Hydrocarbon generation, residual hydrocarbon and petroleum expulsion characteristics of Ordovician carbonate source rocks in northern Tarim and its surrounding areas

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.2.24

Abstract

Abstract:

The Ordovician carbonate rocks in northern Tarim Basin and its surrounding areas are considered effective source rocks, however, their hydrocarbon generation, residual hydrocarbon and petroleum expulsion characteristics and the relative contribution to petroleum accumulation are not well understood. Based on the logging data and thermal simulation parameters for 21 wells in the study area, combined with geological and geochemical statistical analysis and numerical simulation, this paper aims to address the above issues and reveal the hydrocarbon expulsion behavior o f source rocks in different evolutionary stages. The results show that the hydrocarbon generation center is located in the gentle slope area of Shuntuogol-Shunnan region. The hydrocarbon expulsion occur broadly in the water-soluble, oil-soluble, diffusive and free phases in proportion of 6.5%, 0.4%, 9.8% and 83.3%, respectively. Combined with the dominant migration channels and high-quality reservoir distribution in the study area, the fault zones of the Shuntuogol low uplift/Shunnan gentle slope and southern Shaxi uplift/Shunbei gentle slope zone are identified as the next key exploration areas.

Key words: effective source rock, hydrocarbon expulsion characteristics, evolution stage, hydrocarbon expulsion phase, hydrocarbon expulsion contribution

CLC Number:

PANG Hong, PANG Xiongqi, WU Song, CHEN Junqing, HU Tao, JIANG Fujie, CHEN Dongxia. Hydrocarbon generation, residual hydrocarbon and petroleum expulsion characteristics of Ordovician carbonate source rocks in northern Tarim and its surrounding areas[J]. Earth Science Frontiers, 2023, 30(6): 213-231.

Figures/Tables 27

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井号	w(TOC)/ %	S₁/ (mg·g^-1)	S₂/ (mg·g^-1)	T_max/ ℃	w(TOC₀)^[29]/ %	w(TOC₀)^[30]/ %	井号	w(TOC)/ %	S₁/ (mg·g^-1)	S₂/ (mg·g^-1)	T_max/ ℃	w(TOC₀)^[29]/ %	w(TOC₀)^[30]/ %
LN44	0.3	0.56	0.38	441	0.92	1.18	C3	0.69	0.08	0.4	444	2.56	2.90
LN48	0.81	0.12	0.56	438	2.96	3.37	LN13	0.5	0.09	0.35	440	1.83	2.08
LN48	0.83	0.07	0.35	452	3.12	3.54	LN13	0.25	0.06	0.54	439	0.80	0.90
LN48	0.96	0.08	0.26	478	3.64	4.15	YM2	0.23	0.31	0.43	438	0.70	0.85
LN48	0.51	0.34	0.23	498	1.84	2.17	YM2	0.22	0.38	0.32	440	0.67	0.85
LN51	0.27	0.15	0.41	436	0.90	1.04	YM2	0.31	0.38	0.34	439	1.02	1.24
LN51	0.41	0.13	0.4	435	1.46	1.66	YM2	0.26	0.37	0.36	438	0.82	1.01
LN51	0.3	0.09	0.35	435	1.05	1.19	YM2	0.29	0.83	0.57	439	0.78	1.07
LN51	0.34	0.29	0.37	430	1.15	1.36	YM2	0.3	0.93	0.54	440	0.81	1.12
LN51	0.28	0.19	0.41	431	0.93	1.08	YM2	0.25	0.19	0.25	438	0.86	1.01
LN1	0.22	0.06	0.29	440	0.76	0.86	YM2	0.25	0.13	0.22	439	0.88	1.02
LN1	0.33	0.11	0.47	442	1.12	1.28	YM2	0.24	0.37	0.35	440	0.74	0.93
LN1	0.45	0.15	0.97	440	1.43	1.62	YM2	0.25	0.37	0.35	439	0.78	0.97
LN39	0.34	0.31	0.26	447	1.18	1.41	YM2	0.37	0.49	0.4	438	1.20	1.48
LN12	0.27	0.05	0.28	451	0.97	1.09	YM2	0.34	0.18	0.22	437	1.22	1.42
LN15	0.16	0.08	0.21	437	0.55	0.63	LN63	0.42	0.08	0.3	431	1.54	1.74
LG39	0.71	0.17	0.98	436	2.43	2.77	LN63	0.42	0.08	0.3	431	1.54	1.74
LG39	0.71	0.17	0.98	436	2.43	2.77	YM2	0.33	0.18	0.23	444	1.18	1.37
LG39	0.47	0.08	0.48	446	1.68	1.88	LN13	0.16	0.07	0.22	445	0.54	0.62
LG39	0.47	0.08	0.48	446	1.68	1.90	LN13	0.18	0.05	0.2	445	0.64	0.72
LG39	0.58	0.21	0.81	437	1.97	2.27	LN13	0.29	0.16	0.37	441	0.99	1.14
LG39	0.58	0.21	0.81	437	1.97	2.26	LN13	0.27	0.13	0.39	440	0.91	1.05
LG39	0.85	0.22	1.32	436	2.85	3.24	LN13	0.34	0.13	0.76	445	1.07	1.22
LG39	0.85	0.22	1.32	436	2.85	3.26	LN46	0.52	0.15	0.5	436	1.85	2.11
LG39	0.54	0.1	0.54	438	1.93	2.19	LN46	0.34	0.08	0.22	442	1.25	1.42
LG39	0.54	0.1	0.54	438	1.93	2.18	LN46	0.42	0.33	0.6	438	1.38	1.63
LG39	0.65	0.15	0.63	434	2.31	2.63	LN46	0.19	0.13	0.21	439	0.65	0.76
LG39	0.65	0.15	0.63	434	2.31	2.64	LN46	0.46	0.2	0.39	435	1.63	1.89
LG39	0.55	0.1	0.45	431	2.00	2.27	LN46	0.31	0.09	0.22	441	1.13	1.29
LG39	0.55	0.1	0.45	431	1.99	2.26	LN46	0.2	0.14	0.36	442	0.64	0.75
LG39	0.68	0.15	0.68	433	2.41	2.75	YM2	0.46	0.28	0.49	446	1.58	1.85
LG39	0.68	0.15	0.68	433	2.41	2.75	H702	0.22	0.31	0.27	429	0.70	0.87
LG39	0.63	0.1	0.44	430	2.31	2.63	H702	0.35	0.94	0.87	430	0.90	1.21
LG39	0.63	0.1	0.44	430	2.31	2.62	LD1	0.39	0.48	0.5	425	1.25	1.52
C3	0.5	0.1	0.42	441	1.81	2.05	LD1	0.46	0.23	0.43	431	1.62	1.89
C3	0.41	0.05	0.26	444	1.52	1.72	LD1	0.32	0.21	0.28	431	1.12	1.30

