阜康凹陷中下侏羅統(tǒng)煤系烴源巖地球化學(xué)特征

付 歡，王振奇，王澤勝，龐秋維，況 昊

（1.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長(zhǎng)江大學(xué) ，湖北荊州 434023；2.中國(guó)石油新疆油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）

阜康凹陷中下侏羅統(tǒng)煤系烴源巖地球化學(xué)特征

付 歡1，王振奇1，王澤勝2，龐秋維1，況 昊1

（1.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長(zhǎng)江大學(xué) ，湖北荊州 434023；2.中國(guó)石油新疆油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）

阜康凹陷侏羅系烴源巖為一套沼澤相-淺湖相含煤沉積，通過(guò)研究系統(tǒng)評(píng)價(jià)了該套烴源巖的生烴潛力，認(rèn)為其泥巖有機(jī)質(zhì)豐度高、類(lèi)型以Ⅱ2—Ⅲ型為主、處于中等熱演化階段，主要以生濕氣為主；煤層及共生的碳質(zhì)泥巖生烴母質(zhì)為Ⅲc型，以鏡質(zhì)組為主，以生氣為主，同時(shí)亦能形成一定數(shù)量的輕質(zhì)油。前人研究認(rèn)為，位于白家海凸起最北端的彩南油田原油中侏羅系烴源巖的貢獻(xiàn)平均為60%左右，董1井頭屯河組原油也來(lái)源于侏羅系烴源巖；彩17井八道灣組天然氣既有八道灣組煤層氣，又有二疊系平地泉組油型氣混合的可能，表明侏羅系烴源巖的生烴潛力在準(zhǔn)東地區(qū)油氣勘探過(guò)程中具有十分重要的意義。

中下侏羅統(tǒng)；油源對(duì)比；烴源巖評(píng)價(jià)；阜康凹陷

阜康凹陷是準(zhǔn)東地區(qū)地層發(fā)育最全、烴源巖最多、構(gòu)造變動(dòng)最小、相對(duì)勘探程度最低的一個(gè)凹陷。阜康凹陷侏羅系烴源巖主要發(fā)育于中下侏羅統(tǒng)八道灣組、三工河組和西山窯組，為一套沼澤相-淺湖相含煤沉積，有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要以Ⅲ型為主，具有良好的生烴潛力。位于白家海凸起最北端的彩南油田原油中侏羅系烴源巖的貢獻(xiàn)平均為60%左右［1-2］，中石化中部4區(qū)塊董1井中侏羅統(tǒng)頭屯河組原油穩(wěn)定碳同位素值偏重（-26.1‰），與侏羅系原油δ13C值相近，為侏羅系煤系烴源巖［3］。彩17井八道灣組天然氣既有八道灣組煤層氣，又有二疊系平地泉組油型氣混合的可能［4］。因此，中下侏羅統(tǒng)烴源巖的地化特征及勘探潛力值得關(guān)注。

1 侏羅系煤系烴源巖平面分布特征

中下侏羅統(tǒng)以辮狀河-辮狀河三角洲-湖泊相沉積體系為主體，其泥巖互層夾煤層為主要烴源巖［5］。侏羅系共有八道灣組煤巖、泥巖、碳質(zhì)泥巖，三工河組泥巖，西山窯組煤巖、泥巖、碳質(zhì)泥巖等7套烴源層［6］。根據(jù)準(zhǔn)噶爾盆地八道灣組和三工河組泥質(zhì)烴源巖厚度圖（圖1），結(jié)合已鉆揭井的統(tǒng)計(jì)分析中下侏羅統(tǒng)暗色泥巖最大的沉積中心在阜康凹陷，最大厚度在900 m以上，有效面積為5 212 km2，另一個(gè)沉積中心在東道海子北凹陷，暗色泥巖達(dá)700 m，往白家海凸起有一定程度的減薄。據(jù)鉆井資料統(tǒng)計(jì)中下侏羅統(tǒng)煤巖在研究區(qū)均有分布，只是在較高的部位有剝蝕，如沙北凸起彩19井附近，煤層的沉積中心位于阜北斜坡區(qū)阜16井附近，最厚達(dá)60 m。

