鄂爾多斯盆地杭錦旗地區(qū)山西組-太原組烴源巖地球化學(xué)特征對(duì)比研究及意義

張邁，宋到福，王鐵冠，何發(fā)岐，張威，唐友軍，蔣興超，何秀娟

1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249

2.中國(guó)石化華北油氣分公司，河南 鄭州 450000

3.長(zhǎng)江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430100

杭錦旗地區(qū)是鄂爾多斯盆地北部油氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)塊之一，截至2021年底該地區(qū)天然氣探明儲(chǔ)量已接近2 000億方，勘探潛力巨大［1］。近年來(lái)勘探結(jié)果表明，杭錦旗地區(qū)上古生界油氣主要來(lái)源于晚石炭系太原組和二疊系山西組的煤系烴源巖，前人也針對(duì)這兩套烴源巖的沉積環(huán)境、平面展布特征以及生烴潛力等方面開展了大量研究并取得了一定的認(rèn)識(shí)［2-6］。然而，目前對(duì)于上古生界煤系烴源巖分子地球化學(xué)方面的研究較薄弱，不同層位烴源巖之間的地球化學(xué)特征差異也缺乏對(duì)比性分析，導(dǎo)致山西組和太原組的烴源巖未能較好地區(qū)分開來(lái)，從而使得研究區(qū)油氣來(lái)源方面的認(rèn)識(shí)較為籠統(tǒng)，在一定程度上制約了后續(xù)的勘探工作。

筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)杭錦旗地區(qū)上古生界烴源巖的地球化學(xué)特征進(jìn)行剖析，對(duì)不同層位烴源巖的基本特征及生物標(biāo)志化合物組成特征進(jìn)行對(duì)比研究，分析其在沉積環(huán)境、有機(jī)質(zhì)來(lái)源等方面的差異，并建立有效的有機(jī)地化判識(shí)指標(biāo)，以期為該區(qū)后續(xù)的油源對(duì)比及油氣勘探提供地球化學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

杭錦旗地區(qū)位于鄂爾多斯盆地北緣，橫跨伊盟隆起、伊陜斜坡和天環(huán)坳陷3個(gè)構(gòu)造單元，以杭錦旗為中心，縱橫跨達(dá)拉特旗、東勝、伊金霍洛旗和鄂托克旗等城市，總勘探面積約8 940 km2［7］。構(gòu)造上，研究區(qū)整體為“東高西低、北高南低”的大型單斜，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有泊爾江海子、烏蘭吉林廟和三眼井3條斷裂，其中以泊爾江海子斷裂為界，研究區(qū)可以劃分為南、北兩部分［3,6,8］(見(jiàn)圖1)。

圖1 杭錦旗地區(qū)地理位置及地層分布(據(jù)文獻(xiàn)[10])

研究區(qū)主要經(jīng)歷了5期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、海西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、印支構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。在加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)晚期，研究區(qū)經(jīng)歷了普遍的抬升和剝蝕，造成泥盆系和下石炭統(tǒng)的缺失。因此，研究區(qū)自下而上先后發(fā)育了上石炭統(tǒng)(C)、二疊系(P)、三疊系(T)、侏羅系(J)、白堊系(K)、古近系(E)、新近系(N)以及第四系(Q)，其中石炭系太原組和二疊系山西組發(fā)育的煤系烴源巖是研究區(qū)主要的油氣來(lái)源［9-11］。前人研究認(rèn)為，研究區(qū)南部斜坡區(qū)為烴源巖主要發(fā)育區(qū)域，而受古地貌影響，研究區(qū)北部烴源巖分布較為局限，故研究區(qū)烴源巖整體呈“南厚北薄”的展布特征。二疊系下石盒子組發(fā)育的砂巖層為研究區(qū)油氣成藏提供了良好的儲(chǔ)集條件，而其上覆地層上石盒子組廣泛發(fā)育的大套泥巖則形成了較好的蓋層［12］(見(jiàn)圖1)。

