① 彭燕，赵孟军.阳1井及吐格尔明露头区侏罗系源岩的初步评价.库尔勒：塔指研究中心，内部报告，1997.
0 引言
吐格尔明背斜位于库车坳陷东部，是塔里木盆地油气勘探重要领域之一。20世纪50—70年代，吐格尔明及周缘地区多口井见良好的油气显示，但一直未获工业油气流。近年来，随着库车新区北部构造带勘探力度的加大，吐东2井、吐东201井、吐东202井相继在侏罗系阳霞组、克孜勒努尔组获得工业油气流，指示该区良好的勘探前景，是库车地区岩性油气藏勘探的最现实领域。然而该区烃源岩整体评价薄弱，主力烃源岩发育层段及平面分布特征不明确，油气源认识存在争议，严重制约着区带评价和油气勘探部署。前人对吐格尔明及周缘地区煤系烃源岩和油气源开展了一些研究，但也存在一定的问题，主要表现在以下3个方面：①库车坳陷中生界存在湖相和沼泽相2种沉积体系的烃源岩，它们的有机质丰度评价标准不同① ［1-3］、导致主力烃源岩发育层段认识不清，平面上分布特征不明确，制约了油气勘探；②研究区前期钻井和实验分析资料少［4-5］，缺乏系统性地球化学分析，依靠少量地球化学数据分析导致认识差异较大；③油气来源存在争议［5-7］，主要集中在吐格尔明地区油气来自原地还是异地不明，以至于资源潜力认识不清，目标难以优选。本文系统分析了吐格尔明及周缘地区三叠系—侏罗系12口井844个烃源岩热解地球化学资料，分层段、分岩性从有机质丰度、有机质类型和成熟度3个方面进行了烃源岩精细评价，通过钻井与二、三维地震资料相结合，明确主力烃源岩层段和平面分布特征，并结合烃源岩生物标志物特征分析，明确了油气来源、勘探潜力，对该区后续油气勘探具有指导意义。
1 地质背景
吐格尔明及周缘地区位于塔里木盆地库车坳陷东部（图1），区域构造属于库车坳陷第一排冲断构造—北部构造带的东段依奇克里克冲断带。西接北部单斜带和克拉苏冲断带，南临秋里塔格构造带和阳霞凹陷，东西长约为140 km，南北宽约为20 km。
受燕山、喜马拉雅期构造运动影响，依奇克里克构造带具有典型的前陆逆冲变形特征，构造高部位高陡断裂发育，在吐格尔明背斜核部出露变质岩，背斜完整性破坏严重，而背斜翼部和轴向倾没端地层相对完整，保存较好［8］。研究区沉积地层主要为相对连续沉积的中—新生界，古生界缺失，中生界三叠系直接覆盖于前震旦系变质岩基底之上［9-10］。三叠系主要为一套滨湖—三角洲沉积的黑色厚层泥岩、砂砾岩、炭质泥岩及煤层等，上三叠统塔里奇克组（T3 t）厚度为34.5~96 m、发育一套煤系烃源岩［11］；其上侏罗系主要为一套沼泽—湖相沉积的煤系地层，侏罗系阳霞组阳一段（J1 y 1）厚度为45~63 m，相对较薄，发育一套湖相烃源岩，阳霞组阳二—四段（J1 y 2-4）厚度为331~648 m，厚度较大呈北厚南薄分布，克孜勒努尔组（J2 kz）厚度为381~1 047 m、厚度大但分布不稳定，阳霞组阳二—四段和克孜勒努尔组均发育煤系烃源岩，由北向南厚度整体减薄；白垩系以扇三角洲、辫状河三角洲和滨湖相沉积为主，与侏罗系之间为不整合接触，岩性主要包括砂岩和泥岩。新生界以湖相—河流相沉积为主，主要发育有灰、褐色砂泥岩及膏泥岩夹层（图2）。
2 样品与实验
