陶海營(yíng)子地區(qū)陶D1井上二疊統(tǒng)林西組生烴潛力研究

蘇飛，張海華，張健

(沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110034)

唐友軍，孫鵬

(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 武漢 430100)

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陶海營(yíng)子地區(qū)陶D1井上二疊統(tǒng)林西組生烴潛力研究

蘇飛，張海華，張健

(沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110034)

唐友軍，孫鵬

(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 武漢 430100)

通過有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度和沉積環(huán)境指標(biāo)，定量或定性評(píng)價(jià)了陶海營(yíng)子地區(qū)陶D1井林西組(P3l)泥巖的生烴潛力。綜合分析表明，陶D1井泥巖為差-中等烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1為主，有機(jī)質(zhì)演化進(jìn)入過成熟階段，有機(jī)質(zhì)形成于高鹽度、強(qiáng)還原的沉積環(huán)境，具有良好的頁(yè)巖氣勘探前景。

陶海營(yíng)子地區(qū)；陶D1井；林西組；烴源巖

1 地質(zhì)背景及樣品采集

上二疊統(tǒng)林西組(P3l)是大興安嶺地區(qū)晚古生代最發(fā)育的地層之一,也是重要的生烴層位[1～4]，南起西拉木倫河，北至愛輝、黑河一帶，東至松遼盆地腹地，沿北東方向展布(圖1)。內(nèi)蒙古自治區(qū)主要出露于林西縣、阿魯科爾沁旗陶海營(yíng)子、扎魯特旗等地；黑龍江省主要出露于龍江縣華安、嫩江縣塔溪、呼瑪縣興隆、德都縣蓮花山等地；松遼盆地東部主要出露于伊春、敦化等地。從地表露頭情況看，可分為3個(gè)區(qū),北部以嫩江-黑河為中心，中部以索倫-碾子山為中心[5]，南部以林西-扎魯特旗為中心。中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心經(jīng)過多年勘探研究認(rèn)為，林西-扎魯特地區(qū)為當(dāng)前優(yōu)勢(shì)勘探區(qū)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖

陶海營(yíng)子地區(qū)陶D1井進(jìn)尺701m，鉆遇地層均為P3l。巖性為砂泥巖互層，可見植物化石及葉肢介化石，發(fā)育順層及穿層的方解石脈，也可見粒狀黃鐵礦及層狀黃鐵礦。沉積環(huán)境主要為濱淺湖、半深湖相。

共選取陶D1井暗色泥巖樣品88塊，由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))進(jìn)行巖石熱解、有機(jī)碳分析，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，挑選出30塊樣品進(jìn)行了氯仿瀝青“A”、飽和烴色譜、飽和烴色譜-質(zhì)譜等試驗(yàn)分析。

2 烴源巖特征

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

圖2 陶D1井暗色泥巖w(TOC)分布直方圖

圖3 陶D1井烴源巖Pr/nC17-Ph/nC18相關(guān)關(guān)系圖

對(duì)井下88件暗色泥巖樣品經(jīng)有機(jī)地球化學(xué)分析表明，其總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(TOC))分布在0.1%～1.1%之間(平均為0.56%)；生烴潛量(w(S1+S2))分布在0.05～0.77mg/g之間(平均為0.36mg/g)。上述樣品中，達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)僅2件(占2.3%)，中等烴源巖38件(占43.2%)，差烴源巖37件(占42%)，非烴源巖11件(占12.5%)(圖2)。w(TOC)與w(S1+S2)之間無(wú)明顯相關(guān)性。由此判斷，陶D1井中暗色泥巖屬于差-中等烴源巖，具備一定的生烴物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

利用Rock Eval烴源巖評(píng)價(jià)儀可以快速、經(jīng)濟(jì)地利用少量巖石樣品獲得烴源巖有機(jī)質(zhì)類型信息，但測(cè)試結(jié)果受到樣品成熟度的制約。筆者主要根據(jù)Pr(姥鮫烷)/nC17-Ph(植烷)/nC18有機(jī)質(zhì)類型判識(shí)圖版及干酪根顯微組分來(lái)對(duì)其進(jìn)行分析。

