伊川凹陷三疊系烴源巖特征及勘探潛力

鄧曉梅，胡俊卿，李秋博，侯 娟，趙瑩彬，常大宇

(中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450046)

伊川凹陷三疊系烴源巖特征及勘探潛力

鄧曉梅，胡俊卿，李秋博，侯 娟，趙瑩彬，常大宇

(中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450046)

通過對伊川凹陷三疊系烴源巖特征綜合研究，分析認為三疊系上統譚莊組和椿樹腰組的內陸湖相暗色泥巖為區內三疊系主力烴源巖。烴源巖分布面積廣，厚度大，一般500～800 m，有機質豐度中等-好，有機質類型為Ⅱ-Ⅲ型，以Ⅲ型為主，處于低成熟-成熟的演化階段；燕山早期為三疊系烴源巖主要的生排烴時期，是一套油氣兼生且以生氣為主的勘探層系，具有較大的資源潛力和良好的勘探前景。三疊系優質的烴源巖為區內致密砂巖油氣藏的勘探提供了一定的物質基礎以及良好的封蓋條件。

伊川凹陷；三疊系；烴源巖特征；勘探潛力；致密砂巖氣藏

1 地質概況

伊川凹陷是隸屬于洛伊盆地的次一級構造單元，處于洛陽市境內，橫跨伊川、宜陽兩縣，呈北東向展布，是在中、古生代克拉通坳陷盆地基礎上形成的新生代沉積凹陷，分布面積1 200 km2(圖1)。凹陷內三疊系保存較好，自下而上劃分為“三統六組”，即下統劉家溝組、和尚溝組，中統二馬營組、油坊莊組，上統椿樹腰組、譚莊組。

圖1 伊川凹陷構造位置

該區的油氣勘探始于20世紀70年代，經歷近40年的勘探未取得油氣勘探的實質性進展。2011年按照非常規勘探思路在該區部署的屯1井，全井段見油氣顯示17.95 m/14層，巖心裂縫見原油，椿樹腰組1 874～1 884 m井段經壓裂試獲得日產7 200 m3的天然氣流，打破了南華北地區油氣久攻不克的局面。隨后部署的屯2、屯3、屯4井也見到了豐富的油氣顯示和氣測異常，進一步表明該區具有良好的勘探前景。以伊川凹陷新鉆探井(屯1、屯2、屯3、屯4)為研究對象，結合前人的研究成果，對三疊系烴源巖地化特征進行了深化研究，明確其生烴的性質、資源潛力和勘探前景，為伊川凹陷下步的勘探部署提供重要的地質依據。

2 烴源巖發育特征

伊川凹陷三疊系總體處于湖泊沉積體系，其中上統譚莊組和椿樹腰組烴源巖以灰色、深灰色泥巖為主；中統油坊莊組、二馬營組和下統和尚溝組、劉家溝組泥巖為紫紅、棕紅色，因此，上統譚莊組和椿樹腰組為區內三疊系烴源巖的發育層段。

凹陷內三疊系上統烴源巖在全區均有分布，暗色泥巖單層厚度一般1～8 m，最厚可達28.36 m，縱向上多層疊加，累計厚度一般500～800 m，占地層厚度的40%～56%，最大可達1 200 m(圖2)。其中凹陷北部次凹屯4井區最厚，一般在700～1 200 m；其次是南部次凹3001孔、屯1井區，厚度一般400～800 m；中部屯2井區厚度最小，厚度一般300～600 m。區內譚莊組遭受了不同程度的剝蝕，暗色泥巖一般厚250～470 m；椿樹腰組地層保存相對較全，暗色泥巖一般厚300～420 m。

3 烴源巖地化特征

3.1 有機質豐度

圖2 伊川凹陷地區上三疊統暗色泥巖等厚圖

綜合前人研究成果[1-2]，本文采用黃第藩等人(1992)提出的國內泥質烴源巖有機質豐度評價標準對伊川凹陷三疊系烴源巖進行研究(表1)。

表1 陸相烴源巖有機質豐度評價(據黃第藩等，1992)

伊川凹陷內屯1、屯2、屯3及3001孔253塊上三疊統烴源巖樣品有機碳含量分析結果表明，三疊系上統暗色泥巖有機碳含量0.09%～36.29%，平均2.22%。主要分布在0.4%～6.0%，大多數樣品有機碳含量在1%～6%，其樣品頻率為39%，有效烴源巖有機碳含量0.6%～6.0%的樣品頻率為54%，大于6%的約占8%左右。烴源巖生烴潛量(S1+S2)0.51～65.39 mg/g，平均7.21 mg/g，占暗色泥巖樣品數量的53.2%，總體上達到了中等-好的烴源巖標準。