为开展吐格尔明及周缘地区油—气—源的对比，本文研究选取的样品来自库车坳陷北部构造带东段依奇克里克冲断带。研究区内共有12口井钻遇三叠系—侏罗系烃源岩，本文烃源岩样品均来自这些井的岩心或岩屑，其中三叠系样品84个，侏罗系阳霞组样品351个，克孜勒努尔组样品409个，岩性包括暗色泥岩、炭质泥岩和煤。烃源岩测试分析包括岩石热解分析、干酪根镜质组反射率测定、氯仿沥青“A”含量测定、饱和烃色谱—质谱等。4个原油样品取自吐东2井、吐东202井和阳探1井，5个天然气样品取自吐东2井、吐东201井、吐东202井、阳探1井和阳霞2井。原油和天然气测试分析主要为原油饱和烃色谱—质谱、天然气碳同位素分析等。
烃源岩热解分析采用OGE-V热解分析仪，样品经粉碎后热解；烃源岩经表面去污处理干燥以后，进行索氏抽提、族组分分离，对分离出来的饱和烃组分进行色谱—质谱分析，以上分析项目均在中国石油塔里木油田分公司实验检测研究院完成。原油样品进行族组分分离，对分离出来的饱和烃组分，采用HP GC/MS-DSQⅡ气相色谱—质谱联用仪进行色谱—质谱分析；天然气的碳同位素采用Delta Plus XP质谱仪进行分析，实验均在中国石油勘探开发研究院完成。
3 烃源岩地球化学特征
3.1 烃源岩有机质丰度
表1 库车坳陷三叠系—侏罗系烃源岩评价标准（据文献[16]）Table 1 Evaluation criteria of Triassic-Jurassic source rocks in Kuqa Depression(after Ref.[16]) |
| 类别 | 指标 | 非烃源岩 | 一般烃源岩 | 好烃源岩 | 优质烃源岩 |
|---|---|---|---|---|---|
| 湖相泥岩 | TOC/% | <0.5 | 0.5~1.0 | 1.0~2.0 | ≥2.0 |
| Pg/（mg/g） | <2.0 | 2.0~6.0 | 6.0~20 | ≥20 | |
| 煤系泥岩 | TOC/% | <0.75 | 0.75~3.0 | 3.0~6.0 | ≥6.0 |
| Pg/（mg/g） | <2.0 | 2.0~20 | 20~70 | ≥70 | |
| 类别 | 指标 | 非油源岩 | 一般油源岩 | 好油源岩 | 优质油源岩 |
| 炭质泥岩 | Pg/（mg/g） | <10 | 10~40 | 40~70 | ≥70 |
| I H/（mg/g） | <150 | 150~400 | 400~600 | ≥600 | |
| 煤 | Pg/（mg/g） | <70 | 70~150 | ≥150 | |
| I H/（mg/g） | <150 | 150~400 | ≥400 |
有机碳含量（TOC）和生烃潜力（Pg）是衡量暗色泥岩（煤系泥岩和湖相泥岩）有机质丰度的主要指标。吐格尔明及周缘地区三叠系—侏罗系煤系泥岩，主要分布在三叠系塔里奇克组、侏罗系阳霞组二—四段与克孜勒努尔组［图3（a）—图3（c）］。吐格尔明地区好—优质烃源岩占比在13.6%~30%之间，其中优质烃源岩占比为4.8%~10%，塔里奇克组和克孜勒努尔组优质烃源岩占比明显高于阳霞组；阳霞凹陷好—优质烃源岩总体较少、占比<5%，塔里奇克组、克孜勒努尔组和阳霞组各组占比相当（表2）。比较而言，区域上吐格尔明地区煤系泥岩生油能力明显好于阳霞凹陷，纵向上三叠系塔里奇克组生油能力好于侏罗系煤系泥岩。侏罗系阳霞组一段发育一套湖相泥岩［图3（d）］。吐格尔明地区好—优质烃源岩占比95.5%，其中优质烃源岩占比81.8%；阳霞凹陷好—优质烃源岩占比62.5%，其中优质烃源岩占比33.3%（表2）。整体上，吐格尔明及周缘地区阳一段发育好—优质湖相烃源岩。
