鄂爾多斯盆地大牛地氣田上古生界烴源巖評價

袁東山 李國強 莫貴初 張彥霞，朱建輝

(中石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川成都610081 中石化石油勘 探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇無錫214151) (中石油測井有限公司長慶事業(yè)部，陜西 西安 710201) (東方地球物理公司遼河物探處，遼寧 盤錦 124010) (中石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214151)

鄂爾多斯盆地大牛地氣田上古生界烴源巖評價

袁東山 李國強 莫貴初 張彥霞，朱建輝

(中石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川成都610081 中石化石油勘 探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇無錫214151) (中石油測井有限公司長慶事業(yè)部，陜西 西安 710201) (東方地球物理公司遼河物探處，遼寧 盤錦 124010) (中石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214151)

利用油氣地球化學(xué)分析測試方法，研究了大牛地氣田上古生界烴源巖的有機質(zhì)豐度、類型和成熟度，對其進行了綜合評價。結(jié)果表明，大牛地氣田上古生界烴源巖巖性主要為煤巖和暗色泥巖，不同層段烴源巖質(zhì)量有所差異，烴源巖質(zhì)量最好的層段為太2段，下石盒子組只有盒1段烴源巖達標，上石盒子組暗色泥巖基本為非烴源巖；烴源巖有機質(zhì)類型主要為Ⅲ型，部分暗色泥巖烴源巖有機質(zhì)類型表現(xiàn)為Ⅱ型；大牛地氣田上古生界烴源巖成熟度較高，基本處于高成熟～過成熟演化階段。

烴源巖；石炭系；二疊系；大牛地氣田；鄂爾多斯盆地

大牛地氣田構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部東段，橫跨內(nèi)蒙古伊克昭盟伊金霍洛旗、烏審旗和陜西省榆林市神木縣，面積約2004.8km2。研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造、斷裂不發(fā)育，總體為北東高、西南低的平緩單斜，地層傾角0.3～0.6°，局部發(fā)育鼻狀隆起，但未形成較大的構(gòu)造圈閉。該區(qū)主要含氣層位為石炭系太原組、二疊系山西組和下石盒子組；儲集層主要為石炭系太原組障壁砂壩，二疊系山西組三角洲平原分流河道砂和下石盒子組河流相河道砂。大牛地氣田在儲量規(guī)模上達到大型氣田標準，氣田基本特征是多層大型巖性圈閉疊合發(fā)育的低滲透-致密氣田，以“近源箱型”模式成藏[1-2]。下面，筆者利用油氣地球化學(xué)分析測試方法對大牛地氣田45口探井的烴源巖樣品的有機質(zhì)豐度、類型和成熟度進行研究，并對其進行了綜合評價。

1 有機質(zhì)豐度

1.1不同巖性烴源巖有機質(zhì)豐度

不同巖性烴源巖有機質(zhì)豐度有所差異。對不同巖性烴源巖采用相應(yīng)評價標準對其質(zhì)量進行評估[3-4]。

1)暗色泥巖 暗色泥巖有機碳含量(TOC)分布范圍較寬：0.04%～13.82%，平均1.77%，其中TOC含量大于1.5%的樣品占樣品總數(shù)的44%；暗色泥巖氯仿瀝青“A”含量0.0024%～0.5708%，平均0.0447%，氯仿瀝青“A”含量大于0.05%的樣品占樣品總數(shù)的30%；暗色泥巖總烴(HC)含量分布在6～1997μg/g，平均170μg/g，總烴含量大于200μg/g的樣品約占樣品總數(shù)的27%；暗色泥巖生烴潛量S1+S2值分布在0～28.9mg/g，平均1.5mg/g，生烴潛量S1+S2值大于2.5mg/g的樣品約占樣品總數(shù)的14%。從有機質(zhì)豐度各項指標來看，大牛地氣田暗色泥巖大部分樣品可對生烴有貢獻，中等～好烴源巖所占比例較大，但仍有一定比例的樣品屬于差烴源巖。