2 樣品采集與實(shí)驗(yàn)分析

本次研究在杭錦旗地區(qū)南部采集烴源巖樣品25件用于進(jìn)行分析比對(duì)，其中山西組烴源巖樣品19件，太原組烴源巖樣品6件，采集點(diǎn)井位分布如圖1所示。各項(xiàng)分析實(shí)驗(yàn)均在中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，涉及的實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備條件如下：

1)總有機(jī)碳測(cè)定。將烴源巖樣品粉碎至粉末狀(80目篩子過(guò)篩)，稱取100 mg左右樣品放入坩堝，加入適量稀鹽酸反應(yīng)至無(wú)氣泡，隨后蒸餾水淋濾2～3 d直至沖洗干凈。將坩堝置于恒溫干燥箱中烘干后放入儀器中進(jìn)行總有機(jī)碳的測(cè)定，分析儀器為美國(guó)LECO公司CS230碳硫測(cè)定儀。

2)巖石熱解分析。將儀器空樣運(yùn)行3次后用標(biāo)樣進(jìn)行校正，隨后用坩堝稱取適量粉末狀樣品(80～100 mg)置于儀器中，初始溫度300 ℃，程序升溫速率50 ℃/min，獲取烴源巖各項(xiàng)熱解參數(shù)。本次分析所選儀器為OGE-Ⅱ巖石熱解分析儀。

3)可溶有機(jī)質(zhì)抽提與分離。取適量粉末狀樣品裝入經(jīng)抽提過(guò)的濾紙筒中包好并裝入索氏抽提器中，在底部燒瓶中裝入1/3容量的二氯甲烷，水浴恒溫連續(xù)抽提24 h后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮抽提液并置于三角瓶中，加入正己烷溶劑將瀝青質(zhì)沉淀并去除。隨后，將可溶物移液至層析柱(氧化鋁硅膠質(zhì)量比2∶3)中，依次加入石油醚、二氯甲烷+石油醚(體積比2∶1)和甲醇+二氯甲烷(體積比1∶9)，將飽和烴、芳烴和非烴組分分離出來(lái)。

4)GC-MS分析。實(shí)驗(yàn)所用儀器型號(hào)為Agilent 6890-5975I，毛細(xì)管色譜柱為HP-5MS，載氣為氦氣，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃，電子能量70 eV。飽和烴升溫程序?yàn)槌鯗?00 ℃，恒溫1 min，以4 ℃/min的升溫速率升至300 ℃，恒定15～20 min；芳烴升溫程序?yàn)槌鯗?0 ℃，恒溫1 min，以3 ℃/min的升溫速率升至300 ℃，恒定15～20 min。

5)干酪根碳同位素分析。將干酪根樣品用4 mm×6 mm錫杯包裝好后放入自動(dòng)進(jìn)樣器中，隨后送入氧化爐中充分燃燒生成CO2氣體，隨載氣一同進(jìn)入儀器進(jìn)行碳同位素組成測(cè)定。所用儀器為MAT 253穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀，載氣為氦氣。

3 結(jié)果與討論

3.1 烴源巖基礎(chǔ)地球化學(xué)特征對(duì)比

有機(jī)質(zhì)豐度是衡量烴源巖生烴物質(zhì)基礎(chǔ)的重要參數(shù)，常用的指標(biāo)包括總有機(jī)碳含量(TOC，%)、可溶烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)(S1，mg/g)以及熱解生烴潛量(S1+S2，mg/g)等。巖石熱解分析結(jié)果顯示，山西組和太原組煤的TOC均高于40%，炭質(zhì)泥巖TOC均高于20%，說(shuō)明這兩套烴源巖有機(jī)質(zhì)含量均較高。PETERS和CASSA［13］根據(jù)有機(jī)質(zhì)熱解烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)S2與TOC的相關(guān)關(guān)系將烴源巖劃分為極好、很好、好、差和非烴源巖五大類。由圖2可知，所有烴源巖均屬于很好-極好烴源巖，具有較好的生烴潛力。通過(guò)進(jìn)一步將兩個(gè)層位烴源巖的S1和S1+S2兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，山西組烴源巖S1均高于2 mg/g，S1+S2大部分高于100 mg/g(占比84.21%)，而太原組烴源巖S1主要分布于0.5～2 mg/g和2～20 mg/g兩個(gè)區(qū)間，S1+S2主要分布在6～20 mg/g和20～100 mg/g兩個(gè)區(qū)間。由此可見(jiàn)，整體上山西組烴源巖的生烴能力比太原組烴源巖強(qiáng)(見(jiàn)圖3)。