圖1 研究區(qū)中下侏羅統(tǒng)暗色泥巖等厚圖

2 侏羅系煤系烴源巖地球化學(xué)特征

2.1 色譜特征

總體上看侏羅系烴源巖普遍含有較高的姥鮫烷，而植烷含量相對(duì)較低，Pr／Ph的平均值為3.50，C21＋ C22／C28＋ C29分布區(qū)間為1.12～7.86，反映了侏羅系沉積有機(jī)質(zhì)是以陸源為主，且沉積于較氧化的環(huán)境［2］。侏羅系巖樣檢測(cè)結(jié)果顯示，主峰碳主要為C23，所有樣品的正構(gòu)烷烴分布曲線均為齒狀的非平滑曲線（圖2），個(gè)別泥巖樣品為雙峰形說(shuō)明母源除主要以陸源高等植物輸入外，也有部分低等水生生物的輸入。侏羅系巖樣的正構(gòu)烷烴CPI值和OEP值均大于1.0，具奇碳優(yōu)勢(shì)，其中CPI值變化不大，最大為1.61，最低為1.01，但OEP值變化較大，最大為2.96，最低為1.1，且靠近凹陷中心巖樣CPI和OEP值均趨近1.0，說(shuō)明白家海-阜北斜坡區(qū)所檢測(cè)的侏羅系巖樣成熟度有一定變化，大多數(shù)處于未熟-低成熟階段，阜康凹陷斜坡區(qū)部分巖樣已處于成熟階段［7］。

圖2 阜北斜坡區(qū)侏羅系巖樣正構(gòu)烷烴分布

2.2 烴源巖生物標(biāo)志化合物特征-質(zhì)譜特征

侏羅系烴源巖總體上C19三環(huán)萜烷含量比較高，常常是C19比C20、C21稍小一些，該比值都在0.6以上。C19與C23的比值基本上在0.5以上，有的甚至高達(dá)13。五環(huán)萜烷的分布特征是C27、C29藿烷的含量特別高，與C30藿烷的強(qiáng)度相差不多。Ts（C27三降藿烷）相對(duì)Tm的含量很低，Ts／Tm的比值通常小于0.2，而二疊系烴源巖中Ts／Tm一般在0.5以上。整體上看，侏羅系樣品的γ- 蠟烷含量低，伽馬蠟烷／C30藿烷的比值通常小于0.1，與二疊系差別很大，二疊系烴源巖中伽馬蠟烷／C30藿烷一般在0.2以上，反映了沉積水體不穩(wěn)定的濱湖沼澤和三角洲平原沼澤相。C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)C29ααα20S／（20S＋20R）、C29αββ（αββ＋ααα）分布范圍分別為0.23～0.49、0.24～0.63。C31藿烷22S／（20S＋20R）分布為0.45～0.6，表明侏羅系巖樣處于未熟-低成熟階段，且多數(shù)樣品已處于低成熟階段［8-9］。侏 羅 系 烴 源 巖 αααC29膽 甾 烷 （20R ）和αααC27膽甾烷（20R）含量相對(duì)比較高，C27甾烷仍略低于C29甾烷，而αααC28膽甾烷（20R）含量比較低，泥巖樣品αααC27膽甾烷（20R ）／αααC29膽甾烷（20R）的比值為0.4以上，αααC28膽甾烷（20R）／αααC29膽甾烷（20R）在0.3～0.45之間，構(gòu)成“V”型結(jié)構(gòu)，煤和碳質(zhì)泥巖樣品αααC27膽甾烷（20R ）／αααC29膽甾烷（20R ）的比值常小于0.2，αααC28膽甾烷（20R）／αααC29膽甾烷（20R ）比值基本小于0.3，構(gòu)成反“L”型結(jié)構(gòu)。

