鄂爾多斯盆地南部延長組長7段生烴潛力研究

王保戰

(中國石化華北分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006)

鄂爾多斯盆地南部延長組長7段生烴潛力研究

王保戰

(中國石化華北分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006)

鄂爾多斯盆地南部長7段是有利烴源巖層系，其生烴潛力如何直接影響下一步勘探方向及勘探部署。基于168塊巖心、露頭及巖屑樣品，開展地球化學分析，認為長7烴源巖具有有機質豐度高、成熟度較高、分布廣泛的特征。在此基礎上建立取心井有效烴源巖測井解釋模型，結合235口鉆井資料，編制有效烴源巖平面分布圖并開展生烴量計算，得出鄂南各探區單位面積的生烴強度和生烴總量。

鄂爾多斯盆地；長7段；烴源巖；生烴潛力；有機質豐度

鄂爾多斯盆地是中國陸上第二大沉積盆地，中生界石油資源十分豐富，儲集層具有低-特低滲透和普遍含油的特點[1]。中國石化華北分公司目前在鄂爾多斯盆地南部中生界石油勘查區塊6個、開采區塊2個，總面積為13 129.684 km2，近年來公司在盆地南部鎮原-涇川、麻黃山西、富縣等區塊內的石油勘探也取得突破性進展。前人研究及勘探實踐表明長7段發育高有機質豐度頁巖，但鄂南地區生烴潛力如何，目前還沒有開展系統的工作。因此，開展鄂南地區長7段生烴潛力研究可以為下一步勘探戰略選區及勘探部署提供支持。

1 鄂南長7段烴源巖地球化學特征

1.1 烴源巖有機質豐度特征

有機質豐度是評價烴源巖生烴潛力的重要參數[2]。目前常用的有機質豐度指標主要有有機碳含量(TOC)、巖石熱解生烴潛力(Pg，S1+S2)、氯仿瀝青“A”和總烴含量(HC)等。在不同的沉積環境下形成的烴源巖有機質豐度評價標準不同，本文采用“中國陸相烴源巖有機質豐度評價標準”(表1)[3]。

表1 我國陸相烴源巖有機質豐度評價標準[3]

根據168個樣品(樣品包括巖心、巖屑和野外露頭樣品)的地球化學分析成果(石油大學張枝煥提供)，并結合前人地球化學分析資料，對研究區不同層段烴源巖的有機質豐度及其分布特征進行了統計分析。結果表明長7段暗色泥巖的TOC和S1+S2值分布區間較大，平均值較高；而油頁巖和碳質泥巖上述兩參數值分布區間相對較小，平均值也較大。按照表1的評價標準，鄂南所有區塊的長7烴源巖都屬于好烴源巖(詳見表2)。

1.2 烴源巖有機顯微組分特征及有機質類型

烴源巖全巖顯微組分有機巖石學分析表明，延長組長7烴源巖有機顯微組分以殼質組、鏡質組、惰質組和礦物瀝青基質為主，次生組分和動物碎屑含量很低。殼質組在總有機顯微組分中含量的為5.8%～81.5%，平均值為42.94%；礦物瀝青基質在總有機顯微組分中的含量為12.0%～72.7%，平均值為38.12%；鏡質組和惰質組含量低，鏡質組在總有機顯微組分中相對含量為4.3%～39.1%，平均14.02%；惰質組在總有機顯微組分中含量為0.9%～29.2%，平均4.9%。長7段烴源巖富氫組分含量高，生烴潛力較大。

表2 鄂爾多斯盆地南部延長組不同層段烴源巖(所有樣品)有機質豐度特征

根據巖石熱解實驗數據中Tmax、HI的分布特征，把有機質分為Ⅰ型、Ⅱ1型和Ⅱ2型以及III型四類。通過熱解數據得到Tmax-HI有機質類型圖(圖1)，研究區延長組長7段烴源巖的有機質類型以Ⅱ1-Ⅱ2型為主，部分樣品為Ⅰ型，有機質類型較好。

圖1 鄂南延長組長7段烴源巖有機質類型分布特征

1.3 烴源巖成熟度

在古地溫和地層受熱時間正常演化的情況下，Ro的變化主要取決于烴源巖的埋藏深度，隨埋藏深度增加，Ro值有規律的增大。因此，可以按照鏡質組反射率(Ro)對有機質的演化及烴類形成階段進行劃分[3]，主要根據烴源巖中有機質Ro值將有機質演化階段劃分為未成熟階段、成熟階段和過成熟階段。本次分析數據主要對長7段烴源巖10個巖心樣品的實測數據進行分析，Ro為0.60%～0.93%，平均0.72%，為低熟-成熟階段。