圖2 杭錦旗地區(qū)烴源巖S2-TOC交會(huì)圖

圖3 杭錦旗地區(qū)烴源巖S1、S1+S2分布直方圖

烴源巖有機(jī)質(zhì)類型是影響烴源巖生烴類型的重要因素，通常根據(jù)有機(jī)質(zhì)來(lái)源將烴源巖有機(jī)質(zhì)類型劃分為三類：Ⅰ型(腐泥型，來(lái)源為藻類)、Ⅱ型(過(guò)渡型，來(lái)源為藻類或陸源孢粉、樹脂)和Ⅲ型(腐殖型，來(lái)源為木質(zhì)纖維或腐殖質(zhì))。常用的烴源巖有機(jī)質(zhì)類型劃分方法為經(jīng)典的范氏圖解法，但該方法存在分析周期較長(zhǎng)且需要的樣品量較大等問(wèn)題，故逐漸被更為簡(jiǎn)便的S2-TOC相關(guān)圖法替代［14-15］。S2-TOC相關(guān)圖法的主要依據(jù)是氫指數(shù)IH(IH=S2/TOC×100)，LANGFORD等［16］將IH=700 mg/g和IH=200 mg/g分別作為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型的分界線，根據(jù)其劃分方案對(duì)研究區(qū)烴源巖分析發(fā)現(xiàn)，山西組和太原組烴源巖均以Ⅲ型有機(jī)質(zhì)為主(見(jiàn)圖2)。除巖石熱解數(shù)據(jù)外，烴源巖有機(jī)質(zhì)抽提物族組成特征也可用于劃分烴源巖有機(jī)質(zhì)類型。根據(jù)烴源巖族組分分離實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究區(qū)烴源巖中飽和烴和芳烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯較低，而非烴+瀝青質(zhì)的含量則普遍較高，除個(gè)別樣品外，均高于70%，反映其有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主(見(jiàn)圖4)。此外，山西組和太原組烴源巖干酪根δ13C值分布范圍為-24.5‰～-22.1‰，符合Ⅲ型有機(jī)質(zhì)δ13C值分布特征(>-26‰)，進(jìn)一步論證了前文觀點(diǎn)(見(jiàn)表1)。

表1 杭錦旗地區(qū)烴源巖基礎(chǔ)地球化學(xué)特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖4 杭錦旗地區(qū)烴源巖可溶有機(jī)質(zhì)組分三角圖

Tmax是衡量烴源巖成熟度常用的化學(xué)指標(biāo)。鄔立言等［17］通過(guò)統(tǒng)計(jì)歸納我國(guó)多個(gè)盆地的實(shí)例數(shù)據(jù)，建立了不同類型烴源巖Tmax與鏡質(zhì)體反射率(Ro)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表(見(jiàn)表2)。對(duì)于Ⅲ型有機(jī)質(zhì)的烴源巖而言，當(dāng)Tmax低于432 ℃時(shí)，烴源巖處于未熟階段；當(dāng)Tmax介于432～460 ℃和445～470 ℃時(shí)，烴源巖處于成熟-高成熟演化階段，產(chǎn)物分別為油和凝析油；當(dāng)Tmax介于460～505 ℃時(shí)，烴源巖處于高成熟演化階段，該階段產(chǎn)物以濕氣為主；當(dāng)Tmax高于505 ℃時(shí)，烴源巖處于過(guò)成熟演化階段，該階段的產(chǎn)物為干氣。根據(jù)對(duì)杭錦旗地區(qū)上古生界烴源巖Tmax的測(cè)定分析結(jié)果可知，山西組和太原組烴源巖Tmax在454～478 ℃之間，均處于成熟、高成熟演化階段，主要產(chǎn)生凝析油和濕氣。其中，太原組烴源巖Tmax大部分高于470 ℃，而山西組烴源巖Tmax則主要在460～470 ℃范圍內(nèi)，說(shuō)明太原組烴源巖成熟度整體上高于山西組烴源巖(見(jiàn)表2)。

