吳起-志丹地區(qū)長7優(yōu)質(zhì)烴源巖特征及分布研究

吳江平，高峰博，陳世海

(陜西延安石油天然氣有限公司，陜西西安 710018)

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吳起-志丹地區(qū)長7優(yōu)質(zhì)烴源巖特征及分布研究

吳江平，高峰博，陳世海

(陜西延安石油天然氣有限公司，陜西西安 710018)

綜合利用巖心、測井曲線、烴源巖總有機碳含量、烴源巖熱解、烴源巖鏡質(zhì)體反射率等資料,研究了吳起-志丹地區(qū)長7層烴源巖主要特征，綜合評價了其生烴潛力，建立了該地區(qū)長7優(yōu)質(zhì)烴源巖評價標(biāo)準，刻畫了優(yōu)質(zhì)烴源巖的分布范圍，研究結(jié)果表明，吳起-志丹地區(qū)長7層烴源巖有機質(zhì)豐度和生烴轉(zhuǎn)化率較高,具有良好的生烴潛力，干酪根主要為Ⅱ1型，周長北部地區(qū)為Ⅱ2型，生烴母質(zhì)為腐泥-腐殖型。優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布在西南樊學(xué)和南部的馬營區(qū)域。

吳起-志丹地區(qū)；優(yōu)質(zhì)烴源巖；評價標(biāo)準；分布規(guī)律

吳起-志丹地區(qū)位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡的中西部，三疊系延長組為主要的含油層系，具有多層系普遍含油的特點；油源在鄂爾多斯盆地中生界低滲-超低滲儲層油氣成藏和富集中起到關(guān)鍵的控制作用[1-2],因而烴源巖供烴潛力問題一直備受人們重視[3-4]。前人研究表明，長7和長9是盆地中兩套主要的烴源巖，其中長7湖相富有機質(zhì)的泥頁巖為盆地中生界油藏的主力油源巖[1,5-6]。近年來，隨著研究區(qū)勘探的深入,已有多口井在長7油層獲得工業(yè)油流，顯示了較好的增儲前景。但對于該區(qū)乃至整個鄂爾多斯盆地長7層，缺乏有效烴源巖的地化特征、評價標(biāo)準。本文對該區(qū)長7層烴源巖的主要特征和生烴潛力進行綜合評價和分析，旨在為該區(qū)下一步油氣勘探開發(fā)提供指導(dǎo)作用。

1　長7烴源巖巖石學(xué)及測井響應(yīng)特征

1.1巖石學(xué)特征

根據(jù)巖心觀察及實驗分析，吳起-志丹地區(qū)長7烴源巖主要由陸源碎屑巖組成，以大套灰黑色泥頁巖、油頁巖為主，間夾薄層粉-細粒砂巖，其內(nèi)部或下部夾有凝灰?guī)r(圖1)，該油層組是延長組油藏最重要的生油巖系。

1.2測井曲線響應(yīng)特征

烴源巖是重要的生油巖，因其含有大量的有機質(zhì)，其與非烴源巖在測井曲線上有很大的不同。測井曲線對烴源巖響應(yīng)主要表現(xiàn)在以下幾方面。①放射性特征：富含有機質(zhì)和黏土礦物的烴源巖層吸附性較強，一般都富含帶有放射的元素如鈾(U)等。②低密度特征：因為烴源巖中存在有機質(zhì)和黏土礦物，因此烴源巖層密度要低于其它巖層，聲波時差曲線表現(xiàn)為高聲波時差。③電性特征：成熟烴源巖層由于富含有機質(zhì)，其孔隙流體中的干酪根和油氣導(dǎo)電性差，其電阻率比不含有機質(zhì)的巖層在電阻率曲線上的表現(xiàn)為高異常。

圖1　 吳起-志丹地區(qū)長7層巖心照片

2　長7烴源巖有機地球化學(xué)特征

收集研究區(qū)13口井84塊長7油層巖心，完成了巖石熱解、干酪根顯微組分、鏡質(zhì)體反射率和飽和烴色譜質(zhì)譜等地球化學(xué)測試，對該套烴源巖的有機地球化學(xué)特征及生烴潛力進行了分析。

2.1有機質(zhì)豐度及平面分布

有機質(zhì)豐度是評價烴源巖生烴潛力和規(guī)模的重要指標(biāo)[4]，衡量指標(biāo)主要有總有機碳( TOC )、氯仿瀝青“A”、烴含量(HC)和生烴勢(S1+S2)。研究表明，研究區(qū)發(fā)育多種類型烴源巖，有機質(zhì)豐度主要質(zhì)量分數(shù)0.3%～2.8%。

