松遼盆地石碳—二疊系烴源巖評價

高巖冰

（大慶油田勘探開發(fā)研究院有機地球化學研究室，黑龍江大慶163712）

1 研究的目的及意義

隨著我國各生油盆地勘探程度的不斷提高，人們逐漸將找油的目光轉(zhuǎn)向深部地層，進行高熟—過熟石油的勘探。近年來石油生成理論和實踐方面的突破，逐漸使人們認識到地質(zhì)條件下有機質(zhì)生成油氣的過程是多母體、多期次的具有多種演化機理和生成條件的復雜過程。所以地質(zhì)條件下高熟—過熟石油的存在是毋庸置疑的，而且目前在某些沉積盆地已發(fā)現(xiàn)有高熟—過熟石油的存在，因此對松遼盆地石炭—二疊海相及陸相過渡相沉積環(huán)境下形成的石炭—二疊系源巖評價具有現(xiàn)實意義。

2 松遼盆地C-P有機質(zhì)的豐度

有機碳含量被廣泛應用于油氣源巖有機質(zhì)豐度的評價中。但從巖樣中直接測出來的有機碳實際上代表的是有機質(zhì)在演化過程中發(fā)生了生、排油氣作用后剩余下來的殘余有機碳，特別是對于那些演化程度較高、有機質(zhì)類型好、已經(jīng)大量生成并排出過油氣的源巖來說，盡管其原始巖石有機質(zhì)含量可能很高，但實測有機碳值可能是相當?shù)偷?。因此直接采用實測有機碳值進行油氣源巖評價顯然是不妥的，應該對巖樣的實測有機碳值進行原始有機碳含量恢復。這一方法綜合考慮了有機質(zhì)類型及演化程度對有機質(zhì)豐度的影響，利用多元統(tǒng)計分析計算得到了原始有機碳系數(shù)恢復。

根據(jù)松遼盆地碎屑巖有機質(zhì)豐度劃分標準及我國對碳酸鹽巖生油巖的有機質(zhì)豐度劃分界限，結(jié)合本區(qū)地表巖石特征，確定了評價本區(qū)二疊系泥巖板巖個別為好生油巖和差生油巖級別，大多數(shù)為較好生油巖，石炭系灰?guī)r為好或較好生油巖，能夠為油氣生成提供物質(zhì)基礎(chǔ)，可以作為生油氣源巖。

3 松遼盆地C-P有機質(zhì)的類型

不同類型的有機質(zhì)具有不同的生油氣潛力和特征。用于有機質(zhì)類型評價的指標比較多，一般有有機元素組成法、熱解法、氣相色譜法、干酪根顯微鏡檢法、碳同位素組成法及生物標志化合物法等對本區(qū)源巖性質(zhì)進行綜合評價。

（1）通過對吉林、龍江地區(qū)石炭、二疊系巖樣有機元素范·克威倫圖和熱解HI-OI圖分析，石炭—二疊系樣品中有機質(zhì)大部分屬于Ⅲ型干酪根，也有些樣品屬于Ⅱ型有機質(zhì)，說明有機質(zhì)生物先體為陸相高等植物或水生生物與陸源高等植物的混合體。石炭系10個樣品的熱解類型指數(shù)值平均為1.76（范圍：0.4～3.0），而二疊系13 個樣品平均值為1.39（范圍：0.3～3.0），也證明有機質(zhì)為Ⅲ型或Ⅱ2型。

通過對中、下石炭統(tǒng)及上、下二疊統(tǒng)巖樣中正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布曲線分析，可見石炭系巖樣具有雙峰特征，說明石炭系有機質(zhì)的二元構(gòu)成特點。二疊系有機質(zhì)來源的二元性特征比較明顯，尤其是上二疊統(tǒng)巖石中雙峰特征明顯，有的樣品中前峰高于后峰，前峰以水生生物來源的C17或C19為主峰，后峰則以陸源植物成因的C27或C25、C29為主峰；下二疊統(tǒng)樣品以后峰高的雙峰型有機質(zhì)供給為主。說明上二疊統(tǒng)巖石中有機質(zhì)性質(zhì)好于下二疊統(tǒng)。

（2）由二疊系巖石干酪根有機質(zhì)顯微組成特征可見干酪根中含惰質(zhì)體組分比較多，但也有的樣品中富含殼質(zhì)體組分，干酪根顯微組成亦反映出二疊系源巖有機質(zhì)具有混源偏陸相植物來源的性質(zhì)。另外，下章將要提到的石炭、二疊系樣品中甾烷標志化合物類型指標C27/(C27+C28+C29)甾烷平均值為0.33，這也證明源巖中有機質(zhì)性質(zhì)主要為二元混合型。

綜上所述，石炭—二疊系巖石有機質(zhì)生物先體為陸相高等植物或水生生物與陸源高等植物的混合體。樣品中有機質(zhì)大部分屬于Ⅲ型干酪根，也有些樣品屬于Ⅱ2型干酪根。

4 松遼盆地C-P有機質(zhì)的成熟度

有機質(zhì)成熟度是反映油氣源巖演化程度的重要指標，從前面可以看出，本區(qū)石炭系、二疊系樣品的演化程度并不太高，碳數(shù)分布曲線呈鋸齒狀，說明源巖中有機質(zhì)的成熟度不是很高。

