河南省陜澠煤田山西組太原組有機地球化學特征分析

張 超 司慶紅 王善博

（中國地質調查局天津地質調查中心，天津 30000117700）

中國北方上古生界近期成為頁巖氣地質工作者關注的重點層位，其中發育海陸交互相暗色泥頁巖的山西組、太原組被作為重要的生烴層位。巖層中有機質是油氣形成的物質基礎，其有機制的數量及質量是評價烴原巖和油氣資源潛力的重要參數指標。本文通過對河南陜澠煤田鉆孔ZK302、ZK402樣品數據分析，研究評價其石炭-二疊系海陸交互相泥頁巖的生烴潛力。

1 區域地質概況

河南省澠池-洛陽地區處于洛陽-伊川盆地，洛陽-伊川盆地位于華北地臺區西南緣，是印支運動末期開始發展起來的中、新生代斷陷盆地；區域上處于中國中東部秦嶺-大別造山帶東北緣、華北板塊西南緣；晚古生代發育一套海陸過渡相含煤碎屑巖沉積，主要由濱海瀉湖環境下的石炭系上統和陸表海-濱淺湖環境下的二疊系下、中、上統構成［1］。

該位于東秦嶺-大別造山帶北部（南華北地區）；處于伏牛山隆起北側，呂梁隆起和太行山隆起南側，以及太康隆起的西部，工作區西北為呂梁隆起，北部與太行山隆起相望，東北與東濮坳陷相連，南部隔著嵩山-箕山與臨汝凹陷相接，西南為東秦嶺的伏牛山隆起；其構造演化與伏牛山、呂梁山、太行山和嵩山-箕山等造山帶的構造變革及其深層地球物理特征密切相關。

選取該區煤炭勘查鉆孔，針對石炭-二疊系地層編錄取樣，進行有機地球化學分析測試，開展烴源巖的相關研究。

2 烴原巖的地球化學特征

烴源巖的地球化學特征包括有機質豐度、成熟度、干酪根類型等，本章將從以上幾個方面開展對研究區頁巖氣儲層的研究。頁巖氣藏都存在差異，控制其成藏的因素也有較大差別。有機質含量、成熟度、礦物組成對評價分析這些參數的作用和影響對合理評價頁巖氣藏具有重要的意義。

2.1 有機質豐度

有機質豐度指的是烴源巖中有機質的富集程度，是油氣形成最基本的物質基礎，是烴源巖評價的重要組成部分。巖石中有機質的含量達到多少才能成為烴源巖，是有機質豐度評價的主要內容。

評價有機質豐度常用的指標包括：有機碳（TOC）。山西組、太原組富有機質泥頁巖有機碳含量分布在0.49%～9.67%之間，平均值為1.1%。綜合考慮，該烴原巖以達到中等-好烴源巖標準。山西組一般厚度50～60m，太原組厚度一般為70～100m。

2.2 鏡質體反射率

有機質的整個演化過程中，鏡質體反射率的變化表現具有隨成熟度增加而增大的不可逆特性，烴源巖的評價中被廣泛應用。本次研究的山西組、太原組為石炭-二疊紀，發育大量高等植物，使用鏡質體反射率測定有機質成熟度具有較高的可信度及可行性。

山西組、太原組富有機質泥頁巖Ro值介于0.9～1.67之間，平均值為1.29，表明當前的烴源巖熱演化程度處于高成熟。

綜上所述，河南陜澠煤田地區山西組、太原組暗色泥頁巖產出于一套泥質、粉砂質泥頁巖與砂巖、粉砂巖頻繁互層的海陸交互相沉積中，這套暗色泥頁巖有機制豐度較高，TOC均在1.1以上，有機質類型為III型，根據鏡質體反射率判定，其熱演化程度處于高成熟至過成熟演化階段，達到生氣階段。

3 滲透率

滲透率：在區內鉆孔巖芯中選取20個砂巖及粉砂巖樣品，在室溫23℃，濕度50%，大氣壓力為1 025hPa的條件下進行滲透率測試實驗。測得密度范圍在2.38～2.79g/cm3，平均2.59g/cm3。樣品的有效孔隙度變化范圍為0.2%～9.1%，一般為低-極低有效孔隙度，有3個樣品孔隙度在5%～10%，屬于中等有效孔隙度。樣品滲透率除兩個樣品因裂縫的影響，滲透率數值較大，分別為0.69mD和3.72mD；其余一般在2.3×10-3～70×10-3mD之間，平均7.4×10-3mD，多屬于中低滲透率。具有連續型油藏的特點，借鑒鄂爾多斯盆地中古生界致密砂巖巖性油氣藏勘探的經驗，具有開展致密砂巖油氣藏勘探的條件。

4 山西組、太原組埋深

河南澠池-新安縣地區煤系地層（C-P），泥頁巖埋藏深度一般500～3 000m或更深，新安盆地常袋斷層以北泥頁巖埋藏深度一般小于2 000m，以南一般大于3 000m。義馬盆地泥頁巖埋藏深度一般小于3 000m，陜-新向斜南翼泥頁巖埋藏深度一般大于3 000m。

平面上厚度澠池-洛陽為400～1 300m，新安東南部較厚可達1 600m，一般僅800m左右。具有生成頁巖氣的條件且可能形成相當規模的氣田，因此也可作為非常規油氣勘探的目標層考慮。研究區北側濟源盆地內1958-1984年在孟1、孟5、孟7、沁3、沁7、濟基1、濟2、濟3等井中見有油氣顯示及可疑油層，南側伊川屯1井亦見三疊紀油氣顯示［2］。

5 結論

河南澠池-洛陽地區石炭-二疊系山西組、太原組烴源巖有機制豐度較高，有機制類型以III型為主，有機制熱演化程度較高，進入高成熟-過成熟階段，山西組、太原組埋深在1 094.97～1 189.34m左右可作為有效的氣源巖，且2004-2009年國土資源部油氣戰略中心對東秦嶺-大別造山帶兩側油氣勘查選區進行研究。洛陽一伊川凹陷、造山帶北側有利的勘探區帶，具有勘探潛力，綜上該區具有較大的頁巖氣成藏潛力。

［1］劉司紅，劉西寧，李平和.洛陽/伊川盆地構造演化特征及含油氣遠景評價［J］地質與資源，2003（4）：1671-1947.

［2］焦大慶，張洪年，謝曉安，等.華北南部油氣地質條件［M］.北京：地質出版社，2009.