2 鄂南長7段有效烴源巖分布

鄂爾多斯盆地是一個多旋回的沉積盆地，盆地內沉積蓋層有中上元古界、下古生界的海相碳酸鹽巖層、上古生界-中生界的濱海相、海陸過渡相及陸相碎屑巖層，新生界僅在局部地區分布[4]。上三疊統延長組自下向上分為10個油層段。長10～長7期為湖盆形成到發展的湖進期，表現為縱向上的正旋回沉積和平面上各期岸線逐步向外擴張的特征。長7期湖盆進入全盛時期，廣闊水域形成淺湖-半深湖相的大型生油坳陷，沉積了范圍達10×104km2，厚數百米暗色生油巖系，該套優質烴源巖生烴、排烴能力強，是盆地中生界的主力油源巖[5]。

2.1 烴源巖分布特征

因為長7段的泥巖和油頁巖都具有生烴能力，所以可以通過泥質含量(SH)來判別烴源巖。為了保證SH研究的合理性，在鄂南地區的鎮涇、富縣、彬長、旬邑等四個礦權區選取了紅河60、紅河90、涇河3等八口典型井，結合這些井的巖心資料所對應的SH值來確定SH的界限。在八口井的單井剖面柱狀圖的不同取心井段選取了2089個數據點，其中包括泥巖(暗色泥巖、油頁巖、碳質泥巖)數據點543個，非泥巖(細砂巖、泥質粉砂巖、砂質泥巖、粉砂質泥巖)數據點1536個。

從泥巖與非泥巖散點圖中可以看出，在所統計的數據中，絕大多數泥巖的SH值都大于65%，小于65%的頻率為29.65%；而非泥巖的SH值一般都小于65%，大于65%的頻率也僅為7.49%。因此，本次研究把區分泥巖與非泥巖的SH值定為65%，SH值大于65%是泥巖。根據此界限對延長組長7段泥巖厚度進行確定，并在此基礎上繪制了泥巖厚度等值線圖(圖2)。

長7段泥巖總體上分布于鄂南地區偏北方向的深湖-半深湖沉積范圍內[6]，由湖盆中心向四周厚度遞減，連續性很好，整體連片分布，以SH>65%為標準計算出的泥巖平均厚度為52.73 m，最厚點位于鎮涇區塊東北方向的鎮62井至里32井一帶，以及富縣區塊西北方向上中富30井至午38井一帶，最厚處達到100 m以上(中富28井)。

圖2 南長7段泥巖(包括油頁巖)平面分布

2.2 烴源巖有機質豐度分布特征

鄂爾多斯盆地南部三疊系延長組長7段烴源巖層段暗色泥巖分布廣泛，研究區內大部分地區均有鉆井分布，富縣-黃陵-宜君一帶也進行了野外露頭剖面的觀測，在此基礎上，收集整理了許多長7段烴源巖樣品的地球化學分析測試資料，對于缺少分析測試資料的井位，則采用ΔlogR法計算其有機碳含量。因此整體上研究區內長7段烴源巖樣品的地球化學數據充足，適合從平面上對其有機質豐度進行評價(圖3)。

長7段暗色泥巖有機碳含量的平面分布圖與暗色泥巖厚度分布特征具有很好的一致性。鄂南四個區塊暗色泥巖的TOC值均分布在10%以下，其中鎮涇和彬長地區分布在8%以下；旬邑-宜君基本在8%以下；富縣地區TOC值基本在10%以下。除了彬長、富縣是位于深湖-半深湖亞相發育烴源巖，有機豐度相對比較高點外，其他兩個區塊位于三角洲前緣，有機質豐度都相對較低。

2.3 烴源巖有機質類型分布特征

在不同沉積環境中，由不同有機質形成的干酪根，其性質和生油氣潛能差別很大[7]。根據巖心與巖屑樣品有機地球化學和有機巖石學的分析成果，并結合前人的分析數據，分析了鄂南地區的長7段烴源巖有機質類型在平面上的分布特征，結合沉積相編制了鄂南長7烴源巖的干酪根類型平面分布圖。

圖3 南長7段烴源巖TOC分布

從圖4中可以看出，與沉積相相對應，從全盆地來看，鄂南大部分地區長7段烴源巖中均分布Ⅱ型有機質，烴源巖總體生烴潛力較好，位于深湖-半深湖相的麻黃山西、固城、馬家砭附近地區分布有Ⅰ型有機質，僅在盆地邊緣相帶分布有Ⅲ型有機質。

圖4 鄂南長7段烴源巖有機質類型平面分布

長7段烴源巖主要為Ⅰ型、Ⅱ1型和Ⅱ2型，其中Ⅰ型及Ⅱ1型干酪根集中分布在半深湖-深湖亞相，生烴母質為腐泥型和腐殖-腐泥型；Ⅱ2型干酪根則主要分布在三角洲前緣亞相，生烴母質為腐泥-腐殖型。在研究的鄂南四個區塊中，鎮涇地區分布有Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅲ型；彬長主要分布III型干酪根，Ⅱ1、Ⅱ2有少量分布。旬邑-宜君主要分布有Ⅱ1干酪根；富縣地區主要分布有Ⅱ2型。