表2 不同類型烴源巖Tmax與Ro對(duì)應(yīng)關(guān)系表(據(jù)文獻(xiàn)[17]，有修改)

3.2 生物標(biāo)志化合物特征對(duì)比

3.2.1 正構(gòu)烷烴與類異戊二烯烴

GC-MS分析結(jié)果表明，所有烴源巖樣品正構(gòu)烷烴基線均較為平直，奇碳數(shù)與偶碳數(shù)相對(duì)豐度較接近，碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)(CPI)和奇偶優(yōu)勢(shì)指數(shù)(OEP)均接近1，表明烴源巖均已達(dá)到成熟演化階段［18-19］(見(jiàn)表3)。然而，不同層位烴源巖的正構(gòu)烷烴分布特征之間仍存在差異。山西組烴源巖正構(gòu)烷烴呈現(xiàn)出較為明顯的單峰態(tài)后峰型分布特征(主峰碳在nC23左右)，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)來(lái)源中高等陸生植物做的貢獻(xiàn)相對(duì)較高；太原組烴源巖正構(gòu)烷烴則多呈雙峰態(tài)分布特征(主峰碳多為nC18和nC22)，說(shuō)明其有機(jī)質(zhì)來(lái)源中除高等陸生植物輸入外，低等水生生物也有一定的貢獻(xiàn)(見(jiàn)圖5)。

圖6 山西組、太原組Pr/nC17-Ph/nC18交會(huì)圖

表3 山西組、太原組烴源巖生物標(biāo)志化合物參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖5 山西組、太原組烴源巖m/z 85質(zhì)量色譜圖

姥鮫烷(Pr)和植烷(Ph)均來(lái)自于植醇，其比值(Pr/Ph)能反映烴源巖形成環(huán)境的氧化還原性。通常Pr/Ph<1.0反映還原性沉積環(huán)境，而Pr/Ph>3.0則多出現(xiàn)于氧化環(huán)境中［20］。本次研究所分析的烴源巖樣品中，山西組烴源巖均呈現(xiàn)出較為明顯的姥鮫烷優(yōu)勢(shì)(Pr/Ph為0.73～1.73，大部分高于1.0)，說(shuō)明其可能形成于偏氧化的環(huán)境；太原組烴源巖中植烷豐度則普遍較姥鮫烷高(Pr/Ph為0.29～0.48)，說(shuō)明其沉積環(huán)境相對(duì)偏還原(見(jiàn)圖5，表3)。此外，沉積環(huán)境的氧化還原性也可以通過(guò)Pr/nC17與Ph/nC18的相關(guān)關(guān)系來(lái)表征［21-22］。通過(guò)將兩個(gè)層位烴源巖的Pr/nC17與Ph/nC18進(jìn)行交會(huì)分析發(fā)現(xiàn)，山西組烴源巖樣品點(diǎn)主要分布于偏氧化-氧化環(huán)境區(qū)間，而太原組烴源巖樣品點(diǎn)則主要落在偏還原-還原環(huán)境區(qū)間，這與前文所分析結(jié)論相符(見(jiàn)圖6)。