（1）生標化合物：隨著有機質(zhì)演化程度的逐漸增加，甾烷逐漸從14α17α生物構(gòu)型轉(zhuǎn)化為14β17β地質(zhì)構(gòu)型，進而轉(zhuǎn)化為13β17α的重排甾烷，另外甾烷化合物側(cè)鏈構(gòu)型也逐漸從20R轉(zhuǎn)化為20S構(gòu)型，但當其轉(zhuǎn)化率為50%～55%，即達到最終平衡狀態(tài)?；敉榛衔飿?gòu)型也隨演化程度的變化而變化，生物構(gòu)型的17β18β型藿烷隨成熟度增加逐漸轉(zhuǎn)化為17β21α和17α21β兩種地質(zhì)構(gòu)型；同甾烷相似，藿烷側(cè)鏈構(gòu)型則逐漸從22R轉(zhuǎn)化為22S構(gòu)型，轉(zhuǎn)化平衡是可達到60%左右。另外，藿烷分子隨成熟度增加而逐漸斷裂變短，形成Tm和Ts，由于Ts的穩(wěn)定性高于Tm，Tm/Ts也可以反映有機質(zhì)的成熟度?？傊蛇|盆地周邊石炭—二疊系樣品的演化程度不是很高。

（2）鏡質(zhì)體反射率：從以上反映演化程度的指標可以看出，藿烷分析數(shù)據(jù)及Rm1%數(shù)據(jù)均表明生油巖成熟度較低，盆地內(nèi)部鉆遇的石炭—二疊系也存在許多泥巖（未變質(zhì)），未達到變質(zhì)作用階段；而Ro%、Rm2%數(shù)據(jù)則反映生油巖的演化程度很高。

是什么原因造成兩種分析結(jié)果出現(xiàn)矛盾，至今還沒有確實可靠的資料來說明。但有機質(zhì)在遭受風化作用過程中可以導致演化程度增加，某些樣品的高Ro值還可能與巖漿侵入后的熱液烘烤作用有關(guān)；另據(jù)Peter K.E.和Moldown J.H.對含有機質(zhì)的磷酸巖和硅酸巖樣品進行水和熱解分析表明：在加熱兩種巖樣過程中，干酪根原始母質(zhì)產(chǎn)生甾烷和藿烷，它們以異構(gòu)化比率為基礎(chǔ)的生成速率比那些從未加熱巖石中抽提出的甾烷和藿烷表現(xiàn)出不同的甾烷和藿烷異構(gòu)化比率，而且在熱解溫度較高時（＞330℃），磷酸巖樣品的甾烷和藿烷異構(gòu)化比率會突然降低，而硅酸巖樣品中卻不出現(xiàn)此種情況?？梢姾袡C質(zhì)的磷酸巖樣品在演化過程中會使生物標志化合物的比值發(fā)生倒轉(zhuǎn)。即當成熟度較高時，生物標志化合物指標[如 C29-5α14β17β/(ββ+αα)和 C29-5α20S/(20S+20R)]值卻降低，這種顯現(xiàn)可能是由于異構(gòu)化作用和異構(gòu)體不同程度的破壞作用所引起的。

根據(jù)以上現(xiàn)象，我們可以推測生物標志化合物指標值偏低的原因可能是由于本區(qū)源巖中含有磷酸巖，所以在源巖有機質(zhì)熱演化過程中，生物標志化合物指標發(fā)生了“倒轉(zhuǎn)”所致。但現(xiàn)在我們尚沒有可靠的分析數(shù)據(jù)來證明，因此這只能是一種推測。所以在研究實測地區(qū)樣品的成熟度時，將以上樣品反映的成熟特征進行了綜合，確定該研究區(qū)內(nèi)生油巖的演化程度達到了成熟—過成熟階段。

5 烴源巖綜合評價

通過對前面三個方面的綜合評價，松遼盆地石炭—二疊系源巖，其內(nèi)含有機質(zhì)豐度均比較高，屬于較好烴源巖，而且石炭系巖層的有機質(zhì)豐度高于二疊系；巖石中的有機質(zhì)類型大多為Ⅱ2型或Ⅲ型，有機物先體主要為陸源高等植物或水生生物與陸源植物的混合體，生油巖中有機質(zhì)已達到成熟—過成熟階段，具有一定的生油能力和較強的生氣能力。

6 結(jié)論

通過源巖分析評價，結(jié)果證明石炭—二疊系發(fā)育烴源巖，實測地區(qū)巖石內(nèi)含有機質(zhì)豐度均比較高，而且石炭系巖層的有機質(zhì)豐度高于二疊系；巖石中的有機質(zhì)類型大多為Ⅱ2型或Ⅲ型，有機物先體主要為陸源高等植物或水生生物與陸源植物的混合體，生油巖中有機質(zhì)已達到成熟—過成熟階段，具有一定的生油能力和較強的生氣能力。另外，石炭—二疊系生油層的厚度較大，可以預測，石炭—二疊系的油氣產(chǎn)量、特別是產(chǎn)氣量是相當可觀的，具有良好的油氣勘探前景。