?！璧匕鸵舾瓯诎枷轃N源巖地化特征及評價(jià)

呂冰洋

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712）

經(jīng)過多年的勘探開發(fā)，在?！璧貎?nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個(gè)油氣聚集區(qū)，除某些重點(diǎn)凹陷勘探程度較高外，對諸如巴音戈壁等凹陷的基礎(chǔ)資料缺少總結(jié)和深入研究。由于可用資料相對較少，單一方法不能對區(qū)域內(nèi)的烴源巖進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)。根據(jù)現(xiàn)有資料，通過地球化學(xué)特征，對巴音戈壁凹陷烴源巖采取多角度、多參數(shù)的綜合評價(jià)方法，為進(jìn)一步的勘探開發(fā)做好基礎(chǔ)工作。大磨拐河組之上的地層由于埋深相對較淺，成熟度相對較低，烴源巖發(fā)育較差，因此下面只對大磨拐河組及以下地層內(nèi)的烴源巖進(jìn)行研究。結(jié)合?！璧貎?nèi)重點(diǎn)凹陷的研究成果，將大磨拐河組、南屯組和銅缽廟組地層確定為本次研究的目標(biāo)層段。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

海拉爾—塔木察格盆地位于中蒙交界處，是重要的含油氣盆地，資源潛力巨大。巴音戈壁凹陷是?！璧貎?nèi)重要的凹陷，勘探面積約有4000km2，是塔木察格盆地巴音桑布爾坳陷的一部分。地質(zhì)歷史時(shí)期多次大規(guī)模構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致現(xiàn)今凹陷內(nèi)凹隆相間的形態(tài)，中部為斷裂隆起帶，南、北形成2個(gè)洼槽[1]。地層自下而上分別為基底（白堊紀(jì)之前地層的統(tǒng)稱）、銅缽廟組、南屯組、大磨拐河組、伊敏組和青元崗組以及第三系和第四系地層。凹陷屬于咸水—半咸水湖泊相，受沉積環(huán)境影響，沉積相主要有扇三角洲、扇三角洲前緣和近岸水下扇。烴源巖主要分布地層暗色泥巖發(fā)育，暗色泥巖在大磨拐河組和南屯組厚度分別在280m和220m左右；而在銅缽廟組泥巖厚度變化較大，從50～214m不等，最大單層厚度相對較小[2]。

2 烴源巖地球化學(xué)特征

盆地內(nèi)的油氣主要來源于沉積有機(jī)質(zhì)，通過烴源巖的某些地球化學(xué)特征可以很好地反映烴源巖品質(zhì)，進(jìn)而判斷沉積巖石是否具備良好的生油氣能力。有機(jī)質(zhì)豐度、類型及成熟度等地球化學(xué)特征參數(shù)的研究是烴源巖評價(jià)過程中重要的組成部分，對判斷沉積巖石中能否形成工業(yè)價(jià)值烴類聚集具有指導(dǎo)作用。

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度說的是單位質(zhì)量樣品中有機(jī)質(zhì)的數(shù)量，一般其值越大，說明生烴能力越強(qiáng)。經(jīng)常使用的指標(biāo)參數(shù)包括有機(jī)碳（TOC）、氯仿瀝青“A”和生烴潛力（S1+S2）等[3]。通過對凹陷內(nèi)樣品資料的分析和統(tǒng)計(jì)，巴音戈壁凹陷主要烴源巖層段有機(jī)質(zhì)豐度的分布情況見圖1，有機(jī)碳值主要分布在0%～1%和1.5%～3%，占樣品總數(shù)的85.7%；氯仿瀝青“A”含量主要在0.1%以下，占樣品總數(shù)的80.9%；生烴潛力值主要分布在1～10mg/g，占樣品總數(shù)的93.5%。烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度隨深度的加深呈先增后減的規(guī)律性變化，且各項(xiàng)參數(shù)在深度2300m左右時(shí)達(dá)到一個(gè)最大值。根據(jù)?！貐^(qū)淡水湖泊相烴源巖評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[4]（表1），綜合評價(jià)有機(jī)碳、氯仿瀝青“A”含量及生烴潛力3項(xiàng)指標(biāo)認(rèn)為：凹陷內(nèi)大磨拐河組和銅缽廟組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度中等，南屯組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度相對較高。

