Question

　生油岩预测与评价

Answer 1

油气藏的形成首先以丰富的生油物质为基础。生油条件取决于沉积盆地的类型和沉积相，生油量取决于保持长期稳定持续沉降的较深水环境和有机质的类型与丰度。

自震旦纪到第三纪的漫长地质历史发展过程中，塔里木盆地北部所处位置的古地理环境和大地构造背景不断演化，盆地性质发生过多次重大变化。早古生代海相盆地由于海西期隆升为陆，印支、燕山期逐步发展为前陆盆地，至新生代成为大型的塔里木湖盆。不同类型的盆地在空间上复合、叠加，从而使塔里木盆地北部具有优越的生油条件。

从震旦纪至第三纪，本区发生过多次大的海进（或湖进）作用，发育了多套规模较大的密集段（或复合密集段）。在目前地震剖面质量还不理想，分辨率较低的情况下，能根据地震反射结构加以识别、追踪数个大型密集段，它们位于上震旦统奇格布拉克组下部、寒武系下部、下奥陶统、中上奥陶统中下部、下志留统中下部及中三叠统中部。主要分布在满加尔坳陷内（三叠系大型密集段主体部分分布在阿瓦提坳陷内）。按地层学的观点，这些大型密集段（复合密集段）是本区地史时期油气源岩的主体部分。经过多年的生油层研究和勘探实践，寒武—奥陶系、石炭—二叠系、三叠—侏罗系中的生油岩是塔里木盆地北部最重要的油气源岩已成为共识，而下志留统泥岩对塔北油气藏形成所起的重要作用也日益受到重视和逐渐趋于肯定（何向阳、演怀玉，1992）。

6.4.1.1　密集段的油气地质意义

沉积物中有机质类型和含量决定着潜在生油能力的大小。

在一定地史时期，沉积物中有机质含量取决于沉积物可容纳空间和陆源碎屑输入量的变化。如果可容纳空间很大，陆源碎屑向盆地方向的输入量减少，则这些沉积物中的总有机质含量提高；反之，有机质含量降低。

在一个层序的垂向剖面中有机质含量的分布具明显的规律性。密集段的沉积速率最低（欠补偿沉积），有机质含量最高，由密集段往上或向下，有机质含量逐渐降低。

有机质类型的分布变化亦受可容纳空间和陆源碎屑输入量变化的控制。在一个理想的低水位—高水位的海进—海退旋回中，有机质类型的分布趋势是以Ⅲ—Ⅳ型为主，变为以Ⅱ型为主，最后又返回到以Ⅲ—Ⅳ型为主（据美国石油地质学家协会1991年年会报道）。

因此，从理论上说，密集段，尤其是那些在盆地内部由多个密集段叠合形成的大型复合密集段是沉积盆地中最好的、最重要的潜在生油层。

由此可见，本区从地震反射剖面上识别出的6个大型复合密集段具有成为本区最重要的生油层的可能。当然，它们能否真正成为重要的生油层还取决于是否具备与促使密集段热成熟相适应的古地温条件，是否存在有效的油气运移通道及与之相匹配的聚保条件。

本文不准备讨论各密集段是否具备成为生油层的条件，仅仅从层序地层学角度出发，应用现有研究成果，简述密集段与油气的关系，进而指出志留系和三叠系地层中大型复合密集段对油气勘探的意义。

经过多年科技攻关，塔北地区生油层研究取得了重大进展。尽管在谁是主力生油层问题上仍然存在较大分歧，但∈—O、C—J地层是塔里木盆地北部重要的生油层这一科学论断基本上得到了广大石油勘探工作者的肯定。

寒武系—奥陶系是塔北地区主要生油岩之一。在柯坪地区露头剖面上，寒武系除下中部地层玉尔吐斯组（∈₁y）外，基本上全为白云岩。奥陶系地层下部为细晶白云岩、砂—砾晶灰岩、泥晶灰岩、含海绿石或含生物屑藻粘结灰岩；中上部为泥质泥晶灰岩与钙质泥页岩互层。

根据“七五”期间有关生油岩有机质丰度统计结果（表6—1），柯坪地区生油岩主要层段为下寒武统玉尔吐斯组，中下奥陶统萨尔干组，上奥陶统印干组。玉尔吐斯组（∈₁y）厚约15m，为灰黑色含沥青质泥岩及灰质泥岩，矿井内新鲜样品残余有机碳平均高达13.16%，氯仿沥青“A”平均1475×10^-6，总烃浓度平均为695×10^-6，远远超过生油岩有机质（门限）丰度标准（塔北地区丰度标准门限值，碳酸盐岩类：残余有机碳0.1%，氯仿沥青“A”50—100×10^-6，总烃浓度20—50×10^-6，粘土岩类：残余有机碳0.5%，氯仿沥青“A”300×10^-6，总烃浓度100×10^-6）。