井号	w(TOC)/ %	S₁/ (mg·g^-1)	S₂/ (mg·g^-1)	T_max/ ℃	w(TOC₀)^[29]/ %	w(TOC₀)^[30]/ %	井号	w(TOC)/ %	S₁/ (mg·g^-1)	S₂/ (mg·g^-1)	T_max/ ℃	w(TOC₀)^[29]/ %	w(TOC₀)^[30]/ %
LN44	0.3	0.56	0.38	441	0.92	1.18	C3	0.69	0.08	0.4	444	2.56	2.90
LN48	0.81	0.12	0.56	438	2.96	3.37	LN13	0.5	0.09	0.35	440	1.83	2.08
LN48	0.83	0.07	0.35	452	3.12	3.54	LN13	0.25	0.06	0.54	439	0.80	0.90
LN48	0.96	0.08	0.26	478	3.64	4.15	YM2	0.23	0.31	0.43	438	0.70	0.85
LN48	0.51	0.34	0.23	498	1.84	2.17	YM2	0.22	0.38	0.32	440	0.67	0.85
LN51	0.27	0.15	0.41	436	0.90	1.04	YM2	0.31	0.38	0.34	439	1.02	1.24
LN51	0.41	0.13	0.4	435	1.46	1.66	YM2	0.26	0.37	0.36	438	0.82	1.01
LN51	0.3	0.09	0.35	435	1.05	1.19	YM2	0.29	0.83	0.57	439	0.78	1.07
LN51	0.34	0.29	0.37	430	1.15	1.36	YM2	0.3	0.93	0.54	440	0.81	1.12
LN51	0.28	0.19	0.41	431	0.93	1.08	YM2	0.25	0.19	0.25	438	0.86	1.01
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LN39	0.34	0.31	0.26	447	1.18	1.41	YM2	0.37	0.49	0.4	438	1.20	1.48
LN12	0.27	0.05	0.28	451	0.97	1.09	YM2	0.34	0.18	0.22	437	1.22	1.42
LN15	0.16	0.08	0.21	437	0.55	0.63	LN63	0.42	0.08	0.3	431	1.54	1.74
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LG39	0.71	0.17	0.98	436	2.43	2.77	YM2	0.33	0.18	0.23	444	1.18	1.37
LG39	0.47	0.08	0.48	446	1.68	1.88	LN13	0.16	0.07	0.22	445	0.54	0.62
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LG39	0.65	0.15	0.63	434	2.31	2.64	LN46	0.46	0.2	0.39	435	1.63	1.89
LG39	0.55	0.1	0.45	431	2.00	2.27	LN46	0.31	0.09	0.22	441	1.13	1.29
LG39	0.55	0.1	0.45	431	1.99	2.26	LN46	0.2	0.14	0.36	442	0.64	0.75
LG39	0.68	0.15	0.68	433	2.41	2.75	YM2	0.46	0.28	0.49	446	1.58	1.85
LG39	0.68	0.15	0.68	433	2.41	2.75	H702	0.22	0.31	0.27	429	0.70	0.87
LG39	0.63	0.1	0.44	430	2.31	2.63	H702	0.35	0.94	0.87	430	0.90	1.21
LG39	0.63	0.1	0.44	430	2.31	2.62	LD1	0.39	0.48	0.5	425	1.25	1.52
C3	0.5	0.1	0.42	441	1.81	2.05	LD1	0.46	0.23	0.43	431	1.62	1.89
C3	0.41	0.05	0.26	444	1.52	1.72	LD1	0.32	0.21	0.28	431	1.12	1.30