圖1 巴音戈壁凹陷源巖有機(jī)質(zhì)豐度分布圖

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)生烴潛力與物質(zhì)來源及組成有緊密關(guān)系，僅通過有機(jī)質(zhì)豐度不能夠準(zhǔn)確判斷烴源巖的品質(zhì)，有機(jī)質(zhì)的類型對烴源巖的性質(zhì)和生烴能力也有著直接影響，是衡量產(chǎn)烴能力的參數(shù)。有機(jī)質(zhì)的類型既可以由不溶有機(jī)質(zhì)（干酪根）的特征來反映，也可由其產(chǎn)物（可溶有機(jī)質(zhì)及其烴類的特征）來反映[5]。

表1 海-塔盆地淡水湖相烴源巖評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

從氫指數(shù)與Tmax關(guān)系和有機(jī)元素組成上可以看出，大磨拐河組泥巖母質(zhì)類型較差，主要為Ⅲ型和Ⅱ2型；南屯組主要為Ⅱ1型和Ⅱ2型，并存在部分Ⅲ型和少量Ⅰ型；銅缽廟組有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2型，少量Ⅲ型和Ⅱ1型。由此可見該地區(qū)有機(jī)質(zhì)類型較好的烴源巖主要分布于南屯組地層中，其次是銅缽廟組地層中，2組地層烴源巖生油潛力大。

從干酪根的顯微組分上來看（表2），大部分烴源巖屬于Ⅱ1型和Ⅱ2型，Ⅰ型、Ⅲ型干酪根只在個(gè)別點(diǎn)出現(xiàn)，Ⅲ型主要出現(xiàn)在大磨拐河組。根據(jù)TI值，Ⅱ1干酪根占測量樣品的45.7%，Ⅱ2型占41.3%，構(gòu)成了干酪根的主體類型。3種方法對有機(jī)質(zhì)類型的判定基本一致。

表2 干酪根類型指數(shù)TI分布表

通過對凹陷內(nèi)烴源巖主要發(fā)育層段巖石樣品熱解參數(shù)、元素組成和顯微組分的綜合研究，認(rèn)為大磨拐河組烴源巖類型較差，南屯組和銅缽廟組烴源巖類型較好。

2.3 成熟度

烴源巖有機(jī)質(zhì)的演化程度可分為未成熟、低成熟、成熟、高成熟和過成熟5個(gè)階段。成熟度指標(biāo)是衡量有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)換能力的重要參數(shù)。相同的地質(zhì)條件下，烴源巖成熟度越高，生油氣量越大。隨成熟度的演化，成烴母質(zhì)和其某些產(chǎn)物也呈現(xiàn)出具有一定規(guī)律的變化，這種變化間的相關(guān)性可以作為反映成熟度的參數(shù)，對有機(jī)質(zhì)的演化程度進(jìn)行判別。

一般，鏡質(zhì)體反射率（Ro）的大小與有機(jī)質(zhì)成熟度間呈一定線性關(guān)系。鏡質(zhì)體反射率的測定過程不易受其他因素影響，測量結(jié)果可以直觀反映有機(jī)質(zhì)成熟度的高低，是目前常用的成熟度測定方法。Ro隨深度的增加呈變大趨勢，從巴音戈壁凹陷烴源巖的實(shí)測鏡質(zhì)體反射率看（圖2），大磨拐河組烴源巖成熟度低，Ro值在0.5%～0.6%；南屯組烴源巖Ro值變化范圍大，處于未熟—低熟—成熟階段，Ro值主要在0.6%～0.8%；銅缽廟組烴源巖Ro分布于0.7%～0.9%之間，屬于成熟范圍，有利于有機(jī)質(zhì)向油氣的轉(zhuǎn)換。測定過程中，每一塊樣品測定點(diǎn)數(shù)均在15個(gè)以上，標(biāo)準(zhǔn)離差小于0.05，保證了測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

