塔里木盆地沙雅隆起雅克拉地区三叠系烃源岩特征

王　冰　马慧明　刘军瑛　陈金燕

文章编号：1006-6535(2009)02-0043-04

摘要：塔里木盆地沙雅隆起雅克拉地区钻遇三叠系深灰色泥岩、黑色炭质页岩，根据岩屑和岩心样品的地球化学分析结果认为，该区三叠系烃源岩有机质丰度达到较好—好烃源岩标准，以Ⅲ型和Ⅱ_B型为主，并处于成熟—生油高峰阶段，具有一定的生烃潜力。可溶有机质具有高的姥鲛烷/植烷比值和低的二苯并噻吩/菲比值；C₂₁/C₂₃三环萜烷大于1.0，C₂₇～C₂₉甾烷系列的丰度呈反“L”字型分布等特征，明显不同于塔河油田原油和O₃l奥陶系烃源岩。三叠系烃源岩中未检测出C₃₀重排藿烷系列，也不同于库车坳陷侏罗系恰克马克组下段湖相泥岩。雅克拉地区三叠系烃源岩具有一定的资源潜力，是该地区潜在的烃源岩。

关键词：烃源岩；有机质丰度；热成熟度；分子标志物；塔里木盆地；雅克拉地区

中图分类号：TE122.1

文献标识码：A

前 言

雅克拉断凸位于塔里木盆地亚南断裂和轮台断裂之间，由于多期构造运动，特别是海西运动的影响，古生代地层缺失较多，中、新生代发育较全，其中海西晚期的构造运动形成了近EW向由轮台断裂和亚南断裂背冲挟持的断凸，变形东强西弱，隆起东段(沙4井以东)古生界已剥蚀殆尽^[1，2]。

雅克拉地区是塔里木盆地最先实现海相油气突破的地区，是已知的最重要的油气富集区之一，已在11个层位发现多个油气藏及含油气构造，是中石化西北油田分公司“塔河之外找塔河”油气勘探开发的主要区块^[3]。对已发现的多个油气田的油源研究表明，该地区存在海、陆相两类不同性质的油源，其油气主要来源于北部库车坳陷陆相油源区和南部阿瓦提—满加尔坳陷海相油源区^[4，5]。

星火3井是中石化西北油田分公司在沙雅隆起雅克拉断凸西端星火3号断块上钻探的1口预探井，钻揭三叠系 407.5 m，其中在中上三叠统哈拉哈唐和阿克库勒组(T_2~3kl，6 202～6 363 m)钻遇的深灰、灰色泥岩、灰黑色泥岩和炭质泥岩累计厚度达150 m，其岩性组合为库车坳陷拜城凹陷的类型。以星火3等部分井岩心和岩屑样品的地球化学分析资料为基础，初步探讨了雅克拉地区三叠系的烃源岩分布、有机质丰度、类型、成熟度和生物标志化合物组成，评价了该区三叠系的生烃潜力，可为该区油源和油气成藏特征研究提供重要参考。

1 三叠系烃源岩分布

塔里木盆地三叠系以河、湖相含煤碎屑岩为主，夹有海泛相碳酸盐岩及砂、泥岩，厚500～1 900 m，分布面积约34×10⁴km²。烃源岩主要发育于深、浅湖亚相，三角洲相及海泛相，岩性以暗色泥、页岩、炭质泥岩为主，夹灰色碳酸盐岩、煤层及油页岩，累计厚度为200～800 m^[4]。

天山南新和地区中生代三叠纪沉积仅残存于雅克拉断凸的南北两翼，中生代三叠纪时期，天山南地区为内陆断陷-坳陷型盆地，晚三叠世末期，沙雅隆起区整体抬升，使三叠纪的沉积物遭到剥蚀，隆起的高部位成为大片剥蚀区。直到早白垩世再次沉降为库车坳陷大型湖泊的一部分，接受了巨厚的湖相碎屑物沉积。雅克拉地区三叠系上统哈拉哈塘组(T₃h)，分布在雅克拉构造及东河塘地区。新和地区三叠系分布于西、南、东三条断层形成的地堑之中，东部与前震旦系变质岩接触，南部分别与寒武系、震旦系接触。分布较稳定，厚度变化不大，从趋势看新和地区三叠系与库车坳陷三叠系是连通的。

三叠系的生油岩分别位于沙雅隆起的南北两边。早期的研究资料认为，北边的生油区位于拜城—牙哈一线以北的库车坳陷区，主要分布于哈拉哈唐和阿克库勒组，为深灰色、灰色泥岩为主的烃源岩。星火3井三叠系烃源岩的发现，表明库车坳陷中生界烃源岩分布区已扩大到新和地区，对雅克拉地区的油气资源可能有相当贡献，沙雅隆起北翼的新和地区也可能存在中生界的近源烃类。