3.2.2 三環(huán)萜烷、四環(huán)萜烷與藿烷系列

三環(huán)萜烷與四環(huán)萜烷是重要的生物標(biāo)志化合物，它們?cè)诓煌再|(zhì)的烴源巖中的組成特征存在明顯差異。三環(huán)萜烷系列通常被認(rèn)為可能來(lái)源于原核生物細(xì)胞膜，但高豐度的三環(huán)萜烷分布特征也可能與一些海相藻類(如Tasmania藻)的貢獻(xiàn)有關(guān)［23-24］。低碳數(shù)的三環(huán)萜烷系列化合物(如C19TT和C20TT)可能來(lái)源于二萜類先質(zhì)，通常代表著高等陸生植物的輸入，而以低等水生生物輸入為主的淡水湖相烴源巖中則常以C21三環(huán)萜烷(C21TT)為主，因此常用(C19TT+C20TT)/C21TT來(lái)反映不同有機(jī)質(zhì)的輸入［25-26］。山西組烴源巖三環(huán)萜烷系列化合物整體相對(duì)含量較高，且C19TT和C20TT相對(duì)于C21TT的豐度較高，(C19TT+C20TT)/C21TT為1.95～3.89，說(shuō)明其母質(zhì)主要來(lái)源于高等陸生植物；太原組烴源巖三環(huán)萜烷系列化合物整體相對(duì)含量較低，且C19TT和C20TT相對(duì)于C21TT的豐度也較低，(C19TT+C20TT)/C21TT為0.82～2.55，反映其母質(zhì)除了高等陸生植物的貢獻(xiàn)外還有低等水生生物的貢獻(xiàn)(見(jiàn)圖7、圖8，表3)。

圖8 山西組、太原組(C19TT+C20TT)/C21TT-C24TeT /C26TT交會(huì)圖

圖7 山西組、太原組烴源巖m/z 191質(zhì)量色譜圖

四環(huán)萜烷一般與陸源有機(jī)輸入有關(guān)，通常將C24四環(huán)萜烷(C24TeT)與C26三環(huán)萜烷(C26TT)的相對(duì)含量關(guān)系作為判識(shí)有機(jī)質(zhì)來(lái)源的指標(biāo)［27-28］。山西組烴源巖中C24TeT相對(duì)含量普遍較C26TT高(C24TeT/C26TT為0.57～2.66，大部分高于1.00)，反映高等陸生植物對(duì)其母質(zhì)來(lái)源的貢獻(xiàn)較大；太原組烴源巖中C24TeT含量相對(duì)C26TT而言則較為適中(C24TeT/C26TT為0.53～1.10)，說(shuō)明其母質(zhì)來(lái)源中也有著較多的低等水生生物輸入(見(jiàn)圖8，表3)。

藿烷系列化合物主要來(lái)源于原核生物或細(xì)菌，在原油和烴源巖中普遍存在［29-30］。山西組和太原組烴源巖中藿烷系列化合物分布較完整，規(guī)則藿烷中C30藿烷(C30H)占優(yōu)勢(shì)，C31以上化合物豐度較低，且隨碳數(shù)增高呈遞減型分布，呈現(xiàn)出典型湖相烴源巖的分布特征。此外，所有樣品中均檢測(cè)到一定含量的伽馬蠟烷，但其相對(duì)含量較低(Ga/C30H主要分布于0.12～0.30)，說(shuō)明其可能沉積于淡水環(huán)境［31］(見(jiàn)圖7，表3)。

