龍灣筒凹陷三維區(qū)烴源巖特征及評價(jià)

姜 立

(中石油遼河油田分公司 勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010)

龍灣筒凹陷位于內(nèi)蒙古自治區(qū)科爾沁左翼后旗，是開魯盆地的一個(gè)次級構(gòu)造單元，三維地震工區(qū)面積約490 km2。該凹陷的構(gòu)造走向?yàn)楸北睎|向，地層以中、新生代沉積為主，其中下白堊統(tǒng)九佛堂組為勘探的主要目的層，其次為沙海組[1]。三維工區(qū)內(nèi)發(fā)育四個(gè)洼陷：漢代洼陷、余糧堡洼陷、太平莊洼陷和朝魯吐洼陷。龍灣筒凹陷的勘探工作始于1956年，區(qū)內(nèi)共完鉆各類探井15口，均見到不同級別油氣顯示，僅有3口井獲工業(yè)油流[2]。總體而言，龍灣筒凹陷勘探程度低，勘探潛力大。本次研究從分布、類型、演化等方面對烴源巖進(jìn)行綜合評價(jià)，為下一步勘探部署提供了基礎(chǔ)資料。

1 烴源巖分布特征

前人認(rèn)為研究區(qū)主要發(fā)育九佛堂組、沙海組和阜新組3套烴源巖[3-4]。通過巖心觀察及錄井資料分析，揭示該區(qū)九佛堂組上段以灰黑色、深灰色泥巖為主；九佛堂組下段以灰黑色、深灰色泥巖為主，夾薄層油頁巖，泥巖中可見粒狀黃鐵礦，生物化石較為豐富。該時(shí)期為凹陷快速斷陷期，物源充足且多期次發(fā)育，由于伴隨火山活動(dòng)，泥巖單層厚度相對小，但累計(jì)厚度較大。沙海組泥巖為半深湖的灰黑、深灰色泥巖及少量泥晶灰?guī)r、油頁巖，泥巖中見黃鐵礦、植物碎屑及較多碳屑。阜新組泥巖有機(jī)質(zhì)豐度低，埋深淺，對油氣形成貢獻(xiàn)有限。

從龍灣筒凹陷暗色泥巖厚度及分布范圍、埋深等特征來看(見表1)，九佛堂組下段為烴源巖的主要發(fā)育層段，其次是九佛堂組上段和沙海組。

表1 龍灣筒凹陷烴源巖特征表

2 有機(jī)質(zhì)豐度

充足的有機(jī)質(zhì)是油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，有機(jī)質(zhì)豐度決定了烴源巖的生烴潛力[5]。統(tǒng)計(jì)完鉆井分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用中國石油天然氣總公司1995年頒布的陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5735—1995)，對龍灣筒凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度分區(qū)帶進(jìn)行評價(jià)(見表2)。

表2 龍灣筒凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價(jià)表

從烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價(jià)表可以看出，漢代洼陷九下段各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到好烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)，而九上段和沙海組烴源巖達(dá)到較好～好烴源巖級別；余糧堡洼陷烴源巖無鉆井資料，但從洼陷構(gòu)造演化特征來看，九佛堂早期，余糧堡洼陷與漢代洼陷為一個(gè)整體洼陷，晚期被斷層切割為兩個(gè)次洼，因此預(yù)測兩個(gè)洼陷的烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度、類型相同；太平莊洼陷九下段烴源巖僅能達(dá)到較好級別，而九上段指標(biāo)較高，為好烴源巖；額爾吐斷階帶由于油頁巖較為發(fā)育，九下段指標(biāo)較高，有機(jī)碳平均值為4.17%，氯仿瀝青“A”平均值為0.59%，總烴平均值3 199 mg/kg，生烴潛量平均值45.4 mg/g，達(dá)到最好烴源巖級別。

3 有機(jī)質(zhì)類型

3.1 干酪根元素組成

干酪根元素分析方法是通過用干酪根的H/C和O/C原子比來繪制范式圖以確定干酪根的類型。龍灣筒凹陷44件干酪根元素組成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見圖1。

從圖1可以看出，九佛堂組下段H/C原子比值分布范圍為0.56～1.78，平均值為1.26，O/C原子比值范圍為0.01～0.18，平均值為0.06，H/C原子比高、O/C原子比低，有機(jī)質(zhì)類型較好，主要為Ⅰ型和Ⅱ1型。九上段H/C原子比為0.81～1.53，平均值為0.81，O/C原子比為0.08～0.19，平均值為0.14，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ型。沙海組H/C原子比值分布范圍為0.74～1.03，平均值為0.82，O/C原子比值范圍為0.11～0.21，平均值為0.15，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2和Ⅲ型。

3.2 干酪根碳同位素組成

有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定碳同位素組成主要取決于有機(jī)質(zhì)來源，熱演化期間同位素分餾效應(yīng)對有機(jī)質(zhì)碳同位素組成影響較小。換言之，有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定碳同位素組成對母源有較強(qiáng)的繼承性，其脂鏈碳貧13C，而羥基、羰基等基團(tuán)則相對富集13C，因而干酪根的碳同位素δ13C值可以反映烴源巖有機(jī)質(zhì)類型[6]。通過龍灣筒凹陷16件九佛堂組下段干酪根碳同位素值分析，干酪根δ13C分布范圍為-32.1‰～-25.4‰，平均值為-29.1‰，碳同位素值偏輕，表明有機(jī)質(zhì)類型較好，以Ⅰ型或Ⅱ型有機(jī)質(zhì)為主。