南部生油区位于柯坪—东河塘一线以南的阿瓦堤一带，分布面积为2×10⁴~3×10⁴km²，为浅湖—半深湖相，中三叠统阿克库勒组为主要生油层段，沉积厚度一般为200~300 m、最厚的接近400 m。有机碳含量平均为1.06%，最高达10.05%，主要为Ⅱ_B型和Ⅲ型干酪根。

2 有机质丰度

雅克拉断凸北边的星火3井中上三叠统克拉玛依组深灰色、灰色泥岩样品有机碳含量较高，TOC值为0.59%～2.68%，平均值为1.42%，达到陆相泥质岩好烃源岩级别，具有形成有效烃源岩的物质基础；相对而言，南边的沙5井3件灰黑色泥岩岩心样品的有机碳含量较低，平均只有0.70%，为较好的烃源岩。

氯仿沥青“A”含量反映岩石中C₁₅₊可溶有机质的量，大小与有机质丰度、类型和热演化程度有关。星火3井T_2~3kl泥岩氯仿沥青“A”含量为266～884 g/mL，平均约为540 g/mL，按照陆相烃源岩评价标准，为差—较好烃源岩；沙5井更低，平均只有130 g/mL，明显比有机碳含量所指示的烃源岩级别要差，可能是有机质类型较差或者演化程度较高的缘故。

3 有机质类型

岩石热解得到的氢指数(HI)和氧指数(OI)是常用的确定有机质类型的方法。星火3井三叠系泥岩样品的氢指数很低，为36～113 mg/gTOC，平均只有55 mg/gTOC，氧指数也很低，为10～49 mg/gTOC，平均为23 mg/gTOC，为产烃潜力较差有机质类型的特征，可能是有机质演化程度较高，剩余产烃潜力低的表现。

S₂/S₃值可以用来判识有机质的类型指数，对Ⅰ型有机质该值一般大于20，Ⅲ型有机质一般小于2.5，Ⅱ型有机质介于之间。星火3井S₂/S₃值为0.72～11.25，平均为3.5，略高于Ⅱ型有机质，可初步判断星火3井三叠系泥岩为Ⅱ_B型有机质。无论从氢指数和氧指数大小、还是S₂/S₃值，沙5井三叠系有机质类型均比星火3井差，可能以Ⅲ型为主。

降解潜率D(%)表示有机碳中可以生成油气的百分数，也可以用来判识有机质类型，对Ⅰ型有机质，该参数值较高，一般大于50，表示类型好的有机质中，超过50%的有机碳可以生成烃类，Ⅲ型有机质最低，小于10，Ⅱ_A和Ⅱ_B型分别为50～20和20～10。星火3井的D值都很低，最高的一个样品可以达到10，其余的都小于10，该值同样随成熟度增高而减小，沙5井更低，只有2左右。

综合分析认为，星火3井中上三叠统克拉玛依组泥岩有机质以Ⅱ_B为主，沙5井中三叠统阿克库勒组为Ⅲ型。前人对塔里木盆地三叠系泥岩研究结果也表明，有机质类型以Ⅱ_B—Ⅲ型为主，次为Ⅱ_A—Ⅰ型^[6，7]。

4 有机质成熟度

常用的有机质热成熟度指标包括镜质体反射率、岩石热解峰温和分子标志化合物异构化参数(如C₂₉甾烷20S/(20S+20R)，Ts/(Ts+Tm))等。库车坳陷三叠系有机质成熟度具有西高东低的特点，西部的大部分地区R_o>2%，东部大部分地区R_o为1.4%～2.0%，库车河以东R_o为1.0%～1.6%，烃源岩成熟度整体较高，以生气为主，但坳陷周边浅埋藏地带R_o为0.5%～1.0%，以生油为主。据王飞宇等对塔里木盆地库车坳陷中生界烃源岩有机质成熟度研究结果，在拜城凹陷中心三叠系-侏罗系烃源岩成熟度达到2.2%～2.8%(R_o)，位于阳霞凹陷的依南2井，三叠系源岩实测镜质体反射率为1.32%～1.43%，在从凹陷中心向南北两侧逐渐降低，在南部平缓背斜埋藏较浅的地区R_o在0.6%～1.0%之间^[8]，雅克拉地区三叠系烃源岩成熟度符合总的变化趋势。