2.4 烴源巖成熟度平面分布特征

根據本次研究的實測鏡質體反射率數據和前人實驗數據搜集的資料，勾繪了鄂南的長7段烴源巖的成熟度分布特征(圖5)。從圖中可以看出，從整個盆地來看，在環縣、吳起、慶陽、志丹等地，長7段烴源巖的成熟度較高，Ro值達0.9%；延安、鎮原、定邊等地的烴源巖Ro值均大于0.7%，處于有機質演化成熟階段；除此之外，盆地其他大部分地區的有機質成熟度都大于0.5%，正處于生烴階段。本研究區塊中的鎮涇、彬長Ro值大部分為0.6%～0.8%，旬邑-宜君、富縣區塊Ro值大部分為0.7%～0.9%。

圖5 鄂南現今長7段烴源巖成熟度(Ro)平面分布

3 鄂南長7生烴潛力分析

鄂爾多斯盆地南部地區演化過程基本一致，從晚三疊世到現今，共經歷了四次構造抬升剝蝕運動，長7段在早白堊世末剝蝕前烴源巖都進入了成熟演化階段，但其后的抬升剝蝕使烴源巖演化停滯，第四系的少量覆蓋不能影響到烴源巖再次生烴演化。長7段烴源巖演化范圍Ro為0.5%～0.8%(不同地區存在一定的差異)。

鎮涇區塊長7段泥巖烴源巖現今累計生烴強度平面分布范圍為(50～250)×104t/km2，生烴強度高部位主要分布在紅河66-紅河89井一帶，生烴強度達250×104t/km2以上[8]，現今累計生烴量為28.67×108t。旬-宜區塊長7段油頁巖的生烴量約為42.68×108t。彬長區塊長7段烴源巖的生烴總量約為27.31×108t。

4 結論

(1)鄂爾多斯盆地南部中生界延長組長7段油頁巖達到很好烴源巖的標準，長7段暗色泥巖達到很好-好烴源巖的標準。長7段油頁巖有機質豐度特別高，為優質烴源巖；長7段黑色泥巖有機質豐度很高，為主要烴源巖。

(2)延長組長7段烴源巖有機質類型好，長7段底部的油頁巖有機質類型主要為Ⅰ型和Ⅱ1型。延長組烴源巖主要處于低熟-成熟階段，長7段烴源巖處于成熟階段。

(3)根據鄂南各探區長7段生烴潛力分析結果，認為鄂南中石化區塊長7段烴源巖生烴強度大，資源豐度高，生烴強度普遍達200×104t/km2。

[1] 張文正,楊華,李善鵬. 鄂爾多斯盆地長91湖相優質烴源巖成藏意義[J].石油勘探與開發, 2008,(5) :557-562.

[2] 張文正,楊華,李劍鋒,等. 論鄂爾多斯盆地長7段優質油源巖在低滲透油氣成藏富集中的主導作用-強生排烴特征及機理分析[J].石油勘探與開發, 2006,(3) :289-293.

[3] 王鐵冠，鐘寧寧，熊波，等.源巖生烴潛力的有機巖石學評價方法[J].石油學報，1994，(4)：9-16.

[4] 張文正，楊華，候林慧，等.鄂爾多斯盆地延長組不同烴源巖17α(H)-重排藿烷的分布及其地質意義[J].中國科學，2009，(10)：1438-1445.

[5] 張文正,楊華,楊奕華,等. 鄂爾多斯盆地長7優質烴源巖的巖石學、元素地球化學特征及發育環境[J].地球化學，2008,(1) :59-64.

[6] 郭慶,申峰,喬紅軍,等. 鄂爾多斯盆地延長組頁巖氣儲層改造技術探討[J].石油地質與工程, 2012,26(3) :96-98.

[7] 段毅,吳保祥,張輝,等. 鄂爾多斯盆地西峰油田原油地球化學特征及其成因[J].地質學報, 2006,(2) :301-310.

[8] 陳小梅,劉璐. 鄂爾多斯盆地鎮涇地區長8油藏高產主控因素分析[J].石油地質與工程,2015,29(1) :66-68.

編輯：吳官生

1673-8217(2015)04-0027-04

2015-03-10

王保戰，工程師，碩士，1980年生， 2007年畢業于長江大學地球科學學院，現從事石油地質勘探研究工作。

國家重大專項基金“鄂南低滲油藏成藏模式與勘探目標評價”(2011ZX05002-001-003)和中國石化專項基金“鄂南中生界生烴條件及油源對比研究”(G13KJ-11-ZS-QT-ZJ-0005)資助。

TE112.115

A