2)碳質(zhì)泥巖 碳質(zhì)泥巖有機碳含量TOC分布在1.63%～42.51%，平均14.18%，其中TOC含量小于10%的樣品占樣品總數(shù)的50%，TOC含量大于18%的樣品占樣品總數(shù)的36%；生烴潛量S1+S2值分布在0.8～46.91mg/g，平均14.10mg/g，82%樣品的S1+S2值小于35mg/g；氫指數(shù)IH值(40～176mg/g)全部小于200mg/g，平均80.54mg/g。從有機質(zhì)豐度各項指標來看，大牛地氣田碳質(zhì)泥巖樣品烴源巖質(zhì)量較差，現(xiàn)場巖心觀察碳質(zhì)泥巖分布有限，平面上基本沒有大面積區(qū)域分布，因此認為研究區(qū)碳質(zhì)泥巖烴源巖為差烴源巖，對生烴貢獻有限。

3)煤 煤樣有機碳含量TOC值很高，主要分布在18.83%～84.51%，平均60.55%；氯仿瀝青“A”含量分布在0.0842%～2.5067%，平均0.8225%，75%的煤巖樣品氯仿瀝青“A”含量在0.5%以上；生烴潛量S1+S2值分布在2.7～259.2mg/g，平均88.5mg/g，82.5%的煤巖樣品生烴潛量S1+S2值大于50 mg/g。因此，煤作為烴源巖質(zhì)量較好，大部分為中等及好的烴源巖。

1.2不同層位烴源巖有機質(zhì)豐度

1)太原組太1段 該段暗色泥巖TOC值分布在0.24%～10.05%，平均1.72%，TOC值大于0.5%的樣品占樣品總數(shù)的73%；氯仿瀝青“A”含量分布在0.006%～0.1415%，平均0.0364%；總烴HC分布在15～721μg/g，平均164μg/g；生烴潛量S1+S2分布在0.04～4.5mg/g，平均0.58mg/g。太1段煤TOC值分布在20.6%～76.5%，平均62.9%；氯仿瀝青“A”含量分布在0.3757%～1.2342%，平均0.7844%；總烴HC分布在1957～4572μg/g，平均3003μg/g；生烴潛量S1+S2分布在19.2 ～151.9mg/g，平均95.3mg/g。

2)太原組太2段 該段暗色泥巖TOC值分布在1.02%～7.78%，平均2.80%，采集的太2段暗色泥巖樣品TOC值都在0.5%以上，64%樣品分布在1.5%～3.0%；氯仿瀝青“A”含量分布在0.0155%～0.2777%，平均0.0773%；總烴HC分布在58～667μg/g，平均291μg/g；生烴潛量S1+S2分布在0.4～13.8mg/g，平均2.1mg/g。太2段煤TOC值分布在62.9%～84.5%，平均70.8%；氯仿瀝青“A”含量分布在0.3415%～2.5067%，平均1.1492%；總烴HC分布在1554～9741μg/g，平均4098μg/g；生烴潛量S1+S2分布在63.4～259.2mg/g，平均142.4mg/g。

3)山西組山1段 該段暗色泥巖TOC值分布在0.42%～13.82%，平均2.29%，山1段暗色泥巖樣品TOC值大部分在0.5%以上，其中37%分布在0.5%～1.5%，36%分布在1.5%～3.0%，將近20%的樣品TOC值大于3.0%;氯仿瀝青“A”含量分布在0.0077%～0.5708%，平均0.0571%；總烴HC分布在36～1997μg/g，平均205μg/g；生烴潛量S1+S2分布在0.12 ～27.36mg/g，平均1.99mg/g。山1段煤TOC值分布在18.8%～84%，平均58.6%；氯仿瀝青“A”含量分布在0.2168%～1.9741%，平均0.8108%；總烴HC分布在612～7280μg/g，平均3325μg/g；生烴潛量S1+S2分布在11.1～208.2mg/g，平均82.6mg/g。