图3 吐格尔明及周缘地区三叠系—侏罗系暗色泥岩烃源岩TOC与Pg相关图（a)J2 kz暗色泥岩；(b)J1 y 2-4 暗色泥岩;(c)T3 t 暗色泥岩;(d)J1 y 1 暗色泥岩 Fig.3 TOC-Pg correlation diagram of Triassic-Jurassic dark mudstone source rocks in the Tugeerming and surrounding area |
表2 吐格尔明及周缘地区三叠系—侏罗系不同类别烃源岩占比Table 2 Proportion of different types of hydrocarbon source rocks in Triassic-Jurassic in Tugeerming and surrounding area |
| 类型 | 地区 | 地层 | 一般烃源岩/% | 好烃源岩/% | 优质烃源岩/% |
|---|---|---|---|---|---|
| 煤系泥岩 | 吐格尔明 | T3 t | 66.7 | 20 | 10 |
| J1 y 2-4 | 51.2 | 8.8 | 4.8 | ||
| J2 kz | 48 | 13.1 | 9.1 | ||
| 阳霞凹陷 | T3 t | 97.4 | 0 | 2.6 | |
| J1 y 2-4 | 33.8 | 0 | 2.9 | ||
| J2 kz | 61.1 | 0 | 3.7 | ||
| 湖相泥岩 | 吐格尔明 | J1 y 1 | 4.5 | 13.7 | 81.8 |
| 阳霞凹陷 | J1 y 1 | 33.3 | 29.2 | 33.3 | |
| 炭质泥岩 | 吐格尔明 | T3 t | 87.5 | 12.5 | 0 |
| J1 y | 47.8 | 13 | 4.3 | ||
| J2 kz | 27.8 | 27.8 | 11.1 | ||
| 阳霞凹陷 | T3 t | 100 | 0 | 0 | |
| J1 y | 66.7 | 20 | 0 | ||
| J2 kz | 46.2 | 23.1 | 7.7 | ||
| 煤 | 吐格尔明 | T3 t | 90 | 10 | 0 |
| J1 y | 72.7 | 13.6 | 0 | ||
| J2 kz | 20.5 | 4.5 | 0 | ||
| 阳霞凹陷 | T3 t | 25 | 0 | 0 | |
| J1 y | 60 | 0 | 0 | ||
| J2 kz | 0 | 0 | 0 |
3.2 有机质类型
阳霞组煤系泥岩烃源岩氢指数分布范围较大，氢指数介于28~426 mg/g之间，干酪根类型以Ⅱ2—Ⅲ型为主，部分样品有机质类型较好、显示Ⅱ1型的母质特征、偏生油型，集中分布在阳一段；三叠系塔里奇克组煤系泥岩氢指数均较低，介于47~127 mg/g之间，有机质类型较差，属于Ⅲ型干酪根，以生气为主［图5（a）］。
炭质泥岩的氢指数分布范围较大，氢指数介于70~225 mg/g之间，干酪根类型整体以Ⅲ型居多、Ⅱ2型次之，具有一定的生油能力，整体以生气为主。煤岩的氢指数均很低，主体介于32~125 mg/g之间，有机质类型较差，属于Ⅲ型干酪根，以生气为主，为好的气源岩［图5（b）］。
3.3 有机质成熟度
