鄂爾多斯盆地南部延長組長7段生烴潛力研究

王保戰(zhàn)

(中國石化華北分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

鄂爾多斯盆地南部延長組長7段生烴潛力研究

王保戰(zhàn)

(中國石化華北分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006)

鄂爾多斯盆地南部長7段是有利烴源巖層系，其生烴潛力如何直接影響下一步勘探方向及勘探部署。基于168塊巖心、露頭及巖屑樣品，開展地球化學(xué)分析，認(rèn)為長7烴源巖具有有機(jī)質(zhì)豐度高、成熟度較高、分布廣泛的特征。在此基礎(chǔ)上建立取心井有效烴源巖測井解釋模型，結(jié)合235口鉆井資料，編制有效烴源巖平面分布圖并開展生烴量計算，得出鄂南各探區(qū)單位面積的生烴強(qiáng)度和生烴總量。

鄂爾多斯盆地；長7段；烴源巖；生烴潛力；有機(jī)質(zhì)豐度

鄂爾多斯盆地是中國陸上第二大沉積盆地，中生界石油資源十分豐富，儲集層具有低-特低滲透和普遍含油的特點(diǎn)[1]。中國石化華北分公司目前在鄂爾多斯盆地南部中生界石油勘查區(qū)塊6個、開采區(qū)塊2個，總面積為13 129.684 km2，近年來公司在盆地南部鎮(zhèn)原-涇川、麻黃山西、富縣等區(qū)塊內(nèi)的石油勘探也取得突破性進(jìn)展。前人研究及勘探實(shí)踐表明長7段發(fā)育高有機(jī)質(zhì)豐度頁巖，但鄂南地區(qū)生烴潛力如何，目前還沒有開展系統(tǒng)的工作。因此，開展鄂南地區(qū)長7段生烴潛力研究可以為下一步勘探戰(zhàn)略選區(qū)及勘探部署提供支持。

1 鄂南長7段烴源巖地球化學(xué)特征

1.1 烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度特征

有機(jī)質(zhì)豐度是評價烴源巖生烴潛力的重要參數(shù)[2]。目前常用的有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)主要有有機(jī)碳含量(TOC)、巖石熱解生烴潛力(Pg，S1+S2)、氯仿瀝青“A”和總烴含量(HC)等。在不同的沉積環(huán)境下形成的烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價標(biāo)準(zhǔn)不同，本文采用“中國陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價標(biāo)準(zhǔn)”(表1)[3]。

表1 我國陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價標(biāo)準(zhǔn)[3]

根據(jù)168個樣品(樣品包括巖心、巖屑和野外露頭樣品)的地球化學(xué)分析成果(石油大學(xué)張枝煥提供)，并結(jié)合前人地球化學(xué)分析資料，對研究區(qū)不同層段烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度及其分布特征進(jìn)行了統(tǒng)計分析。結(jié)果表明長7段暗色泥巖的TOC和S1+S2值分布區(qū)間較大，平均值較高；而油頁巖和碳質(zhì)泥巖上述兩參數(shù)值分布區(qū)間相對較小，平均值也較大。按照表1的評價標(biāo)準(zhǔn)，鄂南所有區(qū)塊的長7烴源巖都屬于好烴源巖(詳見表2)。

1.2 烴源巖有機(jī)顯微組分特征及有機(jī)質(zhì)類型

烴源巖全巖顯微組分有機(jī)巖石學(xué)分析表明，延長組長7烴源巖有機(jī)顯微組分以殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組和礦物瀝青基質(zhì)為主，次生組分和動物碎屑含量很低。殼質(zhì)組在總有機(jī)顯微組分中含量的為5.8%～81.5%，平均值為42.94%；礦物瀝青基質(zhì)在總有機(jī)顯微組分中的含量為12.0%～72.7%，平均值為38.12%；鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組含量低，鏡質(zhì)組在總有機(jī)顯微組分中相對含量為4.3%～39.1%，平均14.02%；惰質(zhì)組在總有機(jī)顯微組分中含量為0.9%～29.2%，平均4.9%。長7段烴源巖富氫組分含量高，生烴潛力較大。

表2 鄂爾多斯盆地南部延長組不同層段烴源巖(所有樣品)有機(jī)質(zhì)豐度特征

根據(jù)巖石熱解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中Tmax、HI的分布特征，把有機(jī)質(zhì)分為Ⅰ型、Ⅱ1型和Ⅱ2型以及III型四類。通過熱解數(shù)據(jù)得到Tmax-HI有機(jī)質(zhì)類型圖(圖1)，研究區(qū)延長組長7段烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1-Ⅱ2型為主，部分樣品為Ⅰ型，有機(jī)質(zhì)類型較好。