4)山西組山2段 該段烴源巖類型主要為暗色泥巖。暗色泥巖TOC值分布在0.08%～8.46%，平均1.24%,山2段暗色泥巖樣品中有41%的樣品的TOC值在0.5%以下，36%分布在0.5%～1.5%，大于1.5%的只占總數(shù)的23%；氯仿瀝青“A”含量分布在0.0042%～0.2016%，平均0.0318%；總烴HC分布在13～1496μg/g，平均130μg/g;生烴潛量S1+S2分布在0.01～10.36mg/g，平均0.84mg/g。

5)下石盒子組 該層烴源巖巖性基本上為暗色泥巖，其有機碳含量相對較低，59%的樣品TOC值小于0.5%?，F(xiàn)場巖心觀察盒3段烴源巖樣品品相較差，所取2塊烴源巖樣品分析結(jié)果顯示TOC值較低，分別為0.06%和0.10%，氯仿瀝青“A”含量分別為0.004%和0.0062%，總烴HC值分別為12μg/g和22μg/g，生烴潛量S1+S2只有0.04mg/g。下石盒子組中盒1段烴源巖質(zhì)量相對較好：有機碳含量TOC值分布在0.10%～2.37%，平均0.83%；氯仿瀝青“A”含量分布在0.0035%～0.0673%，平均0.0204%；總烴HC分布在10～290μg/g，平均84μg/g；生烴潛量S1+S2分布在0.03～1.60mg/g，平均0.48mg/g。下石盒子組盒2段烴源巖有機碳含量TOC值分布在0.05%～1.47%，平均0.52%；氯仿瀝青“A”含量分布在0.0024%～0.0177%，平均0.0076%；總烴HC分布在6～59μg/g，平均24μg/g；生烴潛量S1+S2分布在0.01～0.38mg/g，平均0.15mg/g。

6)上石盒子組 該層發(fā)育有一套區(qū)域性的泥巖蓋層，鉆井巖芯顯示該套泥巖主要以淺灰色、灰白色、灰綠色泥巖為主。大37井上石盒子組灰色泥巖測試分析顯示，有機碳含量TOC值只有0.25%，氯仿瀝青“A”含量為0.007%，總烴HC值為47.5μg/g，生烴潛量S1+S2值為0.02mg/g，各項指標均顯示上石盒子組暗色泥巖烴源巖為非烴源巖。

2 有機質(zhì)類型

干酪根元素分析結(jié)果顯示，煤的干酪根H/C比值均小于0.8，分布在0.46～0.74，O/C比值分布在0.02～0.08；暗色泥巖干酪根H/C分布在0.26～0.70，O/C比值分布在0.02～0.25，泥巖和煤均表現(xiàn)為典型的Ⅲ型有機質(zhì)特征。同時可以看出，烴源巖的O/C比值也較低，表明研究區(qū)烴源巖成熟度較高，樣品點多分布在演化程度較高的區(qū)域(見圖1)。巖石熱解參數(shù)氫指數(shù)(IH)和氧指數(shù)(IO)關(guān)系以及氫指數(shù)和最高熱解峰溫Tmax關(guān)系也是良好的判識有機質(zhì)類型的指標[5]。氫指數(shù)-Tmax關(guān)系圖和氫指數(shù)-氧指數(shù)關(guān)系圖如圖2所示。由圖2可以看出，煤的氫指數(shù)相對較高，顯示出相對較好的生烴能力。干酪根類型指數(shù)類型指數(shù)結(jié)果顯示，煤的有機質(zhì)類型基本為Ⅲ型，大部分暗色泥巖有機質(zhì)類型為Ⅱ2型，部分樣品為Ⅲ型和Ⅱ1型。