星火3井三叠系克拉玛依组(6 211～6 347 m)镜质体反射率为0.81%～0.91%，沙5井三叠系阿克库勒组(5 400.78～5 406.45 m)为0.75%左右。表明星火3井和沙5井三叠系有机质成熟度并不高，处于成熟到高成熟阶段。

岩石热解峰温(T_max)表示岩石中热解烃(S₂峰)最大时的温度，T_max 随成熟度的增加而增大。对Ⅲ型有机质，未成熟阶段的T_max小于430℃，成熟阶段(生油阶段)为430～460℃，凝析油阶段油阶段455～475℃。星火3井岩石热解峰温为436～443℃，平均约441℃，沙5井T_max为436～44℃，平均为442℃，位于成熟阶段，与镜质体反射率得出的结论基本一致。

上述分析结果表明，尽管星火3井三叠系地层埋深超过6 000 m，沙5井也超过5 400 m，有机质热演化程度未达高过成熟阶段，尚处于生油阶段，可能与塔里木盆地古生代以来低的地温梯度和三叠系主要生烃期坳陷周边的浅埋藏有关。研究结果表明，塔里木盆地自古生代以来的地史过程中，古地温总体呈下降趋势，特别是中生代以来，古地温梯度低于0.025℃/m，新生代地温梯度继续下降，现今地温梯度只有0.02℃/m左右^[9]。从有机质成熟度看，坳陷周边浅埋藏地区中生界烃源岩目前还处于生油阶段，但从有机质热解烃的产率、产烃潜量、降解潜量等来看，岩石的剩余生烃潜力有限。

5 可溶有机质地球化学特征的对比分析

5.1 姥鲛烷/植烷(Pr/Ph)与二苯并噻吩/菲

姥鲛烷/植烷(Pr/Ph)和二苯并噻吩/菲可以反映烃源岩沉积水体的氧化-还原性、水体的含盐度和环境。星火3井三叠系烃源岩的Pr/Ph较高，为1.22～3.08，表示有机质沉积于氧化-弱氧化的陆相环境，明显不同于塔河油田奥陶系原油和烃源岩(后者一般小于1.0，平均0.6左右)。沙5井同样具有高的Pr/Ph，为2.77～3.06。与高的Pr/Ph相对应的是低的二苯并噻吩/菲值，除沙5井2个样品略高外，其余样品的二苯并噻吩/菲值都低于0.1，也指示偏氧化的陆相沉积环境，与塔河油田奥陶系主体原油二苯并噻吩含量普遍较高(位于0.4～0.8之间)，指示偏还原的沉积环境有明显差别。

5.2 饱和烃色谱特征

饱和烃色谱图显示，星火3井和沙5井三叠系泥岩有机质具有完整的正构烷烃系列(nC₁₁～nC₃₅)，以nC₁₇或者nC₁₆为主峰，正构烷烃轻重比(nC_21-/nC₂₂₊)较高，为1.29～5.74，CPI值较高，为1.23～1.67，OEP为0.95～1.24，存在着明显的奇偶优势，表明有机质成熟度不高。

5.3 C₁₉～C₂₅三环萜烷系列

星火3井三叠系泥岩三环萜烷丰度相对于藿烷系列较低，在三环萜烷系列中C₂₁三环萜烷化合物占优势，呈C₁₉20

从藿烷和甾烷异构化参数反应的成熟度来看，星火3和沙3井三叠系泥岩有机质的成熟度较低。C₃₁藿烷22S/(22S+22R)比值为0.57～0.58，达到了平衡点，表明有机质已达到或超过主要的生油阶段。但在早期生油阶段异构化达到平衡后，该参数值恒定，不能提供进一步的成熟度信息。C₂₉甾烷异构化成熟度参数20S/(20S+20R)比值较低，星火3井20S/(20S+20R)为0.42～0.47，沙5井为0.32左右，尚未达到平衡点。另一个成熟度参数Ts/(Ts+Tm)很低，普遍小于0.08，明显不同于塔河奥陶系烃源岩和原油的成熟度，后者一般高于0.3，最高可超过0.7^[10]。当然该比值也受沉积环境的控制，比如岩石中粘土催化剂的反应和盐度等因素都有影响，所以只有在评价同一有机相源岩的原油时，Ts/(Ts+Tm)才是可靠的成熟度指标。一般说来，来自页岩与来自碳酸盐岩生的石油相比，具有较高的Ts/(Ts+Tm)值。所以星火3和沙5井，低Ts/(Ts+Tm)比值可能主要与低的成熟度有关。

5.5 C₂₇～C₂₉甾烷系列

星火3和沙5井三叠系泥岩有机质中C₂₇～C₂₉甾烷系列的丰度均呈反“L”字型分布，C₂₇28