海—塔盆地巴音戈壁凹陷烴源巖地化特征及評價

呂冰洋

（大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江大慶163712）

經過多年的勘探開發，在海—塔盆地內已經發現多個油氣聚集區，除某些重點凹陷勘探程度較高外，對諸如巴音戈壁等凹陷的基礎資料缺少總結和深入研究。由于可用資料相對較少，單一方法不能對區域內的烴源巖進行準確評價。根據現有資料，通過地球化學特征，對巴音戈壁凹陷烴源巖采取多角度、多參數的綜合評價方法，為進一步的勘探開發做好基礎工作。大磨拐河組之上的地層由于埋深相對較淺，成熟度相對較低，烴源巖發育較差，因此下面只對大磨拐河組及以下地層內的烴源巖進行研究。結合海—塔盆地內重點凹陷的研究成果，將大磨拐河組、南屯組和銅缽廟組地層確定為本次研究的目標層段。

1 區域地質概況

海拉爾—塔木察格盆地位于中蒙交界處，是重要的含油氣盆地，資源潛力巨大。巴音戈壁凹陷是海—塔盆地內重要的凹陷，勘探面積約有4000km2，是塔木察格盆地巴音桑布爾坳陷的一部分。地質歷史時期多次大規模構造運動導致現今凹陷內凹隆相間的形態，中部為斷裂隆起帶，南、北形成2個洼槽[1]。地層自下而上分別為基底（白堊紀之前地層的統稱）、銅缽廟組、南屯組、大磨拐河組、伊敏組和青元崗組以及第三系和第四系地層。凹陷屬于咸水—半咸水湖泊相，受沉積環境影響，沉積相主要有扇三角洲、扇三角洲前緣和近岸水下扇。烴源巖主要分布地層暗色泥巖發育，暗色泥巖在大磨拐河組和南屯組厚度分別在280m和220m左右；而在銅缽廟組泥巖厚度變化較大，從50～214m不等，最大單層厚度相對較小[2]。

2 烴源巖地球化學特征

盆地內的油氣主要來源于沉積有機質，通過烴源巖的某些地球化學特征可以很好地反映烴源巖品質，進而判斷沉積巖石是否具備良好的生油氣能力。有機質豐度、類型及成熟度等地球化學特征參數的研究是烴源巖評價過程中重要的組成部分，對判斷沉積巖石中能否形成工業價值烴類聚集具有指導作用。

2.1 有機質豐度

有機質豐度說的是單位質量樣品中有機質的數量，一般其值越大，說明生烴能力越強。經常使用的指標參數包括有機碳（TOC）、氯仿瀝青“A”和生烴潛力（S1+S2）等[3]。通過對凹陷內樣品資料的分析和統計，巴音戈壁凹陷主要烴源巖層段有機質豐度的分布情況見圖1，有機碳值主要分布在0%～1%和1.5%～3%，占樣品總數的85.7%；氯仿瀝青“A”含量主要在0.1%以下，占樣品總數的80.9%；生烴潛力值主要分布在1～10mg/g，占樣品總數的93.5%。烴源巖有機質豐度隨深度的加深呈先增后減的規律性變化，且各項參數在深度2300m左右時達到一個最大值。根據海—塔地區淡水湖泊相烴源巖評價標準[4]（表1），綜合評價有機碳、氯仿瀝青“A”含量及生烴潛力3項指標認為：凹陷內大磨拐河組和銅缽廟組烴源巖有機質豐度中等，南屯組烴源巖有機質豐度相對較高。

圖1 巴音戈壁凹陷源巖有機質豐度分布圖

2.2 有機質類型

有機質生烴潛力與物質來源及組成有緊密關系，僅通過有機質豐度不能夠準確判斷烴源巖的品質，有機質的類型對烴源巖的性質和生烴能力也有著直接影響，是衡量產烴能力的參數。有機質的類型既可以由不溶有機質（干酪根）的特征來反映，也可由其產物（可溶有機質及其烴類的特征）來反映[5]。

表1 海-塔盆地淡水湖相烴源巖評價標準

從氫指數與Tmax關系和有機元素組成上可以看出，大磨拐河組泥巖母質類型較差，主要為Ⅲ型和Ⅱ2型；南屯組主要為Ⅱ1型和Ⅱ2型，并存在部分Ⅲ型和少量Ⅰ型；銅缽廟組有機質類型主要為Ⅱ2型，少量Ⅲ型和Ⅱ1型。由此可見該地區有機質類型較好的烴源巖主要分布于南屯組地層中，其次是銅缽廟組地層中，2組地層烴源巖生油潛力大。

