神府地區(qū)太原組—本溪組烴源巖特征及生烴潛力評(píng)價(jià)

池建強(qiáng)

（西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069）

神府地區(qū)擁有世界八大煤田之一的神府煤田，并且研究區(qū)還是我國(guó)能源重化工的重要基地，礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)成為該區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱。神府地區(qū)位于鄂爾多斯盆地的東北緣，跨越伊陜斜坡和晉西撓褶帶2個(gè)構(gòu)造單元。鄂爾多斯盆地東緣上古生界含有豐富的致密氣資源，是油氣勘探的重要區(qū)域。在盆地內(nèi)已探明儲(chǔ)量超過(guò)千億立方米的致密氣田有烏審旗、蘇里格、神木等。

隨著近年來(lái)在神府地區(qū)的致密氣藏勘探開(kāi)發(fā)取得了重大突破，表明該區(qū)致密氣勘探的廣闊前景。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以神府地區(qū)太原組—本溪組烴源巖為研究對(duì)象，利用試氣成果和分析化驗(yàn)等資料，研究了烴源巖特征，為神府地區(qū)以及周緣下一步油氣勘探提供科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地處于西北部，是一個(gè)多旋回沉積型克拉通類(lèi)含油氣盆地。鄂爾多斯盆地共有六個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元盆地形態(tài)為一個(gè)向斜盆地。研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地的東北角，橫跨伊陜斜坡和晉西撓褶帶2個(gè)構(gòu)造單元（圖1）。

2 地層特征

神府地區(qū)地勢(shì)起伏較大，水土流失嚴(yán)重，植被稀少，環(huán)境惡劣。本溪組和太原組都發(fā)育有煤系烴源巖,屬于海陸過(guò)渡相到陸相的沉積環(huán)境。研究區(qū)地層自下而上為石炭系本溪組、二疊系太原組。石炭系本溪組巖性為深灰色泥巖、灰黑色炭質(zhì)泥巖和煤層，分為本1段、本2段，與下伏馬家溝組為平行不整合接觸關(guān)系。二疊系太原組巖性為灰黑色煤層和深灰色泥巖較為發(fā)育，分為太1段、太2段。太原組煤層和泥巖具有較強(qiáng)的生烴能力，為本區(qū)天然氣成藏提供較好的源巖條件。與下伏本溪組為整合接觸關(guān)系。太2段：巖層顏色較深，包括灰黑色泥巖、灰色生物碎屑灰?guī)r、泥晶生物碎屑灰?guī)r以及黑色煤層，砂巖為中—粗砂巖以及粉砂巖。太1段：由底部斜道灰?guī)r至頂板北岔溝砂巖，包含生物碎屑灰?guī)r、灰白色細(xì)—粗砂巖、粉砂巖、煤層等。

3 有機(jī)質(zhì)豐度

其他條件相差不大，則有機(jī)質(zhì)的含量越高，其生烴能力就越高。本文采用總有機(jī)碳（TOC）和生烴潛量（S1+S2）作為衡量巖石中有機(jī)質(zhì)的豐度的指標(biāo)。有機(jī)碳是指巖石中存在于有機(jī)質(zhì)中的碳。它不包括碳酸鹽巖、石墨中的無(wú)機(jī)碳。通常用占巖石質(zhì)量的百分比表示。本次研宄分別統(tǒng)計(jì)了神府地區(qū)本溪組、太原組和山西組的煤的總有機(jī)碳含量和生烴潛量（S1+S2）。

從表1得出不同層位中的煤巖TOC平均值本溪組和太原組接近，高于山西組。其中山西組TOC平均最小為56.86%，本溪組是62.68%，太原組為62.97%。最大值為太原組TOC含量達(dá)到77.2%，山西組最小為18.3%，太原組TOC含量在48.3%～77.2%，山西組TOC含量在18.3%～74.1%，本溪組TOC含量在43.19%～75.5%。

表1 神府地區(qū)烴源巖總有機(jī)碳與熱解分析結(jié)果

煤巖中的生烴潛能（S1+S2）在16.52～321.55mg/g，其中最大為山西組達(dá)到321.55，總有機(jī)碳含量也高達(dá)74.1%，本溪組有機(jī)碳含量最高為75.5%，太原組也高達(dá)69.2%。