從Pr/nC17-Ph/nC18相關(guān)關(guān)系圖[6](圖3)可以看出，樣品均落在Ⅱ1型區(qū)間，且烴源巖沉積于偏還原的水體環(huán)境。而干酪根顯微組分鑒定結(jié)果顯示，其類型指數(shù)Ti多位于Ⅱ型有機(jī)質(zhì)區(qū)間范圍之內(nèi)，其中Ⅱ2型23件， Ⅱ1型6件。由此綜合判斷，陶D1井P3l烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ型。

2.3 有機(jī)質(zhì)的成熟度

成熟度是烴源巖中有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的程度，直接決定著現(xiàn)階段烴源巖的工業(yè)價(jià)值。由于巖石熱解最高峰溫(tmax)及甾烷成熟度參數(shù)C2920S/(20S+20R)、C29ββ/(ββ+αα)在成熟度指標(biāo)上具有局限性，在高-過成熟的烴源巖中容易失真。故該次研究主要采用鏡質(zhì)體反射率(Ro)來(lái)表征[7]。研究區(qū)P3l烴源巖的Ro為3.28%～4.39%，(平均4.21%)(圖4)，表明其處于過成熟階段。

2.4 烴源巖生物標(biāo)志化合物

2.4.1 正構(gòu)烷烴和五環(huán)類異戊二烯烷烴

高等植物、細(xì)菌、藻類的生物體內(nèi)含有正構(gòu)烷烴，其特征可用于評(píng)估有機(jī)質(zhì)來(lái)源，亦可用于評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)成熟度。五環(huán)類異戊二烯類烷烴具有多種生源和成因。陶D1井P3l泥巖的Pr/Ph為0.4～0.6，具有明顯的植烷優(yōu)勢(shì)，其沉積環(huán)境為強(qiáng)還原(圖5)。

圖4 陶D1井Ro隨深度變化圖 圖5 陶D1井烴源巖Pr/Ph分布散點(diǎn)

2.4.2 長(zhǎng)側(cè)鏈三環(huán)萜烷和四環(huán)萜烷

原生動(dòng)物細(xì)胞膜的三環(huán)六異戊二烯醇降解或三萜類的降解可以形成長(zhǎng)側(cè)鏈三環(huán)萜烷；四環(huán)萜烷可能由五環(huán)的藿烷類三萜烷降解而成。陶D1井P3l泥巖的長(zhǎng)側(cè)鏈三環(huán)萜烷含量較高，其特征表現(xiàn)為碳數(shù)組成為C19～C30和C23三環(huán)萜烷的豐度高。C26三環(huán)萜烷與C24四環(huán)萜烷的豐度相當(dāng)，綜合分析認(rèn)為有機(jī)質(zhì)來(lái)源主要為細(xì)菌(圖6)。

2.4.3 五環(huán)三萜烷系列

五環(huán)三萜烷系列可以分為藿烷系列、非藿烷系列2大類：藿烷系列化合物的源頭主要為原核生物或細(xì)菌；非藿烷系列主要為伽馬蠟烷。其中，伽馬蠟烷標(biāo)志著異常鹽度或穩(wěn)定水體分層，亦可以作為咸水還原環(huán)境的標(biāo)志物，常見于碳酸鹽巖和鹽湖相原油沉積物中。

陶D1井P3l泥巖的藿烷系列特征為碳數(shù)分布范圍為C27～C35(缺少C28)、主峰為17α(H),21β(H)-C30H藿烷、C31～C35藿烷豐度逐漸下降；非藿烷系特征為伽馬蠟烷豐度高，伽馬蠟烷/C30藿烷(Ga/C30H)為0.3～0.4(平均0.36)(圖7)，表明該區(qū)當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境為咸水環(huán)境。

