川中地區(qū)天然氣成藏地球化學(xué)研究

川中地區(qū)天然氣成藏地球化學(xué)研究

下志柳統(tǒng)小河坑砂巖主要分布在四川西南部，面積約1.14。km2，勘探水平較低。川東地區(qū)五科1井在該層鉆遇良好的氣顯示,預(yù)示了小河壩砂巖天然氣的勘探前景。1源分析1.1中石炭統(tǒng)麻黃組天然氣來(lái)源地層組合由下至上為下志留統(tǒng)龍馬溪組—下志留統(tǒng)小河壩組—中志留統(tǒng)韓家店組—中石炭統(tǒng)黃龍組,其中黃龍組、韓家店組和小河壩組基本不具生烴潛力。研究認(rèn)為黃龍組天然氣主要來(lái)自龍馬溪組。由此推測(cè)小河壩砂巖與黃龍組天然氣具同一來(lái)源。1.2天然氣/非烴類黃龍組和小河壩砂巖所產(chǎn)天然氣組成的共同特點(diǎn):甲烷含量很高,重?zé)N和非烴含量低;非烴氣體組成中,CO2和N2為主要成分;非烴/烴類值相同;天然氣比重低0.6左右。不同點(diǎn):黃龍組天然氣干燥系數(shù)大于小河壩砂巖(見表1)。二者具可比性。1.3碳同位素組成從小河壩砂巖和黃龍組天然氣碳同位素組成分析,共同特點(diǎn)為:甲烷、乙烷和丙烷碳同位素值偏低,表現(xiàn)為海相腐泥母質(zhì)來(lái)源的油型氣特征;甲、乙烷碳同位素值倒轉(zhuǎn)幅度大,顯示成熟度較高(見表2)。因此,小河壩砂巖和黃龍組在天然氣碳同位素構(gòu)成也具可比性。通過(guò)地層組合、天然氣組成及同位素組成分析,初步認(rèn)為小河壩砂巖與黃龍組天然氣氣源相同,即下志留統(tǒng)龍馬溪組黑色頁(yè)巖、深灰色泥巖。2源巖的基本特征2.1巖、砂巖巖石龍馬溪組下部為黑色、黑灰色碳質(zhì)筆石頁(yè)巖,上部為深灰及灰色頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖,偶夾薄層灰?guī)r及砂質(zhì)條帶。厚度370~470m,有機(jī)碳含量0.04%~4.2%,平均0.78%,氯仿瀝青“A”0.1%,以重慶—涪陵—石柱一帶為高值區(qū)(見表3)。2.2東、西部下古生界有機(jī)相是一個(gè)特定的制圖地層單元,由有機(jī)質(zhì)基本特征確定,與沉積物的無(wú)機(jī)組分無(wú)關(guān)。在低成熟(RO≈0.5%)條件下劃分為A、AB、B、BC、C、CD及D相七個(gè)相(Jones和Demaison,1982)。對(duì)川東下古生界高、過(guò)成熟烴源巖,其H/C、HI和O/C已失去判別意義。但有機(jī)質(zhì)的鏡下特征及沉積環(huán)境特征可進(jìn)行有機(jī)相劃分(見表4)。表4得出,高演化程度使H/C值變小,僅為0.2%~1.1%,干酪根δ13C為-26‰~-29‰,有機(jī)質(zhì)呈無(wú)定形,盆地相沉積環(huán)境,沉積物粒細(xì),缺氧水體,為低等水生生物輸入,有機(jī)相為AB相。因此,根據(jù)有機(jī)質(zhì)豐度和有機(jī)相分析,下志留統(tǒng)龍馬溪組生烴條件優(yōu)越。3生碳時(shí)期的確定3.1古元古地理區(qū)域利用反向剝層法恢復(fù)地層的原始沉積厚度,基本原理是將地層單元的現(xiàn)今厚度通過(guò)脫壓實(shí)恢復(fù)到原始沉積時(shí)的古厚度。從五科1井埋藏史曲線得出:志留系地層經(jīng)歷過(guò)泥盆紀(jì)、新生代兩次大的抬升,對(duì)應(yīng)的構(gòu)造演化分別為加里東運(yùn)動(dòng)、喜山運(yùn)動(dòng);受晚石炭世海西旋回云南運(yùn)動(dòng)和早三疊世早印支運(yùn)動(dòng)的影響發(fā)生兩次短暫抬升。其它地史時(shí)間處于持續(xù)埋深階段,如圖1所示。3.2溫度間隔的測(cè)定根據(jù)洛京法,TTI計(jì)算公式為:TTI=ΔT·γ,γ=rn其中,ΔT—時(shí)間因子,為沉積物在溫度間隔中所經(jīng)歷的時(shí)間,以百萬(wàn)年計(jì);γ—溫度因子,為溫度每增加10℃,化學(xué)反應(yīng)(成熟作用)速度增長(zhǎng)的系數(shù);n—以10℃為單位的溫度間隔。地表溫度20℃,志留系至三疊系古地溫梯度0.0224℃/m,r取2,計(jì)算結(jié)果見表5。3.3晚三疊世tti1336根據(jù)TTI計(jì)算結(jié)果,結(jié)合四川盆地有機(jī)質(zhì)成熟階段劃分標(biāo)準(zhǔn),得出以下結(jié)論:(1)早三疊世TTI≥2.96,烴源巖開始生油;(2)中三疊世TTI≥33.66,進(jìn)入成油高峰;(3)晚三疊世TTI≥148.22,濕氣階段;(4)早侏羅世TTI≥2896.79,干氣階段。