河南省陜澠煤田山西組太原組有機地球化學特征分析

張 超 司慶紅 王善博

（中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 30000117700）

中國北方上古生界近期成為頁巖氣地質(zhì)工作者關注的重點層位，其中發(fā)育海陸交互相暗色泥頁巖的山西組、太原組被作為重要的生烴層位。巖層中有機質(zhì)是油氣形成的物質(zhì)基礎，其有機制的數(shù)量及質(zhì)量是評價烴原巖和油氣資源潛力的重要參數(shù)指標。本文通過對河南陜澠煤田鉆孔ZK302、ZK402樣品數(shù)據(jù)分析，研究評價其石炭-二疊系海陸交互相泥頁巖的生烴潛力。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

河南省澠池-洛陽地區(qū)處于洛陽-伊川盆地，洛陽-伊川盆地位于華北地臺區(qū)西南緣，是印支運動末期開始發(fā)展起來的中、新生代斷陷盆地；區(qū)域上處于中國中東部秦嶺-大別造山帶東北緣、華北板塊西南緣；晚古生代發(fā)育一套海陸過渡相含煤碎屑巖沉積，主要由濱海瀉湖環(huán)境下的石炭系上統(tǒng)和陸表海-濱淺湖環(huán)境下的二疊系下、中、上統(tǒng)構成［1］。

該位于東秦嶺-大別造山帶北部（南華北地區(qū)）；處于伏牛山隆起北側(cè)，呂梁隆起和太行山隆起南側(cè)，以及太康隆起的西部，工作區(qū)西北為呂梁隆起，北部與太行山隆起相望，東北與東濮坳陷相連，南部隔著嵩山-箕山與臨汝凹陷相接，西南為東秦嶺的伏牛山隆起；其構造演化與伏牛山、呂梁山、太行山和嵩山-箕山等造山帶的構造變革及其深層地球物理特征密切相關。

選取該區(qū)煤炭勘查鉆孔，針對石炭-二疊系地層編錄取樣，進行有機地球化學分析測試，開展烴源巖的相關研究。

2 烴原巖的地球化學特征

烴源巖的地球化學特征包括有機質(zhì)豐度、成熟度、干酪根類型等，本章將從以上幾個方面開展對研究區(qū)頁巖氣儲層的研究。頁巖氣藏都存在差異，控制其成藏的因素也有較大差別。有機質(zhì)含量、成熟度、礦物組成對評價分析這些參數(shù)的作用和影響對合理評價頁巖氣藏具有重要的意義。

2.1 有機質(zhì)豐度

有機質(zhì)豐度指的是烴源巖中有機質(zhì)的富集程度，是油氣形成最基本的物質(zhì)基礎，是烴源巖評價的重要組成部分。巖石中有機質(zhì)的含量達到多少才能成為烴源巖，是有機質(zhì)豐度評價的主要內(nèi)容。

評價有機質(zhì)豐度常用的指標包括：有機碳（TOC）。山西組、太原組富有機質(zhì)泥頁巖有機碳含量分布在0.49%～9.67%之間，平均值為1.1%。綜合考慮，該烴原巖以達到中等-好烴源巖標準。山西組一般厚度50～60m，太原組厚度一般為70～100m。

2.2 鏡質(zhì)體反射率

有機質(zhì)的整個演化過程中，鏡質(zhì)體反射率的變化表現(xiàn)具有隨成熟度增加而增大的不可逆特性，烴源巖的評價中被廣泛應用。本次研究的山西組、太原組為石炭-二疊紀，發(fā)育大量高等植物，使用鏡質(zhì)體反射率測定有機質(zhì)成熟度具有較高的可信度及可行性。

山西組、太原組富有機質(zhì)泥頁巖Ro值介于0.9～1.67之間，平均值為1.29，表明當前的烴源巖熱演化程度處于高成熟。

綜上所述，河南陜澠煤田地區(qū)山西組、太原組暗色泥頁巖產(chǎn)出于一套泥質(zhì)、粉砂質(zhì)泥頁巖與砂巖、粉砂巖頻繁互層的海陸交互相沉積中，這套暗色泥頁巖有機制豐度較高，TOC均在1.1以上，有機質(zhì)類型為III型，根據(jù)鏡質(zhì)體反射率判定，其熱演化程度處于高成熟至過成熟演化階段，達到生氣階段。

3 滲透率

滲透率：在區(qū)內(nèi)鉆孔巖芯中選取20個砂巖及粉砂巖樣品，在室溫23℃，濕度50%，大氣壓力為1 025hPa的條件下進行滲透率測試實驗。測得密度范圍在2.38～2.79g/cm3，平均2.59g/cm3。樣品的有效孔隙度變化范圍為0.2%～9.1%，一般為低-極低有效孔隙度，有3個樣品孔隙度在5%～10%，屬于中等有效孔隙度。樣品滲透率除兩個樣品因裂縫的影響，滲透率數(shù)值較大，分別為0.69mD和3.72mD；其余一般在2.3×10-3～70×10-3mD之間，平均7.4×10-3mD，多屬于中低滲透率。具有連續(xù)型油藏的特點，借鑒鄂爾多斯盆地中古生界致密砂巖巖性油氣藏勘探的經(jīng)驗，具有開展致密砂巖油氣藏勘探的條件。

4 山西組、太原組埋深

河南澠池-新安縣地區(qū)煤系地層（C-P），泥頁巖埋藏深度一般500～3 000m或更深，新安盆地常袋斷層以北泥頁巖埋藏深度一般小于2 000m，以南一般大于3 000m。義馬盆地泥頁巖埋藏深度一般小于3 000m，陜-新向斜南翼泥頁巖埋藏深度一般大于3 000m。

平面上厚度澠池-洛陽為400～1 300m，新安東南部較厚可達1 600m，一般僅800m左右。具有生成頁巖氣的條件且可能形成相當規(guī)模的氣田，因此也可作為非常規(guī)油氣勘探的目標層考慮。研究區(qū)北側(cè)濟源盆地內(nèi)1958-1984年在孟1、孟5、孟7、沁3、沁7、濟基1、濟2、濟3等井中見有油氣顯示及可疑油層，南側(cè)伊川屯1井亦見三疊紀油氣顯示［2］。

5 結(jié)論

河南澠池-洛陽地區(qū)石炭-二疊系山西組、太原組烴源巖有機制豐度較高，有機制類型以III型為主，有機制熱演化程度較高，進入高成熟-過成熟階段，山西組、太原組埋深在1 094.97～1 189.34m左右可作為有效的氣源巖，且2004-2009年國土資源部油氣戰(zhàn)略中心對東秦嶺-大別造山帶兩側(cè)油氣勘查選區(qū)進行研究。洛陽一伊川凹陷、造山帶北側(cè)有利的勘探區(qū)帶，具有勘探潛力，綜上該區(qū)具有較大的頁巖氣成藏潛力。

［1］劉司紅，劉西寧，李平和.洛陽/伊川盆地構造演化特征及含油氣遠景評價［J］地質(zhì)與資源，2003（4）：1671-1947.

［2］焦大慶，張洪年，謝曉安，等.華北南部油氣地質(zhì)條件［M］.北京：地質(zhì)出版社，2009.