奈曼凹陷烴源巖地球化學(xué)特征

田 涯

（中國(guó)石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010）

1 沉積環(huán)境及巖性特征

奈曼凹陷位于內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市奈曼旗境內(nèi)，是開魯盆地西南側(cè)的一個(gè)次級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元，西南與元寶山凹陷相鄰，西北與張三園子–新廟凹陷相望，東與八仙筒凹陷為鄰[1]，其下白堊統(tǒng)面積約800 km2。構(gòu)造走向NNE向，呈狹長(zhǎng)帶狀分布（圖1）。

圖1 奈曼凹陷區(qū)域構(gòu)造位置

奈曼凹陷發(fā)育沙海組（K1sh）、九佛堂組上段（K1jf上）、九佛堂組下段（K1jf下）共三套烴源巖層。其中沙海組為湖盆發(fā)育的鼎盛時(shí)期，湖盆面積最大，暗色泥巖特別發(fā)育，分布十分穩(wěn)定，單層厚20 m以上，厚者達(dá)百米，泥巖厚度與地層基本一致。九佛堂組上段為湖盆擴(kuò)大生長(zhǎng)發(fā)育階段，湖相暗色泥巖較發(fā)育，厚300～400 m，顏色以灰綠色為主，質(zhì)不純，多為粉砂質(zhì)泥巖，與砂礫巖、粉砂巖互層出現(xiàn)，單層厚5～60 m，變化較大。九佛堂組下段為盆地早期發(fā)育的產(chǎn)物，沉積時(shí)期處于凹陷演化的快速斷陷期，湖盆底部凹凸不平，暗色泥巖受沉積中心控制，北厚南薄，發(fā)育于中央偏北，泥巖與淺灰色凝灰質(zhì)粉細(xì)砂巖呈互層出現(xiàn)，單層厚5～10 m，最厚達(dá)400 m。

2 有機(jī)質(zhì)豐度與類型

有機(jī)質(zhì)豐度主要包括有機(jī)碳（TOC）、氯仿瀝青“A”、總烴、生烴潛量等參數(shù)，綜合分析認(rèn)為：該區(qū)九佛堂組下段生油巖有機(jī)質(zhì)豐度高，可以達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，沙海組為較好烴源巖，九佛堂組上段為較差烴源巖。

有機(jī)質(zhì)類型是衡量烴源巖質(zhì)量的重要標(biāo)志，不同類型的有機(jī)質(zhì)，其生烴潛力、產(chǎn)烴類型、門限深度（溫度）和生烴過程都有一定的差異[2–4]。本次主要從干酪根鏡檢、巖石熱解參數(shù)、氯仿瀝青“A”、族組分、干酪根元素等方面對(duì)奈曼凹陷烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型進(jìn)行了系統(tǒng)分析（表1）。

表1 奈曼凹陷有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)

2.1 干酪根鏡檢

根據(jù)透射光熒光干酪根顯微組分鑒定方法，對(duì)奈1井18個(gè)烴源巖樣品有機(jī)組分進(jìn)行分析，腐泥組干酪根含量一般大于50.0%，最大可達(dá)91.0%；鏡質(zhì)組為8.7%～53.0%。根據(jù)干酪根鏡下TI值法分類標(biāo)準(zhǔn)判定，本區(qū)烴源巖干酪根為Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型干酪根比其他類型的干酪根產(chǎn)生更多的揮發(fā)性和可抽提組分，是一種高產(chǎn)石油的干酪根。Ⅱ型干酪根熱解產(chǎn)量比Ⅰ型低，但仍是良好的生油母質(zhì)。根據(jù)烴源巖所處層位來看，沙海組烴源巖干酪根以Ⅰ型為主，也有Ⅱ1型分布，九佛堂組上段多為Ⅱ2型，九佛堂組下段以Ⅰ型和Ⅱ1型為主（表2）。

表2 奈1井干酪根鏡檢組分統(tǒng)計(jì)

2.2 巖石熱解特征

根據(jù)奈1井氫指數(shù)（IH）與熱解峰溫關(guān)系圖（圖2）可以看出，奈曼凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)類型從Ⅰ型到Ⅲ型均有分布。沙海組以Ⅰ型干酪根為主，也可見Ⅱ型干酪根；九佛堂組上段有機(jī)質(zhì)類型相對(duì)較差，主要為Ⅱ2型及Ⅲ型干酪根；九佛堂組下段烴源巖主要為Ⅰ型、Ⅱ1型干酪根。

