沾化凹陷羅家地區(qū)沙三下亞段頁巖地球化學(xué)特征及其評價

李 航，陳 波，李一賢

1非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長江大學(xué))，長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢2長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢

沾化凹陷羅家地區(qū)沙三下亞段頁巖地球化學(xué)特征及其評價

李 航1，陳 波1，李一賢2

1非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長江大學(xué))，長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢2長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢

Received: Apr. 15th, 2016; accepted: Jun. 21st, 2016; published: Sep. 15th, 2016

Copyright ? 2016 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

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http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

http://dx.doi.org/10.12677/jogt.2016.383023

通過對有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)成熟度的特征進(jìn)行詳細(xì)研究，綜合分析了沙三下亞段(Es3L)頁巖地球化學(xué)特征并對其進(jìn)行了評價。研究結(jié)果表明，在有機(jī)質(zhì)豐度上，Es3L頁巖總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(TOC))和氯仿瀝青“A”(w(“A”))質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高，是頁巖油的主要富集層位；在有機(jī)質(zhì)類型上，有機(jī)質(zhì)顯微組分和熱解烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(S2)～w(TOC)線性回歸均表明Es3L頁巖有機(jī)質(zhì)類型為I型，具有較好的生油潛力；在有機(jī)質(zhì)成熟度上，鏡質(zhì)體反射率和最高熱解峰溫均表明Es3L頁巖中的有機(jī)質(zhì)處于成熟階段，正在大量生油。

有機(jī)質(zhì)豐度，有機(jī)質(zhì)類型，有機(jī)質(zhì)成熟度，沙三下亞段，沾化凹陷

1. 地質(zhì)概況

沾化凹陷是濟(jì)陽坳陷中的一個凹陷，位于東北部，在渤海灣盆地構(gòu)造單元的劃分中，屬于三級構(gòu)造單元。沾化凹陷為一個軸向呈北東–南西向的箕狀凹陷，先后歷經(jīng)了燕山運動和喜馬拉雅運動，凹陷結(jié)構(gòu)具有北斷南超、東西雙斷、凹凸相間的特點(圖1)。凹陷內(nèi)部主要發(fā)育1個凸起(孤島凸起)及3個次級洼陷(渤南洼陷、孤北洼陷、孤南–富林洼陷) [1]-[5]。凹陷面積約2.8 × 103km2，平面上呈喇叭狀延?xùn)|向撒開，同時向南端收斂[6]。

羅家地區(qū)位于羅家鼻狀構(gòu)造帶上，該地區(qū)鉆探有羅 69井和羅 67井。區(qū)內(nèi)沙三下亞段(Es3L) (2909.5～3129.5 m)沉積于強(qiáng)烈斷陷期的深湖環(huán)境，其暗色泥頁巖以紋層狀、層狀頁巖為主，“南薄北厚”的特征十分明顯，暗色泥頁巖在沾化凹陷的厚度在300 m以上[7]-[10]。

2. 頁巖地球化學(xué)特征

2.1. 有機(jī)質(zhì)的豐度

根據(jù)頁巖油氣資源分級評價標(biāo)準(zhǔn)[11]，結(jié)合總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(TOC))、氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(“A”))和溶解烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(S1))將研究區(qū)的頁巖油儲層劃分3個等級，依次為富集層、低效層和無效層，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

沾化凹陷Es3L頁巖樣品的w(TOC)介于0.91%～6.76% (平均3.3%) (圖2)，w(“A”)介于0.3482%～2.1422%之間(平均0.9729%)。結(jié)合表1頁巖油層等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，表明區(qū)內(nèi)Es3L頁巖有機(jī)質(zhì)豐度較好，屬于頁巖油富集層。但所測試w(S1)介于0.28～3.19 mg/g (平均1.7 mg/g)，綜合評價為頁巖油低效儲層，與前者結(jié)論不符。通過調(diào)研前人研究成果，對濟(jì)陽坳陷的地層水、碳同位素和生物標(biāo)志化合物等資料進(jìn)行綜合分析，表明區(qū)內(nèi)頁巖油進(jìn)行了較為明顯的初次運移，且運移距離較長[12] [13]，導(dǎo)致w(S1)相對偏低。

Figure 1. Framework for secondary structural units in the Zhanhua Sag圖1. 沾化凹陷次級構(gòu)造單元格局圖

2.2. 有機(jī)質(zhì)的類型

2.2.1. 顯微組分分析法

通過對Es3L頁巖樣品進(jìn)行透射光–熒光干酪根顯微組分鑒定可知，研究區(qū)的干酪根由腐泥組、殼質(zhì)組和鏡質(zhì)組3部分構(gòu)成，不含惰質(zhì)組。其中，腐泥組體積分?jǐn)?shù)最高，介于96.3%～99.7% (平均98.45%) (圖3)。通過計算，其類型指數(shù)范圍為93.6～99.4 (平均97.4)，以I型干酪根為主，有機(jī)質(zhì)類型較好，生油潛力巨大。

