南祁連盆地下日哈坳陷上三疊統尕勒德寺組泥質巖類烴源巖評價

王蘇里，謝其鋒 (大陸動力學國家重點實驗室，西北大學地質學系，陜西 西安 710069)

南祁連盆地下日哈坳陷上三疊統尕勒德寺組泥質巖類烴源巖評價

王蘇里，謝其鋒 (大陸動力學國家重點實驗室，西北大學地質學系，陜西 西安 710069)

南祁連盆地廣泛發育上三疊統尕勒德寺組泥質巖類烴源巖，但其有機質豐度、類型、熱演化程度及油氣運移聚集的研究程度都很低，因此對該地區進行油氣資源綜合評價十分必要。對下日哈坳陷尕勒德寺組烴源巖進行了綜合評價，研究表明，有機質豐度為差-中等，有機質類型為腐泥腐殖型(Ⅱ2)，有機質到達高成熟-過成熟階段,整體評價為中等烴源巖。

南祁連盆地；下日哈坳陷；尕勒德寺組；泥質巖；烴源巖；評價

南祁連盆地地處青藏高原東北緣，整體呈北西方向展布，面積約6.3萬km2，盆地內廣泛發育著二疊系和三疊系。南祁連盆地三疊系烴源巖包括碳酸鹽巖型和暗色泥巖型2種，其中泥質巖類主要見于上三疊統尕勒德寺組，為一套濱淺湖相到半深湖相的細粒沉積物。巖性為灰黑色泥質粉砂巖、炭質頁巖、粉砂質泥巖和泥巖。該套烴源巖系在盆地內除天峻坳陷外的各個坳陷均有發育，筆者僅對下日哈坳陷發育的該巖系進行評價。

1 有機質豐度

關于泥巖的有機質豐度的評價在國內目前已經有相對統一的標準[1-2]，但這種評價標準僅適宜于用來進行湖泊相暗色泥巖的井下樣品的有機質豐度的評價。研究區內的烴源巖樣品來自地表，大都經歷了地表強烈的化學風化和物理風化作用，烴源巖中所生成的烴類已經發生運移和遭到破壞，因而巖石中的氯仿瀝青“A”、總烴含量和生烴潛量僅代表烴源巖中殘存下來的可溶有機質豐度，而巖石中的有機碳含量(TOC)在地質作用下，其生烴前后變化甚小，殘余有機碳值基本反映了原始的有機質豐度[3]。因此，評價南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組地表泥質巖類的有機質豐度時，在上述統一標準的基礎上，考慮到其目前已經進入高成熟-過成熟階段，初步制定了以有機碳含量值為第一要素，生烴潛量指標(游離烴S1+熱解烴S2)作為參考的有機質豐度評價標準(見表1)。南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥巖有機質豐度特征如表2所示。測試結果表明，不同剖面的有機碳含量以及生烴潛量略有不同，但是變化不大。其中剖面1的3個樣品TOC平均值為1.14%，達到了好烴源巖級別，剖面2的6個樣品以及剖面3的19個樣品有機碳含量平均值分別為0.49%和0.51%，均為差烴源巖級別，最終28塊樣品的有機碳含量平均值為0.57%，屬于差烴源巖。結合27塊樣品的生烴潛量平均值為0.039mg/g，屬于非烴源巖這一特征，整體評價南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥巖屬于差-中等烴源巖。

表1 南祁連盆地泥質巖有機質豐度評價標準

表2 南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥巖有機質豐度特征

2 有機質類型

圖1 南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組烴源巖干酪根有機元素組成范式圖

針對南祁連盆地三疊系烴源巖中有機質類型大部分具過渡型以及熱演化程度高的特點，將有機質(干酪根)類型按照三類四分法分類，即劃分為腐泥型(Ⅰ)、腐殖腐泥型(Ⅱ1)、腐泥腐殖型(Ⅱ2)及腐殖型(Ⅲ)[4]。

2.1干酪根有機元素組成特征

干酪根的H/C和O/C原子比反映了干酪根的化學性質。來自水生生物的腐泥型干酪根H/C原子比高，類型好，生烴潛力大，而以陸生高等植物為主的腐殖型干酪根H/C原子比低，類型和生烴潛力均較差[5]。對研究區樣品在范式圖(見圖1)上進行投點，從圖1中可以看出，3條剖面的的尕勒德寺組泥巖樣品無一落入Ⅰ型、Ⅱ型干酪根范圍內，全部落在了圖1中左下方的高成熟-過成熟區域。這可能是由于盆地內三疊系隨著熱演化程度的加深，干酪根的C含量增加，而H和O的含量卻不斷減小所造成的。但是根據其演化趨勢的分析，認為南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥巖干酪根類型為腐泥腐殖型(Ⅱ2)。

2.2干酪根鏡檢特征

表3 南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥巖干酪根鏡檢結果

干酪根不同的顯微組分對成烴的貢獻大小不同，其鏡下鑒定不受熱演化程度的影響，是劃分干酪根類型的常用方法。研究區泥巖干酪根碎屑的鏡下鑒定和統計結果(見表3)表明，其顯微組分含量不含腐泥組，主要為類脂組，含量平均為75%，鏡質組含量平均為14%，惰質組含量平均為11%。這反映了尕勒德寺組泥巖沉積中的有機質以陸源為主，部分地區具淺～半深湖相的特征。整體評價為腐泥腐殖型(Ⅱ2)干酪根，與上述通過范式圖進行的判別相符。

