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通许地区生物成因气化探调查及有利区优选

发表时间：2021/7/2 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：兰俊

[导读] 通许探区位于南华北盆地北部，具有良好的天然气勘探前景。

中石化华北油气分公司勘探开发研究院郑州河南兰俊 450006

摘要：通许探区位于南华北盆地北部，具有良好的天然气勘探前景。本文结合通许区块地球物理、油气钻探、石油地质等资料，对近地表油气地球化学异常进行综合分析与评价，对确定的化探异常进行深化认识和有利区优选，在区域近地表油气地球化学场分布特征研究基础上，查明油气化探异常的展布规律，划分通许区块杞县凹陷、庄头斜坡致密砂岩气或页岩油气富集区，为下一步勘探部署提供建议。
关键词：通许地区地球化学化探异常
        1 区域地质概况
        通许区块所处的南华北盆地，同于鄂尔多斯盆地作为华北板块的一部分，南华北盆地自上而下可划分成四个构造时期，第一为新生界地层，底面构造相对简单；其次为中生界地层，上部地层遭受强烈剥蚀，残留厚度变化大，与上覆地层呈不整合接触关系，与下伏古生界呈假整合接触关系，断裂发育；第三对应着上古生界地层，厚度较稳定；第四构造层对应下古生界地层，厚度相对较稳定 [1-2]。
        通许区块主体位于通许隆起，自西向东又划分为尉氏断阶、庄头斜坡、尉北凸起、杞县凹陷。以古生界天然气勘探为主。通许区块古生界构造复杂，构造单元边界以断裂和尖灭线为界。区内断裂发育，主要发育北西和北东向两组断裂。
        2 化探指标优选
        综合本区化探指标间的相关系数、聚类分析结果及因子解析结果，对本区的化探指标进行初步的筛选。本区的化探指标大致可分为三大类，第一类为顶空气和游离气指标以及微生物指标，这三类指标均为活跃态物质，能够直接反映油气信息，具有相对统一的成因，且与油气关系密切，影响因素小，是研究区异常划分和含油气远景评价的主要指标；第二类为酸解烃，同系列指标间相关性强，具有相同的成因，但因为该区为黄河黄泛区，近地表土壤中的酸解烃成因更多的是与近地表沉积环境有关，而与地下油气藏的对应关系需要将酸解烃成因与油气地质条件相结合加以综合研究。第三类为蚀变碳酸盐和热释汞，油气藏中的烃类向上微渗漏，并与近地表的土壤物质产生一系列化学作用，使得土壤发生蚀变，从而形成有别于非油气藏区域的化探异常。各类指标系列基本呈自相关关系，在不考虑试验性质的微生物指标前提下，以顶空气、游离气活跃态指标为主，辅以蚀变碳酸盐和热释汞，基本可以满足确定异常的地球化学信息。待单指标分析以后,并结合已知区再遴选出主要的化探指标进行综合异常解释和评价
        3通许地区区域地球化学场特征分析
        3.1 剖面化探指标分析
        在研究本区的油气地球化学特征和异常的分布、解释与评价之前，首先以两条过井化探剖面进行试验性研究，结合钻井资料，从已知到未知，从局部到区域，以期获得通许区块有效化探指标，建立油气化探异常与地下油气的响应关系，为区域化探异常解释与评价提供可遵循的依据。依据断裂分布、地层特征、构造面貌等，将通许地区划分为尉北凸起、庄头斜坡、尉氏断陷、杞县凹陷、宁陵凸起5个构造单元[3-4]，过井化探剖面位于庄头斜坡、尉北凸起和杞县断陷构造上。
        3.2区域地球化学场特征分析
        通许区块地球化学指标特征值列于表1。顶空气甲烷均值为3.24μl/kg，标准偏差为0.55μl/kg，变异系数为0.17；游离气干燥系数均值为27.52，标准偏差为31.65，变异系数为1.15；酸解烃甲烷均值为296.23μl/kg，标准偏差为136.65μl/kg，变异系数为0.46；酸解烃干燥系数均值为10.45，标准偏差为20.21，变异系数为0.19；热释汞均值为4.097ω（Hg）/10-9，标准偏差为3.49ω（Hg）/10-9，变异系数为0.85；蚀变碳酸盐均值为0.40ω（ΔC）/10-2，标准偏差为0.23ω（ΔC）/10-2，变异系数为0.58。上述各指标浓度分布范围较广，变化幅度值较小，变异系数（标偏/均值）较低，总体上属于低-中背景、均匀地球化学场范畴。这与我国主要含油气盆地地球化学场分类标准是吻合的。

