风化作用对烃源岩地球化学特征的影响--以吐哈盆地石炭系-下二叠统烃源岩为例.pdf

第 1 9 卷第 6 期 中 国 石 油 勘 探 C HI NA P E T RO L E U M E X P L O RA T I O N 2 0 1 4年 1 1 月 D OI ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 2 -7 7 0 3 2 0 1 4 0 6 0 0 4 风化作用对烃源岩地球化学特征的影响 以吐哈盆地石炭系一下二叠统烃源岩为例 高岗 刚文哲 梁浩 焦立新 ( 1 中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室； 2中国石油吐哈油田公司) 摘要：通过吐哈盆地石炭系一下二叠统钻井和露头石灰岩与泥岩有机地球化学特征的对 比，探讨了风化作用 对烃源岩有机质特征的影响。分析发现，泥岩的有机质丰度普遍高于石灰岩，作为烃源岩，泥岩好于石灰岩，主要与 沉积环境和物质来源不同有关。野外露头样品的保存条件明显比盆地深部烃源岩样品要差。同一层位同一岩性样品在 钻井和露头上出现的差异与风化作用有关。风化作用对可溶有机质的总体组成、中低分子烃类含量等均有影响，对可 溶有机质的破坏比对固体有机质要强。泥岩与石灰岩相比抵抗风化作用的能力更强。 关键词：烃源岩；露头；石炭系；下二叠统；吐哈盆地 中图分类号：TE l 2 2 1 文献标识码：A W e at h e r i n g Ef f e c t s o n So u r c e Ro c k Ge oc h emi c a l Ch ar a c t er i s t i c s ：T a k i n g Ca r b oni f e r ou sL O wer Per mi an Sou r c e Ro c k i n Tu r p a n - Ha mi Ba s i n f or I n s t an c e Ga o Ga ng ， Gan g We n z h e ， Li an g Ha o ， J i a o Li x i n 2 f 1 S t a t e K e y L a b o r a t o r yo f P e t r o l e u mR e s o u r c e s a n dP r o s p e c t i n g , C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m ； 2 P e t r o C h i n a T u r p a n - H a mi O i lfi e l dC o m p a n y ) Abs t r a c t ： Ba s e d o n d r i l l i n g o f Ca r bo n i f e r o u s Lo we r P e r mi a n an d c o mpa r i s o n o f t h e o r g ani c g e o c h e mi c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f o ut c r o p l i me s t o n e a n d mud s t o ne i nI ll pan Ha mi Ba s i n ，t h i s pa pe r e l a b or a t e s t h e i n flue n c e o f we a the r i n g e f f e c t s o n o r g ani c c h ara c t e ris t i c s o f s o u r c e r o c k Th e ana l y s i s ind i c a t e s tha t o r g a n i c a b u n d a n c e o f mu d s t o n e i s g e n e r a l l y h i g h e r t h an tha t of l i me s t o ne S o f ar a s h y d r o c arbo n s o u r c e r o c k i s c o n c e r n e d mu d s t o n e i s b e t t e r than l i me s t o n e t h a n k s t o the d i f f e r e n t s e dime n t a r y e n v i r o n me n t an d ma t e ria l S O U r C e s Tl l e c o n s e r v ing c o n dit i o n s f o r s a mp l e s of fi e l d o u t c r o p s a r e a p p a r e n t l y p o o r e r than tho s e s a mp l e s o f s o u r c e r o c k i n the d e e p l a y e r s o f the b a s i n