從干酪根的顯微組分上來看（表2），大部分烴源巖屬于Ⅱ1型和Ⅱ2型，Ⅰ型、Ⅲ型干酪根只在個別點出現，Ⅲ型主要出現在大磨拐河組。根據TI值，Ⅱ1干酪根占測量樣品的45.7%，Ⅱ2型占41.3%，構成了干酪根的主體類型。3種方法對有機質類型的判定基本一致。

表2 干酪根類型指數TI分布表

通過對凹陷內烴源巖主要發育層段巖石樣品熱解參數、元素組成和顯微組分的綜合研究，認為大磨拐河組烴源巖類型較差，南屯組和銅缽廟組烴源巖類型較好。

2.3 成熟度

烴源巖有機質的演化程度可分為未成熟、低成熟、成熟、高成熟和過成熟5個階段。成熟度指標是衡量有機質向油氣轉換能力的重要參數。相同的地質條件下，烴源巖成熟度越高，生油氣量越大。隨成熟度的演化，成烴母質和其某些產物也呈現出具有一定規律的變化，這種變化間的相關性可以作為反映成熟度的參數，對有機質的演化程度進行判別。

一般，鏡質體反射率（Ro）的大小與有機質成熟度間呈一定線性關系。鏡質體反射率的測定過程不易受其他因素影響，測量結果可以直觀反映有機質成熟度的高低，是目前常用的成熟度測定方法。Ro隨深度的增加呈變大趨勢，從巴音戈壁凹陷烴源巖的實測鏡質體反射率看（圖2），大磨拐河組烴源巖成熟度低，Ro值在0.5%～0.6%；南屯組烴源巖Ro值變化范圍大，處于未熟—低熟—成熟階段，Ro值主要在0.6%～0.8%；銅缽廟組烴源巖Ro分布于0.7%～0.9%之間，屬于成熟范圍，有利于有機質向油氣的轉換。測定過程中，每一塊樣品測定點數均在15個以上，標準離差小于0.05，保證了測定結果的準確性。

此外，凹陷內烴源巖抽提物色譜形態大部分呈現出單峰型，其中大磨拐河組烴源巖表現出明顯的奇碳數優勢，而南屯組、銅缽廟組大部分烴源巖不存在奇偶優勢，OEP值主要在1.0～1.2之間。銅缽廟組烴源巖OEP值在1附近，表明源巖已成熟。

2.4 可溶有機質的族組成特征

圖2 鏡質體反射率分布圖

烴源巖在沉積—成巖環境、原始母質類型、有機質成熟度等方面的差異，可通過可溶組分表現出來[6]。通過凹陷內烴源巖氯仿抽提物族組成分析結果表明（圖3），飽和烴含量在40%～67%，芳烴含量在11%～30%，非烴和瀝青質含量在15%～42%，各組分變化范圍較大。

圖3 烴源巖族組成三角圖

干酪根類型對烴源巖可溶有機質族組分含量有著直接影響，非煤系的Ⅰ型干酪根烴源巖中總烴含量較高，平均占族組成的59.6%，而隨著母質類型變差，總烴含量明顯降低[7]。縱向層位分布上，總烴含量逐漸增大，非烴、瀝青質含量減小（表3）。由此反映出大磨拐河組烴源巖有機質類型相對較差，而南屯組和銅缽廟組烴源巖有機質類型較好，這與前面烴源巖研究結果一致。此外，隨著烴源巖成熟度的增高，干酪根中的大分子烴類裂解成小分子，同時非烴和瀝青質則繼續裂解生烴。因此，一般烴源巖成熟度越高，組分中飽和烴所占比重越高，而非烴和瀝青質所占比重則相對降低。

表3 族組分縱向分布數據表

2.5 飽和烴色譜特征

作為飽和烴餾份的重要組成，正構烷烴在反映生烴母質來源的同時，還可以指示烴源巖的演化特征與沉積環境[8]。依據梅博文和李守軍等人研究[9-10]，結合凹陷內烴源巖主要為富含有機質的黑色泥巖這一情況，推測烴源巖中有機質可能主要在還原的沉積環境中形成。凹陷內，正烷烴碳數分布在nC14-nC35，nC21和nC23為主峰碳，可見陸源高等植物和低等水生生物均對有機質來源有一定的貢獻。烷烴輕重比大于2.0的樣品占樣品數的83.6%，說明低碳數烷烴在飽和烴中比重較大。區域內Pr/Ph值在0.274～6.165間，平均值為1.565，屬于咸水—半咸水湖泊相沉積。

