銀額盆地哈日凹陷下白堊統(tǒng)烴源巖特征及資源潛力

王小多 任來(lái)義 劉護(hù)創(chuàng) 陳治軍 白曉寅下 趙春晨 宋健

摘要：哈日凹陷下白堊統(tǒng)發(fā)育多套湖相暗色泥巖，各組烴源巖對(duì)該區(qū)油氣勘探具有重要意義。文中利用鉆井及巖心分析化驗(yàn)資料，研究了下白堊統(tǒng)各組烴源巖特征，通過(guò)開(kāi)展巖石熱解、干酪根顯微組分、鏡質(zhì)體反射率、可溶有機(jī)質(zhì)組分及飽和烴色譜-質(zhì)譜等有機(jī)地球化學(xué)測(cè)試和分析，評(píng)價(jià)了銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組的烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度、類(lèi)型和成熟度，認(rèn)為銀根組烴源巖屬低成熟、偏腐泥型、好烴源巖、蘇紅圖組烴源巖屬成熟、腐泥-腐殖混合型、差-中等好烴源巖、巴音戈壁組烴源巖屬成熟-高成熟、腐泥-腐殖混合型、中等-好烴源巖，進(jìn)而分析其生烴潛力，其中銀根組生烴潛力最大，其次為巴音戈壁組，蘇紅圖組相對(duì)較差，預(yù)測(cè)哈日凹陷下白堊統(tǒng)總油氣資源量為1.13×108 t.

關(guān)鍵詞：銀額盆地;哈日凹陷;下白堊統(tǒng);烴源巖;資源潛力

中圖分類(lèi)號(hào)：TE 121文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0215文章編號(hào)：1672-9315（2019）02-0286-08

0引言

銀額盆地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部，阿拉善盟烏拉特后旗-額濟(jì)納旗一帶，東以狼山為界，南抵北大山和雅布賴(lài)山山前，西臨北山，北至中蒙邊境及洪格爾吉山、蒙根烏拉山，東西長(zhǎng)約700 km，南北寬75～225 km，面積約12.3×104 km2，是中國(guó)內(nèi)陸地區(qū)油氣勘探程度極低的大中型沉積盆地。研究區(qū)哈日凹陷位于銀額盆地中北部，是蘇紅圖坳陷的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元（圖1）[1-3]。

哈日凹陷目前已有探井8口，鉆遇地層自上而下分別為第四系、上白堊統(tǒng)烏蘭蘇海組、下白堊統(tǒng)銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組、二疊系及石炭系（未穿），三疊系和侏羅系地層缺失，主要勘探層位為下白堊統(tǒng)銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組。其中哈1井和蘇1井為上世紀(jì)90年代中石油鉆探，僅在哈1井泥巖中見(jiàn)到少量熒光顯示;截止目前研究區(qū)內(nèi)鉆井6口，YHC1井獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，并伴有少量凝析油，YH2井和YH3井獲工業(yè)油流，實(shí)現(xiàn)了銀額盆地自1955年以來(lái)油氣勘探歷史性突破，但是也存在勘探難度大，地質(zhì)情況復(fù)雜、探明程度低等問(wèn)題[4-5]。烴源巖存在與否是決定其含油氣前景的基本條件，而烴源巖中有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)則是決定其生烴性質(zhì)和生烴潛力大小的關(guān)鍵因素[6-9]。因此，尋找烴源巖的分布區(qū)域，系統(tǒng)分析烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度、類(lèi)型和演化程度則是對(duì)其生烴性質(zhì)和生烴能力做出正確評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。筆者將對(duì)哈日凹陷下白堊統(tǒng)烴源巖特征進(jìn)行研究，必將對(duì)其選擇油氣勘探方向和發(fā)現(xiàn)油氣富集區(qū)帶起到積極的推動(dòng)作用。