3.2.3 甾烷系列

山西組和太原組烴源巖的甾烷系列分布較完整，其中C27～C29規(guī)則甾烷(C27R、C28R、C29R)是該系列的主要組成部分，其次為重排甾烷。通常C27甾烷優(yōu)勢(shì)指示有機(jī)質(zhì)以低等水生生物輸入為主，而C29甾烷優(yōu)勢(shì)則指示有機(jī)質(zhì)以高等陸生植物輸入為主［32-33］。山西組C27、C28、C29規(guī)則甾烷相對(duì)含量分別為18.07%～27.30%、27.26%～36.36%和37.49%～49.46%；太原組C27、C28、C29規(guī)則甾烷相對(duì)含量則分別為20.73%～28.71%、33.47%～40.14%和37.67%～40.79%(見(jiàn)表3)。從分布特征上看，山西組、太原組烴源巖C27、C28、C29規(guī)則甾烷均呈不對(duì)稱“V”型分布，反映有機(jī)質(zhì)來(lái)源中既有高等陸生植物的輸入也有低等水生生物的輸入。但山西組烴源巖中C29規(guī)則甾烷相對(duì)含量均高于C27規(guī)則甾烷(C27R/C29R為0.58～0.94)，說(shuō)明其有機(jī)質(zhì)來(lái)源中高等陸生植物輸入占比更高；而太原組烴源巖中C27規(guī)則甾烷相對(duì)含量則與C29規(guī)則甾烷相近，甚至高于C29規(guī)則甾烷(C27R/C29R為0.89～1.07)，反映其有機(jī)質(zhì)來(lái)源中低等水生生物的貢獻(xiàn)可能更高(見(jiàn)圖9)。從C27-C28-C29規(guī)則甾烷三角圖中可知，山西組和太原組烴源巖數(shù)據(jù)點(diǎn)均落在Ⅲ區(qū)，進(jìn)一步證實(shí)了兩個(gè)層位烴源巖來(lái)源為混合源的觀點(diǎn)。對(duì)比分析兩個(gè)層位數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布情況可以發(fā)現(xiàn)，山西組烴源巖數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)更靠近Ⅱ區(qū)(陸生植物為主)，而太原組烴源巖數(shù)據(jù)點(diǎn)則相對(duì)更靠近Ⅶ區(qū)(浮游植物為主)，說(shuō)明前者可能有更高的高等陸生植物貢獻(xiàn)，而后者來(lái)自低等水生生物的貢獻(xiàn)可能性更高(見(jiàn)圖10)。

圖9 山西組、太原組烴源巖m/z 217質(zhì)量色譜圖

圖10 烴源巖C27-C28-C29規(guī)則甾烷三角圖

3.2.4 芳烴系列

除飽和烴外，芳烴中也有不少能夠反映烴源巖沉積環(huán)境的生物標(biāo)志化合物參數(shù)?！叭滔盗小蓖ǔＶ阜紵N中的芴(F)系列、硫芴(SF)系列和氧芴(OF)系列，它們具有相似的結(jié)構(gòu)骨架，在還原性較強(qiáng)的環(huán)境中F會(huì)更多地向SF轉(zhuǎn)化，而在氧化性較強(qiáng)的環(huán)境中F則會(huì)更多地向OF轉(zhuǎn)化，因此F、OF和SF的相關(guān)關(guān)系常用于判斷沉積環(huán)境的氧化還原性［34］。李水福等［35］建立了ΣSF/(ΣSF+ΣF)-ΣOF/(ΣOF+ΣF)判識(shí)圖版來(lái)識(shí)別有機(jī)質(zhì)的形成環(huán)境，由圖11可知，山西組烴源巖OF含量相對(duì)較高，可能形成于氧化環(huán)境中，而太原組烴源巖SF含量相對(duì)較高，形成環(huán)境還原性相對(duì)較強(qiáng)。

圖11 烴源巖三芴系列識(shí)別沉積環(huán)境圖

此外，硫芴與菲的比值(SF/P)也常用來(lái)識(shí)別沉積環(huán)境。HUGHES等［36］通過(guò)SF/P與Pr/Ph兩個(gè)參數(shù)將有機(jī)質(zhì)沉積環(huán)境劃分為5類：海相碳酸鹽巖、海相碳酸鹽巖或泥灰?guī)r、深湖-半深湖相、淺湖相和河流-三角洲相。山西組烴源巖數(shù)據(jù)點(diǎn)主要落在淺湖相區(qū)間內(nèi)，而太原組烴源巖數(shù)據(jù)點(diǎn)則全部落在深湖-半深湖相區(qū)間內(nèi)，進(jìn)一步證明了太原組烴源巖形成環(huán)境還原性較山西組強(qiáng)(見(jiàn)圖12)。

圖12 烴源巖SF/P-Pr/Ph識(shí)別沉積環(huán)境

4 建立有機(jī)地化特征判識(shí)指標(biāo)