2.6 組分碳同位素特征

可溶有機質組分碳同位素分析表明，大磨拐河組烴源巖的飽和烴、芳烴碳同位素偏重，平均值分別為-27.13‰和-25.39‰；南屯組烴源巖飽和烴、芳烴碳同位素平均值為-28.61‰和-27.08‰；銅缽廟組烴源巖飽和烴、芳烴碳同位素平均值分別為-29.1‰和-28.08‰。已有研究認為，以藻類輸入為主的沉積有機質，組分碳同位素明顯偏輕，而來源于陸生植物的有機質碳同位素偏重[11]。相對而言，南屯組和銅缽廟組烴源巖組分碳同位素偏輕，反映出這些烴源巖的有機質類型較好，低等水生生物對有機質貢獻較大。

3 有效烴源巖的分布范圍

達到生油門限并有大量油氣生成的烴源巖集中分布形成烴源灶[12]，其范圍可以很好地反映有效烴源巖的分布情況。巴音戈壁凹陷烴源巖分布非均質性強，根據對烴源巖地化特征的研究表明，不同層位烴源巖的發育程度、有機質豐度的平面分布和成熟區分布范圍均不相同，反映烴源巖對油氣生成的貢獻不同。考慮剝蝕和排烴門限，依據凹陷內Ro和有機碳等值線數據綜合確定得出凹陷烴源灶范圍[4]。凹陷內烴源灶主要位于南北2個洼槽內，其中大磨拐河組烴源巖有機質類型差、成熟度低，對凹陷內油氣貢獻較小，非有效烴源巖層。南屯組烴源灶在凹陷北部洼槽內發育，有效面積33.19km2（圖4）；銅缽廟組烴源灶范圍大于南屯組烴源灶范圍，主要分布在凹陷南、北洼槽中部，北部洼槽烴源灶范圍在南屯組基礎上擴大，達到60km2；南部洼槽烴源灶范圍較北部大，約有162km2（圖5）。

圖4 南屯組烴源灶分布圖

圖5 銅缽廟組烴源灶分布圖

以往認為烴源巖一般在凹陷洼槽內發育較好，但凹陷南部邊緣的1口探井現有數據顯示，該井銅缽廟組地層2056.81～2060.81m深度處烴源巖有機質豐度較好，氯仿瀝青“A”含量為0.0609%，TOC平均值為2.562%，生烴潛力值可達到10mg/g以上，可溶有機質組分中總烴含量高，有機質類型好，處于成熟階段。由于構造隆起及剝蝕等作用，該井目標層位目前埋深相對淺，與以往研究得出的烴源巖一般發育在凹陷洼槽內低洼處這一規律不符，分析認為該探井銅缽廟組地層在地質歷史時期沉積時可能處于還原環境，埋藏較深，當時烴源巖可能發育較好，能夠生成油氣。因此，凹陷內有效烴源巖范圍可能不僅局限于南北2個洼槽內，銅缽廟組烴源灶范圍可能向凹陷東南進一步延伸，有效范圍進一步擴大，值得下步勘探重點關注。

4 總結與認識

（1）巴音戈壁凹陷烴源巖主要分布在大磨拐河組、南屯組和銅缽廟組地層中。總體來看，3組地層中烴源巖有機質豐度最高的是南屯組，其次為銅缽廟組，是凹陷內油氣來源的物質基礎，對油氣藏的貢獻可能最大。同時，南屯組和銅缽廟組烴源巖有機質類型好，成熟度適中，更有利于生油。從大磨拐河組到銅缽廟組，烴源巖可溶有機質總烴含量逐漸升高，組分碳同位素逐漸變輕，奇偶優勢逐漸消失，也從側面反映出南屯組和銅缽廟組烴源巖發育好于大磨拐河組，是區域內主力烴源巖發育層位。

（2）平面上烴源灶主要位于巴音戈壁凹陷南北洼槽，面積較小。南屯組烴源灶分布在凹陷北部洼槽中間，銅缽廟組烴源灶分布在凹陷南部洼槽和北部洼槽中部，并且銅缽廟組烴源灶范圍要遠大于南屯組烴源灶范圍。

（3）通過凹陷南部邊緣探井銅缽廟組地層現有樣品數據分析，該段烴源巖有機質豐度較高、類型好，Ro值反映源巖已成熟，有一定的生烴潛力。因此該井與南部洼槽之間區域值得下一步深入研究，烴源灶范圍可能進一步擴大。

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