南堡2號構造東營組烴源巖生烴潛力評價

褚萬功，劉曉晨，李松波

（中國石油渤海鉆探第一錄井分公司，天津300280）

1 概述

油氣成藏的物質基礎是烴源巖，正確認識油藏構造單元中烴源巖特征及其分布規律是油氣勘探的關鍵。雖然前人對南堡凹陷進行了大量的研究，但是都是片面的綜合研究，少有詳細地對南堡2號構造東營組單層烴源巖特征進行詳細的研究。對于研究區域烴源巖詳細研究，可以指導下一步的油氣勘探。作者依據井壁取芯樣品、鉆井取芯樣品，進行儲集巖熱解地球化學分析，對南堡2號構造東營組烴源巖生、排烴研究，為提高油藏勘探開發提供詳實的基礎數據。落實了南堡凹陷南堡2號構造東營組烴源巖特征，從而為南堡油田下步勘探部署提供有效的決策依據。

2 區域地質概況

南堡2號構造位于南堡凹陷中部，呈北向展布，屬于潛山披覆背斜構造帶，有利勘探面積350km2，截止目前已完成三維地震523km2。西接南堡1號構造，東連南堡3、4號構造，夾持于林雀和曹妃甸生油次凹之間。整體呈北東向展布，分為東、西兩個背斜，西部背斜為發育在南堡2號潛山之上的披覆背斜，第三系主要發育近東西向和北東向兩組斷層，形成斷層發育復雜化的背斜構造；東部背斜是一個北東向的斷裂構造帶，有利勘探面積大，斷層發育，構造復雜，是油氣聚集的有利場所。

3 勘探現狀

南堡凹陷南堡2號構造的主要烴源巖為東營組、沙河街組暗色泥巖和灰黑色油頁巖；斷層、不整合面及砂體均可成為油氣的運移通道，發育有多套生儲蓋組合和多種油氣藏類型，斷層油氣藏、巖性油氣藏，下第三系“自生自儲”式和上第三系“下生上儲”式淺層油氣藏。主要勘探層位是古近系東營組和沙河街組。近年來已逐步進入隱蔽油氣藏勘探階段，勘探難度越來越大，至2020年4月共完成探井、評價井61口，進尺23.0×104m3，屬于成熟探區。

4 樣品和實驗

研究區域烴源巖主要以深灰色、灰色泥巖以及灰黑色油頁巖為主。本次研究的樣品為鉆井過程中獲取的井壁取芯、鉆井取芯樣品，共獲取樣品89個，為了保證數據的準確性，在樣品出井筒3min之內進行取樣密封保存，然后進行儲集巖熱解地球化學分析，從而保證了樣品分析數據的可靠性。

實驗用LH-DHLY地化錄井儀（Geo-Chemical Logging Instrument）型熱解儀，在不同升溫速率條件下將樣品以90℃保留2min，然后從300℃以50℃/min速率加熱升溫至600℃。保留時間1min，然后在相同的加熱溫度范圍和升溫速率條件下，以10℃的溫度間隔收集熱解產物并進行氣相色譜分析，從氣相色譜圖上定出各個溫度段氣體（C1-C5）和液體（C6+）組分的含量，分別為氣態烴（S0）、液態烴（S1）、裂解烴（S2）、以及裂解烴（S2）峰頂溫度Tmax，最后使用LH-TANY殘余碳分析儀分析，以600℃恒溫12min，得出殘余有機碳碳含量S4。

5 烴源巖地球化學特征

通過對烴源巖的地球化學特征研究，可以判斷巖石具備烴源巖的條件，哪些烴源巖是有效的烴源巖，具備生烴潛力。通常判斷烴源巖地球化學特征的方法包括三個方面：有機質類型、有機質豐度與有機質成熟度。

由于巖石中的有機質豐度是評價油氣生成的的重要參數，作者依據總有機碳（TOC）和儲集巖熱解地球化學生烴潛量（S1+S2）評價本區域有機質的豐度。實驗分析數據如表1所示。

表1 南堡2號構造東營組烴源巖地球化學特征

5.1 總有機碳（TOC）

石油有機成因說指出：沉積巖地層中有機質只有少部分轉化成石油與天然氣并排出，因此，我們測出的殘余有機碳同樣可以反映有機質的豐度。可以對有機質豐度進行評價，從而為油氣勘探提供有價值的數據。