有机质成熟度决定烃源岩是否开始生排烃，镜质体反射率（R O）是烃源岩成熟度定量评价的重要指标［19-20］。根据单井和露头烃源岩实测镜质体反射率数据（表3）标定，结合现今烃源岩埋深编制吐格尔明及周缘地区三叠系—侏罗系烃源岩成熟度分布图（图6），表明由西向东成熟度逐渐降低。吐格尔明地区烃源岩成熟度偏低，侏罗系烃源岩R O值分布于0.54%~0.89%区间，以低熟阶段为主，刚进入生油窗；三叠系烃源岩R O值分布于0.77%~1.02%区间，主体处于成熟阶段，开始大量生油；吐格尔明南部阳霞坳陷侏罗系烃源岩R O值分布于0.89%~1.04%区间，三叠系烃源岩R O值分布于1.0%~1.25%区间，主体处于成熟—高成熟阶段，既生油又生气。总体来说，吐格尔明地区三叠系—侏罗系烃源岩有机质成熟度偏低，整体处于低熟—成熟阶段，但南北两翼埋深加大，可能存在热演化成熟度较高且达到大量生烃阶段的烃源岩。
表3 吐格尔明及周缘地区三叠系—侏罗系烃源岩实测镜质体反射率Table 3 Reflectance of vitrinite measured from Triassic-Jurassic source rocks in the Tugeerming and surrounding area |
| 地区 | 井号/剖面 | 层位 | R O/% | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 最小值 | 最大值 | 平均值 | |||
| 吐格尔明 | 吐西1 | J1 y | 0.73 | 0.95 | 0.85 |
| 明南1 | J2 kz | 0.46 | 0.64 | 0.54 | |
| J1 y | 0.72 | 0.78 | 0.75 | ||
| 吐格4 | J1 y | 0.6 | / | 0.6 | |
| 吐东2 | J1 y | 0.83 | 0.99 | 0.89 | |
| 吐格尔明 | J2 kz | 0.64 | / | 0.64 | |
| J1 y | 0.61 | 0.65 | 0.63 | ||
| T3 t | 0.76 | / | 0.76 | ||
| T3 h | 0.77 | / | 0.77 | ||
| 阳霞凹陷 | 阳探1 | J2 kz | 0.99 | 1.05 | 1.02 |
| J1 y | 1.05 | 1.08 | 1.04 | ||
| T3 t | 1.13 | 1.25 | 1.17 | ||
| 阳霞1 | J2 kz | 0.81 | 1.01 | 0.89 | |
| J1 y | 0.9 | 1.04 | 0.95 | ||
3.4 烃源岩生物标志物特征
本文系统采集了吐格尔明及周缘地区共9口井三叠系—侏罗系的烃源岩样品，并开展生物标志物特征分析，为该区油气源探讨提供判识依据。
吐格尔明及周缘地区侏罗系克孜勒努尔组+阳霞组烃源岩生物标志物，主要表现为三环萜烷系列化合物呈“单斜”分布，以C19为主峰，C19、C20、C21三环萜烷含量逐渐递减，C24四环萜烷含量高，Ts<<Tm，C30重排藿烷、伽马蜡烷含量低，C27—C28—C29规则甾烷呈“V”型或反“L”型分布［图7（a），图7（b）］。三叠系塔里奇克组烃源岩生物标志物，主要表现为：三环萜烷系列化合物呈“正态”分布，以C21或C23为主峰，C24四环萜烷含量低、与C26三环萜烷均势分布，Ts与Tm均势分布，C30重排藿烷含量低、伽马蜡烷含量高，C27—C28—C29规则甾烷呈“L”型分布［图7（c），图7（d）］。