縱向上，有機質豐度從上往下降低，譚莊組烴源巖略好于椿樹腰組烴源巖。其中，譚莊組暗色泥巖有機碳含量0.12%～36.29%，平均2.50%。大多數樣品有機碳含量在1%～6%，其樣品頻率為38%，有效烴源巖有機碳含量0.6%～6.0%的樣品頻率為54%，大于6%的約占11%左右；椿樹腰組暗色泥巖有機碳含量0.09%～24.05%，平均1.94%。大多數樣品有機碳含量在1%～6%，其樣品頻率為41%，有效烴源巖有機碳含量0.6%～6%的樣品頻率為56%，大于6%的約占5%左右。綜合評價認為譚莊組為中等-好的烴源巖，椿樹腰組為中等烴源巖。

75個烴源巖樣品的氯仿瀝青“A”均小于0.1%，88%的樣品數據小于0.05%，0.05%～0.1%僅占樣品的10%，顯然氯仿瀝青“A”含量與有機碳評價的有機質豐度結果不同，其含量普遍較低，可能與演化程度有關，不能真實反映源巖的有機質豐度。因此，本文以有機碳含量作為評價烴源巖有機質豐度的主要依據。

3.2 有機質類型

3.2.1 干酪根元素組成

分析資料表明，屯1井干酪根H/C原子比為0.05～1.12，大部分值小于1， O/C原子比0.08～0.18，僅一個樣品O/C原子比為0.08，其他均大于0.1，具有較低的H/C原子比和較高的O/C原子比，如圖3所示， 3001孔和屯1井的大部分樣品落入Ⅱ型干酪根區域，部分落入Ⅲ型干酪根區域，整體上屬于Ⅱ-Ⅲ型干酪根。

圖3 上三疊統干酪根元素分布圖

3.2.2 干酪根的顯微組分

上三疊統干酪根顯微組分以殼質組為主，含量介于47%～89%，其次是鏡質組和腐泥組，惰質組含量很低。其中殼質組以腐殖無定形體為主，含量在41%～89%，其它組分角質體、木栓質體、孢粉體含量很少，甚至沒有，腐泥組全為腐泥無定形體，含量在4%～46%(表2)。類型指數介于17～64，屬于Ⅱ1-Ⅱ2型干酪根(圖4)。

3.2.3 氯仿瀝青“A”族組成

59個源巖抽提物族組成中飽和烴含量為1.21%～72.35%，平均25.88%；芳烴含量6.83%～57.78%，平均21.03%；非烴+瀝青質含量7.9%～93.46%，平均52%；飽/芳比值0.03～8.75，平均值為1.83，總體上有機質類型為Ⅱ-Ⅲ型，且以Ⅲ型為主。

3.2.4 飽和烴正構烷烴分布特征

表2 伊川凹陷上三疊統干酪根顯微組分含量統計表

圖4 伊川凹陷上三疊統干酪根顯微組分三角圖

上三疊統源巖抽提物飽和烴色譜的碳數分布范圍一般在C12～C40之間，色譜分布的峰型有單峰型和雙峰型，主碳數在18～29，∑C21-/C22+在0.1～1.7，Pr/Ph 0.2～1.8，表明母質中既有陸源高等植物，也有低等生物的混合輸入，并且陸源高等植物略占優勢，有機質類型為Ⅱ-Ⅲ型。

通過對區內干酪根元素分析、干酪根顯微組分、可溶有機質性質及類型和等各因素綜合分析，綜合認為伊川凹陷上三疊統干酪根類型為Ⅱ-Ⅲ型，并以Ⅲ型為主，是油氣兼生且以生氣為主的母質類型。

3.3 有機質成熟度

伊川凹陷上三疊統烴源巖成熟度Ro為0.52%～1.12%，處于低成熟-成熟階段。Tmax值415～541 ℃，主要分布在450 ℃左右，隨深度增加變化不明顯，同樣反映了烴源巖具有低成熟-成熟的有機質熱演化特征。OEP(奇偶優勢指數)值為0.54～2.1，大部分數據分布在1.0左右(表3)，表明上三疊統烴源巖已進入成熟階段[2]。

