松遼盆地石碳—二疊系烴源巖評價

高巖冰

（大慶油田勘探開發研究院有機地球化學研究室，黑龍江大慶163712）

1 研究的目的及意義

隨著我國各生油盆地勘探程度的不斷提高，人們逐漸將找油的目光轉向深部地層，進行高熟—過熟石油的勘探。近年來石油生成理論和實踐方面的突破，逐漸使人們認識到地質條件下有機質生成油氣的過程是多母體、多期次的具有多種演化機理和生成條件的復雜過程。所以地質條件下高熟—過熟石油的存在是毋庸置疑的，而且目前在某些沉積盆地已發現有高熟—過熟石油的存在，因此對松遼盆地石炭—二疊海相及陸相過渡相沉積環境下形成的石炭—二疊系源巖評價具有現實意義。

2 松遼盆地C-P有機質的豐度

有機碳含量被廣泛應用于油氣源巖有機質豐度的評價中。但從巖樣中直接測出來的有機碳實際上代表的是有機質在演化過程中發生了生、排油氣作用后剩余下來的殘余有機碳，特別是對于那些演化程度較高、有機質類型好、已經大量生成并排出過油氣的源巖來說，盡管其原始巖石有機質含量可能很高，但實測有機碳值可能是相當低的。因此直接采用實測有機碳值進行油氣源巖評價顯然是不妥的，應該對巖樣的實測有機碳值進行原始有機碳含量恢復。這一方法綜合考慮了有機質類型及演化程度對有機質豐度的影響，利用多元統計分析計算得到了原始有機碳系數恢復。

根據松遼盆地碎屑巖有機質豐度劃分標準及我國對碳酸鹽巖生油巖的有機質豐度劃分界限，結合本區地表巖石特征，確定了評價本區二疊系泥巖板巖個別為好生油巖和差生油巖級別，大多數為較好生油巖，石炭系灰巖為好或較好生油巖，能夠為油氣生成提供物質基礎，可以作為生油氣源巖。

3 松遼盆地C-P有機質的類型

不同類型的有機質具有不同的生油氣潛力和特征。用于有機質類型評價的指標比較多，一般有有機元素組成法、熱解法、氣相色譜法、干酪根顯微鏡檢法、碳同位素組成法及生物標志化合物法等對本區源巖性質進行綜合評價。

（1）通過對吉林、龍江地區石炭、二疊系巖樣有機元素范·克威倫圖和熱解HI-OI圖分析，石炭—二疊系樣品中有機質大部分屬于Ⅲ型干酪根，也有些樣品屬于Ⅱ型有機質，說明有機質生物先體為陸相高等植物或水生生物與陸源高等植物的混合體。石炭系10個樣品的熱解類型指數值平均為1.76（范圍：0.4～3.0），而二疊系13 個樣品平均值為1.39（范圍：0.3～3.0），也證明有機質為Ⅲ型或Ⅱ2型。

通過對中、下石炭統及上、下二疊統巖樣中正構烷烴碳數分布曲線分析，可見石炭系巖樣具有雙峰特征，說明石炭系有機質的二元構成特點。二疊系有機質來源的二元性特征比較明顯，尤其是上二疊統巖石中雙峰特征明顯，有的樣品中前峰高于后峰，前峰以水生生物來源的C17或C19為主峰，后峰則以陸源植物成因的C27或C25、C29為主峰；下二疊統樣品以后峰高的雙峰型有機質供給為主。說明上二疊統巖石中有機質性質好于下二疊統。

（2）由二疊系巖石干酪根有機質顯微組成特征可見干酪根中含惰質體組分比較多，但也有的樣品中富含殼質體組分，干酪根顯微組成亦反映出二疊系源巖有機質具有混源偏陸相植物來源的性質。另外，下章將要提到的石炭、二疊系樣品中甾烷標志化合物類型指標C27/(C27+C28+C29)甾烷平均值為0.33，這也證明源巖中有機質性質主要為二元混合型。

