川东南下寒武统牛蹄塘组烃源岩特征及有效性分析_魏全超

注：2.62 代表沥青折算成镜质体反射率，2.01 代表实测的镜质体反射率 *分子为最小值～最大值，分母为平均值和样品数
实测厚度为 148m。可见，在寒武世早期，川东南地区均为陆棚相，沉积相分异小，构造平静，从而导致
研究区牛蹄塘组烃源岩在平面上具有相似的分布特征。
然而，地化资料分析提示，牛蹄塘组中上部的浅水陆棚相的泥岩、泥灰岩不具备生烃能力，仅有底
芯薄片 46 片中见沥青薄片有 24 片，沥青平均含量 2.2%；岩屑薄片 84 片中见沥青的有 38 片，平均沥青
含量 3.3%；在所有岩芯岩屑薄片中，见沥青薄片平均含量为 2.87%（表 2）。
2.1.1 油源对比
1）源岩与储层沥青的饱和烃气
表 2 丁山 1 井、林 1 井灯影组薄片沥青含量统计表
品正构烷烃的碳数分布 （图 3）与寒武系牛蹄 塘组烃源岩也有相似的 特征，只是主峰碳的位 置有所偏移，分布在 19～23 之间。前碳和后 碳 比 (∑C21-/∑C22+) 分 布在 0.45～0.91 之间， 以后碳为主，部分样品 呈双峰态分布。一般认
样 号 深度(m)
DSS-1
SW1 DS27 DS24 DS23 DS21 DS22 DS18 DS-13 DS-3
1 烃源岩特征
1.1 海相烃源岩判识标准
有机质的丰度、类型、成熟度是烃源岩 评价的三个重要指标，其中有机质丰度是评
图 1 丁山 1 井和林 1 井有机碳含量剖面
价烃源岩的最基础的指标。在正常的热演化条件下，总有机碳含量（TOC）、氯仿沥青“A”、生烃潜量（S1+S2）
和总烃是评价烃源岩有机质丰度的常规指标。但高热演化条件下，氯仿沥青“A”和生烃潜量通常失败，
烷优势，Pr/nC17 值介于 0.46~1.17 之间，一般在 0.46~0.62；Ph/nC18 值介于 0.58~0.97 之间，一般在 0.58-0.75，
所指示的源岩沉积环境为具有一定盐度的还原环境，与寒武系源岩样品（DSS-1 和 SW1）的沉积环境相似。
震旦系所有沥青样
表 3 丁山 1 井牛蹄塘组烃源岩与灯影组储层沥青的饱和烃气相色谱特征
0.50 0.45
DSS-1
SW1 0.40
DS27 0.35
DS24 0.30
DS23
0.25 DS22
0.20 DS18
0.15
DS-13
0.10 DS21
0.05 DS-3
0.00
C27
C28
C29
图 4 丁山 1 井烃源岩与储层沥青的ααα(20R)-C27、 C28 和 C29 规则甾烷的分布图
3478.76
3479.97 3490.26 3494.67 3500.05 3505.62 3505.92 3505.93 3513.47 3656.44
层位
描
述
OEP CPI
□ 1n
深灰色泥岩
1.13 1.19
□ 1n
深灰色泥岩
1.09 1.20
Z2dn
细晶白云岩中晶间充填的沥青
1.07 1.13
这和丁山 1 井类似，烃源岩品质差，基本不具生烃能力。但牛蹄塘组下部发育有 43m 的暗色泥页岩，其
TOC 值介于 0.08%～0.99%之间，特别是底部 2 个样品 TOC 值达 0.56%和 0.99%，平均值为 0.78%，为一
收稿日期：2010-12-13 作者简介：魏全超（1981—），男，山东聊城人，工程师，主要从事油气成藏研究
在 2.32%～3.05%，平均为 2.62%，达过 成熟阶段。底部黑色泥页岩镜质体反射 井号
表 1 丁山 1 井、林 1 井牛蹄塘组烃源岩地化数据
（部分数据源自付小东等，2008）[2]
岩性
TOC/%
氯仿沥青 "A"/10-6
干酪根 δ13C/‰
反射率/%*
综合评价
率 Ro 值是 4.35%，伊利石结晶度为 0.33，
础。
关键词：牛蹄塘组；烃源岩；古油藏；川东南
中图分类号：P618.13
文献标识码：A
文章编号：1006-0995（2012）01-0069-05
DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2012.01.019