1烴源巖空間分布特征

銀額盆地是在前寒武紀(jì)結(jié)晶地塊和古生代褶皺基底基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)的中新生代沉積盆地，盆地東西部地層發(fā)育不均衡，哈日凹陷內(nèi)石炭系-二疊系多為變質(zhì)巖和火成巖[10]，三疊系和侏羅系地層缺失，白堊系發(fā)育半深湖-深湖相灰色-深灰色白云質(zhì)泥巖和灰質(zhì)泥巖[11-12]，為烴源巖形成提供了條件。

通過(guò)研究區(qū)鉆井資料揭示，白堊系地層鉆遇最大視厚度2 000～3 000 m，最厚達(dá)3 900 m，潛在烴源巖發(fā)育在下白堊系巴音戈壁組、蘇紅圖組和銀根組，巖性主要為灰色-深灰色白云質(zhì)泥巖和灰質(zhì)泥巖，其次是白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r、凝灰?guī)r等，主要分布在銀根組、蘇二段、巴二段和巴三段（圖2）。對(duì)哈日凹陷6口井各層的暗色泥巖厚度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（表1），銀根組暗色泥巖厚度大，基本上占地層厚度的60%以上，最大達(dá)98.4%;蘇紅圖組除YH4井外，泥巖厚度占地層厚度達(dá)58.3%～99.7%，巴音戈壁組暗色泥巖一般厚100～650 m，最大為680 m，可占地層厚度的10%～80%，下白堊統(tǒng)地層暗色泥巖厚度大，為油氣生成奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)（圖3）。

2烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征

文中研究共采用了6口井銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組泥巖樣品，系統(tǒng)完成了巖石熱解、有機(jī)碳含量、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(cè)試，對(duì)各組烴源巖的有機(jī)地球化學(xué)特征進(jìn)行分析。

2.1有機(jī)質(zhì)豐度

烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度是油氣形成的基礎(chǔ)，是評(píng)價(jià)烴源巖生烴能力和規(guī)模的重要指標(biāo)[13-14]，常用的有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)參數(shù)主要有總有機(jī)碳（TOC）、氯仿瀝青“A”、總烴（HC）和熱解生烴潛量（S1+S2），文中對(duì)于哈日凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)主要選用有機(jī)碳含量（TOC）、熱解生烴潛量（S1+S2）和氯仿瀝青“A”指標(biāo)，分析烴源巖樣品分別取自哈日凹陷6口探井的泥巖樣品（表2），深度從402～3 454 m.

銀根組：有機(jī)碳含量27個(gè)樣品中，多數(shù)分布在2%～5%之間，平均值為3.74%，值小于1%的樣品僅有4個(gè)，且都大于0.4%;生烴潛量也是27個(gè)樣品，多數(shù)分布在20～50 mg/g之間，值小于10的樣品為6個(gè)，最小的也大于0.5 mg/g;氯仿瀝青“A”樣品有15個(gè)，值為0.027%～0.82%，平均值為0.29%，依據(jù)“中國(guó)陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)” [1-2]，銀根組暗色泥巖總體屬較好-好烴源巖。

蘇紅圖組：有機(jī)碳含量15個(gè)樣品中，值分布在0.18%～3.06%之間，平均值為0.73%，值大于06%的樣品有6個(gè)，介于0.4%和0.6%之間的樣品有5個(gè)，值為0.2%～0.4%有2個(gè)，小于0.2%的樣品有2個(gè);生烴潛量也是15個(gè)樣品，多數(shù)分布在0.04～2 mg/g之間，值大于2的樣品僅有2個(gè)，值分別為5.22和25.32 mg/g;氯仿瀝青“A”樣品有8個(gè)，值為0.002%～0.115%，平均值為0039%，值大于0.015%的樣品有5個(gè)，其中大于005%的有2個(gè)，綜合來(lái)看蘇紅圖組暗色泥巖總體屬較差-中等烴源巖。