I f the s a mp l e s f o r m t h e s a me s t r a t a and the s a me l i tho l o g y b e c o me d i ffe r e n t ， a t the d r i l l ing and o u t c r o p p i ng ， thi s ph e n o me no n i s r e l a t e d t o we a the r ing e ffe c t s We a the r i n g e ffe c t s C an e xe r t i n flu e n c e o n t o t a l c o mp o ne n t s o f d i s s o l u b l e o ani c ma tt e r s and h y dro c a r b o n c o n t e nt o fmi d d l e an d l o we r mo l e c ul e s ， c a u s i n g mo r e s e r i o u s d a ma g e o n d i s s o l u b l e o r g an i c ma t t e r s t h an s o l i d d i s s o l u b l e o r g a ni c ma tte r s As c o mpare d t o l i me s t o ne ，mu ds t o n e C an mo r e s t r o n gly r e s i s t we a th e rin g e f f e c t s Ke y wo r d s ： s o u r c e r o c k ， o u t c r o p， Carb o n i f e r o us S y s t e m ， Lo we r Pe r mi an ， T u r p a n - Ham i Ba s i n 风化作用是地球表 面或近地表 的岩石或矿物 与 大气、水及生物接触过程 中产生的各种物理、化学变 化 。这一过程可以发生物理、化学变化 ，也可以发生 生物化学变化。作为埋藏在地下的油气成藏第一要素 的烃源岩 ，如果 由于构造抬升作用而暴露地表或位于 近地表，则风化作用会使烃源岩遭受一定变化，这种 作用不仅影 响烃源岩的物理结构、化学组成 ，也会影 响烃源岩的有机地球化学特征和成烃潜力。以吐哈盆 地露头与钻井石炭系一下二叠统碳酸盐岩与泥质岩类 烃源岩为例来分析风化作用对烃源岩地球化学特征的 影响。吐哈盆地位于哈萨克斯坦板块的东南部，地处 哈萨克斯坦板块、西伯利亚板块及塔里木板块结合的 三角地带，属准噶尔一吐鲁番地块的一部分 u 。盆地 南缘有觉罗塔格 山，北部有博格达 山，西北缘有喀拉 基金项目：国家自然科学基金 “ 碳酸盐岩缝合线有机质富集与油气运移作用研究”( 4 1 3 7 2 1 4 2 ) 。 第一作者简介 ：高 岗 ( 1 9 6 6 一 ) ，男 ，陕西高陵人 ，博士 ，2 0 0 5年 毕业于 中国矿业大学 ( 北京 )，副教授 ，主要从事油气勘探与开发的科研 与教学工作。地址 ： 北京市昌平区府学路 1 8 号中国石油大学地球科学学院油气勘探与开发地质系，邮政编码：1 0 2 2 4 9 。 E -ma il ：g a o g a n g 2 8 1 9 s i n a c o rn 收稿 日 期：2 0 1 4 - 0 7 - 0 2 l修改日期：2 0 1 4 - 0 9 - 1 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 高岗等：风化作用对烃源岩地球化学特征的影响以吐哈盆地石炭系一下二叠统烃源岩为例 3 9 D e v e l o p me n t ， 1 9 9 9 ， 2 6 ( 5 ) ： 1 - 4 2 】 程克 明，熊英 ，曾晓明 吐哈盆地煤成烃研究 J 石油学报 ，2 0 0 2 2 3 ( 4 ) ： 1 3 -1 7 Che ng Ke m i n g， Xi o ng Yi n g， Ze ng Xi a o mi ng Re s e ar c h o n c o a l d e r i v e d h y d r o c a r b o n i n Tu r p a n Ha mi B a s i n J 】 Ac t a P e t r o l e i S i n i c a ， 2 0 0 2 ， 2 3 ( 4 ) ： 1 3 -1 7 3 】 杨 占龙 吐哈盆地台北凹陷天然气成藏条件与勘探方向 J 天然气地 球科学 ，2 0 0 6 ，1 7 ( 5 ) ： 6 8 8 - 6 9 2 Ya n g Zha n l o ng Ac c um u l a t i o n c o ndi t i o n a nd e xp l o r a t i o n d o ma i n s o f n a t u r a l g a s ，T a i b e i d e p r e s s i o n，T u h a B a s i n J 】 Na t u r a l G a s G eos c i e n c e ， 2 0 0 6 ，1 7 ( 5 ) ： 6 8 8 - 6 9 2 4 4 郭翔 ， 林明强 ， 胡正涛 ， 等 吐哈盆地台北凹陷葡萄沟地区岩性油气 藏勘探技术及效果分析 【 J 】 中国石油勘探 ，2 0 0 9 ，1 4 ( 1 ) ： 5 6 5 9 。 