明確油氣來(lái)源是油氣勘探開發(fā)的關(guān)鍵，而區(qū)分不同烴源巖之間的差異、判識(shí)不同類型烴源巖是開展油源對(duì)比工作的基礎(chǔ)。本次研究通過(guò)Pr/Ph、(C19TT+C20TT)/C21TT、C24TeT/C26TT、C27R/C29R以及ΣOF/(ΣOF+ΣF)等參數(shù)建立了有機(jī)地化特征判識(shí)指標(biāo)，將杭錦旗地區(qū)山西組和太原組兩套烴源巖區(qū)分開來(lái)(見(jiàn)表4)。烴源巖判識(shí)指標(biāo)的建立對(duì)研究區(qū)油氣成因類型判識(shí)具有指示意義，通過(guò)分析原油生物標(biāo)志化合物特征，結(jié)合相應(yīng)的判識(shí)指標(biāo)，可以更加明確地判斷各層位烴源巖對(duì)其所做的貢獻(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合烴源巖展布及輸導(dǎo)體系特征，可以對(duì)研究區(qū)油氣運(yùn)移成藏有更加清晰的認(rèn)識(shí)。因此，建立不同層位烴源巖有機(jī)地化特征判識(shí)指標(biāo)對(duì)研究區(qū)油源判識(shí)乃至后續(xù)油氣勘探開發(fā)均有著重要的意義。

表4 山西組、太原組烴源巖有機(jī)地化特征判識(shí)指標(biāo)

5 結(jié)束語(yǔ)

山西組和太原組烴源巖均具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度，屬于好-極好烴源巖。其中，山西組烴源巖的生烴潛力整體上較太原組烴源巖好，而太原組烴源巖成熟度則整體上比山西組烴源巖高。此外，兩套烴源巖干酪根同位素均偏重，且抽提物中非烴+瀝青質(zhì)含量較高，呈現(xiàn)Ⅲ型烴源巖的特征。

生物標(biāo)志化合物組合特征表明，兩個(gè)層位的烴源巖均已達(dá)到成熟演化階段，形成于淡水湖相環(huán)境，有機(jī)質(zhì)來(lái)源于高等陸生植物和低等水生生物的共同貢獻(xiàn)，且遭受生物降解的程度較低。但經(jīng)進(jìn)一步對(duì)比發(fā)現(xiàn)，不同層位在生物標(biāo)志化合物組成上也有著一定的差異，具體表現(xiàn)為：山西組烴源巖正構(gòu)烷烴呈單峰態(tài)后峰型分布，姥植比較高，三環(huán)萜烷系列化合物整體含量高且(C19TT+C20TT)/C21TT較高，C24TeT相對(duì)于C26TT的含量較高，C29規(guī)則甾烷普遍高于C27規(guī)則甾烷，“三芴系列”中氧芴含量高，指示其形成環(huán)境為氧化-偏氧化環(huán)境，有機(jī)質(zhì)來(lái)源中高等陸生植物輸入較多；太原組烴源巖正構(gòu)烷烴多呈雙峰態(tài)分布，姥植比較低，三環(huán)萜烷系列化合物整體含量較低且(C19TT+C20TT)/C21TT低，C24TeT相對(duì)于C26TT的含量較適中，C27規(guī)則甾烷相對(duì)含量與C29規(guī)則甾烷相近或略高于后者，“三芴系列”中硫芴含量高，反映其沉積環(huán)境還原性相對(duì)較強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)來(lái)源中低等水生生物的貢獻(xiàn)更多。

基于兩套烴源巖在生物標(biāo)志化合物組合特征上的差異，本次研究選取Pr/Ph、(C19TT+C20TT)/C21TT、C24TeT/C26TT、C27R/C29R以及ΣOF/(ΣOF+ΣF)建立了相應(yīng)的有機(jī)地化判識(shí)指標(biāo)。上述指標(biāo)能較好地將山西組和太原組烴源巖區(qū)分開來(lái)，對(duì)研究區(qū)后續(xù)的油氣勘探工作有著較重要的意義。