遼河油田東部凹陷中南段古近系烴源巖地球化學特征研究

趙景蒲

(東營市自然資源和規(guī)劃局,山東 東營 257000)

遼河盆地構造上分為三個凹陷三個凸起,分別為西部凹陷、東部凹陷、大民屯凹陷及西部凸起、中央凸起、東部凸起[1],其中三個凹陷是遼河盆地主要的油氣富集區(qū)。在三個凹陷中,西部凹陷和大民屯凹陷的勘探程度較高,而東部凹陷的勘探程度較低,勘探潛力較大。筆者研究工區(qū)位于東部凹陷中南段,南起大32井,北至熱40井,東、西以三維工區(qū)為邊界。東部凹陷從下到上存在多套烴源巖[2]。遼河斷陷深陷期從下往上發(fā)育了沙四段、沙三段、沙一—二段及東營組四套烴源巖層[2-3]。就東部凹陷而言,只有沙三段、沙一段、東營組這三套烴源巖層。筆者從有機質(zhì)豐度、有機質(zhì)類型及有機質(zhì)成熟度等[4]方面對東部凹陷中南段古近系烴源巖進行深入分析,為東部凹陷中南段資源潛力的估算提供依據(jù),并為后續(xù)勘探工作指明方向。

1 有機質(zhì)豐度

烴源巖有機質(zhì)豐度反映烴源巖中有機質(zhì)的數(shù)量特征,是形成油氣的物質(zhì)基礎[5]。目前評價烴源巖有機質(zhì)豐度的指標主要有烴源巖中的有機碳含量(TOC)、熱解生烴潛量(S1+S2)和氯仿瀝青“A”含量(EOM)等指標[6]。

從東部凹陷中南段烴源巖有機質(zhì)豐度評價參數(shù)含量分布(表1)可以看出,研究區(qū)沙三段有機碳含量最為豐富,大于1%的有機碳含量達到71.11%,有機碳含量平均值為1.9%;其次為沙一段,其中大于1%的有機碳含量為44.19%,有機碳含量平均值為1.46%;東營組烴源巖質(zhì)量最差,大于1%的有機碳含量為7.14%,大部分有機碳含量小于0.4%,為92.86%,有機碳含量平均值為0.25%。

研究區(qū)烴源巖總生烴潛量平均值為3.52,沙三段烴源巖熱解生烴潛量值最高,熱解生烴潛量值大于6 mg/g占14.28%,平均值為4.60;沙一段烴源巖熱解生烴潛量次之,大于6 mg/g占10%,平均值為3.05,均沙三段和沙一段烴源巖屬于較好烴源巖,東營組烴源巖熱解生烴潛量值最低,大于 6 mg/g比例為0,平均值為1.34,屬較差烴源巖。

表1 古近系各層段烴源巖有機碳含量、生烴潛量、氯仿瀝青“A”含量對比

研究區(qū)沙三段氯仿瀝青“A”含量最為豐富,大于0.1%的氯仿瀝青“A”含量達到43.24 %,氯仿瀝青“A”含量平均值為0.143 8%;其次為沙一段,大于0.1%的氯仿瀝青“A”含量達到23.46%,氯仿瀝青“A”含量平均值為0.081 3%;東營組烴源巖質(zhì)量最差,大于0.1%的氯仿瀝青“A”含量無,氯仿瀝青“A”含量平均值為0.013 7%。

綜合各層段有機碳含量、熱解生烴潛量、氯仿瀝青“A”含量并結(jié)合烴源巖有機質(zhì)豐度評價標準(表2)可知,沙三段烴源巖生烴潛力最好,屬于優(yōu)質(zhì)烴源巖;沙一段生烴潛力次之,屬于較好烴源巖;東營組烴源巖生烴潛力最差。

表2 烴源巖有機質(zhì)豐度評價標準(據(jù)黃第藩等,1980)

2 有機質(zhì)類型

烴源巖質(zhì)量的優(yōu)劣與有機質(zhì)的類型密切相關。多種有機地球化學指標可用于劃分烴源巖有機質(zhì)類型,常規(guī)指標主要有干酪根鏡檢、干酪根氫-碳、氧-碳原子比(H/C-O/C),熱解氫指數(shù)(IH)等,可以通過上述指標對烴源巖有機質(zhì)類型進行分類(表3)。

2.1 干酪根鏡檢

依據(jù)干酪根的鏡下鑒定,分辨出不同性質(zhì)的有機顯微組分,即類脂組、殼質(zhì)組、惰質(zhì)組和鏡質(zhì)組,并計算出它們各自所占的百分數(shù),利用此數(shù)計算出類型指數(shù)T值,按T值的分布區(qū)間據(jù)三類四分法將干酪根劃分為Ⅰ型(腐泥型)、Ⅱ1型(腐泥腐殖型)、Ⅱ2型(腐殖腐泥型)、Ⅲ型(腐殖型)共4種類型。

T=[(腐泥組含量×100+殼質(zhì)組含量×50+鏡質(zhì)組×(-75)+惰質(zhì)組×(-100)]/100.