4 油气勘探潜力分析
4.1 有效烃源岩平面分布
图8 吐格尔明及周缘地区三叠系—侏罗系暗色泥岩烃源岩TOC连井对比图Fig. 8 Comparision map of Triassic-Jurassic dark mudstone source rocks’ TOC in the Tugeerming and surrounding area |
通过对吐格尔明及周缘地区各套烃源岩有机质丰度及纵横向厚度展布分析，侏罗系克孜勒努尔组三、四段和阳霞组一、四段发育的高有机质丰度的泥岩为优质烃源岩，并且具有厚度大、分布稳定的特征，应为吐格尔明及周缘地区主力烃源岩，但目前吐格尔明地区侏罗系烃源岩普遍热演化程度不高，刚进入生油窗，是现今低熟油—正常油的主要来源，其南北两翼烃源岩热演化程度较高，以南翼阳霞坳陷阳探1井实测R O为例，该井侏罗系烃源岩R O值为1.02%~1.04%，北翼埋深超过6 000 m，推测R O值大于1.2%，即三叠系—侏罗系烃源岩主体进入成熟—高成熟阶段，具备大量生烃能力；三叠系塔里奇克组发育中等丰度的暗色泥岩，烃源岩主体处于成熟—高成熟阶段，但此套烃源岩厚度薄且分布局限，主要分布在吐格3井、吐东202井、阳探1井，是该区一套次要烃源岩。
4.2 油气源分析
前已述及，吐格尔明及周缘地区侏罗系克孜勒努尔组—阳霞组烃源岩和三叠系塔里奇克组—黄山街组烃源岩的生物标志物存在明显差异（图7）。对比吐格尔明地区各层油砂、原油的生物标志物特征发现，侏罗系克孜勒努尔组—阳霞组原油生物标志物与侏罗系烃源岩相似，表明两者存在母源关系，侏罗系克孜勒努尔组—阳霞组原油来源于侏罗系烃源岩［图10（b），图10（d）］：三环萜烷系列化合物呈“单斜”分布，以C19为主峰，C24四环萜烷含量高，Ts<<Tm，C27—C28—C29规则甾烷呈“V”型或反“L”型分布。侏罗系储层抽提物生物标志物参数特征与三叠系烃源岩相似，表明油砂来源于三叠系烃源岩［图10（a）］：三环萜烷系列化合物呈“正态”分布，以C21或C23为主峰，C24四环萜烷含量低，Ts与Tm均势分布，C27—C28—C29规则甾烷呈“L”型分布。
甲基菲比值MPI作为成熟度参数具有较广的适用范围，可较为准确地判断原油成熟度［24-26］。根据包建平①所建立的R O—MPR公式（R O=0.168 5×MPR+0.716 7，MPR=（2-MP+3-MP）/（1-MP+9-MP））对研究区原油的成熟度进行计算，MPR值介于1.23~1.78之间，原油成熟度R O值介于0.92%~1.02%之间，为烃源岩在成熟演化阶段的产物。甲烷碳同位素是判别天然气成熟度的重要指标，前人提出过很多天然气碳同位素与成熟度之间的计算公式［22，26-27］，其中包建平公式是针对库车坳陷建立的，参考价值更大，本次研究采用包建平公式（δ13C1=12.76 LgR O-40.72）［26］计算天然气成熟度。结果表明，研究区天然气成熟度分布在1.09%~1.27%之间，即天然气为烃源岩在生油窗晚期生成物。天然气成熟度高于原油成熟度，为不同期的产物；结合本地油气源认识，原油生物标志物与侏罗系烃源岩具有可对比性、来源于侏罗系烃源岩，认为天然气为典型的煤型气，来源于侏罗系煤系烃源岩。
① 包建平，朱翠山，唐友军，等.库车坳陷三叠-侏罗系源岩生油潜力评价.内部报告，2003.