圖1 鄂南延長組長7段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型分布特征

1.3 烴源巖成熟度

在古地溫和地層受熱時間正常演化的情況下，Ro的變化主要取決于烴源巖的埋藏深度，隨埋藏深度增加，Ro值有規(guī)律的增大。因此，可以按照鏡質(zhì)組反射率(Ro)對有機(jī)質(zhì)的演化及烴類形成階段進(jìn)行劃分[3]，主要根據(jù)烴源巖中有機(jī)質(zhì)Ro值將有機(jī)質(zhì)演化階段劃分為未成熟階段、成熟階段和過成熟階段。本次分析數(shù)據(jù)主要對長7段烴源巖10個巖心樣品的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，Ro為0.60%～0.93%，平均0.72%，為低熟-成熟階段。

2 鄂南長7段有效烴源巖分布

鄂爾多斯盆地是一個多旋回的沉積盆地，盆地內(nèi)沉積蓋層有中上元古界、下古生界的海相碳酸鹽巖層、上古生界-中生界的濱海相、海陸過渡相及陸相碎屑巖層，新生界僅在局部地區(qū)分布[4]。上三疊統(tǒng)延長組自下向上分為10個油層段。長10～長7期為湖盆形成到發(fā)展的湖進(jìn)期，表現(xiàn)為縱向上的正旋回沉積和平面上各期岸線逐步向外擴(kuò)張的特征。長7期湖盆進(jìn)入全盛時期，廣闊水域形成淺湖-半深湖相的大型生油坳陷，沉積了范圍達(dá)10×104km2，厚數(shù)百米暗色生油巖系，該套優(yōu)質(zhì)烴源巖生烴、排烴能力強(qiáng)，是盆地中生界的主力油源巖[5]。

2.1 烴源巖分布特征

因?yàn)殚L7段的泥巖和油頁巖都具有生烴能力，所以可以通過泥質(zhì)含量(SH)來判別烴源巖。為了保證SH研究的合理性，在鄂南地區(qū)的鎮(zhèn)涇、富縣、彬長、旬邑等四個礦權(quán)區(qū)選取了紅河60、紅河90、涇河3等八口典型井，結(jié)合這些井的巖心資料所對應(yīng)的SH值來確定SH的界限。在八口井的單井剖面柱狀圖的不同取心井段選取了2089個數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中包括泥巖(暗色泥巖、油頁巖、碳質(zhì)泥巖)數(shù)據(jù)點(diǎn)543個，非泥巖(細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖)數(shù)據(jù)點(diǎn)1536個。

從泥巖與非泥巖散點(diǎn)圖中可以看出，在所統(tǒng)計的數(shù)據(jù)中，絕大多數(shù)泥巖的SH值都大于65%，小于65%的頻率為29.65%；而非泥巖的SH值一般都小于65%，大于65%的頻率也僅為7.49%。因此，本次研究把區(qū)分泥巖與非泥巖的SH值定為65%，SH值大于65%是泥巖。根據(jù)此界限對延長組長7段泥巖厚度進(jìn)行確定，并在此基礎(chǔ)上繪制了泥巖厚度等值線圖(圖2)。

長7段泥巖總體上分布于鄂南地區(qū)偏北方向的深湖-半深湖沉積范圍內(nèi)[6]，由湖盆中心向四周厚度遞減，連續(xù)性很好，整體連片分布，以SH>65%為標(biāo)準(zhǔn)計算出的泥巖平均厚度為52.73 m，最厚點(diǎn)位于鎮(zhèn)涇區(qū)塊東北方向的鎮(zhèn)62井至里32井一帶，以及富縣區(qū)塊西北方向上中富30井至午38井一帶，最厚處達(dá)到100 m以上(中富28井)。

圖2 南長7段泥巖(包括油頁巖)平面分布

2.2 烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度分布特征

鄂爾多斯盆地南部三疊系延長組長7段烴源巖層段暗色泥巖分布廣泛，研究區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)均有鉆井分布，富縣-黃陵-宜君一帶也進(jìn)行了野外露頭剖面的觀測，在此基礎(chǔ)上，收集整理了許多長7段烴源巖樣品的地球化學(xué)分析測試資料，對于缺少分析測試資料的井位，則采用ΔlogR法計算其有機(jī)碳含量。因此整體上研究區(qū)內(nèi)長7段烴源巖樣品的地球化學(xué)數(shù)據(jù)充足，適合從平面上對其有機(jī)質(zhì)豐度進(jìn)行評價(圖3)。

長7段暗色泥巖有機(jī)碳含量的平面分布圖與暗色泥巖厚度分布特征具有很好的一致性。鄂南四個區(qū)塊暗色泥巖的TOC值均分布在10%以下，其中鎮(zhèn)涇和彬長地區(qū)分布在8%以下；旬邑-宜君基本在8%以下；富縣地區(qū)TOC值基本在10%以下。除了彬長、富縣是位于深湖-半深湖亞相發(fā)育烴源巖，有機(jī)豐度相對比較高點(diǎn)外，其他兩個區(qū)塊位于三角洲前緣，有機(jī)質(zhì)豐度都相對較低。

2.3 烴源巖有機(jī)質(zhì)類型分布特征

在不同沉積環(huán)境中，由不同有機(jī)質(zhì)形成的干酪根，其性質(zhì)和生油氣潛能差別很大[7]。根據(jù)巖心與巖屑樣品有機(jī)地球化學(xué)和有機(jī)巖石學(xué)的分析成果，并結(jié)合前人的分析數(shù)據(jù)，分析了鄂南地區(qū)的長7段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型在平面上的分布特征，結(jié)合沉積相編制了鄂南長7烴源巖的干酪根類型平面分布圖。