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通过剖面分析，我们对通许地区地球化学背景有了大致的了解，在此基础上，我们利用趋势面分析方法来剖析整个通许区块不同化探指标的地球化学场的特征。
        ⑴顶空气甲烷
        通许地区顶空气甲烷地球化学场特征是以尉北凸起为中心，向四周呈现出逐渐加强的环形递增的形态（图7），具体来说，地球化学场强度以邸阁乡-圉镇为低强度中心区，往东西方向呈低频度增强，向南北呈高频度增强，且北部频度也是最高，强度也更强，尤其在庄头斜坡为全区最强，这也是地下烃类物质渗漏到近地表的直接反映，预示着该区域地下存在丰富的烃源供给。顶空气甲烷剩余高值主要分布在庄头斜坡自尉氏县至庄头乡一线，直至工区北边界，慰北凸起邸阁乡至工区南边界，杞县凹陷高贤乡-宗店乡-长岗镇一带。
        ⑵游离气干燥系数
        通许地区游离气干燥系数地球化学场特征表现为两个浓集中心，即庄头斜坡和杞县凹陷，强度上前者高于后者，剩余高值也主要集中在这两个构造上，这两个浓集中心区也是油气富集的指向区。在太参3及以西存在大面积的剩余高值区，分析其原因，一方面是所在区域的断裂系统发育晚，且为正断层，因而对早期形成的油气藏造成破坏，使得烃类物质沿断裂系统渗漏到地表，另一方面由于该区煤系发达，且成熟度较高，发育多套砂体，可形成煤层气，因此在近地表形成的异常也有可能是煤的干扰因素在里面。
        4 油气有利区预测与评价
        钻探揭示，南华北上古生界具有暗色泥岩和煤2类烃源岩。其中，暗色泥岩累积厚度可达200～500m，煤岩累积厚度10～40m。总的来看，上古生界各组发育的暗色泥岩和煤多属于好的烃源岩范畴，具有有机质丰度高、生烃潜力大的特点，其暗色泥岩平均有机碳含量在1.5％～2.5％之间，煤岩平均有机碳含量在50％～70％之间。纵向上，下部太原组烃源岩总体要好于上部的山西组和上、下石盒子组。通许地区上古生界有煤岩和暗色泥岩2类烃源岩，烃源岩厚度大，有机质含量高，具有生成油气的良好物质基础。煤岩是本区上古生界天然气的主力烃源岩。由于东部宁陵凸起地层被剥蚀，石炭系—二叠系煤层主要发育在通许地区西部，煤层（山西组）厚度2～10m，三个综合异常体均位于主力煤层上方。通许探区上古生界主力烃源岩为山西组山1顶部煤层。山1煤层全区稳定分布, 厚度1.5m（太参2）-16m（太参3），Ro介于2.3%-3.3%，平均值为2.8%，烃源岩进入过成熟干气生成阶段，且埋深越深成熟度越高。有机质高成熟，有利于烃类气体大量生成。
        通许区块上古生界天然气是主要勘探目标，前面提到该区上古生界暗色泥岩发育，最大累积厚度为377.0～568.5m，远超过煤层厚度，其有机碳丰度相对较低，为0.94％～2.69％，按照厚度为22m暗色泥岩相当于厚度为1m煤层的有机碳含量估算，该区暗色泥岩相当于厚度为17～26m的煤层，具有不容忽视的勘探潜力。1、2号异常体，仅山西-太原组泥岩厚度就达到80-120m，显示出该区烃源岩丰厚。
        5结论与建议
        ⑴优选了化探指标：通过干扰因素校正、数理统计、指标相关性对比等方法，在通许区块优选了四个主要化探指标：顶空气、游离气、和蚀变碳酸盐用来确定和评价化探异常；辅助指标为酸解烃、热释汞和碳酸盐。⑵通许区块的区域地球化学场介于南华北和北华北之间，属于中低背景、低变异、稳定的地球化学场特征；稳定态化探指标的地球化场指示了东西分带的油气分布特点；活跃态化探指标指示了油气的有利聚集区，且基本不受沉积环境影响。
       ⑶圈定了三个有利的油气化探综合异常：位于西部庄头斜坡的庄头综合异常、东部杞县凹陷的宗店综合异常和中部尉北凸起的邸阁南综合异常，其中庄头综合异常和宗店综合异常为优选目标区。
参考文献
[1]周小进.南华北上古生界油气成藏关键条件分析[J],2010,32(5):420-427. 石油实验地质
[2]徐汉林等.南华北盆地构造格局及构造样式[J],2003,24(1):27-33. 地球学报
时国, 田景春, 吴永良,等. 南华北地区下古生界碳酸盐岩成岩作用及其对储层的影响[J]. 地质科技情报, 2010, 29:10-15.