圖6 陶D1井P3l烴源巖m/z =85質(zhì)量色譜圖

2.4.4 甾烷系列

甾烷類常用于指示沉積物的物源,繼承了生物化學(xué)組分的大量信息，記錄了從生命有機(jī)質(zhì)到沉積有機(jī)質(zhì)演化的諸多證據(jù)，指示了真核生物(如藻類、浮游動(dòng)植物和高等植物)的特征。Huang等[8]認(rèn)為C27-C28-C29規(guī)則甾烷的相對(duì)含量可以用來(lái)判斷沉積物中有機(jī)質(zhì)來(lái)源， 其中C27甾烷主要來(lái)源于低等水生生物藻類，而C29甾烷主要來(lái)源于陸源高等植物。陶D1井P3l暗色泥巖中C27甾烷>C29甾烷>C28甾烷，呈“V”字型分布，其有機(jī)質(zhì)來(lái)源以低等水生生物為主，而藿烷/甾烷主要分布在1.08～1.59(平均1.34) (圖8)，表明細(xì)菌對(duì)有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)略大一些。

圖7 陶D1井烴源巖Pr/Ph與Ga/C30H相關(guān)圖 圖8 陶D1井烴源巖C27/C29甾烷與藿烷/甾烷相關(guān)圖

3 結(jié)論

1)內(nèi)蒙古陶海營(yíng)子地區(qū)陶D1井P3l烴源巖總體有機(jī)質(zhì)豐度不高，w(TOC)介于0.1%～1.1%之間，主要為差-中等烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ型，有機(jī)質(zhì)演化達(dá)到了過成熟的階段。

2)P3l烴源巖Pr/Ph介于0.4～0.6之間；伽馬蠟烷/C30藿烷為0.4～0.6(平均0.36)；藿烷/甾烷分布在1.08～1.59(平均1.34)；C27～C29規(guī)則甾烷呈“V”字型分布。反映其形成于高鹽度、強(qiáng)還原的沉積環(huán)境，為混源有機(jī)質(zhì)輸入，且細(xì)菌對(duì)有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)較大。

[1]張健，卞雄飛，陳樹旺，等.大興安嶺中南部晚二疊世林西組烴源巖特征及頁(yè)巖氣勘探前景[J].地質(zhì)通報(bào)，2013，32(8)：1297～1306.

[2]方慧，鐘清，李曉昌，等.內(nèi)蒙古扎魯特盆地深部林西組發(fā)育特征——來(lái)自大地電磁探測(cè)的依據(jù)[J].地質(zhì)通報(bào),2013，32(8)：1289～1296.

[3]蘇飛，卞雄飛，王青海，等.內(nèi)蒙古扎魯特地區(qū)魯D2井林西組烴源巖有機(jī)地化特征[J].地質(zhì)通報(bào)，2013，32(8)：1307～l314.

[4]陳樹旺，丁秋紅，鄭月娟，等.松遼盆地外圍新區(qū)、新層系——油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查進(jìn)展與認(rèn)識(shí)[J].地質(zhì)通報(bào),2013，32(8)：1147～1158.

[5] 蘇飛，郜曉勇，鄭月娟，等. 索倫地區(qū)林西組烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào))，2014,36(3):164～167.

[6]Shanmugam G.Significance of coniferous rain forests and related organic matter in generating commercial quantities of oil，Gippsland Basin，Australia[J].AAPG Bulletin，1985，69(8)：1241～1254.

[7]郝芳，陳建渝.可作為有機(jī)相指標(biāo)的鏡質(zhì)體反射率[J].地質(zhì)科技情報(bào)，1988，7(4)：111～117.

[8]Huang W, Meinschein W G. Sterols as ecological indicators[J].Geochimica et Cosmochimica Acta, 1979,43(5):739～745.

[編輯] 鄧?yán)?/p>

2016-05-10

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(12120115001001；121201007000150001)。

蘇飛(1983-)，男，碩士，主要從事石油地質(zhì)工作，sufei-1983@163.com。

TE122.2

A

1673-1409(2016)32-0019-05

[引著格式]陶海營(yíng)子地區(qū)陶D1井上二疊統(tǒng)林西組生烴潛力研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2016,13(32):19～23.