南堡2號(hào)構(gòu)造東營(yíng)組烴源巖生烴潛力評(píng)價(jià)

褚萬功，劉曉晨，李松波

（中國(guó)石油渤海鉆探第一錄井分公司，天津300280）

1 概述

油氣成藏的物質(zhì)基礎(chǔ)是烴源巖，正確認(rèn)識(shí)油藏構(gòu)造單元中烴源巖特征及其分布規(guī)律是油氣勘探的關(guān)鍵。雖然前人對(duì)南堡凹陷進(jìn)行了大量的研究，但是都是片面的綜合研究，少有詳細(xì)地對(duì)南堡2號(hào)構(gòu)造東營(yíng)組單層烴源巖特征進(jìn)行詳細(xì)的研究。對(duì)于研究區(qū)域烴源巖詳細(xì)研究，可以指導(dǎo)下一步的油氣勘探。作者依據(jù)井壁取芯樣品、鉆井取芯樣品，進(jìn)行儲(chǔ)集巖熱解地球化學(xué)分析，對(duì)南堡2號(hào)構(gòu)造東營(yíng)組烴源巖生、排烴研究，為提高油藏勘探開發(fā)提供詳實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。落實(shí)了南堡凹陷南堡2號(hào)構(gòu)造東營(yíng)組烴源巖特征，從而為南堡油田下步勘探部署提供有效的決策依據(jù)。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

南堡2號(hào)構(gòu)造位于南堡凹陷中部，呈北向展布，屬于潛山披覆背斜構(gòu)造帶，有利勘探面積350km2，截止目前已完成三維地震523km2。西接南堡1號(hào)構(gòu)造，東連南堡3、4號(hào)構(gòu)造，夾持于林雀和曹妃甸生油次凹之間。整體呈北東向展布，分為東、西兩個(gè)背斜，西部背斜為發(fā)育在南堡2號(hào)潛山之上的披覆背斜，第三系主要發(fā)育近東西向和北東向兩組斷層，形成斷層發(fā)育復(fù)雜化的背斜構(gòu)造；東部背斜是一個(gè)北東向的斷裂構(gòu)造帶，有利勘探面積大，斷層發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜，是油氣聚集的有利場(chǎng)所。

3 勘探現(xiàn)狀

南堡凹陷南堡2號(hào)構(gòu)造的主要烴源巖為東營(yíng)組、沙河街組暗色泥巖和灰黑色油頁巖；斷層、不整合面及砂體均可成為油氣的運(yùn)移通道，發(fā)育有多套生儲(chǔ)蓋組合和多種油氣藏類型，斷層油氣藏、巖性油氣藏，下第三系“自生自儲(chǔ)”式和上第三系“下生上儲(chǔ)”式淺層油氣藏。主要勘探層位是古近系東營(yíng)組和沙河街組。近年來已逐步進(jìn)入隱蔽油氣藏勘探階段，勘探難度越來越大，至2020年4月共完成探井、評(píng)價(jià)井61口，進(jìn)尺23.0×104m3，屬于成熟探區(qū)。

4 樣品和實(shí)驗(yàn)

研究區(qū)域烴源巖主要以深灰色、灰色泥巖以及灰黑色油頁巖為主。本次研究的樣品為鉆井過程中獲取的井壁取芯、鉆井取芯樣品，共獲取樣品89個(gè)，為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在樣品出井筒3min之內(nèi)進(jìn)行取樣密封保存，然后進(jìn)行儲(chǔ)集巖熱解地球化學(xué)分析，從而保證了樣品分析數(shù)據(jù)的可靠性。

實(shí)驗(yàn)用LH-DHLY地化錄井儀（Geo-Chemical Logging Instrument）型熱解儀，在不同升溫速率條件下將樣品以90℃保留2min，然后從300℃以50℃/min速率加熱升溫至600℃。保留時(shí)間1min，然后在相同的加熱溫度范圍和升溫速率條件下，以10℃的溫度間隔收集熱解產(chǎn)物并進(jìn)行氣相色譜分析，從氣相色譜圖上定出各個(gè)溫度段氣體（C1-C5）和液體（C6+）組分的含量，分別為氣態(tài)烴（S0）、液態(tài)烴（S1）、裂解烴（S2）、以及裂解烴（S2）峰頂溫度Tmax，最后使用LH-TANY殘余碳分析儀分析，以600℃恒溫12min，得出殘余有機(jī)碳碳含量S4。

5 烴源巖地球化學(xué)特征

通過對(duì)烴源巖的地球化學(xué)特征研究，可以判斷巖石具備烴源巖的條件，哪些烴源巖是有效的烴源巖，具備生烴潛力。通常判斷烴源巖地球化學(xué)特征的方法包括三個(gè)方面：有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)豐度與有機(jī)質(zhì)成熟度。

由于巖石中的有機(jī)質(zhì)豐度是評(píng)價(jià)油氣生成的的重要參數(shù)，作者依據(jù)總有機(jī)碳（TOC）和儲(chǔ)集巖熱解地球化學(xué)生烴潛量（S1+S2）評(píng)價(jià)本區(qū)域有機(jī)質(zhì)的豐度。實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 南堡2號(hào)構(gòu)造東營(yíng)組烴源巖地球化學(xué)特征

5.1 總有機(jī)碳（TOC）

石油有機(jī)成因說指出：沉積巖地層中有機(jī)質(zhì)只有少部分轉(zhuǎn)化成石油與天然氣并排出，因此，我們測(cè)出的殘余有機(jī)碳同樣可以反映有機(jī)質(zhì)的豐度?？梢詫?duì)有機(jī)質(zhì)豐度進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而為油氣勘探提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)。

