有机质热演化阶段和油气生成期

1.研究成果的沿革

(1)以已知气藏为例:戴金星、朱岩等(1987)依据拗陷北段的中坝T₃x²气藏，甲烷同位素δ¹³C－36.4‰、δD－15.92‰、组分C₂+8.04%，采用Schoell(1983)天然气成因分类，建立了煤成(型)气源岩R₀与δ¹³C回归方程，提出中坝T₃x²天然气主要是凝析油伴生的热降解气，R₀为0.5%～1.2%。同理研究表明，拗陷南段的平落坝T₃h²(即T₃x⁴)气藏，甲烷同位素δ¹³C－34.31‰、δ_D－151.6‰、组分C₂+2.32%，主要是凝析油伴生的热降解气，R₀为0.67%～1.52%。汉王场T₃h²(即T₃x⁴)气藏，甲烷同位素δ¹³C－28.94‰、δD－148.90‰、组分C₂+0.18%，R₀>2%，生成深部热裂解气。

(2)以层位为例。罗启后等(1988)以川西拗陷上三叠统须三段、跨洪洞组(即T₃x¹)选择了川鸭91井、大参井、油一井，划分了T₃x³、T₃x¹进入成熟、成油高峰和高成熟3个阶段，并确定了各井层位进入各阶段的时代(表8-11)。

表8-11 川西地区上三叠统有机质成熟阶段分期

注:括号中的数据为距今百万年。

(3)以钻井为例。四川石油局川西北矿区(1996)波及拗陷的9口钻井资料分析了T₃x²、T_3h²(即T₃x⁴)层位的δ¹³C‰、δD‰、C₂%数据，划分了天然气成因类型，提出了在成岩作用中期Jt－Jc沉积期间，埋藏深度2800m左右，温度达到120.6℃，源岩成熟度R₀为0.67%～1.5%，生成凝析油伴生的热降解气;在成岩作用晚期Tc^3－4至下第三系沉积期内，埋藏深度最大达到5500m，为晚期热裂解气(表8-12)。

表8-12 天然气成因类型

注:T₃h－T₃x;T_C—与凝析油伴生的热解气;TT_h—晚期的热裂解气(腐殖型);TT_m—晚期的热裂解气(腐殖型)。

(4)以镜煤质反射率R₀值在侧向上分布态势为例。由石油勘探开发研究院廊坊分院编制的(图8-17)表明:川西拗陷上三叠统R₀除在拗陷西边界北端呈狭长条形分布面积甚小、R₀<1.3%外，其他地区R₀均>1.3%，进入生成凝析油气带，可大量生成甲烷，最大值分布在拗陷沉积中心，R₀=2.0%，进入生成热裂解气带。

图8-17 川中、川西地区上三叠统烃源岩热演化程度图(R₀等值线图)

2.有机质热演化阶段和油气生成期的定位

笔者以川西拗陷川合100井上三叠统干酪根含量和川鸭91井上三叠统有机碳含量以及两井的镜煤质反射率(R₀)值随埋藏深度的系统测试数据为研究的切入点，并将3种数据勾画成图(图8-16)。由图可知，有机质热演化阶段存在2个显著特点:其一，埋藏深度在2800～4000m之间、R₀为1.0%～1.5%，进入成熟阶段，生成凝析油伴生的热降气，液态烃生成量很少，主要生成大量甲烷;其二，埋藏深度在4500～5500m之间、R₀为2.0%～2.3%，进入高成熟阶段，生成热裂解气。为了确定上三叠统各研究层在地史过程中各地质时段达到生成热降解气和热裂解气的深度，根据采用逆求解反演法恢复计算的三叠纪末、中侏罗世沙溪庙期末、中侏罗纪末和白垩纪末4个地质时段各研究层计算点的顶板埋藏深度，勾画了各地质时段各研究层顶板埋藏深度系列图，用以判定拗陷不同地段各研究层的油气生成期。

现以上三叠统生烃层T₃x²～T₃x⁵在4个地质时段的埋藏深度和油气生成期(表8-13和图8-18～8-21)概括如下:

表8-13 上三叠统生烃层油气生成期

注:括号内数据为顶板埋藏深度，单位m。

(1)T₃x²生烃层在三叠纪末油气未成熟;中侏罗世沙溪庙期末开始进入生成凝析油伴生的热降解气，分布在彭县、绵阳、中江、成都围限的范围内;侏罗纪末至白垩纪末，拗陷内均已进入生成凝析油伴生的热降解气，是主要生成期;白垩纪末，在彭县、中江、绵阳和剑阁、苍溪两地区进入高成熟阶段，生成热裂解气。

(2)T₃x³生烃层在三叠纪末油气未成熟;中侏罗世沙溪庙期末开始进入成熟阶段，生成凝析油伴生的热降解气，仅分布在绵阳有限范围内;侏罗纪末，除拗陷南边界内侧和西边界内侧的江油油气未成熟外均已进入生成凝析油伴生的热降解气;白垩纪末，除前期末成熟的分布范围明显缩小外均已成熟。侏罗纪末至白垩纪末是主要生成期。

(3)T₃x⁴生烃层在三叠纪末和中侏罗世沙溪庙期末油气均未成熟;侏罗纪末，拗陷内除南边界内侧和西边界内侧的江油、往北的剑阁、往南的彭县面对的东边界内侧油气未成熟外，均已进入生成凝析油伴生的热降解气;白垩纪末，除前期未成熟的分布范围缩小外，拗陷其他地区继续生成热降解气。侏罗纪末至白垩纪末是主要生成期。

图8-18 川西拗陷上三叠统T₃x²层顶板埋藏深度系列图

(4)T₃x⁵生烃层在三叠纪末和中侏罗世沙溪庙期末油气均未成熟;侏罗纪末，在成都、中江、绵阳、梓潼、剑阁一线以东均已进入生成凝析油伴生的热降解气，以西均未成熟;白垩纪末，在彭山、彭县、绵阳、梓潼和剑阁一线以东均已进入生成凝析油伴生的热降解气，以西均未成熟。