巴音戈壁組：有機(jī)碳含量33個(gè)樣品中，值分布在0.08%～5.15%之間，平均值為0.98%，值大于0.6%的樣品有17個(gè)，占一半以上，介于0.4%和0.6%之間的樣品有3個(gè)，值小于0.4%的有13個(gè);生烴潛量也是33個(gè)樣品，值分布在0.01～7106 mg/g之間，平均值為5.7 mg/g，值小于2 mg/g的樣品就有23個(gè)，大于2小于6 mg/g的有5個(gè)，對(duì)應(yīng)TOC值高的樣品S1+S2值也高;氯仿瀝青“A”樣品有26個(gè)，值為0.001%～1.22%之間，平均值為0.15%，值大于0.05%的樣品有17個(gè)，其中大于0.1%的有7個(gè)，巴音戈壁組暗色泥巖總體屬中等-好烴源巖，只是生烴潛力值稍低。

2.2有機(jī)質(zhì)類(lèi)型

有機(jī)質(zhì)性質(zhì)和類(lèi)型決定了烴源巖的生烴潛能和烴類(lèi)產(chǎn)物特征，通過(guò)有機(jī)質(zhì)顯微組成和氯仿瀝青“A”族組成等的分析，對(duì)哈日凹陷的銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組有機(jī)質(zhì)類(lèi)型進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2.1干酪根顯微組成

通過(guò)暗色泥巖樣品的干酪根鏡下鑒定，檢測(cè)到結(jié)構(gòu)藻、層狀藻、孢粉體、木栓質(zhì)體、正常鏡質(zhì)體和惰屑體等有機(jī)顯微組分，組分含量銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組各不相同（表3），通過(guò)類(lèi)型指數(shù)公式可以計(jì)算指數(shù)值[15]，從而判斷烴源巖干酪根類(lèi)型。

TI=100×a+80×b1+50×b2+（-75）×c+（-100）×d（1）

式中TI為干酪根類(lèi)型指數(shù);a為腐泥組的含量，%;b1為樹(shù)脂體的含量，%;b2為孢粉體、角質(zhì)體、木質(zhì)栓體、殼質(zhì)碎屑體、腐殖無(wú)定形體、菌孢體的含量，%;c為鏡質(zhì)組的含量，%;d為惰性組的含量，%.

通過(guò)公式計(jì)算得出銀根組類(lèi)型指數(shù)TI均大于40，大于80的占50%以上，干酪根以Ⅰ-Ⅱ1型為主，蘇紅圖組類(lèi)型指數(shù)TI值小于0占30%，大于0小于40的占30%，大于40小于80的占30%，干酪根類(lèi)型為Ⅱ-Ⅲ型，巴音戈壁組類(lèi)型指數(shù)TI值主要集中在40～60之間，干酪根類(lèi)型以Ⅱ1型為主（表3）。

型評(píng)價(jià)銀根組5.6～96.8265.74（14）0.55～93.524.72（14）0.91～12.006.19（14）0～8.503.36（14）Ⅰ-Ⅱ1型蘇紅圖組0～96.1234.59（7）0.78～43.7521.09（7）2.33～80.0039.77（7）0～22.22 4.55（7）Ⅱ-Ⅲ型巴音戈壁組0～93.7534.18（23）0～87.528.08（23）3.2～23.3328.77（23）0～508.96（23）Ⅱ1型2.2.2巖石熱解參數(shù)法

巖石熱解參數(shù)氫指數(shù)（HI）、降解率（D）和熱解烴（S1+S2）也常用來(lái)確定有機(jī)質(zhì)類(lèi)型[16]。

暗色泥巖氫指數(shù)（HI）與最高熱解溫度（Tmax）實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，銀根組氫指數(shù)一般為300～800 mg/g，Tmax值主要集中在430～450 ℃之間;蘇紅圖組氫指數(shù)一般值為40～150? mg/g，Tmax值主要集中在430～480 ℃之間;巴音戈壁組氫指數(shù)值比較分散，范圍為8～1 000 mg/g，Tmax值分布在338～533 ℃之間（圖4）。