震旦纪末期的桐湾运动，使川东南地 区大规模抬升，灯影组顶部广遭剥蚀，致 寒武系和震旦系呈平行不整合接触。早寒 武世，海水由东南方向大规模入侵，川东 南地区水体加深，发育半深海闭塞盆地相。 伴随着缺氧事件，沉积了一套富含有机质 的黑色碳质页岩、粉砂质页岩。油源对比 和古油藏研究揭示，在奥陶纪-志留纪和 二叠纪-早三叠世，下寒武统牛蹄塘组(∈ 1n)烃源岩曾大量排烃，是震旦系与寒武系 古油藏主要烃源岩[1]。
7
8.9
7
8.9
两个烃源岩样品 DSS-1 和 SW-1 的
1井 136（总） 3.16
36
25.4
36
25.4
OEP 值分别为 1.13 和 1.09，CPI 值
46（岩心） 2.2
24
52.2
24
52.2
分别为 1.19 和 1.20，和灯影组储层 林 1 井 84（岩屑） 3.3
38
45.2
38
泥质
烃源岩干酪根腐泥组含量在 69%～75%，镜质组在 3%～13%，沥青组在 3%～15%，惰质组在 4%～
14%，属 I-II1 型酪根。可见，牛蹄塘组烃源岩生源输入以腐泥型的海相生物为主，属 I~II1 型干酪根。
1.2.3 成熟度
丁山 1 井牛蹄塘上部 11 个深灰色
泥岩、泥灰岩样品镜质体反射率 Ro 值
部深水陆棚相的炭质泥页岩具有良好的生烃能力，是有效的烃源岩。牛蹄塘组烃源岩厚度介于 0-140m，
宜宾-泸州地区为生烃凹陷，烃源岩厚度达 140m，向川中地区及丁山-林滩场地区减薄，其中丁山 1 井
厚 25m，林 1 井 43m（图 2）。可见，牛蹄塘组沉积相
对烃源岩的发育和分布具有重要的控制因素，特别是
质量分数(%) C13 C15 C17 C19 C21 C23 C25 C27 C29 C31 C33 C35 C37 C39
16 DSS-1
14
SW1
12
DS27
DS24 10
DS23 8
DS22
6
DS18
4
DS-13
DS21 2
DS-3
0
碳数分布
图 3 丁山 1 井烃源岩与储层沥青正构烷烃的 碳数分布及相对质量分数
69
川东南下寒武统牛蹄塘组烃源岩特征及有效性分析
套中等烃源岩（表 1，图 1）。
1.2.2 类型
丁山 1 井牛蹄塘组干酪根δ13C1 值在-29.5‰～31.5‰（表 1），氯仿沥青“A“碳同位素为-29‰～29.3 ‰，根据戴金星烃源岩分类标准[5]，应属于 I 型干酪根。林 1 井牛蹄塘组干酪根显微组分鉴定揭示牛蹄塘
45.2
沥青样品值均差别不大（表 3）。
130（总） 2.87
62
47.7
62
47.7
Pr/nC17 和 Pr/nC18 也可以用于油源对 比研究[6]，两个源岩样品的 Pr/nC17
注：m:表示沥青含量
值分别为 0.53 和 0.58；Ph/nC18 值分别为 0.78 和 0.73。所有灯影组储层沥青样品的类异戊二烯烃均具有植
林 1
黑色泥页岩
0.08~0.95 0.446(5)
井
黑色碳质 0.56~0.99
1.98~2.05 2.01(3)
2.00~2.03
中等 烃源岩
碳质泥页岩。牛蹄塘组厚度也较为稳
泥页岩
0.78(2)
2.02(2)
定，在 100~160m 之间，其中丁山 1 井 钻厚为 135m，林 1 井 151m，吼滩剖面
丁山 1 井灯影组共有 58 张取芯薄片，其中见沥青 的薄片 29 片，平均含量 3%。岩屑薄片取样 136 片中 70
图 2 川东南及邻区牛蹄塘组烃源岩等厚图
2012 年 3 月第 32 卷第 1 期
四川地质学报
Vol.32 No.1 Mar.，2012
见沥青的薄片有 7 片，平均含量 3.8%；见沥青的岩芯岩屑薄片平均沥青含量为 3.16%（表 2）。林 1 井取
Z2dn 细晶白云岩，灰白色斑块中充填的沥青 1.06 1.16
Z2dn 灰白色白云岩，细小晶洞中充填的沥青 1.06 1.15
Z2dn
灰白色白云岩晶洞中充填的沥青
1.05 1.17
Z2dn
白云岩粒间充填的沥青
1.08 1.15
Z2dn
白云岩晶洞中充填的沥青
1.08 1.13
Z2dn 白云石化形成的孔洞中充填的沥青 1.01 1.10
0.04~0.48 30~1231
达到过成熟阶段后期。在地质历史上， 林 1 井所经历的埋藏深度较丁山 1 井