Guo Xi a ng， Li n M i ng q i a n g， Hu Z he ng t a o， e t a 1 Exp l o r a t i o n t e c hn o l o gy o f l i t ho l o g i c r e s e r v o i r i n Pu t a o go u Zo ne i n Ta i b e i s a g i n T u r p a n -Ha mi Ba s i n a n d i t s e f f e c t a n a l y s i s J 】 C h i n a P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n ，2 0 0 9 ，1 4 ( 1 ) ： 5 6 - 5 9 5 】5 邵磊，杜斐，S t a t t e g g e r K从砂岩成分探讨吐哈盆地构造演化 J 地质论评，2 0 0 1 ， 4 7 ( 1 ) ： 1 9 -2 6 S ha o Le i ， Du Fe i ， St a t t e gg e r K ， De t e r mi n at i o n o f t e c t o ni c e v o l u t i o n o f t h e Tu r P a n B a s i n f r o m s a n d s t o n e c o mp o n e n ts J 】 G e o k )g i c a l R e v i e w，2 0 0 1 ， 4 7 ( 1 ) ： 1 9 -2 6 6 】 吴涛 ，张世焕，王武和 吐哈盆地构造演化与煤成烃富集规律 【 J 地 质论评，1 9 9 6 ， 4 2 ( 增刊 ) ： 3 1 - 3 6 W u Ta o， Zha ng Shi hua n， W an g W u he Te c t o n i c e vo l ut i o n a nd c oal -r e l a t e d hydr o car bon ac c um ul at i o n i n t he T u r p a n-Ha mi c 0 a l b e a r i n g Ba s i n， C h i n a J 】 G e o l o g i c a l Re v i e w， 1 9 9 6 ， 4 2 ( S u p p ) ： 3 1 - 3 6 【 7 】 张振英，邵龙义 ，张世焕 吐哈盆地台北凹陷西部弧形构造带混源原 油特征 【 J 石油学报，2 0 0 5 ，2 6 ( 2 ) ： 1 5 -2 0 Z ha n g Zh e ny i n g，S h a o Lo ng y i ，Zha n g Sh i h ua nDi s t r i b u t i o n o f mi x e d c r u d e in we s t e r n a r c s t r u c t ur a l b e l t o f Ta i bei d e pr e s s i o n in T u r p a n -Ha mi Ba s in J 】 Ac t a P e t r o l e i S i n i c a ， 2 0 0 5 ， 2 6 ( 2 ) ： 1 5 -2 0 8 】 季卫华，焦立新 ，壬仲杰 ， 等 吐哈盆地小草湖次 凹天然气成藏条件 及勘探方向分析 J 天然气地球科学，2 0 0 4 ，1 5 ( 3 ) ： 2 6 6 - 2 7 1 J i We i h u a 。 J i a o L i x i n，Wa n g Z h o n g j i e ，e t a 1 C o n d i t i o n a l a na l ys i s f or r e s e r v o i r f o r mi n g a nd e xp l o r a t i v e d i r e c t i o n o f n a t u r a l g a s i n Xi a o c a o h u s u b -d e p r e s s i o n i n T u h a B a s i n J 】 Na t u r a l G a s G e o s c i e n c e ， 2 0 0 4 ，1 5 ( 3 ) ： 2 6 6 -2 7 1 9 】 姜振学。