由此可以看出銀根組干酪根以Ⅰ-Ⅱ1型為主，蘇紅圖組干酪根主要為Ⅱ2-Ⅲ型，巴音戈壁組干酪根類(lèi)型Ⅰ-Ⅲ型均有分布，主要以Ⅱ型為主，與顯微組成分析結(jié)果基本一致。

2.2.3“A”族組成

烴源巖可溶有機(jī)質(zhì)的族組成不僅能反映沉積環(huán)境和熱演化特征，也可以反映烴源巖有機(jī)質(zhì)的母質(zhì)信息[16-17]。銀根組烴類(lèi)含量在37.27%～65.89%之間，其中飽和烴含量在26.26%～5487%之間，飽/芳值為1.38～5.98，銀根組有機(jī)質(zhì)主要為Ⅰ-Ⅱ1型;蘇紅圖組烴類(lèi)含量在4595%～75%之間，其中飽和烴含量在23.81%～55.04%之間，飽/芳值為0.5～6.09，蘇紅圖組有機(jī)質(zhì)以Ⅱ型為主;巴音戈壁組烴類(lèi)含量在3596%～96.43%之間，其中飽和烴含量在714%～76.74%之間，飽/芳值為0.08～10.7，巴音戈壁組有機(jī)質(zhì)以Ⅰ-Ⅱ型為主（圖5）。

“A”族組成與干酪根顯微組成和巖石熱解參數(shù)法分析結(jié)果基本一致，但從銀根組、蘇紅圖組到巴音戈壁組整體來(lái)看，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型級(jí)別稍偏高一些。

2.3有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度反映了烴源巖有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的熱演化程度，干酪根鏡質(zhì)組反射率（Ro）、巖石最高熱解溫度（Tmax）和孢粉顏色指數(shù)等參數(shù)是評(píng)價(jià)烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度的常用指標(biāo)[15，18-20]。

銀根組樣品Ro值為0.52%～1.31%，平均值為0.7%，大部分樣品值在0.5%～0.7%之間，Tmax值為426～480 ℃，平均值為442 ℃，主要分布在430～440 ℃之間，孢粉顏色指數(shù)SCI值為2.09～2.7，平均值為2.31，處于低成熟階段。

蘇紅圖組樣品Ro值為0.71%～0.95%，平均值為0.78%，主要集中在0.7%～0.8%之間，Tmax值為431～493 ℃，平均值為455 ℃，蘇紅圖組僅見(jiàn)一個(gè)孢粉化石樣品，孢粉顏色指數(shù)SCI值為2.31，處于低熟-成熟階段。

巴音戈壁組樣品Ro值為0.6%～2.34%，平均值為1.29%，Tmax值為338～533 ℃，平均值為459 ℃，孢粉顏色指數(shù)SCI值為2.01～3.39，平均值為2.39，樣品從低熟到高熟均有分布，大部分樣品處于成熟-高成熟階段，烴源巖有機(jī)質(zhì)熱演化程度較高。

2.4烴源巖評(píng)價(jià)

綜合上述巖石熱解參數(shù)、有機(jī)碳含量、干酪根顯微組分、鏡質(zhì)體反射率和飽和烴色譜-質(zhì)譜等有機(jī)地球化學(xué)數(shù)據(jù)表明，銀根組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度好，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅰ-Ⅱ1型為主，處于低熟生油階段;蘇紅圖烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度中等偏差，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型屬Ⅱ型和Ⅲ型，成熟度為低熟-成熟階段;巴音戈壁組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度中等偏好，類(lèi)型Ⅰ-Ⅲ型均有分布，主要以Ⅱ?yàn)橹?，有機(jī)質(zhì)熱演化程度高，大部分處于成熟-高成熟階段（表4）。

