陶海營子地區陶D1井上二疊統林西組生烴潛力研究

蘇飛，張海華，張健

(沈陽地質礦產研究所，遼寧 沈陽 110034)

唐友軍，孫鵬

(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 武漢 430100)

?

陶海營子地區陶D1井上二疊統林西組生烴潛力研究

蘇飛，張海華，張健

(沈陽地質礦產研究所，遼寧 沈陽 110034)

唐友軍，孫鵬

(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)，湖北 武漢 430100)

通過有機質豐度、類型、成熟度和沉積環境指標，定量或定性評價了陶海營子地區陶D1井林西組(P3l)泥巖的生烴潛力。綜合分析表明，陶D1井泥巖為差-中等烴源巖，有機質類型以Ⅱ1為主，有機質演化進入過成熟階段，有機質形成于高鹽度、強還原的沉積環境，具有良好的頁巖氣勘探前景。

陶海營子地區；陶D1井；林西組；烴源巖

1 地質背景及樣品采集

上二疊統林西組(P3l)是大興安嶺地區晚古生代最發育的地層之一,也是重要的生烴層位[1～4]，南起西拉木倫河，北至愛輝、黑河一帶，東至松遼盆地腹地，沿北東方向展布(圖1)。內蒙古自治區主要出露于林西縣、阿魯科爾沁旗陶海營子、扎魯特旗等地；黑龍江省主要出露于龍江縣華安、嫩江縣塔溪、呼瑪縣興隆、德都縣蓮花山等地；松遼盆地東部主要出露于伊春、敦化等地。從地表露頭情況看，可分為3個區,北部以嫩江-黑河為中心，中部以索倫-碾子山為中心[5]，南部以林西-扎魯特旗為中心。中國地質調查局沈陽地質調查中心經過多年勘探研究認為，林西-扎魯特地區為當前優勢勘探區。

圖1 研究區地質圖

陶海營子地區陶D1井進尺701m，鉆遇地層均為P3l。巖性為砂泥巖互層，可見植物化石及葉肢介化石，發育順層及穿層的方解石脈，也可見粒狀黃鐵礦及層狀黃鐵礦。沉積環境主要為濱淺湖、半深湖相。

共選取陶D1井暗色泥巖樣品88塊，由油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)進行巖石熱解、有機碳分析，并根據試驗結果，挑選出30塊樣品進行了氯仿瀝青“A”、飽和烴色譜、飽和烴色譜-質譜等試驗分析。

2 烴源巖特征

2.1 有機質豐度

圖2 陶D1井暗色泥巖w(TOC)分布直方圖

圖3 陶D1井烴源巖Pr/nC17-Ph/nC18相關關系圖

對井下88件暗色泥巖樣品經有機地球化學分析表明，其總有機碳質量分數(w(TOC))分布在0.1%～1.1%之間(平均為0.56%)；生烴潛量(w(S1+S2))分布在0.05～0.77mg/g之間(平均為0.36mg/g)。上述樣品中，達到好烴源巖標準僅2件(占2.3%)，中等烴源巖38件(占43.2%)，差烴源巖37件(占42%)，非烴源巖11件(占12.5%)(圖2)。w(TOC)與w(S1+S2)之間無明顯相關性。由此判斷，陶D1井中暗色泥巖屬于差-中等烴源巖，具備一定的生烴物質基礎。

2.2 有機質類型

利用Rock Eval烴源巖評價儀可以快速、經濟地利用少量巖石樣品獲得烴源巖有機質類型信息，但測試結果受到樣品成熟度的制約。筆者主要根據Pr(姥鮫烷)/nC17-Ph(植烷)/nC18有機質類型判識圖版及干酪根顯微組分來對其進行分析。

從Pr/nC17-Ph/nC18相關關系圖[6](圖3)可以看出，樣品均落在Ⅱ1型區間，且烴源巖沉積于偏還原的水體環境。而干酪根顯微組分鑒定結果顯示，其類型指數Ti多位于Ⅱ型有機質區間范圍之內，其中Ⅱ2型23件， Ⅱ1型6件。由此綜合判斷，陶D1井P3l烴源巖有機質類型為Ⅱ型。

2.3 有機質的成熟度

成熟度是烴源巖中有機質向油氣轉化的程度，直接決定著現階段烴源巖的工業價值。由于巖石熱解最高峰溫(tmax)及甾烷成熟度參數C2920S/(20S+20R)、C29ββ/(ββ+αα)在成熟度指標上具有局限性，在高-過成熟的烴源巖中容易失真。故該次研究主要采用鏡質體反射率(Ro)來表征[7]。研究區P3l烴源巖的Ro為3.28%～4.39%，(平均4.21%)(圖4)，表明其處于過成熟階段。

2.4 烴源巖生物標志化合物

2.4.1 正構烷烴和五環類異戊二烯烷烴

高等植物、細菌、藻類的生物體內含有正構烷烴，其特征可用于評估有機質來源，亦可用于評價有機質成熟度。五環類異戊二烯類烷烴具有多種生源和成因。陶D1井P3l泥巖的Pr/Ph為0.4～0.6，具有明顯的植烷優勢，其沉積環境為強還原(圖5)。