刘和甫 ，黄志龙 ， 等 亚含油气系统划分与评价以吐哈 盆地为例 J 】 地学前缘 ，1 9 9 9 ，6 ( 1 ) ： 1 1 4 -1 1 8 J i a n g Zh e n xu， L i u He f u， Hu a n g Zh flo n g， e t a 1 De ma r c a tio n a nd e v al ua t i o n o f s u b pe t r o l e um s ys t e m- a c a s e o f Tuha B a s in J 】 E a r t h S c i e n c e F r o n ti e m， 1 9 9 9 ，6 ( 1 ) ： 1 1 4 -1 1 8 1 0 】周杰 ， 李娜 有关烃源岩定量评价的几点意见 【 J 西安石油大学学报： 自然科学版，2 0 04 ，1 9 ( 1 ) ： 1 5 -2 3 Z ho u J i e ， Li Na， S o me ind i v i d u a l v i e w s a bo u t t he qu a nt i t a tiv e e v a l u a t i o n o f h y d r o c a r b o n s o u r c e r o c k J J o u r n a l o f Xi a n S h i y o u Un i v e r s i t y：Na t u r a l Sci e n c e E d i t i o n ，2 0 0 4 ，1 9 ( i ) ： 1 5 2 3 1 l 】苏勤 ， 李海亮 ，吕彬 ， 等 吐哈盆地北部山前带巴喀三维叠前地震成 像处理解释技术研究及应用 J 中国石油勘探 ，2 0 1 1 ，1 6 ( 5 6 ) ： 2 9 4 0 S u Q in ， L i Ha i l i a n g ， L v B in，e t a 1 3 D p r e s t a c k s e i s mi c i ma g ing i n Ba k a a r e a o f n o r t h e r n Tu r p a n Ha mi Ba s i n 1 】 C h i n a P e t r o l e u m E x p l o r a ti o n，2 0 1 1 ，1 6 ( 5 -6 ) ： 2 9 - 4 0 1 2 】何登发 ，陈新发 ，况军 ， 等 准噶尔盆地石炭系烃源岩分布与含油气 系统 【 J 】 石油勘探与开发，2 0 1 0 ， 3 7 ( 4 ) ：3 9 7 - 4 0 9 He De ng f a ， Ch e n Xi nf a ， Kua ng J u n， e t a 1 Di s t r i b u t i o n o f Ca r b o n i f e r o u s s o u r ce r o c k s a n d p e t r o l e um s y s t e m s i n J u ng ga r Ba s i n J 】 。P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d Dv e v e l o p me n t ，2 0 1 0 ， 3 7 ( 4 ) ： 3 9 7 - 4 0 9 1 3 】宫清顺 ， 倪国辉 ， 芦淑萍 准噶尔盆地乌尔禾油田百口泉组储层特征 及控制 因素分析 J 中国石油勘探 ，2 0 1 0 ，1 5 ( 5 ) ： 1 1 -1 6 Go n g Qi ng s hun， Ni Guo hu i ， Lu Sh up i n g Ana l ys i s o n f e a t u r e s a n d c o n t r o l l i ng f a c t o rs o f r e s e rv o i r i n Ba i k o u q ua n Fo r m a t i o n o f Wu e r h e o i l f i e l d ，J u n g g a r B a s i n J 】 C h i n a P e t r o l e u m E x p l o r a ti o n ， 2 0 1 0 ，1 5 ( 5 ) ： 1 1 1 6 【 l 4 刘俊 田，朱有信 ，李在光 三塘湖盆地石炭系火 山岩油藏特征及主控 因素 J 岩性油气藏，2 0 0 9 ，2 1 ( 3 ) ： 2 3 - 2 8 Li u J un t i a n， Zhu Yo u xi n， Li Za i g ua n g Cha r a c t e r i s t i c s a nd c o nt r o l l i ng f a c t o r s o f v o l c a n i c r e s e r vo i r o f Ca r bo n i f e r o us i n S a n t a n g h u B a s in J 】 L i t h o l o g i c Re s e r v o i rs，2 0 0 9 ，2 1 ( 3 ) ： 2 3 - 2 8 1 5 】王屿涛 ， 雷玲 ， 向英 ， 等 准噶尔盆地重点区带石油储量增长规律及 勘探潜力分析 J 】 中国石油勘探 ，2 0 1 2 ，1 7 ( 4 ) ： 8 - 1 4 W a ng Yu t a o， Le i Li n g。 