通常情況下，認(rèn)為總有機(jī)碳（TOC）質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.0%為好烴源巖，介于0.6%~1.0%為中等烴源巖，介于0.4%~0.6%之間為差烴源巖，小于0.4%為非烴。南堡凹陷南堡2號(hào)構(gòu)造東營(yíng)組烴源巖主要為暗色泥巖與灰黑色油頁巖。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，南堡凹陷南堡2號(hào)構(gòu)造東營(yíng)組烴源巖總有機(jī)碳（TOC）質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于1.220%~3.907%之間，平均值為2.252%，研究區(qū)域烴源巖為好的烴源巖。

5.2 生烴潛量（S1+S2）與有機(jī)質(zhì)成熟度

依據(jù)地球化學(xué)家研究表明，利用儲(chǔ)集巖熱解地球化學(xué)方法可以評(píng)估出生油巖生烴潛量，利用熱解的方法使巖石中的有機(jī)質(zhì)全部熱解降解形成石油天然氣，也就是所謂的生烴潛力，就是指儲(chǔ)集巖熱解地球化學(xué)分析參數(shù)中的液態(tài)烴S1和裂解烴S2的含量之和。通常情況下，認(rèn)為生烴潛量大于6.0mg/g好烴源巖，屬于深湖—半深湖沉積；生烴潛量介于2.0~6.0mg/g之間為中等烴源巖，屬于半深湖—淺湖沉積；生烴潛量介于0.5~2.0mg/g之間為差烴源巖，生烴潛量小于0.5mg/g為非烴源巖。

雖然油氣是由有機(jī)質(zhì)生成的，但有機(jī)質(zhì)不一定就是油氣，從有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)換為油氣需要一系列的物理化學(xué)變化，變化需要時(shí)間與溫度的耦合，烴源巖的成熟度，可以有效地判斷烴源巖有機(jī)質(zhì)是否生成油氣資源的關(guān)鍵參數(shù)。

根據(jù)儲(chǔ)集巖熱解地球化學(xué)參數(shù)以及計(jì)算參數(shù)劃分有機(jī)質(zhì)類型：依據(jù)氫指數(shù)（HI）、生烴潛量（S1+S2）劃分烴源巖類型。有效碳PC（%）=0.083×（S0+S1+S2）；降解率D（%）=PC/TOC×100。通過研究區(qū)域烴源巖有機(jī)質(zhì)儲(chǔ)集巖熱解地球化學(xué)計(jì)算參數(shù)分析，得出生烴潛量（S1+S2）介 于4.905~21.639mg/g之 間，平 均 值 為10.855mg/g；有效碳PC介于0.408%~1.796%之間，平均值0.903%；降解率D介于30.57%~43.129%，平均值為39.592%；Tmax介于428℃~454℃之間，平均值445℃。研究區(qū)域烴源巖有機(jī)質(zhì)熱演化階段主要為成熟階段，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型干酪根，少量Ⅰ型干酪根,烴源巖有機(jī)質(zhì)為中等—好烴源巖。

5.3 生烴剖面評(píng)價(jià)

從圖1可以看出南堡XX井從2500m左右即已明顯開始生油，從圖中還可以確定東營(yíng)組烴源巖有機(jī)質(zhì)直接成氣門限深度為3200m、成油門限為2500m。成油后進(jìn)一步裂解成氣的門限為4500m，同時(shí)，可以看出東營(yíng)組烴源巖主要生油區(qū)和主要生氣區(qū)的深度范圍分別為為2500~5000m、大于3200m。

圖1 南堡XX井生烴剖面圖

6 結(jié)論

（1）南堡凹陷南堡2號(hào)構(gòu)造的東營(yíng)組地層烴源巖有機(jī)質(zhì)含量高，干酪根類型主要為Ⅱ1型干酪根，少量Ⅰ型干酪根?？傆袡C(jī)碳（TOC）質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于1.220%~3.907%之間，平均值為2.252%，屬于大量生油階段。

（2）南堡凹陷南堡2號(hào)構(gòu)造東營(yíng)組生烴潛量生烴潛量（S1+S2）介于4.905~21.639mg/g之間，平均值為10.855mg/g，烴源巖有機(jī)質(zhì)為中等—好烴源巖，熱演化程度主要為成熟階段，有利于油氣資源的生成。綜合分析認(rèn)為南堡2號(hào)構(gòu)造東營(yíng)組烴源巖具有良好的資源前景。

通過本次分析解釋評(píng)價(jià)，建議甲方對(duì)南堡2號(hào)構(gòu)造預(yù)探井南堡2-XX井東營(yíng)組油頁巖層段進(jìn)行射孔，喜獲工業(yè)油流，開創(chuàng)了南堡凹陷南堡2號(hào)構(gòu)造第一口頁巖油井，為下步勘探開發(fā)指明了方向。

7 建議

（1）建議冀東油田在南堡凹陷南堡2號(hào)構(gòu)造部署更多的探井，增加鉆井取芯與井壁取芯數(shù)量，進(jìn)行多項(xiàng)分析化驗(yàn)技術(shù)分析，獲取更多的有價(jià)值數(shù)據(jù)，更進(jìn)一步落實(shí)研究區(qū)域的生烴潛量，對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行生、排烴潛力評(píng)價(jià)。從而指導(dǎo)南堡油田南堡2號(hào)構(gòu)造勘探開發(fā)。

（2）建議冀東油田對(duì)南堡凹陷南堡2號(hào)構(gòu)造東營(yíng)組油頁巖與暗色泥巖井段進(jìn)行射孔、酸化壓裂，進(jìn)行油氣資源開采。