此外，凹陷內(nèi)烴源巖抽提物色譜形態(tài)大部分呈現(xiàn)出單峰型，其中大磨拐河組烴源巖表現(xiàn)出明顯的奇碳數(shù)優(yōu)勢，而南屯組、銅缽廟組大部分烴源巖不存在奇偶優(yōu)勢，OEP值主要在1.0～1.2之間。銅缽廟組烴源巖OEP值在1附近，表明源巖已成熟。

2.4 可溶有機(jī)質(zhì)的族組成特征

圖2 鏡質(zhì)體反射率分布圖

烴源巖在沉積—成巖環(huán)境、原始母質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)成熟度等方面的差異，可通過可溶組分表現(xiàn)出來[6]。通過凹陷內(nèi)烴源巖氯仿抽提物族組成分析結(jié)果表明（圖3），飽和烴含量在40%～67%，芳烴含量在11%～30%，非烴和瀝青質(zhì)含量在15%～42%，各組分變化范圍較大。

圖3 烴源巖族組成三角圖

干酪根類型對烴源巖可溶有機(jī)質(zhì)族組分含量有著直接影響，非煤系的Ⅰ型干酪根烴源巖中總烴含量較高，平均占族組成的59.6%，而隨著母質(zhì)類型變差，總烴含量明顯降低[7]?？v向?qū)游环植忌?，總烴含量逐漸增大，非烴、瀝青質(zhì)含量減小（表3）。由此反映出大磨拐河組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型相對較差，而南屯組和銅缽廟組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型較好，這與前面烴源巖研究結(jié)果一致。此外，隨著烴源巖成熟度的增高，干酪根中的大分子烴類裂解成小分子，同時(shí)非烴和瀝青質(zhì)則繼續(xù)裂解生烴。因此，一般烴源巖成熟度越高，組分中飽和烴所占比重越高，而非烴和瀝青質(zhì)所占比重則相對降低。

表3 族組分縱向分布數(shù)據(jù)表

2.5 飽和烴色譜特征

作為飽和烴餾份的重要組成，正構(gòu)烷烴在反映生烴母質(zhì)來源的同時(shí)，還可以指示烴源巖的演化特征與沉積環(huán)境[8]。依據(jù)梅博文和李守軍等人研究[9-10]，結(jié)合凹陷內(nèi)烴源巖主要為富含有機(jī)質(zhì)的黑色泥巖這一情況，推測烴源巖中有機(jī)質(zhì)可能主要在還原的沉積環(huán)境中形成。凹陷內(nèi)，正烷烴碳數(shù)分布在nC14-nC35，nC21和nC23為主峰碳，可見陸源高等植物和低等水生生物均對有機(jī)質(zhì)來源有一定的貢獻(xiàn)。烷烴輕重比大于2.0的樣品占樣品數(shù)的83.6%，說明低碳數(shù)烷烴在飽和烴中比重較大。區(qū)域內(nèi)Pr/Ph值在0.274～6.165間，平均值為1.565，屬于咸水—半咸水湖泊相沉積。

2.6 組分碳同位素特征

可溶有機(jī)質(zhì)組分碳同位素分析表明，大磨拐河組烴源巖的飽和烴、芳烴碳同位素偏重，平均值分別為-27.13‰和-25.39‰；南屯組烴源巖飽和烴、芳烴碳同位素平均值為-28.61‰和-27.08‰；銅缽廟組烴源巖飽和烴、芳烴碳同位素平均值分別為-29.1‰和-28.08‰。已有研究認(rèn)為，以藻類輸入為主的沉積有機(jī)質(zhì)，組分碳同位素明顯偏輕，而來源于陸生植物的有機(jī)質(zhì)碳同位素偏重[11]。相對而言，南屯組和銅缽廟組烴源巖組分碳同位素偏輕，反映出這些烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型較好，低等水生生物對有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)較大。