2.3可溶有機質-氯仿瀝青“A”族組分特征

圖2 南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組烴源巖氯仿瀝青“A”的飽和烴-芳烴關系圖

一般認為，腐泥型(Ⅰ)烴源巖的飽和烴/芳烴比值大于3，腐殖型(Ⅲ)烴源巖的飽/芳比值為0.08～0.5，混合型(Ⅱ)烴源巖的飽/芳比值介于兩者之間。研究區的泥巖的大多數飽/芳比都大于1，其中多數在1～3之間，少數超過3或更高(見圖2)，屬于混合型(Ⅱ)烴源巖。

綜上所述，南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥巖有機質類型整體為腐泥型(Ⅰ)和腐殖型(Ⅲ)的混合型(Ⅱ)，進一步屬于腐泥腐殖型(Ⅱ2)。

3 有機質成熟度

有機質所經歷的埋藏時間內，由于增溫作用會發生各種變化，當達到或超過溫度和時間相互作用的門限值時，干酪根進入成熟階段并開始在熱力作用下大量生成烴類。而未成熟的有機質主要生成生物成因氣，有時可生成少量液態烴。所以，有機質的成熟度是表征其成烴有效性和產物性質的重要參數。評價有機質成熟度的方法有多種，其中常用且較有效的方法有鏡質體反射率(Ro)法、巖石熱解法，可溶有機質的化學法等[6]。

表4 南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥巖鏡質體反射率(Ro)特征

3.1鏡質體反射率(Ro)特征

鏡質體反射率也稱鏡煤反射率(Ro)，它是溫度和有效加熱時間的函數且具不可逆性，所以是確定煤化作用階段的最佳參數之一[7]。研究區泥質巖的Ro值(見表4)在1.21%～1.38%之間，平均為1.29%。根據鏡質體反射率劃分有機演化階段，顯示已經進入高成熟期凝析油-濕氣階段。

3.2巖石熱解峰溫(Tmax)特征

隨成熟度的增高，烴源巖生成的油氣越來越多，使得烴源巖所含的可溶烴S1逐漸增大，熱解烴S2越來越小，最高峰溫Tmax(℃)逐漸增大，故可以此來判斷生油巖的成熟度。研究區泥質巖的Tmax值(見表5)在458～588℃之間，平均為559℃。根據生油巖Tmax劃分成熟度標準，顯示已經進入高成熟-過成熟階段，與上述通過鏡質體反射率(Ro)進行的判別相吻合。

3.3飽和烴氣相色譜特征

OEP值與CPI值均以飽和烴奇偶優勢來表征有機質的熱演化程度，隨著熱演化程度加大，飽和烴奇偶優勢逐漸消失，是常用來判別烴源巖成熟度的指標之一。研究區泥巖樣品的OEP值(見表6)在1.04～1.26之間，平均為1.17；CPI值在1.11～1.53之間，平均為1.38。兩值均表現出了高成熟度的特征。

表5 南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥巖熱解峰溫(Tmax)特征

表6 南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥巖飽和烴氣相色譜特征

綜上所述，南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥質巖類烴源巖已經到達成熟-過成熟階段。

4 結 論

1)南祁連盆地尕勒德寺組烴源巖為灰色、深灰色、灰黑色粉砂質泥巖、頁巖及泥巖,主要分布及出露在哈拉湖坳陷北側、下日哈坳陷北緣、疏勒坳陷及木里坳陷地區,整體具有沉積厚度大，分布較穩定的特點。

2)下日哈坳陷中泥質巖類烴源巖中有機質豐度中等，評價為差到中等烴源巖；有機質類型較好，主要為腐泥腐殖型(Ⅱ2)；有機質演化程度較高，達到高成熟-過成熟階段。

[1]秦建中，劉寶泉，國建英，等. 關于碳酸鹽巖的評價標準[J]. 石油實驗地質, 2004, 24(3): 281-286.

[2]陳建平，趙長毅，何忠華. 煤系有機質生烴潛力評價標準探討[J]. 石油勘探與開發, 1997, 24(1): 1-5.

[3]成海燕，李安龍，龔建明. 陸相烴源巖評價參數淺析[J]. 海洋地質動態, 2008, 24(2): 6-10.

[4]謝其鋒，周立發，馬國福，等. 南祁連盆地三疊系烴源巖有機地球化學特征[J]. 北京大學學報(自然科學版), 2011, 47(6): 1034-1040.

[5]張金亮，常象春. 石油地質學[M]. 北京：石油工業出版社，2004.

[6]程頂勝. 烴源巖有機質成熟度評價方法綜述[J]. 新疆石油地質, 1998, 19(5): 428-432.

[7]李鑫，尚鴻群，李繼宏，等. 烴源巖熱演化指標研究現狀[J]. 新疆石油地質, 2007, 28(3): 379-384.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.03.017

P618.13

A

1673-1409(2012)03-N050-03

2011-10-26

國家重點基礎研究發展基金資助項目(2003CB214601)。

王蘇里(1986-)，男，2009年大學畢業，碩士生，現主要從事礦產普查與勘探方面的研究工作。