表6—1　柯坪地区生油岩有机质丰度统计表

＊井下样品

萨尔干组（O_1-2s）厚约13.4m，以黑色泥页岩为主，夹薄层状、透镜状泥—微晶灰岩。页岩页理面上及裂隙面上普遍见有软沥青，少数裂隙内见蓝绿色稠油。残余有机碳含量平均为1.87%，氯仿沥青“A”含量平均为1427×10^-6，总烃含量平均为764×10^-6，大大超过门限值。

印干组（O₃y）在露头区遭受强烈剥蚀，残存厚度34.4m，往南覆盖区厚度可能增大。岩性为灰黑色泥岩夹泥灰岩。地表风化样残余有机碳含量平均为0.56%，氯仿沥青“A”平均为750×10^-6，总烃含量平均为507×10^-6，超过门限值。

根据对柯坪地区露头进行细致的层序地层学分析，发现寒武—奥陶系地层数十个层序中，其密集段均为暗色岩层且为古生物化石富集段。其中玉尔吐斯组中部页岩为密集段，萨尔干组、印干组为典型的复合密集段，对萨尔干组上、下段地层多项测试资料综合分析表明，它是古生物化石、微量元素和有机碳富集带。

据报道，库鲁克塔格地区寒武系—奥陶系地层多个层序均发育良好的生油岩，单层厚度较大，岩性既有灰黑色、黑色泥岩、泥页岩、页岩，又有微晶灰岩、泥质灰岩、生物灰岩。本专题未能在此区开展露头层序地层学工作，故尚不能肯定这些生油岩与密集段的确切关系。

由地震剖面上显示的密集段（Ⅱ—Ⅳ）的横向变化趋势和它们所处层位、所属地质年代，初步推断，密集段Ⅱ向西可与柯坪地区玉尔吐斯组进行横向对比，向东可与库鲁克格地区下寒武统西山布拉克组的黑色泥岩段（厚约10m）横向对比，密集段Ⅲ向西逐渐变薄，可与柯坪地区蓬莱坝组（O₃p）中部页岩对比，向东可能可与孔雀河地区的巷古勒塔格组（O₃h）黑色页岩横向对比。密集段Ⅳ向西可与柯坪地区的萨尔干组横向对比，向东可能可与孔雀河地区的却尔却克组（O_1-2qr）黑色页岩（约60m）横向对比。在塔北不存在可与柯坪地区的印干组、库鲁克塔格地区的元宝山组灰黑色泥岩、粉砂质泥岩对比的复合密集段，表明晚奥陶世这两个地区发生过较强的构造沉降活动，沉积环境有较大变化。

关于震旦系密集段的生油潜力问题，据有关报道，在柯坪地区震旦系奇格布拉克组内的灰、深灰色藻白云岩有一定的生油能力，库鲁克塔格地区也见上震旦统中有部分岩石具生油能力。

综上所述，塔北勘探实践所证实的寒武系—奥陶系重要生油岩主体部分实际上就是其中的3个大型复合密集段。

6.4.1.2　复合密集段Ⅴ的油气地质意义

长期以来，地矿系统的勘探工作主要局限在塔里木河以北地区，所取得的仅仅是盆地边缘有限范围内的资料，因此，不可避免地对志留系、三叠系生油岩评价研究产生影响，使得其认识有一定的局限性。只有用层序地层学理论作指导，掌握密集段出现层位和横向变化规律，才能不为单项资料造成的假象所困惑。

以往，由于在柯坪露头区志留系地层中未发现具有良好生油潜力的岩层，在塔北隆起区钻井内志留系地层中也未发现令人满意的生油岩，因而，对志留系的生油潜力评价很低，通常认为它不能为本区提供足以形成具有工业价值油气藏（田）的油气，亦即不存在重要的生油岩。

然而，经过层序地层学分析后认为，在塔里木河以南的满加尔坳陷区内，志留系地层的中下部应该存在较大规模的生油岩，这就是地震剖面上显示出的复合密集段V，它可能是本区另一重要油气源岩。主要依据有两点：

