長(zhǎng)嶺凹陷腰南5井嫩江組烴源巖地化特征及油源對(duì)比研究

劉曼麗，徐　文，彥士清，陳杏霞

(中國(guó)石化東北油氣分公司，吉林長(zhǎng)春 130062)

長(zhǎng)嶺凹陷腰南5井嫩江組烴源巖地化特征及油源對(duì)比研究

劉曼麗，徐文，彥士清，陳杏霞

(中國(guó)石化東北油氣分公司，吉林長(zhǎng)春 130062)

摘要：為了證實(shí)長(zhǎng)嶺凹陷嫩江組烴源巖發(fā)育程度以及嫩江組四段原油與嫩江組一段、二段烴源巖關(guān)系，通過(guò)長(zhǎng)嶺凹陷腰南5井嫩江組一、二段泥巖生潛指標(biāo)的系統(tǒng)取樣評(píng)價(jià)，采用有機(jī)碳、巖石熱解和飽和烴色質(zhì)譜分析方法，證實(shí)嫩江組烴源巖中的油頁(yè)巖段有機(jī)碳大于10%，生烴潛量大于100 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ、Ⅱ1 、Ⅱ2型，總體上為腐泥型、腐殖腐泥型，有機(jī)質(zhì)類型好。精細(xì)對(duì)比腰南5井嫩四段原油與嫩一段、嫩二段以及青山口組烴源巖分子地球化學(xué)特征，明確了嫩江組一段頂部-二段底部泥巖和嫩江組四段原油具有親緣關(guān)系。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)嶺凹陷；嫩江組；烴源巖，地球化學(xué)特征；油源對(duì)比

長(zhǎng)嶺凹陷位于松遼盆地中央坳陷區(qū)南部，面積超過(guò)2×104km2，中石化礦權(quán)區(qū)面積為7 323.88 km2，具有斷坳雙層結(jié)構(gòu)，坳陷層具有統(tǒng)一的沉積區(qū)，沉積穩(wěn)定。盆地中心主要位于北部的乾安、大安地區(qū)。由大情字井低凸起、乾安次凹、黑帝廟次凹、西部斜坡、西南隆起區(qū)、東南隆起區(qū)和華字井階地7個(gè)構(gòu)造單元構(gòu)成，腰南5井位于黑帝廟次凹(圖1)。

圖1　腰南5井地理位置圖

以往大量研究表明長(zhǎng)嶺凹陷層發(fā)育兩套烴源巖，即青山口組一段和嫩江組一段、二段[1]。青山口組湖相-湖沼相烴源巖已得到充分的證實(shí)[2]，嫩江組一段、嫩江組二段沉積時(shí)期，湖盆進(jìn)入第二次興盛期，此時(shí)湖盆范圍最大，之后逐漸退縮，廣泛沉積了嫩江組半深湖-深湖相暗色泥巖，但以往認(rèn)為嫩江組烴源巖為低熟烴源巖，不具有生烴能力。2012年，針對(duì)嫩江組部署實(shí)施的腰南5井在嫩江組四段鉆獲工業(yè)油流。嫩江組油源的研究主要有兩個(gè)問(wèn)題：①難以確定嫩四段原油源于嫩江組還是青山口組；②厚度為150～200 m的嫩江組一、二段暗色泥巖是否為有效烴源巖。

1樣品與實(shí)驗(yàn)

研究的烴源巖和油樣取自于長(zhǎng)嶺凹陷腰南5井嫩江組。實(shí)驗(yàn)方法主要有：

(1)有機(jī)碳分析：儀器為WR-12型碳測(cè)定儀。分析巖樣經(jīng)過(guò)5%的鹽酸加熱煮沸，除去碳酸鹽(無(wú)機(jī)碳)，過(guò)濾烘干后，在1 500 ℃下燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)入分子篩中經(jīng)熱導(dǎo)池鑒定其含量。