表3 伊川凹陷上三疊統烴源巖成熟度參數統計

4 油氣生烴時期

伊川凹陷三疊系埋藏史和有機質熱演化史研究表明，三疊系烴源巖厚約1 900 m。三疊系沉積末，烴源巖最大埋藏深約1 900 m，有機質整體尚未成熟。印支運動使其抬升，遭受短暫的剝蝕，就油氣生成和破壞程度而言，基本上不受其影響。早、中侏羅世，伊川凹陷基本上繼承了三疊系沉積末時的古地理面貌，地殼再度沉降，全區接受了厚2 300 m左右的中下侏羅統沉積，上三疊統烴源巖第一次被深埋于2 500～4 300 m，Ro達到1.1%左右，烴源巖達到生烴高峰。燕山中晚期，地殼長期隆升，中、下侏羅統被剝蝕殆盡，有機質熱演化長期處于停頓狀態。晚白堊世與古近系為連續沉積，沉積厚度約為1 400 m，喜山早中期，地殼抬升，使晚白堊系和古近系的地層幾乎剝蝕殆盡。新近紀時，該區沉積幅度小，喜山古近系厚度為100～1 600 m，未能使上三疊統烴源巖的埋深超過燕山早期，因此伊川凹陷上三疊統烴源巖大多僅有燕山早期一個生烴期，僅在伊川斷陷北部古近系沉積厚度大于2 500 m的地區，具備喜山期二次生烴條件。因此，燕山早期為伊川凹陷三疊系烴源巖主要的生排烴時期，也是該區上三疊統主要油氣成藏期。

5 勘探潛力分析

伊川凹陷屯1井是在致密砂巖油氣勘探理論[3]的指導下，借鑒鄂爾多斯成功的勘探經驗[4]所部署的一口探井，壓裂試獲天然氣流，取得了洛伊地區的油氣突破。相繼鉆探的幾口探井在三疊系上統也見到豐富的油氣顯示和氣測異常，近距離運聚形成的致密砂巖油氣藏為主要的勘探對象。凹陷內油氣在縱向上表現為井段長、厚度大，平面上呈現井井見油氣，大面積分布的含油氣特點[5-6]。但無論縱向上還是橫向上均呈現出貧富不均的油氣分布特征，進一步分析表明油氣豐富程度與烴源巖的發育狀況有著密切的關系。同時凹陷三疊系上統為砂泥巖互層沉積，砂巖儲層總體上低孔低滲[5-6]，烴源巖與儲集體大面積接觸，不僅保證致密儲層首先充滿天然氣，而且使已經生成的烴類產生最高的排出和運聚效率。油氣近距離運聚成藏，烴源巖與致密儲層的緊密接觸，可構成良好的封蓋條件。

研究區烴源巖分布面積廣，累計厚度大，有機質豐度中等-好，有機質類型以Ⅲ型為主，熱演化程度適中，處于油氣兼生階段，總體評價為中等-好的烴源巖，利用烴產率法對該區的資源量進行計算，初步計算伊川凹陷總生烴量28×108t，資源潛力較大。對于致密砂巖氣藏來說，其油氣近距離運聚成藏，油氣聚集成藏的過程中油氣散失程度遠遠低于常規油氣藏，優質的烴源巖為近距離形成的致密砂巖油氣藏不僅保障了豐富的物質來源，同時也可作為良好的蓋層，起到保存油氣的作用。

6 結論

(1)伊川凹陷三疊系上統譚莊組和椿樹腰組烴源巖發育，厚度大，有機質豐度達到了中等-好烴源巖標準。

(2)伊川凹陷三疊系上統烴源巖有機質類型為Ⅱ-Ⅲ型，以Ⅲ型為主，熱演化程度達低熟-成熟階段，燕山早期為烴源巖主要的生烴時期，研究和鉆探結果均表明該套層系是一套油氣兼生且以生氣為主的勘探目的層系。

(3)伊川凹陷三疊系烴源巖全區分布，具有較大資源潛力，可以為近距離運聚形成致密砂巖油氣藏提供較為豐富的物質基礎及封蓋條件，具有良好的勘探前景。

[1] 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.

[2] 黃第藩，李晉超，張大江，等.陸相有機質的演化和成烴機理[M].北京；石油工業出版社，1984.

[3] 公言杰，鄒才能，袁選俊，等.國外“連續型”油氣藏研究進展[J].巖性油氣藏，2009,21(4)：130-134.

[4] 丁曉琪，張哨楠，謝世文，等.鄂爾多斯盆地鎮涇地區中生界成藏系統[J].石油與天然氣地質，2011,32(2)：157-164.

[5] 嚴永新.伊川盆地屯1井區三疊系致密砂巖氣藏特征及成藏條件[J].石油地質與工程，2013，27(1)：19-22.

[6] 杜建波，田景春，胡俊卿，等.洛陽-伊川地區三疊系致密砂巖油氣藏地質特征[J].石油與天然氣地質,2013,34(2):174-178.

編輯：吳官生

1673-8217(2015)04-0023-04

2015-01-20

鄧曉梅，1988年生，2010年畢業于西安石油大學地質學專業，現從事石油地質工作。

中國石化股份有限公司科技項目(P12019)。

TE112.113

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