2.2.2. 線性回歸分析法

基于巖石熱解分析數(shù)據(jù)，Landford等提出以熱解烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(S2)～w(TOC)線性回歸曲線的斜率來劃分源巖有機(jī)質(zhì)類型，即在w(S2)～w(TOC)交會圖上，斜率 ≥ 7的區(qū)域為I型干酪根，斜率位于2～7之間的為Ⅱ型干酪根，斜率 ≤ 2的為III型干酪根。

但中國陸相生油具有一定的特殊性，因此將干酪根類型再細(xì)分為4類，即將原有的II型干酪根進(jìn)行二分，斜率在5～7之間為II1型，斜率在2～5之間為II2型。區(qū)內(nèi)Es3L頁巖樣品點全部落在該交會圖(圖4)的I型干酪根區(qū)域，與顯微組分分析法得出的結(jié)論相一致。

Figure 2. The w(TOC)distribution for the Es3Lshales in Zhanhua Sag圖2. 沾化凹陷Es3L頁巖有機(jī)質(zhì)w(TOC)分布

Figure 3. Average volume factor of microscopic components of the Es3Lshales in Zhanhua Sag圖3. 沾化凹陷Es3L頁巖顯微組分平均體積分?jǐn)?shù)

Table 1. Classification of the shale oil layers表1. 頁巖油層等級劃分

2.3. 有機(jī)質(zhì)成熟度

沾化凹陷 Es3L頁巖樣品在室溫為 23℃、濕度為 30%的檢測環(huán)境下，測得鏡質(zhì)體反射率(Ro)分布在0.7%～0.93%，集中分布于0.7%～0.75%，平均為0.84% (圖5)；最高熱解峰溫(tmax)分布于441℃～447℃ (平均為443.3℃)。表明區(qū)內(nèi)頁巖處于成熟演化階段，正處于生油的高峰期。

Figure 4. Plot of w(S2)～w(TOC)content of Es3Lshales in Zhanhua Sag圖4. 沾化凹陷Es3L頁巖w(S2)～w(TOC)交會圖

Figure 5. Organic maturity distribution of the Es3Lshales in Zhanhua Sag圖5. 沾化凹陷Es3L頁巖有機(jī)質(zhì)成熟度分布

3. 結(jié)論

1) 沾化凹陷Es3L頁巖w(TOC)與w(“A”)較高，均達(dá)到了富集層的標(biāo)準(zhǔn)。但w(S1)相對較低，可能是頁巖油初次大范圍的運移所造成。

2) 利用有機(jī)質(zhì)顯微組分和w(S2)～w(TOC)線性回歸2種方法相互印證，區(qū)內(nèi)Es3L頁巖有機(jī)質(zhì)類型為I型，具有較好的生油潛力。

3) 區(qū)內(nèi)Es3L頁巖的Ro平均為0.84%，tmax平均為443.3℃，均表明有機(jī)質(zhì)處于成熟演化階段，正在大量生油。

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Geochemical Characteristics of Shale in the Es3Lof Shahejie Formation in Luojia Area of Zhanhua Sag and Its Evaluation

Hang Li1, Bo Chen1, Yixian Li2
1Hubei Cooperative Innovation Center of Unconventional Oil and Gas (Yangtze University), School of Geosciences, Yangtze University, Wuhan Hubei2School of Geosciences, Yangtze University, Wuhan Hubei

The geochemical characteristics of shales in Es3Lof Zhanhua Depression were studied and evaluated through analyzing the abundance, type and maturity of the organic matter in detail. Study indicates that the Es3Lshales provide main accommodation for oil, which is evidenced by high mass factors of w(TOC) and chloroform bitumen w(“A”). The Es3Lshales are dominated by Type I Organic Matter; they are high oil-generating potential, which is evidenced by the microscopic components and the w(TOC) linear regression for w(S2) (pyrolysis hydrocarbon). The organic matter of the Es3Lshales is so mature that they can generate a large volume of oils, which is illustrated by the vitrinite reflectance and the highest thermal pyrolysis peak temperature.

Organic Abundance, Organic Type, Organic Maturity, Es3Lof Shahejie Formation, Zhanhua Sag

李航(1992-)，女，碩士，現(xiàn)從事非常規(guī)油氣方面的研究與學(xué)習(xí)。

2016年4月15日；錄用日期：2016年6月21日；發(fā)布日期：2016年9月15日

文章引用: 李航, 陳波, 李一賢. 沾化凹陷羅家地區(qū)沙三下亞段頁巖地球化學(xué)特征及其評價[J]. 石油天然氣學(xué)報, 2016, 38(3): 35-40. http://dx.doi.org/10.12677/jogt.2016.383023