濰北凹陷孔店組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型研究

羅 睿 陳 婷 王 鵬 王樂(lè)聞

（成都理工大學(xué)，成都 610059）

濰北凹陷孔店組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型研究

羅 睿 陳 婷 王 鵬 王樂(lè)聞

（成都理工大學(xué)，成都 610059）

利用干酪根的微組分、干酪根元素組成、巖石熱解結(jié)果和飽和烴色譜特征對(duì)濰北凹陷孔店組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型進(jìn)行研究。結(jié)果表明，濰北凹陷孔店組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ和Ⅲ為主，濰北凹陷的北部洼陷以I型有機(jī)質(zhì)為主，濰北凹陷灶戶斷鼻地區(qū)有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2型和Ⅲ型為主。有機(jī)質(zhì)為低等水生物和陸源高等植物混合輸入，低等水生物略占優(yōu)勢(shì)。

濰北凹陷；孔店組；有機(jī)質(zhì)類型；干酪根顯微組分；巖石熱解

濰北凹陷為一陸相斷陷凹陷，分布在沂沐斷裂帶內(nèi)，屬于昌濰坳陷的次級(jí)構(gòu)造單元。其地理位置在山東省昌邑和濰縣兩地區(qū)內(nèi)，其北部邊界為古城-濰河口斷層，東側(cè)為昌邑-大店斷裂，南與濰縣凸起相鄰，西側(cè)為濰北凸起。濰北凹陷主要發(fā)育了以下幾套地層：較老的中生界白堊系地層，新生界古近系孔店組和沙河街組四段地層，新近系館陶組和明化鎮(zhèn)組地層，第四系平原組地層。其中烴源巖發(fā)育的地層主要為孔店組地層，孔二段（孔店組二段簡(jiǎn)稱為“孔二段”）是研究區(qū)最為重要的烴源巖，孔二段又分為孔二上亞段、中亞段、下亞段，各亞段烴源巖特征又有一定差異［1-2］。認(rèn)識(shí)研究區(qū)地層特征及烴源巖分布層位，對(duì)研究該區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)及油氣都有重要意義。有機(jī)質(zhì)類型在很大程度上決定了烴源巖的生烴能力。

1 干酪根顯微組分特征

由于干酪根的顯微組分在顯微鏡下容易觀察和分類，因此干酪根顯微組分常成為確定烴源巖母質(zhì)和源巖有機(jī)質(zhì)類型最為直觀和便捷的方法［4-5］。根據(jù)前人對(duì)研究區(qū)孔店組烴源巖樣品的抽提分析資料，對(duì)濰北凹陷央5井、昌64井、昌67井和昌3-1井等孔店組9個(gè)烴源巖的干酪根顯微組成進(jìn)行了分析［3］（表1），從表1可以看出濰北凹陷孔店組不同樣品的腐泥組、鏡質(zhì)組含量變化范圍很大。干酪根不同顯微組分組合特征，代表了不同的有機(jī)質(zhì)類型?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)定各組分的相對(duì)百分含量，利用有機(jī)質(zhì)類型指數(shù)(TI)來(lái)劃分有機(jī)質(zhì)類型：

根據(jù)TI指數(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)：TI＞80，Ⅰ型干酪根；40＜TI＜80，Ⅱ1型干酪根；0＜TI＜40，Ⅱ2型干酪根；TI＜0，Ⅲ型干酪根。通過(guò)計(jì)算TI值得到了濰北凹陷孔店組烴源干酪根的類型（表1）。干酪根鏡檢類型Ⅰ型和Ⅲ型所占比例幾乎相當(dāng)，說(shuō)明濰北凹陷孔店組烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型較為復(fù)雜，既有腐泥型又有腐植型。