地区	深度/m	层位	δ¹³C_PDB(原油)/‰	地区	深度/m	层位	δ¹³C_PDB(原油)/‰
托普台	6 332~6 416	O₂	-32.7	顺北		O	-31.69
托普台	6 338~6 410	O₂yj	-32.9	顺北		O	-31.01
托普台	6 535~6 559	O₂yj	-32.5	顺北	7 377~7 842	O	-32.5
托普台	6 183~6 280	O₂yj	-32.52	顺北	7 274~7 358	O	-31.9
托普台	6 209~6 315	O₂yj	-32.86	顺北	7 300~8 225	O	-32.3
托普台	6 350~6 400	O₂	-32.57	顺北	7 259~7 526	O	-32.3
托普台	6 532~6 655	O₂	-32.65	顺北	7 489~7 527	O	-32.3
托普台	6 130~6 218	O₂	-32.69	顺北	7 395~8 064	O	-31.7
托普台	6 357~6 461	O_1-2_y	-33.29	顺北	7 555~7 876	O	-32.4
托普台	6 289~6 446	O₂yj	-32.8	顺北	7 570~8 121	O	-30.6
托普台	6 493~6 576	O₂	-32.59	跃参	7 179~7 260	O	-32.8
托普台	6 689~6 750	O₂yj	-32.54	跃参	7 197~7 288	O	-32.4
托普台	6 212~6 882	O₂	-32.71	跃参	7 191~7 295	O	-32.2
托普台	6 268~6 382	O₂	-32.39	跃参	7 147~7 195	O	-32.3
托普台	6 412~6 845	O₂	-32.83	跃参	7 109~7 202	O	-32.1
顺北		O	-31.77	跃参	7 114~7 205	O	-32.5
顺北		O	-31.82	跃参	7 060~7 092	O	-32.4
顺北		O	-31.92	跃参	7 343~7 442	O	-32.3
顺北		O	-32.04	跃参	7 143~7 208	O	-32.2
顺北		O	-32.00	跃参	7 194~7 323	O	-32.2
顺北		O	-32.69

地区	深度/m	层位	δ¹³C_PDB(原油)/‰	地区	深度/m	层位	δ¹³C_PDB(原油)/‰
托普台	6 332~6 416	O₂	-32.7	顺北		O	-31.69
托普台	6 338~6 410	O₂yj	-32.9	顺北		O	-31.01
托普台	6 535~6 559	O₂yj	-32.5	顺北	7 377~7 842	O	-32.5
托普台	6 183~6 280	O₂yj	-32.52	顺北	7 274~7 358	O	-31.9
托普台	6 209~6 315	O₂yj	-32.86	顺北	7 300~8 225	O	-32.3
托普台	6 350~6 400	O₂	-32.57	顺北	7 259~7 526	O	-32.3
托普台	6 532~6 655	O₂	-32.65	顺北	7 489~7 527	O	-32.3
托普台	6 130~6 218	O₂	-32.69	顺北	7 395~8 064	O	-31.7
托普台	6 357~6 461	O_1-2_y	-33.29	顺北	7 555~7 876	O	-32.4
托普台	6 289~6 446	O₂yj	-32.8	顺北	7 570~8 121	O	-30.6
托普台	6 493~6 576	O₂	-32.59	跃参	7 179~7 260	O	-32.8
托普台	6 689~6 750	O₂yj	-32.54	跃参	7 197~7 288	O	-32.4
托普台	6 212~6 882	O₂	-32.71	跃参	7 191~7 295	O	-32.2
托普台	6 268~6 382	O₂	-32.39	跃参	7 147~7 195	O	-32.3
托普台	6 412~6 845	O₂	-32.83	跃参	7 109~7 202	O	-32.1
顺北		O	-31.77	跃参	7 114~7 205	O	-32.5
顺北		O	-31.82	跃参	7 060~7 092	O	-32.4
顺北		O	-31.92	跃参	7 343~7 442	O	-32.3
顺北		O	-32.04	跃参	7 143~7 208	O	-32.2
顺北		O	-32.00	跃参	7 194~7 323	O	-32.2
顺北		O	-32.69

井位	层位	O/C	H/C
TZ4	O₃	0.14	0.85
TZ4	O₃	0.1	0.55
TZ11	O₃	0.1	0.6
TZ12	O₃	0.11	0.91
SHB2	O₃	0.11	0.43
TZ12	O₂₊₃	0.2	0.96
TC1	O₃	0.052	1.08
TC1	O₃	0.068	1.00
TC1	O₃	0.07	0.71
LN46	O	0.14	1.08
LN46	O	0.18	0.78
LN46	O	0.10	1.10
LN46	O	0.12	0.74
LN46	O	0.13	0.57
LN46	O	0.07	0.51
LN46	O	0.07	1.16
LN46	O	0.13	0.84
LN46	O	0.05	1.07
LN48	O	0.04	1.03
LN54	O	0.03	0.93