①志留纪时期，柯坪地区为浅滩相带；库鲁克塔格一带为古陆，属物源区，库鲁克塔格之南铁干里克地区为海岸相带；塔北处于沙雅泻湖—障壁潮坪相带内。因而，在柯坪露头区或库鲁克塔格附近露头区，见不到（志留系）有一定厚度的、富含有机质的生油层。在塔北研究区的钻井内，也只能见到复合密集段的盆地边缘相部分，其厚度减薄，有机质丰度大幅度降低。经过测井层序和地震层序综合分析对比后发现，沙11井的志留系（5171.0—5335.5m）相当于志留系的上部地震层序，其层序特点不同于发育有复合密集段的下部层序。沙11井志留系暗色泥质岩有机质类型好（为海相腐泥型），演化程度较高，但有机质丰度较低，被定为差——非生油岩。所以，如果仅仅根据露头资料和沙11井钻井资料去讨论志留系生油问题，不可避免地会得出比较悲观的结论。哈1井志留系地层（6338—6368m）、沙32井志留系底部地层（5845—5891.5m）可能对应于复合密集段的盆地边缘相（尤其是沙32井），结合地震资料对它们进行研究可能有助于正确评价密集段的生油能力。哈1井钻遇志留系30m（未穿），为一套深灰色泥岩，上部微含粉砂，下部质纯，性脆，岩屑呈片状。电阻率曲线齿状起伏，测值5—7Ωm，自然伽马曲线为块状高值（120—135API）。沙32井志留系底部地层的海进体系域横向上可与复合密集段对比，其岩性主要为灰、深灰、绿灰色泥岩，测井曲线呈高阻高伽马特征，即使象测井地层学所认为的那样，在暗色海相泥质岩中只有那些高电阻、高放射性的泥质岩才是最好的生油岩，那么，盆地深处的复合密集段的生油潜力是不言而喻了。

②本区热演化和聚集条件良好。据“七五”期间埋藏史和地热史研究结果，满加尔坳陷长期保持低地温梯度，为典型的冷盆，志留系下部地层的生油高峰阶段应在喜马拉雅期。志留系地层经过历次构造活动的改造后，仍然保持北高南低之构造形态，因此，塔北隆起区是油气运移指向区。在喜马拉雅期，与志留系生油区侧向相邻的寒武、奥陶系地层中及志留系上覆的石炭—三叠系地层中发育了大量的构造和非构造圈闭，可有利于聚集油气，形成有工业价值的油气田（藏）。

6.4.1.3　复合密集段Ⅶ的油气地质意义

由于钻遇三叠系地层的井较多，因此，对其生油潜力研究较深。以往研究通常认为，在库车坳陷内，三叠系—侏罗系生油岩具有很好的生油能力，是该区最主要的油气源岩。但在满加尔坳陷，三叠系生油岩有机质丰度中等，刚进入生油门限，处于初成熟阶段，属于中等—偏差的生油层，似乎不能成为本区重要的油气源岩。得出这种结论的原因与前述志留系的原因有相似之处。

通过对地震剖面的层序分析，发现西南方向是早三叠世沉积中心之一，那里沉积了一套巨厚的湖相地层，并发育了大型复合密集段，阿瓦提坳陷是其向东，向北延伸的部分。

关于复合密集段的有机质类型，在目前勘探程度很不均衡的情况下，尤其是在坳陷深部位复合密集段分布区尚无钻井资料揭示的条件下，只能利用现有钻井资料进行推断。三叠系泥岩的有机质类型多以腐殖型及腐泥—腐殖型为主，但是，在沙11井、沙10井、跃参1井及沙参1井三叠系中下部层位与密集段相当的地层中已经发现了一批腐泥型及腐殖型泥岩，有机碳含量较其它层段泥岩高.在测井曲线上均呈高阻，高伽马特征。由此推断位于盆地内部的复合密集段的有机质类型有可能以腐泥型或腐殖—腐泥型为主，应具良好的生油潜力。

虽然塔里木盆地中、新生代仍属地温梯度较低（＜3℃/100m）的冷盆，盆内中生界油源岩多处于低成熟至成熟阶段。但在塔北地区钻井实测地温梯度数据表明，其地温梯度变化具有由东向西逐渐增高的特点（表6—2），满加尔坳陷区地温梯度平均值为1.75℃/100m，向西到阿瓦堤断陷增到2.83℃/100m，这可能与断裂活动（及火成岩侵入）有关。由地震剖面可以看出，新第三纪末期，阿瓦堤断陷内复合密集段埋深已超过5000m，取恒温带温度为13℃，中、新生代平均地温梯度2.4—2.8℃/100m，则密集段的温度不低于120—140℃。由此推断，阿瓦提断陷的复合密集段最晚在新第三纪末期已进入生油高峰阶段。

油气通过断层向上覆地层垂向运移或通过三叠系内部或顶部不整合面、孔隙层侧向运移至沙雅西附近地区。阿瓦提和沙雅地区圈闭类型多，有利于三叠系密集段生成油气的聚集和保存。

由上述分析可知，复合密集段Ⅶ有机质类型可能为腐泥型、腐殖—腐泥型。其有机质丰度高，具良好的生油潜力。存在促使生油岩热成熟的有利的古地温条件、有效的油气运移通道，及与之相匹配的聚集条件，因此，复合密集段Ⅶ也应该是本区重要油气源岩之一。

表6—2　塔里木盆地北部钻井实测地温梯度表

综上所述，在震旦系—下第三系地层中存在多个大型复合密集段，它们形成于不同地史时期，分布在满加尔坳陷和阿瓦提断陷内，可能是本区重要生油层。多套大型、高效生油层、多时代生油，为本区大型油气田（藏）的形成奠定了物质基础。