Xi a ng Yi ng， e t a 1 Ana l ys i s a b o ut g r o w t h l a w a n d e x pl o r a t i o n p o t e n t i a l o f o i l r e s e r v e s i n ke y z o n es o f J u n g g a r B a s i n J C h i n a P e t r o l e u m E x p l o r a ti o n ，2 0 1 2 ， 1 7 ( 4 ) ： 8 - 1 4 1 6 】张君峰 输导体系对三塘湖盆地侏罗系油藏的控制作用 J 中国石油 勘探 ， 2 0 1 0 ， 1 5 ( 4 ) ： 2 6 - 3 0 Z ha n g J u n f e n g Co n t r o l l i ng o f pa t hwa y s y s t e m o n h yd r o c a r bo n r e s e r v o i r i n J u r a ssi c F o rm a t i o n o f S a n t a n g h u B a s i n J 】 C h i n a P e t r o l e u m E x p l o r a ti o n ，2 0 1 0 ，1 5 ( 4 ) ： 2 6 - 3 0 1 7 】孟元林，肖丽华 ，杨俊生 ，等 风化作用对西宁盆地野外露头有机质 性质的影响及校正 J 】 地球化学，1 9 9 9 ，2 8 ( 1 ) ： 4 2 5 1 M e ng Yu a ni in ， Xi a o Li hu a， Ya n g J u ns h e n g， e t a 1 I n flu e nc es o f w e a t he r i ng o n o r g a n i c ma t t e r o f o ut c r o p a nd c o r r e c t i n g me t h o d s i n Xi n i n g B a s i n J G e o c h i mi c a ，1 9 9 9 ，2 8 ( 1 ) ： 4 2 - 5 1 1 8 】魏建设，卢进才，魏仙样，等 强烈风化作用对烃源岩评价指标的影 响以额济纳旗及邻区石炭系一二叠系为例 【 J 】 地质通报 ，2 0 1 2 ， 3 1 ( 1 0 ) ： 1 7 1 5 -1 7 2 4 W e i J i a n s he， L u J i nc a i ， W e i Xi a n ya ng，e t a 1 The i nf l u e nc e o f i n t e nse we a t he r i ng o n t h e e v a l u a t i o n in d e xes o f hyd r o c a r b o n s o ur c e r o c k s： a c a s e s t u dy o f Ca r bo nif e r o u _ P e r mi a n s t r a ta o f E j in B a n n e r a n d i t s n e i g h bo r i n g a r e a s J G e o l o g i c a l B u N e t i n o f C h i n a ，2 0 1 2 ，3 1 ( 1 0 ) ： 1 7 1 5 1 7 2 4 1 9 】金凤鸣 ， 师玉雷 ， 罗强 ， 等 廊固凹陷烃源岩精细评价研究及应用 J 】 中国石油勘探 ， 2 0 1 2 ， 1 7 ( 6 ) ： 2 3 - 2 7 J i n Fe ngmi n g， Shi Yu l e i ， Luo Qi a ng， e t a 1 Re s e a r c h a nd a p pli c a t i o n o f d e ta il e d a s s e s s me n t o n hy dr o c ar bo n s o ur ce r o c k o f L a n g g u d e p r e s s i o n J C h ina P e t r o l e u m E x p l o r a ti o n，2 0 1 2 ， 1 7 ( 6 ) ： 2 3 2 7 2 0 】郑民 ，李建忠 ，吴晓智 ，等 海相页岩烃源岩系中有机质的高温裂解 生气潜力【 J 1 中国石油勘探 ，2 0 1 4 ，1 9 ( 3 ) ： 卜 l 1 Zhe ng Mi n， Li J i a nz ho ng， W u Xi a o z hi ， et a 1 Hi gh t e m p e r a t u r e py r o l ys i s g a s s o u r c ing p o t e n t i a l o f o r g a n i c ma t t e r i n ma r i n e s h a l e s o u r c e r o c k s y s t e m J 】 Ch i n a P e t r o l e u m E x p l o r a ti o n ，2 0 1 4 ，1 9 ( 3 ) ： 1 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m