4.3 勘探潜力分析
吐格尔明及周缘地区三叠系—侏罗系主要发育有3套储集层，它们集中在侏罗系克孜勒努尔组（J2 kz）、阳霞组（J1 y）和阿合组（J1 a）。
克孜勒努尔组储层主要分布在克二段，区域上该段厚度分布稳定，砂体多呈透镜状，这些砂体是形成岩性油气藏的基础；岩性主要为灰色中—细砂岩与灰色泥岩不等厚互层，储集空间以原生粒间孔为主，粒间、粒内溶孔次之，微裂缝较发育［图12（a）］；储层孔隙度主要分布在10.3%~17.6%之间，平均为13.8%，渗透率主峰为（5~30）×10-3 μm2，平均为14.7×10-3 μm2，属于低孔中渗砂岩储层。
阳霞组储层特征与克孜勒努尔组相似，其中阳二段是研究区主力油气层集中发育段，砂体横向延伸较远，区域分布稳定；岩性主要为细砂岩、含砾细—中砂岩，储集空间以原生粒间孔为主［图12（b）］；储层孔隙度主要分布在9.5%~14.3%之间，平均为11.2%，渗透率主峰为（2.1~27.5）×10-3 μm2，平均为8.0×10-3 μm2，属于低孔低渗砂岩储层。
阿合组储层整体为致密砂岩储层，物性较差。孔隙类型主要为泥质微孔、粒内溶孔、粒间溶孔和微裂缝，孔隙连通性差，储层非均质性强，裂缝整体不发育［图12（c）］。储层孔隙度主要分布在4.18%~10.23%之间，平均为8.37%，渗透率主要分布在（0.24~15.8）×10-3 μm2之间，平均为5.1×10-3 μm2，属于低孔低渗致密砂岩储层。
通过岩心观察、薄片鉴定、孔渗分析等方法，认为该区克孜勒努尔组砂岩储层整体最优，阳霞组砂岩储层次之，阿合组致密砂岩储层物性最差。综合研究区烃源岩地球化学特征、展布、油气来源与储层物性特征，认为南北两翼深部烃源岩生成的油气通过逆冲断裂与三叠系、侏罗系顶面不整合面侧向运移至吐格尔明地区，因阿合组储层物性差、非均质性强、裂缝不发育，油气经逆冲、走滑断裂垂向充注进入阳霞组和克孜勒努尔组，形成2套富油气层。因此锁定吐格尔明地区近断裂的克孜勒努尔组和阳霞组作为该区下一步油气勘探主力目的层（图13）。
5 结论
（1）吐格尔明及周缘地区三叠系—侏罗系烃源岩包括暗色泥岩、炭质泥岩和煤3种类型。侏罗系克孜勒努尔组、阳霞组和三叠系塔里奇克组煤系泥岩有机质类型整体以Ⅱ2—Ⅲ型为主，偏生气型，阳一段湖相泥岩有机质类型较好、显示Ⅱ1型的母质特征、偏生油型；炭质泥岩有机质类型以Ⅲ型居多、Ⅱ2型次之，具有一定的生油能力，整体以生气为主；煤岩为好的气源岩，有机质类型以Ⅲ型为主、整体生油能力较差。
（2）侏罗系克孜勒努尔组三、四段和阳霞组一、四段均发育高有机质丰度的暗色泥岩，有机质类型以Ⅱ2—Ⅲ型为主，具有厚度大，分布稳定的特征，吐格尔明地区侏罗系烃源岩刚进入生烃门限，而吐格尔明南北两翼坳陷深部烃源岩已进入成熟—高成熟阶段，为吐格尔明及周缘的主要烃源岩；三叠系塔里奇克组暗色泥岩有机质丰度中等，有机质类型以Ⅲ型为主，烃源岩主体处于成熟—高成熟阶段，整体厚度薄且分布局限，是该区一套次要烃源岩。
（3）油气源对比结果表明原油来源于侏罗系烃源岩，天然气主要来源于侏罗系煤系烃源岩。
（4）综合研究区烃源岩地球化学特征、展布、油气源与储层物性特征，认为南北两翼深部烃源岩生成的油气通过三叠系顶面不整合面侧向运移至吐格尔明地区，油气经断裂垂向充注阳霞组和克孜勒努尔组，形成2套富油气层，为该区下一步油气勘探主力目的层。
甘公网安备 62010202000678号