2.3 氯仿瀝青“A”特征

圖2 奈1井烴源巖熱解參數(shù)IH–Tmax關(guān)系

沉積巖中可溶瀝青組分相對(duì)含量可用來研究生油氣母質(zhì)的類型及熱演化經(jīng)歷。從奈1井各層段烴源巖氯仿瀝青“A”的族組成各餾分的含量可知，飽和烴較高，大部分樣品均在40%以上；芳香烴含量相對(duì)較低，約15%；非烴+瀝青質(zhì)比較高，大于30%；飽和烴/芳香烴為2.00～5.66，（非烴+瀝青質(zhì)）/總烴為0.01～2.87。總之，本區(qū)的有機(jī)質(zhì)瀝青組分中烴類的含量較高，尤其是飽和烴較為豐富。根據(jù)中國(guó)中、新生代油（氣）源巖有機(jī)質(zhì)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，確定該區(qū)烴源巖母質(zhì)類型以腐泥、腐殖–腐泥型為主（表3）。

表3 奈1井瀝青“A”族組分統(tǒng)計(jì)

2.4 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原子比來繪制的Van Krevelen圖以確定干酪根的類型。奈1井干酪根Van Krevelen圖表明沙海組有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型和Ⅱ1型，九佛堂組上段則較差，主要為Ⅱ2型，九佛堂組下段有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ、Ⅱ1型（圖3），與干酪根鏡檢及巖石熱解法得出的結(jié)果基本相同。

圖3 奈1井干酪根范氏圖

3 有機(jī)質(zhì)成熟度

根據(jù)奈1井鏡質(zhì)體反射率隨深度變化圖可以看出，隨著埋深的增加，鏡質(zhì)體反射率Ro值也隨之增加，奈曼凹陷烴源巖在沙海組Ro值大于0.50%，已經(jīng)進(jìn)入了低成熟階段，到了九佛堂組，烴源巖Ro值均大于0.75%，已經(jīng)完全進(jìn)入了成熟階段（圖4）。

圖4 奈1井鏡質(zhì)體反射率隨深度變化

奈1井生油巖地球化學(xué)綜合剖面顯示，氯仿瀝青“A”的含量及“A”/TOC值隨著深度的增加而增大，只是九佛堂組下段頂部的值相對(duì)較高，分析認(rèn)為沙海組已經(jīng)進(jìn)入低熟階段，到九佛堂組已進(jìn)入成熟階段。生油層瀝青“A”族組成所取樣品中，總烴的含量均超過了50%，沙海組和九佛堂組上段多數(shù)樣品超過了60%，但其中飽和烴占主要份額，相比飽和烴含量，芳烴的含量較少（圖5）。隨著埋深的增加，可溶烴中正構(gòu)烷烴的主峰碳位前移，由C25～C29前移C17～C25，樣品具有奇偶優(yōu)勢(shì)，在1 008～2 030 m井段的樣品OEP值由3.41下降到1.00左右，之后OEP值又經(jīng)歷了從2.66下降到1.00的變化階段。從源巖有機(jī)質(zhì)正構(gòu)烷烴的特征看，有著高分子量烴類進(jìn)一步降低，低分子量烴類逐漸增加，反映有機(jī)質(zhì)的成熟度由低成熟向成熟階段演化的特征。

有機(jī)質(zhì)顏色變化主要取決于所在地區(qū)的古地溫，并與有機(jī)質(zhì)的成熟度有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。隨著埋藏深度的增加，有機(jī)質(zhì)碳化程度增加，顏色由淺變深，即可根據(jù)有機(jī)質(zhì)顏色的變化，判斷其成熟程度。奈1井樣品孢粉顏色指數(shù)為 2.0～4.0（表4），根據(jù)熱變指數(shù)及氧化特征，可認(rèn)為該區(qū)烴源巖已進(jìn)入低熟、成熟階段[5–9]。

4 結(jié)論

（1）奈曼凹陷主要烴源巖為九佛堂組下段，干酪根主要以Ⅰ、Ⅱ1型為主。沙海組為次要烴源巖，干酪根以Ⅰ型為主，Ⅱ1型也有分布。

（2）奈曼凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)的生油門限深度為1 100 m，沙海組底部處于低成熟階段，到九佛堂組進(jìn)入成熟階段。其中九佛堂組下段烴源巖最大厚度達(dá)300 m，具有很大的資源潛力。

圖5 奈1井生油巖地球化學(xué)綜合剖面

表4 奈1井孢粉顏色指數(shù)