(2)巖石熱解分析：儀器為巖石熱解分析儀。樣品加熱過(guò)程中排出的氣態(tài)烴、液態(tài)烴和熱解烴由氫火焰離子化鑒定器檢測(cè)，排出的二氧化碳由熱導(dǎo)鑒定器或紅外鑒定器檢測(cè)，熱解后的殘余有機(jī)質(zhì)加熱氧化生成的二氧化碳也由熱導(dǎo)鑒定器或紅外鑒定器檢測(cè)，或氧化生成的二氧化碳催化加氫生成甲烷后再由氫火焰離子化鑒定器檢測(cè)。

(3)飽和烴色譜質(zhì)譜分析：儀器為惠普公司5890臺(tái)式質(zhì)譜儀。色譜柱為HP一5 ms石英彈性毛細(xì)柱(30 m×0.25 mm×0.25 m)；升溫程序?yàn)?0 ℃恒溫2 min，溫度50 ℃至100℃的升溫速率為20 ℃/min，100 ℃至310 ℃的升溫速率為3 ℃/min，310℃恒溫15.5 min；進(jìn)樣器溫度300℃，載氣為氦氣，流速為1.04 mL/min，檢測(cè)方式為多離子掃描。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1嫩江組烴源巖評(píng)價(jià)

長(zhǎng)嶺凹陷大量鉆井均揭示嫩江組暗色泥巖及油頁(yè)巖發(fā)育，統(tǒng)一單井厚度為500～800 m，其中嫩一段-二段暗色泥巖厚度為150～200 m，具有較好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

腰南5井位于長(zhǎng)嶺凹陷南部沉降中心，水體深度大，嫩江組一、二段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度，均達(dá)到了好-較好的程度，其中油頁(yè)巖段有機(jī)碳值已超過(guò)10%，生烴潛量值超過(guò)100 mg/g，有機(jī)質(zhì)豐度非常高。通過(guò)統(tǒng)計(jì)嫩江組一、二段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型分布特征，可以明顯看出嫩一段類型偏Ⅰ、Ⅱ1型，而嫩二段則偏Ⅱ1、Ⅱ2型，總體上為腐泥型及腐殖腐泥型，有機(jī)母質(zhì)以水生微生物和湖相藻類為主。腰南5井位于沉降中心，水體深度大，有機(jī)質(zhì)類型品質(zhì)優(yōu)于其它地區(qū)，特別是嫩一段中下部，主要為Ⅰ型，干酪元素分析表明主要以殼質(zhì)組與腐泥組為主，類型較好(圖2)。

圖2　腰南5嫩江組一、二段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型分布圖

2.2烴源巖分子地球化學(xué)特征

利用腰南5井嫩江組一段、二段烴源巖系統(tǒng)取樣分析烴源巖分子地球化學(xué)特征，從圖3正構(gòu)烷烴色譜圖上可以看出，正構(gòu)烷烴具有明顯的奇偶優(yōu)勢(shì)，OEP值為1.0～1.2，說(shuō)明嫩江組烴源巖成熟度不高。類異戊二烯烷烴Pr /Ph值在2以上，說(shuō)明嫩江組烴源巖形成于淡水湖相環(huán)境，以水生低等生物輸入為主，高等植物輸入量比較有限[3-5]，這與前面所述烴源巖有機(jī)質(zhì)類型是一致的。

嫩江組沉積時(shí)期為大面積的湖泛期，工區(qū)范圍內(nèi)沉積變化較小，但不同時(shí)期自然環(huán)境與氣候還是有差異，生物組成有所不同，導(dǎo)致不同深度的烴源巖各類生物標(biāo)志化合物分布特征也存在一定的差異。1 760～1 769 m(嫩二段)全巖色譜呈現(xiàn)前峰單峰型，C13-C15為主峰，有較高三環(huán)萜烷和四環(huán)萜烷，有一定數(shù)量的低碳數(shù)五環(huán)三萜，甾烷系列呈現(xiàn)C27優(yōu)勢(shì)。1 770～1 832 m(嫩二段-嫩一段)全巖色譜呈現(xiàn)雙峰型，C13-C15為前主峰，C21-C23為后主峰，三環(huán)萜烷和四環(huán)萜烷相對(duì)較低，低碳數(shù)五環(huán)三萜基本沒(méi)有，甾烷系列C27和C29基本平衡。1833～1 873 m(嫩一段)全巖色譜呈現(xiàn)后峰單峰型，C21-C23為主峰，有較高三環(huán)萜烷和四環(huán)萜烷，有一定數(shù)量的低碳數(shù)五環(huán)三萜，甾烷系列呈現(xiàn)C27優(yōu)勢(shì)(圖4)。說(shuō)明不同深度沉積時(shí)期，有機(jī)質(zhì)類型存在差異，在此基礎(chǔ)上可將嫩江組烴源巖分為三類，作為下面嫩江組精細(xì)油源對(duì)比的依據(jù)。