研究區(qū)TOC質(zhì)量分數(shù)為0.24～21.04%，紙坊-馬營、新安邊、油房莊、周長四個區(qū)塊長7層平均TOC分別為2.89%，7.2%，3.63%和1.59%。長7層烴源巖TOC平面分布特征與烴源巖厚度在平面的分布基本一致，向西南-東南方向上，烴源巖的TOC值較高，向東北方向烴源巖的TOC值逐漸降低。烴源巖TOC較高區(qū)域集中在王洼子-馬營地區(qū),TOC普遍大于5%，東北地區(qū)的TOC小于1%。對比長73、長72、長71層烴源巖的TOC平面分布圖可知，長72層烴源巖TOC最高，優(yōu)質(zhì)烴源巖在平面上分布最廣；長73層烴源巖TOC也較高，平面上大部分地區(qū)為好的烴源巖；長71層烴源巖TOC較差，好的烴源巖分布較局限，僅僅分布在鐵邊城-長官廟和吳倉堡-馬營地區(qū)。烴源巖TOC高值區(qū)主要位于淺深湖-半深湖亞相，長73-長71期，隨著湖岸線向西南方向移動，烴源巖的TOC高值區(qū)逐漸向西南方向偏移。

2.2烴源巖有機質(zhì)性質(zhì)和類型

有機質(zhì)性質(zhì)和類型決定了烴源巖的生烴潛能和烴類產(chǎn)物特征[5]，通過干酪根顯微組分、 H/C -O/C 方法對烴源巖的有機質(zhì)性質(zhì)和類型進行研究評價。

研究表明，吳起-志丹地區(qū)長7層有機質(zhì)干酪根類型為腐泥型，生烴能力較強。巖心干酪根顯微照片顯示其含有大量的藻類體，也表明研究區(qū)長7層有機質(zhì)干酪根為腐泥型。干酪根主要由C、H、O 和少量的S、N 五種元素組成，不同來源的有機質(zhì)干酪根元素組成有所不同，水生生物來源的干酪根富含類脂組，元素相對富氫貧氧，可借助干酪根有機元素對干酪根類型進行判定。干酪根各元素含量的變化除了與干酪根的成因來源有關(guān)外，還與干酪根的演化程度密切相關(guān)。油房莊地區(qū)、紙坊-馬營和新安邊地區(qū)干酪根類型為Ⅱ1型，周長地區(qū)為Ⅱ1型和Ⅱ2型[6]。鄂爾多斯盆地大部分地區(qū)長7烴源巖有機質(zhì)類型均為Ⅱ型，烴源巖總體生烴潛力較好。吳起-志丹地區(qū)干酪根主要為Ⅱ1型，對應(yīng)于淺深湖-半深湖亞相及三角洲前緣亞相，其中周長北部地區(qū)干酪根類型主要為Ⅱ2型，主要分布在三角洲前緣亞相，生烴母質(zhì)為腐泥-腐殖型。

2.3烴源巖有機質(zhì)成熟度

勘探實踐證明，只有在成熟生油巖分布區(qū)才有較高的油氣勘探成功率。成熟度表示沉積有機質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化的熱演化程度，是評價一個地區(qū)或某一烴源巖系生烴量及資源前景的重要依據(jù)，通常用干酪根鏡質(zhì)組反射率(Ro)、巖石最高熱解溫度(Tmax)和飽和烴類生物標(biāo)志化合物參數(shù)來評價烴源巖有機質(zhì)的成熟度。

2.3.1 長7烴源巖鏡質(zhì)體反射率(Ro)

鏡質(zhì)組反射率(Ro)隨熱演化程度的升高而增大，并具有相對廣泛、穩(wěn)定的可對比性，是反映有機質(zhì)熱演化程度的最主要的光性標(biāo)志之一。Ro的變化主要取決于烴源巖的埋藏深度，隨埋藏深度增加，Ro值有規(guī)律增大。根據(jù)陸相烴源巖有機質(zhì)成熟度評價標(biāo)準，綜合應(yīng)用研究區(qū)的烴源巖巖心樣品的實測數(shù)據(jù)與收集的實驗數(shù)據(jù)進行分析，吳起-志丹地區(qū)長7油層組烴源巖的成熟度雖有差異，長7烴源巖Ro為0.54%～0.91%，平均值為0.72%，但均處于低熟-成熟階段。

2.3.2 長7烴源巖最高熱解峰溫值(Tmax)

Tmax是烴源巖熱解時的最高熱解溫度，其數(shù)值的高低與有機質(zhì)熱演化程度密切相關(guān)，是評價有機質(zhì)成熟演化程度的重要指標(biāo)。正常情況下，隨著有機質(zhì)成熟度增高，最高熱解峰值(Tmax)也增高，研究區(qū)烴源巖鏡質(zhì)體反射率Ro與Tmax之間有較好的線性關(guān)系。Tmax值主要取決于干酪根的結(jié)構(gòu)，與干酪根活化能的分布有關(guān),當(dāng)沉積巖的成熟度比較高時，干酪根中活化能較低的化學(xué)鍵早已被裂解，剩余的干酪根的活化能分布比較高，Tmax值增大。

3　長7優(yōu)質(zhì)烴源巖綜合評價

3.1長7優(yōu)質(zhì)烴源巖評價標(biāo)準

目前國內(nèi)外對優(yōu)質(zhì)烴源巖的評價還無統(tǒng)一的標(biāo)準，在參考國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文提出吳起-志丹地區(qū)長7油層組優(yōu)質(zhì)烴源巖劃分標(biāo)準，在劃分優(yōu)質(zhì)烴源巖時，綜合考慮了各項地化參數(shù)，優(yōu)質(zhì)烴源巖總有機碳質(zhì)量分數(shù)≥2.0%，S1+S2≥20 mg/g，氯仿瀝青“A”質(zhì)量分數(shù)≥0.2%。