2.3 油源對(duì)比

阜康斜坡帶阜11井，阜2井、沙15井、東道2井區(qū)侏羅系地層中原油碳同位素值比較大，δ13C分布為-27.32‰～-26.25‰ ，平均-26.79‰（表1）。類(lèi)異戊二烯烷烴中姥鮫烷占很大優(yōu)勢(shì)，Pr／Ph值一般大于3，為一定氧化沉積環(huán)境下陸源高等生物輸入的標(biāo)志［6］；在三環(huán)萜烷的分布上（圖3），該類(lèi)原油以C19、C20三環(huán)萜烷為主，其它萜烷則相對(duì)很低，C24四環(huán)萜烷很明顯地高于C26三環(huán)萜烷，C24四環(huán)萜烷／C26三環(huán)萜烷比值一般大于4。C29甾烷異構(gòu)化參數(shù) C29ααα20S／ （20S＋ 20R）、C29αββ （αββ＋ααα）、分布范圍分別為0.38～0.78、0.26～0.65，多為未熟- 低熟原油［10］；此外該類(lèi)原油基本不含β-胡蘿卜烷。這些原油與侏羅系烴源巖具有相同特征，應(yīng)該來(lái)源于侏羅系烴源巖。

3 侏羅系煤系烴源巖生烴潛力評(píng)價(jià)

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

中下侏羅統(tǒng)八道灣組、三工河組和西山窯組泥質(zhì)烴源巖的地球化學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2。阜康凹陷下侏羅統(tǒng)八道灣組泥巖平均有機(jī)碳含量為1.91%，多數(shù)樣品大于1.1%，熱解生烴潛量為3.06mg／g；氯仿瀝青“A”為0.58%；三工河組平均有機(jī)碳含量為0.84%，熱解生烴潛力為2.2 mg／g，氯仿瀝青“A”含量為0.025%；西山窯組平均有機(jī)碳含量為0.82%，熱解生烴潛力為1.0 4 mg／g，氯仿瀝青“A”含量為0.03%.總體上中下侏羅統(tǒng)有機(jī)質(zhì)豐度為差-中等。中下侏羅統(tǒng)中的炭質(zhì)泥巖和煤層展示了良好的生烴潛力［11］，J1b煤層平均有機(jī)碳含量為39.30%，熱解生烴潛力為141.12 mg／g，氯仿瀝青“A”含量為2.78%。

表1 侏羅系原油與侏羅系不同類(lèi)型烴源巖各組分?jǐn)?shù)據(jù)

圖3 阜北斜坡區(qū)源巖與原油萜類(lèi)和甾類(lèi)化合物質(zhì)色譜圖

3.2 有機(jī)質(zhì)類(lèi)型

通過(guò)阜北斜坡區(qū)中下侏羅統(tǒng)暗色泥巖IH與I0關(guān)系（圖4）可以看出，八道灣組和三工河組、西山窯組泥巖有機(jī)質(zhì)的類(lèi)型基本上分布在Ⅱ2- Ⅲ型，以Ⅲ型為主。全顯微組分統(tǒng)計(jì)顯示中下侏羅統(tǒng)暗色泥巖以富含鏡質(zhì)組為特征，含量高達(dá)70%，殼質(zhì)組平均含量為24.2%，貧腐泥組，以陸源高等植物占優(yōu)勢(shì)，極少見(jiàn)到藻類(lèi)體和瀝青質(zhì)體，為典型的腐殖型母質(zhì)［12］。煤層及共生的碳質(zhì)泥巖的顯微組分以鏡質(zhì)組為主，為20%～95%，殼質(zhì)組含量平均為14.3%，生烴母質(zhì)屬于Ⅲc型（表3），以生氣為主，同時(shí)亦能形成一定數(shù)量的輕質(zhì)油［13-14］。

表2 阜北斜坡區(qū)中下侏羅統(tǒng)泥巖、煤有機(jī)地化特征

3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

圖4 阜北斜坡區(qū)泥巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型

表3 阜北斜坡區(qū)煤層巖石學(xué)及地化參數(shù)

