准南环博格达山中二叠统有机质富集机制与生烃演化特征

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:txj8u5yhb
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我国西部准噶尔盆地南缘中二叠统芦草沟组广泛分布富有机质页岩。很多学者评价了博格达山附近二叠系芦草沟组(或平地泉组)油页岩的有机质丰度,并通过地球化学方法探究其有机质富集机理。然而环博格达山周边不同地区富有机质页岩在平面上和纵向上的展布存在很强的非均质性、有机质聚集机制及主控因素尚不明确,各类泥页岩的生烃动力学研究比较薄弱,严重制约研究区油气勘探的深化。本文针对研究区中二叠统富有机质泥页岩发育和生烃演化研究方面存在的问题,系统分析对比了环博格达山周边不同地区中二叠统的岩性组合特征及分布规律;通过有机岩石学、有机地球化学和元素地球化学等方法恢复了环博格达山不同地区中二叠统沉积时期的古生产力、古氧化还原条件、古盐度和沉积速率,探究了多因素控制下的有机质聚集机理,并尝试构建方程表征多因素综合影响有机质聚集的过程;通过高温高压热模拟实验和Rock-Eval实验,系统分析了研究区中二叠统不同类型泥页岩的生烃动力学特征,恢复了研究区主要构造带中二叠统的沉积埋藏史与烃源岩生烃史。研究结果表明,平面分布上,环博格达山地区中二叠统富有机质泥页岩主要分布在博格达山西部乌鲁木齐附近以及博格达山北麓;在纵向分布上,中二叠统自下而上普遍发育2个沉积旋回,每一期经历砂砾岩—泥页岩—砂岩的过程,其中富有机质页岩或油页岩分布在两期旋回的泥页岩层段。上下两段泥页岩的有机质丰度相近,而地表普遍出露上层泥页岩段。在博格达山北麓和西部地区,中二叠统泥页岩沉积时期的古生产力较高。富有机质沉积物中,有机质生源多表现为原核生物(细菌)、藻类和高等植物混合输入。环博格达山中二叠统沉积环境处于厌氧环境,其中在博格达山北麓可能存在硫化的强还原环境。除了博格达山南部的柴窝堡凹陷偶见微咸水环境外,中二叠统沉积时期湖盆水体以淡水为主。环博格达山不同地区中二叠统沉积速率存在差异。在早期旋回中,博格达山北麓的奇1井有机质富集主要归因于硫化的强还原环境对有机质的保存;在上部沉积旋回中,环博格达山中二叠统沉积有机质的富集主要归因于营养元素的充分供给导致的古生产力爆发,博山西侧处于厌氧的环境。此外,遭受风化淋滤作用较弱的物源供给可能更易引发沉积过程中的有机质富集。生烃动力学计算结果表明,博格达山中二叠统Ⅰ型油页岩生油活化能较高,为65.94 kcal/mol;Ⅱ型有机质生烃活化能主峰分布在52~60 kcal/mol。含硫量较高的烃源岩的表观生烃活化能较低。受到博格达山隆升的影响,环博格达山不同地区二叠系烃源岩表现出不同的生烃演化特征。研究区中二叠统烃源岩的生烃高峰均在晚侏罗世以前。在博格达山北麓,靠近博格达山的构造块体因抬升剥蚀较明显,中二叠统烃源岩的成熟度相对较低,但是在博格达山北侧埋藏深度较大的区域,由于成熟度较高,烃源岩存在大规模生烃可能。博格达山西部地区推覆体下盘中二叠统烃源岩成熟度较高。在柴窝堡凹陷中央断褶带,中二叠统烃源岩的成熟度最高,但是烃源岩生烃潜力较差,因此并不能贡献大规模油气资源。柴窝堡凹陷北部推覆带靠近博格达山地区,由于抬升较大,导致烃源岩生烃转化率有限。位于柴窝堡凹陷北部冲断带断层下盘的烃源岩有机质丰度较高,且受博格达山隆升影响较小,因此成熟度适中,生烃转化率较高,推测存在大规模生烃。
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