3.2長7優(yōu)質(zhì)烴源巖特征

研究表明長7優(yōu)質(zhì)烴源巖主要為細粒的泥巖、頁巖等，主要呈黑色、灰黑色、灰褐色、灰色等顏色。優(yōu)質(zhì)烴源巖的有機質(zhì)類型主要為Ⅱ1型和少量Ⅱ2型。優(yōu)質(zhì)烴源巖與常規(guī)烴源巖的成熟度并無多大差異，優(yōu)質(zhì)烴源巖Ro均勻分布在常規(guī)烴源巖Ro范圍內(nèi)。利用優(yōu)質(zhì)烴源巖的可溶有機質(zhì)的地球化學(xué)參數(shù)(烴指數(shù)、氯仿瀝青“A”/TOC )為指標(biāo)，與常規(guī)烴源巖可溶有機質(zhì)的地球化學(xué)參數(shù)進行對比，找出其熱演化過程中的差異，優(yōu)質(zhì)烴源巖與常規(guī)烴源巖的可溶有機質(zhì)相比明顯偏高。

3.3長7優(yōu)質(zhì)烴源巖分布

依據(jù)長7優(yōu)質(zhì)烴源巖的劃分標(biāo)準，利用測井及巖心資料計算TOC 值，并統(tǒng)計了各單井優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度，精細刻畫研究區(qū)烴源巖厚度分布圖。由圖2可以看出，長7優(yōu)質(zhì)烴源巖主要發(fā)育在淺湖-半深湖沉積環(huán)境，與暗色泥巖分布范圍一致,主要分布在西南樊學(xué)和南部馬營區(qū)域，厚度一般為15～30 m；由南向北逐漸變薄，北部區(qū)域優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度一般小于5 m。長7三套主力烴源巖中長72優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育最廣、厚度最厚, 長71優(yōu)質(zhì)烴源巖次之，長73相對較差；長 72層15～46.6 m ，長 73層厚度10～35 m；長71層15～30 m 。

圖2　吳起-志丹地區(qū)長7層優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度分布

4　結(jié)論

(1)吳起-志丹地區(qū)長7層烴源巖有機質(zhì)豐度和生烴轉(zhuǎn)化率較高,具有良好的生烴潛力，干酪根主要為Ⅱ1型，周長北部地區(qū)為Ⅱ2型，生烴母質(zhì)為腐泥-腐殖型。

(2)吳起-志丹地區(qū)長7層烴源巖的成熟度存在差異，烴源巖Ro為0.54%～0.91%，平均值為0.72%，處于低熟-成熟階段，相對排烴效率為70%左右。

(3)確定了吳起-志丹地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖劃分標(biāo)準：烴源巖總有機碳質(zhì)量分數(shù)≥2.0%，S1+S2≥20 mg/g，氯仿瀝青“A”質(zhì)量分數(shù)≥0.2%。

(4)吳起-志丹地區(qū)長7層優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布在西南樊學(xué)和南部的馬營區(qū)域，厚度一般為15～30 m，由南向北逐漸變薄，北部區(qū)域優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度一般小于 5 m。從生烴強度分布特征來看，王洼子和吳倉堡-馬營一線生烴最為有利，形成了兩個生油中心,生油強度向盆地東北邊緣逐漸降低。

[1]張文正，楊華，李劍鋒，等.論鄂爾多斯盆地長7段優(yōu)質(zhì)油源巖在低滲透油氣成藏富集中的主導(dǎo)作用——強生排烴特征及機理分布[J].石油勘探與開發(fā)，2006,33(3):289-293.

[2]張曉麗，段毅，何金先，等.鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)延長組下油層組原油地球化學(xué)特征及油源對比[J].天然氣地球科學(xué),2011，22(5):886-873.

[3]喻建，韓永林，凌升階.鄂爾多斯盆地三疊系延長組油田成藏地質(zhì)特征及油藏類型[J].中國石油勘探，2001,6(4)：13-19.

[4]王鐵冠,鐘寧寧,熊波，等.源巖生烴潛力的有機巖石學(xué)評價方法[J].石油學(xué)報，1994,15(4):9-16.

[5]楊華，張文正，熊波.論鄂爾多斯盆地長7優(yōu)質(zhì)油源巖在低滲透油氣成藏富集中的主導(dǎo)作用：地質(zhì)地球化學(xué)特征[J].地球化學(xué)，2005,34(2)147-154.

[6]張文正，楊華，楊奕華.鄂爾多斯盆地長7優(yōu)質(zhì)烴源巖的巖石學(xué)、元素地球化學(xué)特征及發(fā)育環(huán)境[J].地球化學(xué),2008,37(1):59-64.

編輯：韓玉戟

1673-8217(2016)04-0023-03

2016-02-25

吳江平，工程師，碩士，1980年生，2007年畢業(yè)于長江大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，長期從事油氣田開發(fā)工作。

TE112.115

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