3 有效烴源巖的分布范圍

達(dá)到生油門限并有大量油氣生成的烴源巖集中分布形成烴源灶[12]，其范圍可以很好地反映有效烴源巖的分布情況。巴音戈壁凹陷烴源巖分布非均質(zhì)性強(qiáng)，根據(jù)對烴源巖地化特征的研究表明，不同層位烴源巖的發(fā)育程度、有機(jī)質(zhì)豐度的平面分布和成熟區(qū)分布范圍均不相同，反映烴源巖對油氣生成的貢獻(xiàn)不同?？紤]剝蝕和排烴門限，依據(jù)凹陷內(nèi)Ro和有機(jī)碳等值線數(shù)據(jù)綜合確定得出凹陷烴源灶范圍[4]。凹陷內(nèi)烴源灶主要位于南北2個(gè)洼槽內(nèi)，其中大磨拐河組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型差、成熟度低，對凹陷內(nèi)油氣貢獻(xiàn)較小，非有效烴源巖層。南屯組烴源灶在凹陷北部洼槽內(nèi)發(fā)育，有效面積33.19km2（圖4）；銅缽廟組烴源灶范圍大于南屯組烴源灶范圍，主要分布在凹陷南、北洼槽中部，北部洼槽烴源灶范圍在南屯組基礎(chǔ)上擴(kuò)大，達(dá)到60km2；南部洼槽烴源灶范圍較北部大，約有162km2（圖5）。

圖4 南屯組烴源灶分布圖

圖5 銅缽廟組烴源灶分布圖

以往認(rèn)為烴源巖一般在凹陷洼槽內(nèi)發(fā)育較好，但凹陷南部邊緣的1口探井現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，該井銅缽廟組地層2056.81～2060.81m深度處烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較好，氯仿瀝青“A”含量為0.0609%，TOC平均值為2.562%，生烴潛力值可達(dá)到10mg/g以上，可溶有機(jī)質(zhì)組分中總烴含量高，有機(jī)質(zhì)類型好，處于成熟階段。由于構(gòu)造隆起及剝蝕等作用，該井目標(biāo)層位目前埋深相對淺，與以往研究得出的烴源巖一般發(fā)育在凹陷洼槽內(nèi)低洼處這一規(guī)律不符，分析認(rèn)為該探井銅缽廟組地層在地質(zhì)歷史時(shí)期沉積時(shí)可能處于還原環(huán)境，埋藏較深，當(dāng)時(shí)烴源巖可能發(fā)育較好，能夠生成油氣。因此，凹陷內(nèi)有效烴源巖范圍可能不僅局限于南北2個(gè)洼槽內(nèi)，銅缽廟組烴源灶范圍可能向凹陷東南進(jìn)一步延伸，有效范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，值得下步勘探重點(diǎn)關(guān)注。

4 總結(jié)與認(rèn)識(shí)

（1）巴音戈壁凹陷烴源巖主要分布在大磨拐河組、南屯組和銅缽廟組地層中。總體來看，3組地層中烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度最高的是南屯組，其次為銅缽廟組，是凹陷內(nèi)油氣來源的物質(zhì)基礎(chǔ)，對油氣藏的貢獻(xiàn)可能最大。同時(shí)，南屯組和銅缽廟組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型好，成熟度適中，更有利于生油。從大磨拐河組到銅缽廟組，烴源巖可溶有機(jī)質(zhì)總烴含量逐漸升高，組分碳同位素逐漸變輕，奇偶優(yōu)勢逐漸消失，也從側(cè)面反映出南屯組和銅缽廟組烴源巖發(fā)育好于大磨拐河組，是區(qū)域內(nèi)主力烴源巖發(fā)育層位。

（2）平面上烴源灶主要位于巴音戈壁凹陷南北洼槽，面積較小。南屯組烴源灶分布在凹陷北部洼槽中間，銅缽廟組烴源灶分布在凹陷南部洼槽和北部洼槽中部，并且銅缽廟組烴源灶范圍要遠(yuǎn)大于南屯組烴源灶范圍。

（3）通過凹陷南部邊緣探井銅缽廟組地層現(xiàn)有樣品數(shù)據(jù)分析，該段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高、類型好，Ro值反映源巖已成熟，有一定的生烴潛力。因此該井與南部洼槽之間區(qū)域值得下一步深入研究，烴源灶范圍可能進(jìn)一步擴(kuò)大。

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