基于烴源巖定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從總有機(jī)碳含量來(lái)看，本溪組、太原組和山西組的煤巖都能夠成為烴源巖，本溪組和太原組要好于山西組；從生烴潛力來(lái)看本溪組煤巖最好，生烴潛力達(dá)到了184.46mg/g。因此，本溪組的煤巖是最好的烴源巖。

4 有機(jī)質(zhì)成熟度

從有機(jī)質(zhì)到油氣需要經(jīng)過(guò)一定的變化，衡量這種變化程度（有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化程度）的參數(shù)為成熟度指標(biāo)，在這方面的研究即為有機(jī)質(zhì)的成熟度評(píng)價(jià)（表2）。

表2 烴源巖有機(jī)質(zhì)程烴演化階段劃分

通過(guò)對(duì)神府地區(qū)各組分鏡質(zhì)組反射率分析，從圖2可以看出鏡質(zhì)組反射率平均值在1.053%～1.260%之間分布，其中本溪組鏡質(zhì)組反射率平均值最高為1.260%，山西組鏡質(zhì)組反射率平均值最小為1.002%。山西組鏡質(zhì)組反射率在0.783%～1.355%之間，對(duì)應(yīng)的有機(jī)質(zhì)熱演化為成熟—高成熟階段，在該階段主要生成的是成熟中質(zhì)油、高成熟輕質(zhì)油、濕氣和凝析油；太原組鏡質(zhì)組反射率在0.888%～1.195%，其對(duì)應(yīng)的有機(jī)質(zhì)熱演化為成熟階段，在該階段主要生成成熟中質(zhì)油；本溪組鏡質(zhì)組反射率在1.22%～1.28%之間，對(duì)應(yīng)的有機(jī)質(zhì)熱演化為成熟階段，在該階段主要生成的是成熟中質(zhì)油（表2）?？傮w來(lái)說(shuō)，本溪組鏡質(zhì)組反射率高于太原組和山西組，從本溪組到太原組再到山西組鏡質(zhì)組反射率總體趨勢(shì)是降低的。因此，本溪組相對(duì)于太原組和山西組生烴潛力更大（表3）。

圖2 神府地區(qū)不同地層鏡質(zhì)組反射率圖

表3 神府地區(qū)不同組分鏡質(zhì)組反射率表

5 有機(jī)質(zhì)類(lèi)型及烴源巖的分布

研究區(qū)絕大部分有機(jī)質(zhì)為Ⅲ型，部分為Ⅱ型，產(chǎn)氣傾向非常明顯。其中:本溪組和太原組泥質(zhì)巖有機(jī)質(zhì)大部分都為Ⅲ型[10]。

煤層在研究區(qū)本溪組和太原組均有分布，也是主要的烴源巖層段。煤層厚度分布在17.81～30.97m之間，平均厚度為23.17m，大部分地區(qū)煤層總厚度在13～32m之間。深灰色泥巖在本區(qū)的本溪組和太原組同樣也較為發(fā)育，泥巖厚度在37.23～81.37m。本溪組泥巖厚度23m以上，最大厚度在71m以上；太原組泥巖厚度在15～48m之間。山西組比太原組泥巖厚度更大，厚度范圍在50～100m，沉積厚度在79m以上，最大厚度也超過(guò)75m。由此看來(lái)，無(wú)論是煤巖還是暗色泥巖在本區(qū)廣泛分布，為煤系有機(jī)質(zhì)生氣提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

6 結(jié)論

神府地區(qū)太原組和本溪組烴源巖在全區(qū)均有一定分布，研究發(fā)現(xiàn)，本區(qū)烴源巖成熟度高，進(jìn)入了大量生氣階段，能夠?yàn)樘烊粴獾某刹靥峁┏渥愕臍庠础?/p>

對(duì)天然氣成藏的靜態(tài)條件進(jìn)行了分析，通過(guò)總有機(jī)碳含量、有機(jī)物成熟度等分析了研究區(qū)烴源巖，煤層在該區(qū)穩(wěn)定發(fā)育，得出煤巖TOC平均值非常接近，其值在56.86%～62.97%，其中本溪組，高于太原組和山西組；從本溪組到山西組自下而上有機(jī)質(zhì)平均含量越來(lái)越小，并且本溪組的生烴潛力和有機(jī)物生熟度遠(yuǎn)高于太原組和山西組。以此，本溪組煤系烴源巖有很好的的生烴潛力，為今后的勘探重點(diǎn)層位。