括號中的加權系數(shù)是根據(jù)干酪根中各顯微組分對生油的貢獻能力制定的,研究區(qū)東部凹陷干酪根類型組成特征見表4。

表4 東部凹陷中南段干酪根類型組成特征

結(jié)合干酪根類型頻率分布直方圖(圖1)可以看出,研究區(qū)古近系東營組,沙一段,沙三段干酪根的類型以Ⅱ1、Ⅱ2型為主,占50%以上;部分屬于腐殖型,其中又以沙三段腐殖型有機質(zhì)含量最多,含量占樣品總數(shù)的45%。東營組及沙一段還含有少量腐泥型有機質(zhì),分別為樣品總數(shù)的10%及3%左右。

圖1 東營組、沙一段、沙三段干酪根類型直方圖

2.2 干酪跟碳-氫、氧-碳原子比

干酪根H/C、O/C原子比是劃分烴源巖有機質(zhì)類型的傳統(tǒng)指標,人們通常采用H/C、O/C兩個比值作圖(范氏圖),這種方法能反映出不同類型有機質(zhì)(干酪根)的演化軌跡。從圖2中可以看出,沙三段有機質(zhì)主要位于Ⅱ2型干酪根演化徑跡附近,隨著深度加深,演化程度增高,偏向于Ⅱ1型干酪根演化徑跡附近;沙一段有機質(zhì)在熱演化程度較低的情況下主要位于Ⅱ2型干酪根演化路徑附近。

圖2 根據(jù)H/C、O/C原子比劃分干酪根類型

2.3 熱解氫指數(shù)

本次對研究區(qū)21個樣品測試分析報告中巖石熱解參數(shù)-氫指數(shù)(IH)進行統(tǒng)計分析(圖3),按IH單項指標劃分,研究區(qū)沙一段和沙三段烴源巖生烴指數(shù)分布主要位于小于150 mg/g區(qū)間,即按上示分類標準主要為Ⅲ型干酪根及Ⅱ1型干酪根,含極少Ⅱ2型干酪根(圖4)。

圖3 沙一段、沙三段氫指數(shù)分布直方圖

圖4 根據(jù)氫指數(shù)和最高熱解峰溫度(Tmax)

3 有機質(zhì)成熟度

有機質(zhì)成熟度是衡量烴源巖實際生烴重要指標,是評價一個地區(qū)或烴源巖系生烴量及資源前景的重要依據(jù)之一[8]。評價烴源巖成熟度的指標甚多,有些適用于熱演化作用的全過程,如鏡質(zhì)體反射率(Ro)、熱解峰頂溫度(Tmax)等。根據(jù)鏡質(zhì)體反射率(Ro)和熱解峰頂溫度(Tmax)可將有機質(zhì)的演化過程劃分為未成熟、低成熟、成熟、高成熟和過成熟五個階段[7](表5)。

表5 有機質(zhì)成烴演化階段及判別指標

3.1 熱解峰頂溫度

根據(jù)東部凹陷中南段烴源巖樣品的熱解分析結(jié)果,沙一段熱解峰頂溫度在434～461 ℃,有機質(zhì)演化處于低成熟階段,Tmax一般在井深2 252 m附近達到開始進入成熟階段的435 ℃。沙三段熱解峰頂溫度在437～483 ℃,有機質(zhì)演化處于成熟階段,Tmax一般在井深2 759 m附近達到開始進入成熟階段的435 ℃(圖5)。

3.2 鏡質(zhì)體反射率

鏡質(zhì)體反射率是確定烴源巖成熟度的常用參數(shù),是表征有機質(zhì)熱演化的指標[9-14]。鏡質(zhì)體反射率受地溫梯度和時間的影響,同時也與巖性有關。根據(jù)研究區(qū)鏡質(zhì)體反射率統(tǒng)計(表6)可知,研究區(qū)沙一段有機質(zhì)演化處于低成熟階段,沙三段有機質(zhì)演化處于成熟階段。

圖5 沙一段和沙三段Tmax與深度的關系

表6 東部凹陷中南段鏡質(zhì)體反射率統(tǒng)計

4 結(jié) 論

(1)通過有機質(zhì)豐度的詳細研究,研究區(qū)沙三段、沙一段屬于潛在的烴源巖,多種指標反映其質(zhì)量較好,分別屬于好烴源巖和較好烴源巖。

(2)從有機質(zhì)類型多種指標研究來看,古近系烴源巖以Ⅱ2型為主,沙三段以Ⅱ2～Ⅲ為主,Ⅱ1較少,沙一段為Ⅱ1～Ⅲ,東營組為Ⅱ2～Ⅲ。

(3)研究區(qū)有機質(zhì)熱演化程度相對較高,Ro值一般為0.52%～1.06%,沙一段有機質(zhì)處于低成熟階段,沙三段有機質(zhì)處于成熟階段。