通常情況下，認為總有機碳（TOC）質量分數大于1.0%為好烴源巖，介于0.6%~1.0%為中等烴源巖，介于0.4%~0.6%之間為差烴源巖，小于0.4%為非烴。南堡凹陷南堡2號構造東營組烴源巖主要為暗色泥巖與灰黑色油頁巖。從實驗數據可以看出，南堡凹陷南堡2號構造東營組烴源巖總有機碳（TOC）質量分數介于1.220%~3.907%之間，平均值為2.252%，研究區域烴源巖為好的烴源巖。

5.2 生烴潛量（S1+S2）與有機質成熟度

依據地球化學家研究表明，利用儲集巖熱解地球化學方法可以評估出生油巖生烴潛量，利用熱解的方法使巖石中的有機質全部熱解降解形成石油天然氣，也就是所謂的生烴潛力，就是指儲集巖熱解地球化學分析參數中的液態烴S1和裂解烴S2的含量之和。通常情況下，認為生烴潛量大于6.0mg/g好烴源巖，屬于深湖—半深湖沉積；生烴潛量介于2.0~6.0mg/g之間為中等烴源巖，屬于半深湖—淺湖沉積；生烴潛量介于0.5~2.0mg/g之間為差烴源巖，生烴潛量小于0.5mg/g為非烴源巖。

雖然油氣是由有機質生成的，但有機質不一定就是油氣，從有機質轉換為油氣需要一系列的物理化學變化，變化需要時間與溫度的耦合，烴源巖的成熟度，可以有效地判斷烴源巖有機質是否生成油氣資源的關鍵參數。

根據儲集巖熱解地球化學參數以及計算參數劃分有機質類型：依據氫指數（HI）、生烴潛量（S1+S2）劃分烴源巖類型。有效碳PC（%）=0.083×（S0+S1+S2）；降解率D（%）=PC/TOC×100。通過研究區域烴源巖有機質儲集巖熱解地球化學計算參數分析，得出生烴潛量（S1+S2）介 于4.905~21.639mg/g之 間，平 均 值 為10.855mg/g；有效碳PC介于0.408%~1.796%之間，平均值0.903%；降解率D介于30.57%~43.129%，平均值為39.592%；Tmax介于428℃~454℃之間，平均值445℃。研究區域烴源巖有機質熱演化階段主要為成熟階段，有機質類型主要為Ⅱ1型干酪根，少量Ⅰ型干酪根,烴源巖有機質為中等—好烴源巖。

5.3 生烴剖面評價

從圖1可以看出南堡XX井從2500m左右即已明顯開始生油，從圖中還可以確定東營組烴源巖有機質直接成氣門限深度為3200m、成油門限為2500m。成油后進一步裂解成氣的門限為4500m，同時，可以看出東營組烴源巖主要生油區和主要生氣區的深度范圍分別為為2500~5000m、大于3200m。

圖1 南堡XX井生烴剖面圖

6 結論

（1）南堡凹陷南堡2號構造的東營組地層烴源巖有機質含量高，干酪根類型主要為Ⅱ1型干酪根，少量Ⅰ型干酪根。總有機碳（TOC）質量分數介于1.220%~3.907%之間，平均值為2.252%，屬于大量生油階段。

（2）南堡凹陷南堡2號構造東營組生烴潛量生烴潛量（S1+S2）介于4.905~21.639mg/g之間，平均值為10.855mg/g，烴源巖有機質為中等—好烴源巖，熱演化程度主要為成熟階段，有利于油氣資源的生成。綜合分析認為南堡2號構造東營組烴源巖具有良好的資源前景。

通過本次分析解釋評價，建議甲方對南堡2號構造預探井南堡2-XX井東營組油頁巖層段進行射孔，喜獲工業油流，開創了南堡凹陷南堡2號構造第一口頁巖油井，為下步勘探開發指明了方向。

7 建議

（1）建議冀東油田在南堡凹陷南堡2號構造部署更多的探井，增加鉆井取芯與井壁取芯數量，進行多項分析化驗技術分析，獲取更多的有價值數據，更進一步落實研究區域的生烴潛量，對研究區域進行生、排烴潛力評價。從而指導南堡油田南堡2號構造勘探開發。

（2）建議冀東油田對南堡凹陷南堡2號構造東營組油頁巖與暗色泥巖井段進行射孔、酸化壓裂，進行油氣資源開采。