區(qū)域上,川東大部分地區(qū)烴源巖演化趨勢(shì)基本一致,以重慶和萬(wàn)縣兩個(gè)地區(qū)熱演化最快。因此,龍馬溪組烴源巖生烴高峰期在晚三疊紀(jì)和早侏羅世。4兩個(gè)烴源灶分布對(duì)比,見表2烴源灶(SourceKitchen)指達(dá)到成熟的烴源巖體。根據(jù)烴源巖的有機(jī)碳含量、三疊紀(jì)末時(shí)的鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù),在川東地區(qū)劃出兩個(gè)烴源灶(劃分標(biāo)準(zhǔn):RO>0.5,TOC>1.0%)。其中一個(gè)烴源灶在涪陵地區(qū)以東,TOC為1.0%~1.6%,RO>1.4%;另一烴源灶在重慶以南,TOC為1.0%~1.5%,RO為1.0%~1.2%?？傊?兩個(gè)烴源灶分布面積大,生烴條件好,可提供充足的烴源(見圖2)?！鞍宋濉眹?guó)家攻關(guān)項(xiàng)目計(jì)算四川盆地志留系(主要是龍馬溪組)生烴總量9787866×108m3,全盆地平均生烴量59×108?m3/km2,川東南最高達(dá)100×108?m3/km2,具有形成大型氣田的烴源巖條件。5川東地區(qū)構(gòu)造格架和構(gòu)造環(huán)境在四川盆地大地構(gòu)造背景上,對(duì)川東地區(qū)志留系構(gòu)造演化進(jìn)行分析:加里東—海西旋回(三疊紀(jì)以前),由于受拉張構(gòu)造應(yīng)力的影響,川東地區(qū)構(gòu)造格局總體上呈相對(duì)平緩的隔槽式褶皺;印支—燕山早期旋回(三疊—侏羅紀(jì)),構(gòu)造應(yīng)力由拉張逐漸轉(zhuǎn)為擠壓,構(gòu)造圈閉形成;燕山晚期—喜山旋回(白堊紀(jì)以后),受強(qiáng)烈擠壓造山作用的影響,在先有構(gòu)造處發(fā)生應(yīng)力集中,形成現(xiàn)在的川東隔擋式和兩翼不對(duì)稱的高陡構(gòu)造格局。綜上述,志留系構(gòu)造圈閉在三疊—侏羅紀(jì)基本形成,其后或多或少受燕山—喜山運(yùn)動(dòng)的影響。6烴類形成—關(guān)鍵時(shí)刻(CriticalMoment)確定關(guān)鍵時(shí)刻是指一個(gè)油氣系統(tǒng)中大部分烴類生成—運(yùn)移—聚集的時(shí)刻。通過(guò)流體包裹體均一溫度、圈閉形成期與生烴高峰期的匹配關(guān)系可以確定關(guān)鍵時(shí)刻。6.1流體包裹體檢察小河壩組砂巖石英膠結(jié)物中的原生流體包裹體均一溫度184.6~221.2℃,平均203.9℃。晚三疊—早侏羅世時(shí),小河壩砂巖地層溫度達(dá)到200℃左右(圖1)。由此推測(cè)流體包裹體的捕獲時(shí)間為晚三疊—早侏羅世。所以,采用流體包裹體確定的關(guān)鍵時(shí)刻為晚三疊—早侏羅世。6.2晚三疊—圈閉形成期與生烴高峰期關(guān)系確定關(guān)鍵時(shí)刻根據(jù)以上分析,志留系構(gòu)造圈閉形成期為三疊—侏羅紀(jì),龍馬溪組烴源巖生烴高峰期為晚三疊紀(jì)和早侏羅世。所以,圈閉形成期與生烴高峰期基本一致,即晚三疊—早侏羅世為關(guān)鍵時(shí)刻。因此,通過(guò)流體包裹體均一溫度、圈閉形成期與生烴高峰期的匹配關(guān)系確定關(guān)鍵時(shí)刻為晚三疊—早侏羅世。7烴源巖的形成時(shí)期川東地區(qū)小河壩砂巖天然氣成藏具以下特點(diǎn):(1)下生上儲(chǔ),為下志留統(tǒng)龍馬溪組泥質(zhì)巖;(2)源巖生烴潛力大,形成兩個(gè)大面積的烴源灶,可提供充足的烴源;(3)龍馬溪組烴源巖成烴高峰期與構(gòu)造圈閉形成時(shí)期基本一致,對(duì)成藏極為有利;(4)晚三疊世至早侏羅世為天然氣藏形成時(shí)期;(5)盡管天然氣藏后受到燕山—喜山運(yùn)動(dòng)的影響,但小河壩砂巖之上的韓家店組厚度大,巖性為塑性的泥頁(yè)巖,對(duì)氣藏起到很好的保護(hù);(6)對(duì)小河壩砂巖而言,重要的是構(gòu)造圈閉,但巖性圈閉也不可忽視。由于小河壩砂巖分布在很厚的泥質(zhì)巖中,泥質(zhì)巖巖性致密,在砂泥巖交互區(qū)完全可能形成巖性圈閉。8龍溪組生烴源通過(guò)對(duì)川東下志留統(tǒng)小河壩砂巖天然氣成藏地球化學(xué)的研究,得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:(1)小河壩砂巖天然氣氣源為龍馬溪組黑色頁(yè)