綜上所述，石炭—二疊系巖石有機質生物先體為陸相高等植物或水生生物與陸源高等植物的混合體。樣品中有機質大部分屬于Ⅲ型干酪根，也有些樣品屬于Ⅱ2型干酪根。

4 松遼盆地C-P有機質的成熟度

有機質成熟度是反映油氣源巖演化程度的重要指標，從前面可以看出，本區石炭系、二疊系樣品的演化程度并不太高，碳數分布曲線呈鋸齒狀，說明源巖中有機質的成熟度不是很高。

（1）生標化合物：隨著有機質演化程度的逐漸增加，甾烷逐漸從14α17α生物構型轉化為14β17β地質構型，進而轉化為13β17α的重排甾烷，另外甾烷化合物側鏈構型也逐漸從20R轉化為20S構型，但當其轉化率為50%～55%，即達到最終平衡狀態。霍烷化合物構型也隨演化程度的變化而變化，生物構型的17β18β型藿烷隨成熟度增加逐漸轉化為17β21α和17α21β兩種地質構型；同甾烷相似，藿烷側鏈構型則逐漸從22R轉化為22S構型，轉化平衡是可達到60%左右。另外，藿烷分子隨成熟度增加而逐漸斷裂變短，形成Tm和Ts，由于Ts的穩定性高于Tm，Tm/Ts也可以反映有機質的成熟度。總之，松遼盆地周邊石炭—二疊系樣品的演化程度不是很高。

（2）鏡質體反射率：從以上反映演化程度的指標可以看出，藿烷分析數據及Rm1%數據均表明生油巖成熟度較低，盆地內部鉆遇的石炭—二疊系也存在許多泥巖（未變質），未達到變質作用階段；而Ro%、Rm2%數據則反映生油巖的演化程度很高。

是什么原因造成兩種分析結果出現矛盾，至今還沒有確實可靠的資料來說明。但有機質在遭受風化作用過程中可以導致演化程度增加，某些樣品的高Ro值還可能與巖漿侵入后的熱液烘烤作用有關；另據Peter K.E.和Moldown J.H.對含有機質的磷酸巖和硅酸巖樣品進行水和熱解分析表明：在加熱兩種巖樣過程中，干酪根原始母質產生甾烷和藿烷，它們以異構化比率為基礎的生成速率比那些從未加熱巖石中抽提出的甾烷和藿烷表現出不同的甾烷和藿烷異構化比率，而且在熱解溫度較高時（＞330℃），磷酸巖樣品的甾烷和藿烷異構化比率會突然降低，而硅酸巖樣品中卻不出現此種情況。可見含有機質的磷酸巖樣品在演化過程中會使生物標志化合物的比值發生倒轉。即當成熟度較高時，生物標志化合物指標[如 C29-5α14β17β/(ββ+αα)和 C29-5α20S/(20S+20R)]值卻降低，這種顯現可能是由于異構化作用和異構體不同程度的破壞作用所引起的。

根據以上現象，我們可以推測生物標志化合物指標值偏低的原因可能是由于本區源巖中含有磷酸巖，所以在源巖有機質熱演化過程中，生物標志化合物指標發生了“倒轉”所致。但現在我們尚沒有可靠的分析數據來證明，因此這只能是一種推測。所以在研究實測地區樣品的成熟度時，將以上樣品反映的成熟特征進行了綜合，確定該研究區內生油巖的演化程度達到了成熟—過成熟階段。

5 烴源巖綜合評價

通過對前面三個方面的綜合評價，松遼盆地石炭—二疊系源巖，其內含有機質豐度均比較高，屬于較好烴源巖，而且石炭系巖層的有機質豐度高于二疊系；巖石中的有機質類型大多為Ⅱ2型或Ⅲ型，有機物先體主要為陸源高等植物或水生生物與陸源植物的混合體，生油巖中有機質已達到成熟—過成熟階段，具有一定的生油能力和較強的生氣能力。

6 結論

通過源巖分析評價，結果證明石炭—二疊系發育烴源巖，實測地區巖石內含有機質豐度均比較高，而且石炭系巖層的有機質豐度高于二疊系；巖石中的有機質類型大多為Ⅱ2型或Ⅲ型，有機物先體主要為陸源高等植物或水生生物與陸源植物的混合體，生油巖中有機質已達到成熟—過成熟階段，具有一定的生油能力和較強的生氣能力。另外，石炭—二疊系生油層的厚度較大，可以預測，石炭—二疊系的油氣產量、特別是產氣量是相當可觀的，具有良好的油氣勘探前景。