圖3 南長7段烴源巖TOC分布

從圖4中可以看出，與沉積相相對應(yīng)，從全盆地來看，鄂南大部分地區(qū)長7段烴源巖中均分布Ⅱ型有機(jī)質(zhì)，烴源巖總體生烴潛力較好，位于深湖-半深湖相的麻黃山西、固城、馬家砭附近地區(qū)分布有Ⅰ型有機(jī)質(zhì)，僅在盆地邊緣相帶分布有Ⅲ型有機(jī)質(zhì)。

圖4 鄂南長7段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型平面分布

長7段烴源巖主要為Ⅰ型、Ⅱ1型和Ⅱ2型，其中Ⅰ型及Ⅱ1型干酪根集中分布在半深湖-深湖亞相，生烴母質(zhì)為腐泥型和腐殖-腐泥型；Ⅱ2型干酪根則主要分布在三角洲前緣亞相，生烴母質(zhì)為腐泥-腐殖型。在研究的鄂南四個區(qū)塊中，鎮(zhèn)涇地區(qū)分布有Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅲ型；彬長主要分布III型干酪根，Ⅱ1、Ⅱ2有少量分布。旬邑-宜君主要分布有Ⅱ1干酪根；富縣地區(qū)主要分布有Ⅱ2型。

2.4 烴源巖成熟度平面分布特征

根據(jù)本次研究的實(shí)測鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)和前人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)搜集的資料，勾繪了鄂南的長7段烴源巖的成熟度分布特征(圖5)。從圖中可以看出，從整個盆地來看，在環(huán)縣、吳起、慶陽、志丹等地，長7段烴源巖的成熟度較高，Ro值達(dá)0.9%；延安、鎮(zhèn)原、定邊等地的烴源巖Ro值均大于0.7%，處于有機(jī)質(zhì)演化成熟階段；除此之外，盆地其他大部分地區(qū)的有機(jī)質(zhì)成熟度都大于0.5%，正處于生烴階段。本研究區(qū)塊中的鎮(zhèn)涇、彬長Ro值大部分為0.6%～0.8%，旬邑-宜君、富縣區(qū)塊Ro值大部分為0.7%～0.9%。

圖5 鄂南現(xiàn)今長7段烴源巖成熟度(Ro)平面分布

3 鄂南長7生烴潛力分析

鄂爾多斯盆地南部地區(qū)演化過程基本一致，從晚三疊世到現(xiàn)今，共經(jīng)歷了四次構(gòu)造抬升剝蝕運(yùn)動，長7段在早白堊世末剝蝕前烴源巖都進(jìn)入了成熟演化階段，但其后的抬升剝蝕使烴源巖演化停滯，第四系的少量覆蓋不能影響到烴源巖再次生烴演化。長7段烴源巖演化范圍Ro為0.5%～0.8%(不同地區(qū)存在一定的差異)。

鎮(zhèn)涇區(qū)塊長7段泥巖烴源巖現(xiàn)今累計生烴強(qiáng)度平面分布范圍為(50～250)×104t/km2，生烴強(qiáng)度高部位主要分布在紅河66-紅河89井一帶，生烴強(qiáng)度達(dá)250×104t/km2以上[8]，現(xiàn)今累計生烴量為28.67×108t。旬-宜區(qū)塊長7段油頁巖的生烴量約為42.68×108t。彬長區(qū)塊長7段烴源巖的生烴總量約為27.31×108t。

4 結(jié)論

(1)鄂爾多斯盆地南部中生界延長組長7段油頁巖達(dá)到很好烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)，長7段暗色泥巖達(dá)到很好-好烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)。長7段油頁巖有機(jī)質(zhì)豐度特別高，為優(yōu)質(zhì)烴源巖；長7段黑色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度很高，為主要烴源巖。

(2)延長組長7段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型好，長7段底部的油頁巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型和Ⅱ1型。延長組烴源巖主要處于低熟-成熟階段，長7段烴源巖處于成熟階段。

(3)根據(jù)鄂南各探區(qū)長7段生烴潛力分析結(jié)果，認(rèn)為鄂南中石化區(qū)塊長7段烴源巖生烴強(qiáng)度大，資源豐度高，生烴強(qiáng)度普遍達(dá)200×104t/km2。

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編輯：吳官生

1673-8217(2015)04-0027-04

2015-03-10

王保戰(zhàn)，工程師，碩士，1980年生， 2007年畢業(yè)于長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，現(xiàn)從事石油地質(zhì)勘探研究工作。

國家重大專項(xiàng)基金“鄂南低滲油藏成藏模式與勘探目標(biāo)評價”(2011ZX05002-001-003)和中國石化專項(xiàng)基金“鄂南中生界生烴條件及油源對比研究”(G13KJ-11-ZS-QT-ZJ-0005)資助。

TE112.115

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