2 干酪根元素組成

干酪根H/C原子比和C/O原子比是劃分烴源巖有機(jī)質(zhì)類型的重要指標(biāo)之一，尤其是當(dāng)烴源巖熱演化程度不太高時(shí)，根據(jù)范氏圖版可以直觀地判斷出源巖有機(jī)質(zhì)的類型。據(jù)前人研究，濰北凹陷孔店組烴源巖的熱演化程度相對(duì)較低，主要處于低成熟-成熟階段［1-2］，可以根據(jù)范氏圖版對(duì)烴源巖進(jìn)行有機(jī)質(zhì)分類（圖1）。濰北凹陷區(qū)孔店組共測(cè)定了28個(gè)干酪根元素組成，其中屬于Ⅰ型的有10個(gè)樣品，占35%；屬于Ⅱ1型的有1個(gè)樣品，占4%；屬于Ⅱ2型的有6個(gè)樣品，占21%；屬于Ⅲ型的有10個(gè)樣品，占35%。從圖1中還可以看出，濰北凹陷的北部洼陷和灶戶斷鼻兩地區(qū)的樣點(diǎn)各有其分布中心，前者11個(gè)樣點(diǎn)中有10個(gè)分布在I型有機(jī)質(zhì)演化軌跡線范圍內(nèi)，O/C原子比小于0.1；只有1個(gè)樣點(diǎn)分布在Ⅲ型有機(jī)質(zhì)演化軌跡范圍內(nèi)，O/C原子比大于0.2，這件樣品是典型的煤層樣品，位于孔二中亞段。灶戶斷鼻共17件樣品，絕大部分位于Ⅱ2型和Ⅲ型有機(jī)質(zhì)演化軌跡線之間，O/C比值在0.1～0.25之間；分布在I型和Ⅱ1型軌跡線附近的一個(gè)樣品為孔二上亞段腐泥質(zhì)頁(yè)巖樣品。濰北凹陷的北部洼陷以I型有機(jī)質(zhì)為主，濰北凹陷灶戶斷鼻地區(qū)有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2型和Ⅲ型為主，這反映了北部洼陷有機(jī)質(zhì)類型優(yōu)于灶戶斷鼻。

表1 濰北凹陷孔店組烴源巖干酪根顯微組分鑒定表

圖1 烴源巖干酪根的元素組成范氏圖

圖2 濰北凹陷孔店組源巖氫、氧指數(shù)分布圖

3 巖石熱解特征

巖石熱解分析能對(duì)巖石作出快速定量的評(píng)價(jià)，目前該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到了普遍的應(yīng)用。巖石熱解分析結(jié)果為一熱解圖譜，通過(guò)該圖譜可以直接或間接得到一系列非常有用的油氣研究參數(shù)，例如游離烴量（S1）、熱解烴量（S2）、總烴量（S1+S2）、最高熱解溫度（Tmax）、熱解轉(zhuǎn)化率（Ip）、氫指數(shù)（IH）和氧指數(shù)（IO）等，它們對(duì)研究有機(jī)質(zhì)類型及成熟度等有十分重要的意義。最高熱解溫度（Tmax）、氫指數(shù)（IH）和氧指數(shù)（IO）這三個(gè)參數(shù)通常用來(lái)分析有機(jī)質(zhì)的類型［7］。雖然氫指數(shù)和氧指數(shù)可以作為有機(jī)質(zhì)類型劃分指標(biāo)，但成熟度對(duì)劃分結(jié)果有一定的影響，有機(jī)質(zhì)越成熟其影響作用越大。據(jù)前人分析［1］，濰北凹陷孔店組烴源巖大部分處于未成熟-成熟階段，所以巖石熱解參數(shù)（氫指數(shù)、氧指數(shù)）可以用來(lái)分析研究區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型。烴源巖熱解氫指數(shù)和氧指數(shù)在研究區(qū)孔店組烴源巖不同層段表現(xiàn)出較大的差異性（圖2）?？锥蟻喍蔚臉狱c(diǎn)主要分布在300mg/gc＜IH＜750mg/gc 和 IO＜50mg/gc 的區(qū)間 內(nèi) ，有機(jī)質(zhì)類型主要是I型和Ⅱ1型；孔二中亞段的樣品分布范圍相當(dāng)集中，在靠近右下角的區(qū)域內(nèi)，主要為Ⅱ2型和Ⅲ型有機(jī)質(zhì)；孔二下亞段樣品大多集中分布在了最下部的區(qū)域內(nèi)，體現(xiàn)了Ⅲ型有機(jī)質(zhì)的特征。