圖1 大牛地地區(qū)烴源巖干酪根元素組成特征 圖2 氫指數(shù)-Tmax關(guān)系圖和氫指數(shù)-氧指數(shù)關(guān)系圖

碳同位素因其具有特殊的物理、化學(xué)性質(zhì)，受熱演化特征的影響較小，因此干酪根碳同位素特征能較好地劃分演化程度較高的烴源巖的有機質(zhì)類型[6]。試驗分析結(jié)果顯示，大牛地氣田暗色泥巖δ13C分布范圍為-27.1‰～-21.8‰，顯示暗色泥巖有機質(zhì)類型主要為Ⅲ型，少量樣品有機質(zhì)類型表現(xiàn)為Ⅱ型；煤δ13C分布范圍為-24.9‰～-22.5‰，體現(xiàn)出明顯的Ⅲ型干酪根特征。

3 有機質(zhì)成熟度

目前國際上判別烴源巖成熟度的唯一可對比的成熟度指標為鏡質(zhì)體反射率(Ro)，其能客觀地表征晚古生代以來絕大多數(shù)烴源巖的有機質(zhì)成熟度。大牛地氣田石炭系太原組和二疊系山西組暗色泥巖和煤巖樣品Ro分布在1.28%～2.33%，平均1.68%，基本處于高成熟～過成熟階段。石炭系太原組太1段Ro分布在1.35%～2.17%，平均1.71%；石炭系太原組太2段Ro分布在1.42%～2.33%，平均1.69%；二疊系山西組山1段Ro分布在1.28%～2.28%，平均1.67%；二疊系山西組山2段Ro分布在1.38%～2.33%，平均1.62%。

綜上所述，大牛地氣田太原組-山西組烴源巖成熟度較高，基本處于高成熟-過成熟演化階段，從平面分布特征看，大牛地氣田東北地區(qū)太原組-山西組烴源巖成熟度相對較低，由東北向西南地區(qū)成熟度逐漸增加，在西南地區(qū)太原組-山西組烴源巖演化程度基本處于過成熟階段，其Ro甚至可達2.0%以上。

4 結(jié) 論

1)大牛地氣田上古生界烴源巖巖性主要為煤和暗色泥巖，為中等-好烴源巖，而碳質(zhì)泥巖質(zhì)量較差。

2)大牛地氣田上古生界烴源巖主要分布在太1段、太2段、山1段、山2段和下石盒子組盒1段，盒2段和盒3段烴源巖不發(fā)育，上石盒子組暗色泥巖基本為非烴源巖。從有機質(zhì)豐度各項指標綜合判斷，烴源巖質(zhì)量最好的層段為太2段、其次分別為山1段、太1段、山2段和盒1段。

3)根據(jù)有機質(zhì)類型各項指標分析，煤巖有機質(zhì)類型主要為Ⅲ型，暗色泥巖有機質(zhì)類型大部分為Ⅲ型，少量樣品有機質(zhì)類型表現(xiàn)為Ⅱ型。

4)研究區(qū)上古生界烴源巖成熟度較高，基本處于高成熟～過成熟演化階段，在平面上具有由東北向西南地區(qū)成熟度逐漸增加的趨勢。

[1]李良.大牛地氣田多層疊合巖性圈閉的發(fā)育特征及其勘探潛力評價[A].復(fù)雜油氣田勘探開發(fā)技術(shù)新進展文集[C].北京:石油工業(yè)出版社，2003:30-37.

[2]郝蜀民,惠寬洋,李良. 鄂爾多斯盆地大牛地大型低滲氣田成藏特征及其勘探開發(fā)技術(shù)[J].石油與天然氣地質(zhì)，2006，27(6)：762-768.

[3]秦建中.中國烴源巖[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[4]陳建平,黃第藩,陳建軍.酒東盆地油氣生成與運移[M].北京:石油工業(yè)出版社,1996.

[5]盧雙舫，張敏.油氣地球化學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

[6]秦建中.中國烴源巖[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.11.028

TE122 113

A

16731409(2012)11N08404