3.1生烴潛力

根據(jù)鉆井及烴源巖地球化學(xué)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，平面上，湖盆中心烴源巖發(fā)育程度最好，越向盆地邊緣烴源巖厚度越薄，有機(jī)質(zhì)豐度和類(lèi)型變差、成熟度變低，從而預(yù)測(cè)各組烴源巖有利區(qū)（圖3）。

銀根組：烴源巖分布廣、厚度較大，有機(jī)質(zhì)豐度和類(lèi)型好，且底部已經(jīng)成熟，生烴量較大，因此有很大的生烴潛力。

蘇紅圖組：烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度中等，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型差些，但分布廣、厚度大，且進(jìn)入成熟階段，因此蘇紅圖組烴源巖生烴量大，預(yù)測(cè)蘇紅圖組烴源巖有一定的生烴潛力。

巴音戈壁組：烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度為中等-好，成熟度高，烴源巖厚度較大，生烴量大，預(yù)測(cè)巴音戈壁組烴源巖有很大的生烴潛力。

3.2資源潛力分析

采用油氣成因法對(duì)哈日凹陷下白堊統(tǒng)油氣資源量進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。成因法是在烴源巖物質(zhì)基礎(chǔ)上進(jìn)行的評(píng)價(jià)，可在生排烴量研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)油氣的運(yùn)聚系數(shù)或者排聚系數(shù)獲得油氣的資源量。

依據(jù)體積法計(jì)算生烴量的公式如下

Q= S×H×D×C×Z

其中Q為單位面積殘余生烴量，t;S為面積，km2;H為泥巖厚度，m;D為巖石密度，t/m3;C為平均有機(jī)碳含量，%;Z為產(chǎn)烴率，%.

本次取面積S為預(yù)測(cè)的烴源巖有利區(qū)的面積（圖3），厚度為烴源巖有利區(qū)內(nèi)厚度的加權(quán)平均厚度，取烴源巖密度為2.3 t/m3，平均有機(jī)碳取每個(gè)層段的樣品TOC的平均值。

參照前人研究成果[1]，產(chǎn)烴率取值為15%，排烴系數(shù)蘇紅圖組取值為94%，巴音戈壁組取值為62%，銀根組排烴系數(shù)未給出，根據(jù)研究可以看出，隨著深度增加排烴系數(shù)減小，所以文中銀根組排烴系數(shù)取值和蘇紅圖組一樣為94%，聚集系數(shù)均為6%.

哈日凹陷下白堊統(tǒng)預(yù)測(cè)資源量為1.13×108 t，其中銀根組資源量為0.73×108 t，蘇紅圖組資源量為0.22×108 t，巴音戈壁組資源量為0.18×108 t（表5），哈日凹陷下白堊統(tǒng)總體資源潛力較大，但各層組之間存在差異，資源分布也呈現(xiàn)出不均衡性。

4結(jié)論

1）根據(jù)鉆井資料顯示，哈日凹陷潛在烴源巖發(fā)育在下白堊系巴音戈壁組、蘇紅圖組和銀根組，巖性主要為灰色-深灰色白云質(zhì)泥巖和灰質(zhì)泥巖，其次是白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r、凝灰?guī)r等，且厚度大，占地層厚度比最大達(dá)99%;

2）根據(jù)有機(jī)地球化學(xué)特征分析，銀根組烴源巖屬低成熟、偏腐泥型、好烴源巖、蘇紅圖組烴源巖屬成熟、腐泥-腐殖混合型、差-中等好烴源巖、巴音戈壁組烴源巖屬成熟-高成熟、腐泥-腐殖混合型、中等-好烴源巖;

3）根據(jù)成因法對(duì)哈日凹陷下白堊統(tǒng)油氣資源量進(jìn)行計(jì)算得知，銀根組預(yù)測(cè)資源量最大、蘇紅圖組和巴音戈壁組相當(dāng)，資源量相對(duì)較小。

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