4 飽和烴色譜特征

烴源巖抽提物的飽和烴分布特征，可以反映有機(jī)質(zhì)類型的優(yōu)劣。一般認(rèn)為，來(lái)自低等浮游生物的類脂體生源母質(zhì)，其主峰碳靠近相對(duì)的低碳數(shù)，而且低碳部分較多，高碳數(shù)部分較少，分布呈前單峰型；而以高等植物為生源母質(zhì)，則表現(xiàn)為主峰碳靠近相對(duì)的高碳數(shù)，高碳數(shù)部分較豐富，低碳數(shù)部分貧乏，呈后峰型。混合型有機(jī)質(zhì)則介于兩者之間呈雙峰型。

圖3 濰北凹陷孔店組烴源巖飽和烴色譜圖

根據(jù)濰北凹陷孔店組源巖抽提物的飽和烴色譜特征（圖3），碳數(shù)分布范圍在 C14～C36之間，峰型以前峰型為主（主峰碳分布范圍為C16～C19），其次是后峰型和雙峰型。飽和烴色譜特征表明研究區(qū)源巖的有機(jī)質(zhì)類型復(fù)雜，既有陸源高等植物，也有低等生物有機(jī)質(zhì)的輸入，低等水生物略占優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié) 論

干酪根顯微組分特征、巖石熱解特征、干酪根元素組成表明，濰北凹陷孔店組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型復(fù)雜，Ⅰ型、Ⅱ1型、Ⅱ2型、Ⅲ型干酪根都存在，但以Ⅰ型和Ⅲ型為主。干酪根元素組成差異表明，濰北凹陷的北部洼陷以I型有機(jī)質(zhì)為主，濰北凹陷灶戶斷鼻地區(qū)有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2型和Ⅲ型為主，北部洼陷有機(jī)質(zhì)類型優(yōu)于灶戶斷鼻。巖石熱解特征表明，孔二上亞段主要屬于I型和Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)；孔二中亞段主要為Ⅱ2型和Ⅲ型有機(jī)質(zhì)；孔二下亞段樣點(diǎn)主要為Ⅲ型有機(jī)質(zhì)。飽和烴色譜特征說(shuō)明，源巖的有機(jī)質(zhì)為陸源高等植物和低等生物有機(jī)質(zhì)的混合輸入，低等水生物略占優(yōu)勢(shì)。

[1]汪巍，沈忠民，陳義才，等.濰北凹陷孔店組烴源巖生物標(biāo)志物特征及地球化學(xué)意義[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006，33(1)：42-47.

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[6]曾花森，霍秋立，張曉暢，等.應(yīng)用巖石熱解數(shù)據(jù)S2-TOC相關(guān)圖進(jìn)行烴源巖評(píng)價(jià)[J].地球化學(xué)，2010，39（6）：574-579.

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Research on Types of Organic Matter of Hydrocarbon Source Rocks in Kongdian Formation in Weibei Depression

LUO RuiCHENG TingWANG PengWANG Le-wen
(Chengdu University of Technology,Chengdu 610059)

Through studying the organic matter types in Weibei sag by Kerogen maceral,Kerogen element composition,Rock-Eval and gas chromatographic analysis of the saturated hydrocarbon,the results show that the organic matter types are complicated and the main types are Type I and Type III.The organic is mainly Type I in northern sub-sag area and Type II 2 and III in Zhaohu area.The organic matter comes form the lower aquatic organisms and land-sourced higher plants,but lower aquatic organisms is slightly dominant.

Weibei sag；Kongdian formation；organic matter types；Kerogen maceral；Rock-Eval

TE122

A

1673-1980（2011）06-0069-03

2011-07-02

羅睿（1987-），女，寧夏石嘴山人，成都理工大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橛蜌獾厍蚧瘜W(xué)及成藏動(dòng)力學(xué)。