青海南部开心岭-乌丽冻土区是青藏高原天然气水合物赋存的有利地区,该区二叠系那益雄组的烃源岩是形成天然气水合物的重要气体来源。为系统评价该地层烃源岩特征,对研究区钻井岩心泥岩样品进行了有机地球化学分析。结果表明,研究区烃源岩有机质含量较高,有机质成熟度为高-过成熟,且干酪根类型以II型为主。由于所测岩样现今埋深均较浅,长期的风化、淋滤作用导致实验测定的残余有机质丰度偏低,需要进行有机质丰度恢复以重新评价。综合分析认为,该区二叠纪那益雄组烃源岩达到了好的烃源岩评价标准。此外,该烃源岩在演化过程中已经产生并排出了大量的烃,且目前处于干气大量产生的阶段,被深大断裂导通的深部烃源岩可为天然气水合物的形成提供重要的气源。
基于开心岭和乌丽地区天然气水合物钻探试验井相关资料,在天然气水合物含油气系统理论的指导下,对青海南部冻土区天然气水合物的形成要素进行了分析。研究表明:青海南部冻土区具备较好的形成水合物的温度压力条件,冻土平均厚度达84m,连续稳定发育的冻土层可作为水合物天然的盖层;冻土层下平均地温梯度2.03℃/100m,甲烷水合物稳定带计算值为240～450m;那益雄组煤系烃源岩广泛发育、厚度大、TOC含量高且处于高-过成熟阶段,可以作为良好的烃源岩;区内褶皱、断层、裂隙发育,相互连通后不仅可以为流体提供高效的运移通道,还能为水合物提供良好的储集空间。钻探实践表明:研究区具有良好的天然气水合物勘探前景,天然气的来源及气体的运移-聚集是其成藏的关键控制因素,并形成以裂缝型天然气水合物为主的水合物矿藏。此外,青藏高原冻土层的发育深刻影响了天然气水合物的形成和保存,其与水合物含油气系统各要素在空间上的配置,共同控制了水合物的形成和分布。
以近两年天然气水合物资源勘查与试采工程国家专项在青海南部乌丽—开心岭冻土区开展的气源岩调查资料为基础,重点对上二叠统乌丽群那益雄组和上三叠统结扎群巴贡组烃源岩的有机地球化学指标进行分析。结果显示研究区上二叠统乌丽群那益雄组和上三叠统结扎群巴贡组烃源岩有机质含量中等,有机质类型主要为III型,且成熟度较高,大多数样品有机质达到高成熟或过成熟,处于生湿气和干气阶段,能够产生大量烃类气体来满足该区天然气水合物形成时所需的气源条件;上二叠统那益雄组泥岩和上三叠统巴贡组灰岩可成为该区天然气水合物的主要气源岩。