阜北斜坡區(qū)侏羅系有機(jī)地化分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明中下侏羅統(tǒng)Ro為0.67%～0.8%，處于低熟-成熟階段。隨著阜康凹陷北斜坡向南，由于侏羅系地層埋深逐漸增大，其烴源巖的成熟度也將逐漸增高，可能會(huì)達(dá)到成熟—高成熟，以煤成氣為主，并伴有一定數(shù)量輕質(zhì)油［15］。通過(guò)熱模擬發(fā)現(xiàn)，侏羅紀(jì)末下侏羅統(tǒng)烴源巖白家海凸起靠近東道海子斷裂和阜北斜坡區(qū)地區(qū)Ro值在0.5%～1.3%（圖5），除此之外的其余白家海地區(qū)Ro值小于0.5%；阜康凹陷Ro值在1.3%～1.8%，處于濕氣階段［16］。

圖5 阜北斜坡區(qū)下侏羅統(tǒng)烴源巖現(xiàn)今Ro平面變化

3.4 綜合評(píng)價(jià)

總的來(lái)說(shuō)，下侏羅統(tǒng)八道灣組泥巖為一套有機(jī)質(zhì)豐富，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為Ⅱ2—Ⅲ型低成熟的烴源巖；三工河組的泥巖為一套有機(jī)質(zhì)豐度一般，類(lèi)型為Ⅱ2—Ⅲ型烴源巖。八道灣組和西山窯組煤層有機(jī)質(zhì)豐度高，類(lèi)型為Ⅲc型，對(duì)研究區(qū)的天然氣貢獻(xiàn)較大，僅次于石炭系、二疊系。分布在阜康凹陷及其斜坡區(qū)的侏羅系中下統(tǒng)烴源巖預(yù)計(jì)資源量為1.54×108t。

4 結(jié)論

（1）侏羅系烴源巖普遍含有較高的姥鮫烷，而植烷含量相對(duì)較低，C19含量比較高，常常是C19比C20、C21稍小一些，Ts相對(duì)Tm的含量很低。甾烷分布形勢(shì)大致呈“V”或反“L”型，反映了侏羅系沉積有機(jī)質(zhì)是以陸源為主。C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)C29ααα20S／（20S＋20R）、C29αββ（αββ＋ααα）、分布范圍分別為0.23～0.49，0.24～0.63，Ro為0.67%～0.8%，表明白家海-阜北斜坡區(qū)所檢測(cè)的侏羅系巖樣大多數(shù)處于未熟-低成熟階段，阜康凹陷斜坡區(qū)部分巖樣已處于成熟階段。

（2）侏羅系下侏羅統(tǒng)八道灣組泥巖為一套有機(jī)質(zhì)豐富，類(lèi)型為Ⅱ2—Ⅲ型低成熟的中等烴源巖。三工河組的泥巖為一套有機(jī)質(zhì)豐度一般，類(lèi)型為Ⅱ2—Ⅲ型的差-中等烴源巖。八道灣組和西山窯組煤層有機(jī)質(zhì)含量高，類(lèi)型為Ⅲc型，以生氣為主，同時(shí)亦能生成一定數(shù)量的輕質(zhì)油。

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The depositional system for hydrocarbon source rocks of Jurassic in Fukang sag is a set of swamp---shallow lacustrine coal-bearing deposits.The systematic analysis of hydrocarbon-generating potential indicates the mudstone is of high organic matter abundance，the main types of which areⅡ2-Ⅲand in medium heat evolutionary stage.The previous study showed that the source rock from Jurassic accounted for 60%averagely and had a significant role in hydrocarbon exploration process in Zhundong area.

32 Geochemical characteristics of middle-lower Jurassic coal measures in Fukang sag

Fu Huan et al（Key Laboratory of Oil and Gas Resources＆ Exploration（Ministry of Education），Yangtze University，Jingzhou，Hubei 434023）

Middle-Lower Jurassic；oil-source correlation；hydrocarbons source rock evaluation；Fukang Sag

TE112.113

A

1673-8217（2011）06-0032-04

2011-05-20；改回日期：2011-07-12

付歡，1984年生，在讀研究生，主要從事石油地質(zhì)方面的研究。

吳官生