丁
深灰色泥岩
0.19(17)
山
深灰色
0.02~0.21
263(14) 49~203
-29.5 -29.5
2.32~3.05 2.62(11)
非烃源岩
浅，5 个样品的镜质体反射率 Ro 介于 1
泥灰岩
0.14(5)
144(3)
1.98%-2.05%，达成熟－过成熟早期阶 井
灰黑色
0.31~3.95
23~60
-30.8
4.35(1)
中等
段。
泥页岩
0.71(29)
41(3)
烃源岩
1.3 平面分布特征
深灰色 含灰泥岩
0.08~0.26 0.17(2)
非烃源岩
下寒武统牛蹄塘组在川东南地区 岩性变化不大，中、上部主要为深灰色 泥岩、砂质泥岩，下部为灰黑色含碳、
Z2dn
沿裂隙充填的沥青
1.03 1.13
Pr/nC17
0.58 0.52 0.59 0.46 0.62 0.50 0.49 0.60 1.17 0.76
Pr/nC18
0.78 0.73 0.58 0.61 0.68 0.65 0.60 0.75 0.97 0.74
为低碳数正构烷烃与低
等浮游植物有关，而高碳数正构烷烃则与高等植物生源有关。从生物发展史来看，高等植物及花草树木
总有机碳含量是用来判识岩石能否成为有效烃源岩的主要指标[2]。
国内外众多学者研究认为 0.5%是海相有效烃源岩总有机碳含量的下限值[3-4]，因此，0.5%也被用作本
次牛蹄塘组烃源岩判别的下限标准。
1.2 地球化学特征
1.2.1 丰度
丁山 1 井牛蹄塘组上部深灰色泥岩 17 个样品中 TOC 在 0.04%～0.48%，平均 0.19%，深灰色泥灰岩 5
71
川东南下寒武统牛蹄塘组烃源岩特征及有效性分析
等维管植物的出现在泥盆纪以后。因此，致使丁山 1 井沥青样品饱和烃色谱分布以后碳为主和双峰态的
原因为：样品的生物来源主要为低等水生生物，并经历了较高的热演化阶段。
2）源岩与储层沥青的甾烷生物标志物特征
图 4 为制作的丁山 1 井震旦系储层沥青与寒武系源岩规则甾烷分布图，该图表明灯影组储层沥青α
个样品 TOC 含量在 0.02%～0.21%，平均 0.14%，为非烃源岩；底部 25m 灰黑色泥页岩 29 个样品 TOC 含
量平均 0.71%，最高 3.95%，最低 0.31%，大于 0.5%占 25%，为中等烃源岩（表 1，图 1）。
林 1 井在牛蹄塘组共 7 个地化样品，TOC 值介于 0.08%～0.95%，中上部 TOC 值介于 0.08%～0.26%，
2012 年 3 月第 32 卷第 1 期
四川地质学报
Vol.32 No.1 Mar.，2012
川东南下寒武统牛蹄塘组烃源岩特征及有效性分析
魏全超 1，朱冬梅 1，黄文明 2
（1.中国石化勘探南方分公司，成都 610041；2.成都理工大学能源学院，成都 610059）
摘要：通过地球化学分析、储层沥青薄片镜下鉴定，对川东南下寒武统牛蹄塘组烃源岩宏观特征以及微观
深水陆棚和浅水陆棚纵向上的所占比例更是直接决定
了烃源岩厚度的平面分布。
2 烃源岩有效性分析
2.1 实例—震旦系古油藏解剖 震旦系灯影组与牛蹄塘组呈平行不整合接触，震
旦纪末期的桐湾运动导致灯影组顶部白云岩遭受岩溶 作用改造，丁山 1 井、林 1 井钻井取芯揭示，灯影组 顶部白云岩储层岩溶孔洞发育，大量沥青充填其中， 沥青呈分散状或板状分布，其是震旦系古油藏存在直 接证据。
相色谱特征
样品数 平均含量
含沥青样品
0%<m≤10%
针对丁山 1 井牛蹄塘组 wk.baidu.com 个烃 井号
样品数
样品百分率
样品数
样品百分率
源岩样品和 8 个灯影组储层沥青样
（个）
（%）
（个）
（%）
（个）
（%）
品，通过饱和烃气相色谱分析进行
58（岩心）
3
29
50
29
50
了油源对比，分析结果如表所示。
丁山 78（岩屑） 3.8
地球化学特征进行深入研究，并以震旦系灯影组古油藏为例分析了烃源岩的有效性。结果表明，牛蹄塘组烃源
岩厚度稳定，底部暗色泥页岩分别厚约 25m～43m，平均有机碳含量介于 0.5%~1.0%，现今已达过成熟阶段，
为中等烃源岩。牛蹄塘组泥页岩是灯影组古油藏的主要烃源岩，古油藏原油裂解气是灯影组气藏成藏的物质基