3.3 干酪根顯微組分

顯微鏡下干酪根可分為不同的顯微組分，研究表明，不同顯微組分對應(yīng)著不同的有機(jī)質(zhì)，如腐泥組是典型的Ⅰ型有機(jī)質(zhì)，而鏡質(zhì)組和惰性組則屬于Ⅲ型有機(jī)質(zhì)，因此可依據(jù)干酪根中各顯微組分的相對含量判別有機(jī)質(zhì)類型，一般用類型指數(shù)(Ti)表示。根據(jù)干酪根鏡下Ti值法標(biāo)準(zhǔn)判定，九佛堂組下段有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主，有機(jī)質(zhì)類型較好，九佛堂組上段樣品少，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2型，沙海組有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2型和Ⅲ型。

4 有機(jī)質(zhì)熱演化

4.1 干酪根鏡質(zhì)體反射率

對該區(qū)干酪根鏡質(zhì)體反射率研究發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)帶熱演化程度差異較大，并沒有呈現(xiàn)出隨深度增加，鏡質(zhì)體反射率數(shù)值逐漸增大的常規(guī)趨勢，說明各區(qū)帶烴源巖熱演化程度有較大差別。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，埋深大于1 700 m，Ro基本都在0.5%以上，表明有機(jī)質(zhì)熱演化基本進(jìn)入低成熟階段；埋深大于2 200 m，Ro基本在0.7%以上，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟演化階段。

4.2 巖石熱解參數(shù)

有機(jī)質(zhì)在埋藏過程中隨著熱應(yīng)力的升高逐步生烴時(shí)，活化能較低，容易成烴的部分往往更多地被優(yōu)先裂解，因此，隨著成熟度的升高，殘余有機(jī)質(zhì)成烴的活化能越來越高，相應(yīng)地生烴所需的溫度也逐漸升高，即Tmax逐漸升高，這是Tmax作為成熟度指標(biāo)的基礎(chǔ)[6]。通過對本區(qū)135件樣品分析可知，在埋深達(dá)到1 700 m時(shí)，大多數(shù)樣品Tmax高于435 ℃，烴類物質(zhì)已經(jīng)開始形成并進(jìn)入低成熟階段；達(dá)到2 200 m，多數(shù)樣品Tmax高于440 ℃，烴類物質(zhì)大量形成并進(jìn)入成熟階段。

4.3 甾、萜烷異構(gòu)化比值

甾、萜烷化合物隨熱演化程度的加深，低穩(wěn)定的構(gòu)型(αα、R)向熱力學(xué)較穩(wěn)定的立體構(gòu)型(ββ、20S、22S)轉(zhuǎn)化，穩(wěn)定構(gòu)型與低穩(wěn)定構(gòu)型的比值隨有機(jī)質(zhì)熱演化程度的增加而呈一定規(guī)律的變化，例如C2920S/(S+R)值的增加與Ro值的增大呈明顯的正相關(guān)性，因此其變化可作為有機(jī)質(zhì)成熟度的標(biāo)尺[7]。研究區(qū)34個(gè)樣品數(shù)據(jù)分析表明，埋深大于1 700 m，C2920S/(S+R)值均大于0.22，埋深大于2 200 m，C2920S/(S+R)值均在0.4以上。

綜合干酪根鏡質(zhì)體反射率、巖石熱解參數(shù)和甾、萜烷異構(gòu)化比值分析結(jié)果，認(rèn)為龍灣筒凹陷的烴源巖在埋深1 700 m時(shí)進(jìn)入低成熟階段，2 200 m進(jìn)入成熟階段。九佛堂組烴源巖演化平面分布呈現(xiàn)以下特征：太平莊洼陷和余糧堡洼陷的熱演化程度最高，Ro最高達(dá)到1.0，漢代洼陷次之，Ro最高達(dá)到0.8，而額爾吐斷階帶有機(jī)質(zhì)熱演化程度最低，Ro均在0.7以下，屬于低成熟階段。

5 資源量估算

從已鉆探成果來看，龍灣筒凹陷三維區(qū)主要的生油區(qū)是漢代洼陷、余糧堡洼陷、太平莊洼陷和額爾吐斷階帶，而朝魯吐洼陷由于缺失沙海組地層，同時(shí)九佛堂組厚度相對較薄，埋深淺，演化程度低，故對油氣生成貢獻(xiàn)差于其他地區(qū)。

筆者采用有機(jī)碳法，對三維區(qū)主力洼陷的資源量進(jìn)行了估算。根據(jù)有機(jī)碳含量及有機(jī)碳轉(zhuǎn)化系數(shù)來計(jì)算資源量，公式如下：

Q=H×S×D×C×Kc

式中，Q為資源量，t；H為生油層厚度，m；S為生油區(qū)面積，m2；D為生油巖密度，t/m3；C為生油層的有機(jī)碳含量，%；Kc為有機(jī)碳轉(zhuǎn)化系數(shù)[8]，%。C采用九佛堂組烴源巖有機(jī)碳含量平均值1.99%，Kc在最有利生油區(qū)用1.2%，較有利生油區(qū)用1%，在此基礎(chǔ)上計(jì)算遠(yuǎn)景資源量為1.08×108t。

6 結(jié)論

1)研究區(qū)九佛堂組下段暗色泥巖為主力烴源巖，除額爾吐斷階帶，全區(qū)九下段烴源巖基本進(jìn)入成熟階段。

2)初步預(yù)測三維區(qū)遠(yuǎn)景資源量為1.08×108t，表明該區(qū)具備形成中小型油氣田的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有一定的資源潛力和勘探前景。