圖4 陶D1井Ro隨深度變化圖 圖5 陶D1井烴源巖Pr/Ph分布散點

2.4.2 長側鏈三環萜烷和四環萜烷

原生動物細胞膜的三環六異戊二烯醇降解或三萜類的降解可以形成長側鏈三環萜烷；四環萜烷可能由五環的藿烷類三萜烷降解而成。陶D1井P3l泥巖的長側鏈三環萜烷含量較高，其特征表現為碳數組成為C19～C30和C23三環萜烷的豐度高。C26三環萜烷與C24四環萜烷的豐度相當，綜合分析認為有機質來源主要為細菌(圖6)。

2.4.3 五環三萜烷系列

五環三萜烷系列可以分為藿烷系列、非藿烷系列2大類：藿烷系列化合物的源頭主要為原核生物或細菌；非藿烷系列主要為伽馬蠟烷。其中，伽馬蠟烷標志著異常鹽度或穩定水體分層，亦可以作為咸水還原環境的標志物，常見于碳酸鹽巖和鹽湖相原油沉積物中。

陶D1井P3l泥巖的藿烷系列特征為碳數分布范圍為C27～C35(缺少C28)、主峰為17α(H),21β(H)-C30H藿烷、C31～C35藿烷豐度逐漸下降；非藿烷系特征為伽馬蠟烷豐度高，伽馬蠟烷/C30藿烷(Ga/C30H)為0.3～0.4(平均0.36)(圖7)，表明該區當時的沉積環境為咸水環境。

圖6 陶D1井P3l烴源巖m/z =85質量色譜圖

2.4.4 甾烷系列

甾烷類常用于指示沉積物的物源,繼承了生物化學組分的大量信息，記錄了從生命有機質到沉積有機質演化的諸多證據，指示了真核生物(如藻類、浮游動植物和高等植物)的特征。Huang等[8]認為C27-C28-C29規則甾烷的相對含量可以用來判斷沉積物中有機質來源， 其中C27甾烷主要來源于低等水生生物藻類，而C29甾烷主要來源于陸源高等植物。陶D1井P3l暗色泥巖中C27甾烷>C29甾烷>C28甾烷，呈“V”字型分布，其有機質來源以低等水生生物為主，而藿烷/甾烷主要分布在1.08～1.59(平均1.34) (圖8)，表明細菌對有機質的貢獻略大一些。

圖7 陶D1井烴源巖Pr/Ph與Ga/C30H相關圖 圖8 陶D1井烴源巖C27/C29甾烷與藿烷/甾烷相關圖

3 結論

1)內蒙古陶海營子地區陶D1井P3l烴源巖總體有機質豐度不高，w(TOC)介于0.1%～1.1%之間，主要為差-中等烴源巖，有機質類型為Ⅱ型，有機質演化達到了過成熟的階段。

2)P3l烴源巖Pr/Ph介于0.4～0.6之間；伽馬蠟烷/C30藿烷為0.4～0.6(平均0.36)；藿烷/甾烷分布在1.08～1.59(平均1.34)；C27～C29規則甾烷呈“V”字型分布。反映其形成于高鹽度、強還原的沉積環境，為混源有機質輸入，且細菌對有機質的貢獻較大。

[1]張健，卞雄飛，陳樹旺，等.大興安嶺中南部晚二疊世林西組烴源巖特征及頁巖氣勘探前景[J].地質通報，2013，32(8)：1297～1306.

[2]方慧，鐘清，李曉昌，等.內蒙古扎魯特盆地深部林西組發育特征——來自大地電磁探測的依據[J].地質通報,2013，32(8)：1289～1296.

[3]蘇飛，卞雄飛，王青海，等.內蒙古扎魯特地區魯D2井林西組烴源巖有機地化特征[J].地質通報，2013，32(8)：1307～l314.

[4]陳樹旺，丁秋紅，鄭月娟，等.松遼盆地外圍新區、新層系——油氣基礎地質調查進展與認識[J].地質通報,2013，32(8)：1147～1158.

[5] 蘇飛，郜曉勇，鄭月娟，等. 索倫地區林西組烴源巖有機地球化學特征[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2014,36(3):164～167.

[6]Shanmugam G.Significance of coniferous rain forests and related organic matter in generating commercial quantities of oil，Gippsland Basin，Australia[J].AAPG Bulletin，1985，69(8)：1241～1254.

[7]郝芳，陳建渝.可作為有機相指標的鏡質體反射率[J].地質科技情報，1988，7(4)：111～117.

[8]Huang W, Meinschein W G. Sterols as ecological indicators[J].Geochimica et Cosmochimica Acta, 1979,43(5):739～745.

[編輯] 鄧磊

2016-05-10

中國地質調查局項目(12120115001001；121201007000150001)。

蘇飛(1983-)，男，碩士，主要從事石油地質工作，sufei-1983@163.com。

TE122.2

A

1673-1409(2016)32-0019-05

[引著格式]陶海營子地區陶D1井上二疊統林西組生烴潛力研究[J].長江大學學報(自科版), 2016,13(32):19～23.