚段内符合条件的层位数；n1为亚段内识别的暗色泥岩小层个数；△Hi1为亚段内各小层有效烃源岩的累计厚度，m；ΔH为亚段小层平均系数；δ为求取的烃源岩恢复系数。

利用式(3)—(5)，确定了伦坡拉盆地蒋日阿错、江加错和爬错凹陷的烃源岩恢复系数(表3)。由表3结果可知，牛堡组烃源岩整体上呈现南厚北薄的特点，E2n2-2厚度大、烃源岩发育，平均累计厚度为131 m；E2n2-3和E2n3-1烃源岩厚度相对较薄，平均累计厚度为60 m和90 m。其中，E2n3-1在各凹陷的厚度差异较大，暗色泥岩发育呈西高东低的特征。

表3 各凹陷烃源岩恢复系数

5 烃源岩展布预测

5.1 烃源岩展布特征

针对上述研究成果，结合烃源岩厚度对牛堡组3个烃源岩层段分布特征进行预测(图4)。在不同层段，烃源岩的厚度分布特征存在明显区别。牛二中亚段的烃源岩厚度最大，在蒋日阿错凹陷平均厚度为167 m，并向江加错、爬错凹陷逐渐减少；牛三下亚段烃源岩厚度略低于牛二中亚段，在西部蒋日阿错凹陷平均厚度为148 m，呈现西厚东薄的特征；而牛二段上亚段烃源岩厚度最小，主要分布在盆地的中北部，烃源岩厚度呈向四周逐渐减薄特征，在爬错凹陷厚度可达60 m。

5.2 烃源岩有利区带分析

在烃源岩厚度预测的基础上，将牛堡组全部烃源岩层的厚度进行了叠合，结合沉积相的控制作用对伦坡拉盆地有利烃源岩展布范围进行了分析(图5)。由图5可知，各凹陷有利区由大到小依次为蒋日阿错、江加错、爬错。陆相牛堡组烃源岩的分布与凹陷内浅湖—半深湖发育密切相关，即西部存在较厚的湖相沉积地层，在蒋日阿错凹陷中部、东部和江加错凹陷的中西部地区表现出好—较好的烃源岩展布区带，具有较好的油气勘探潜力。

图4 伦坡拉盆地牛堡组地层烃源岩预测

6 结 论

(1) 伦坡拉盆地陆相牛堡组烃源岩主要赋存于牛二中亚段、牛二上亚段和牛三下亚段，发育有大段的白云质泥岩和泥质白云岩，为还原—强还原条件。各层泥岩厚度适中，TOC为0.39%～1.04%，牛二上亚段暗色泥岩有机质丰度较高。

(2) 建立了通过泥岩的恢复系数来预测烃源岩厚度的方法，牛堡组各层烃源岩整体上具有西厚东薄、南厚北薄的特点。其中，蒋日阿错凹陷中部、东部和江加错凹陷中西部受控于稳定的浅湖—半深湖的沉积环境，发育有较厚的烃源岩，为I类有利区，具有形成大规模油气藏的基础。

图5 伦坡拉盆地牛堡组地层有利区评价