圖3　腰南5井嫩江組一、二段烴源巖正構(gòu)烷烴分布圖

圖4　腰南5井嫩江組一、二段烴源巖甾烷分布圖

2.3油源對(duì)比研究

腰南5井嫩江組一、二段烴源巖、原油與青山口組一段烴源巖、原油的生物標(biāo)志化合物分布特征的對(duì)比(圖5)，表明烴源巖間存在較大的差異，嫩江組源巖、原油中指示成熟度的參數(shù)Ts小于Tm，重排甾烷/規(guī)則甾烷較低[6]，而青山口組源巖與原油均較高，指示沉積環(huán)境的伽馬蠟烷在青山口組源巖和原油中分布廣泛[7]，而在嫩江組源巖和原油中幾乎沒(méi)有分布。指示特定有機(jī)質(zhì)輸入的三環(huán)、四環(huán)萜烷在青山口組源巖與原油中分布較廣，而嫩江組基本沒(méi)有。說(shuō)明嫩四段原油成熟度較青山口組原油成熟度偏低，處于低熟-成熟階段，嫩四段原油沉積環(huán)境與生油母質(zhì)明顯有別于青山口組。

通過(guò)分析腰南5井原油分子地球化學(xué)特征，可以較為明顯的看出，原油正構(gòu)烷烴呈現(xiàn)雙峰型，三環(huán)、四環(huán)萜烷的含量較低，甾烷呈現(xiàn)C29略高于C27[8]，這與前面所述第二類烴源巖中各類生物標(biāo)志化合的分布特征極為相似，因此認(rèn)為腰南5井嫩江組原油與1 770～1 832 m烴源巖(嫩一段-嫩二段)具有較強(qiáng)的親緣關(guān)系(圖6)。

圖5　青山口組與嫩江組一、二段烴源巖生物標(biāo)志化合物分布對(duì)比圖

圖6　腰南5井嫩江組一、二段源巖與原油生物標(biāo)志化合物分布特征對(duì)比圖

3結(jié)論

(1)腰南5井嫩江組一、二段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，類型以Ⅰ、Ⅱ1型為主，嫩一段烴源巖大部分已經(jīng)達(dá)到成熟階段，嫩二段烴源巖成熟度低，總體評(píng)價(jià)為優(yōu)質(zhì)的烴源巖。根據(jù)源巖生物標(biāo)志化合物分布的差異將嫩江組源巖定性分為三類。

(2)通過(guò)腰南5井嫩四段原油與嫩江組一、二段烴源巖及青山口組源巖和原油的對(duì)比，認(rèn)為嫩江組四段的原油來(lái)源于嫩江組一、二段烴源巖，與青山口組源巖不存在親緣關(guān)系。

(3)精細(xì)油源對(duì)比表明腰南5井嫩四段原油與1 770～1 832 m烴源巖(嫩一段-嫩二段)具有較強(qiáng)的親緣關(guān)系。

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編輯：王金旗

文章編號(hào)：1673-8217(2016)03-0056-04

收稿日期：2015-12-10

作者簡(jiǎn)介：劉曼麗，工程師，1980年生，2005年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地質(zhì)專業(yè)，一直從事石油地質(zhì)勘探研究工作。

中圖分類號(hào)：TE122.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A