潍北凹陷孔店组烃源岩有机质类型研究

罗 睿 陈 婷 王 鹏 王乐闻

（成都理工大学，成都 610059）

潍北凹陷孔店组烃源岩有机质类型研究

罗 睿 陈 婷 王 鹏 王乐闻

（成都理工大学，成都 610059）

利用干酪根的微组分、干酪根元素组成、岩石热解结果和饱和烃色谱特征对潍北凹陷孔店组烃源岩有机质类型进行研究。结果表明，潍北凹陷孔店组烃源岩有机质类型以Ⅰ和Ⅲ为主，潍北凹陷的北部洼陷以I型有机质为主，潍北凹陷灶户断鼻地区有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主。有机质为低等水生物和陆源高等植物混合输入，低等水生物略占优势。

潍北凹陷；孔店组；有机质类型；干酪根显微组分；岩石热解

潍北凹陷为一陆相断陷凹陷，分布在沂沐断裂带内，属于昌潍坳陷的次级构造单元。其地理位置在山东省昌邑和潍县两地区内，其北部边界为古城-潍河口断层，东侧为昌邑-大店断裂，南与潍县凸起相邻，西侧为潍北凸起。潍北凹陷主要发育了以下几套地层：较老的中生界白垩系地层，新生界古近系孔店组和沙河街组四段地层，新近系馆陶组和明化镇组地层，第四系平原组地层。其中烃源岩发育的地层主要为孔店组地层，孔二段（孔店组二段简称为“孔二段”）是研究区最为重要的烃源岩，孔二段又分为孔二上亚段、中亚段、下亚段，各亚段烃源岩特征又有一定差异［1-2］。认识研究区地层特征及烃源岩分布层位，对研究该区烃源岩有机质及油气都有重要意义。有机质类型在很大程度上决定了烃源岩的生烃能力。

1 干酪根显微组分特征

由于干酪根的显微组分在显微镜下容易观察和分类，因此干酪根显微组分常成为确定烃源岩母质和源岩有机质类型最为直观和便捷的方法［4-5］。根据前人对研究区孔店组烃源岩样品的抽提分析资料，对潍北凹陷央5井、昌64井、昌67井和昌3-1井等孔店组9个烃源岩的干酪根显微组成进行了分析［3］（表1），从表1可以看出潍北凹陷孔店组不同样品的腐泥组、镜质组含量变化范围很大。干酪根不同显微组分组合特征，代表了不同的有机质类型。可以通过测定各组分的相对百分含量，利用有机质类型指数(TI)来划分有机质类型：

根据TI指数分类标准：TI＞80，Ⅰ型干酪根；40＜TI＜80，Ⅱ1型干酪根；0＜TI＜40，Ⅱ2型干酪根；TI＜0，Ⅲ型干酪根。通过计算TI值得到了潍北凹陷孔店组烃源干酪根的类型（表1）。干酪根镜检类型Ⅰ型和Ⅲ型所占比例几乎相当，说明潍北凹陷孔店组烃源岩的有机质类型较为复杂，既有腐泥型又有腐植型。

2 干酪根元素组成

干酪根H/C原子比和C/O原子比是划分烃源岩有机质类型的重要指标之一，尤其是当烃源岩热演化程度不太高时，根据范氏图版可以直观地判断出源岩有机质的类型。据前人研究，潍北凹陷孔店组烃源岩的热演化程度相对较低，主要处于低成熟-成熟阶段［1-2］，可以根据范氏图版对烃源岩进行有机质分类（图1）。潍北凹陷区孔店组共测定了28个干酪根元素组成，其中属于Ⅰ型的有10个样品，占35%；属于Ⅱ1型的有1个样品，占4%；属于Ⅱ2型的有6个样品，占21%；属于Ⅲ型的有10个样品，占35%。从图1中还可以看出，潍北凹陷的北部洼陷和灶户断鼻两地区的样点各有其分布中心，前者11个样点中有10个分布在I型有机质演化轨迹线范围内，O/C原子比小于0.1；只有1个样点分布在Ⅲ型有机质演化轨迹范围内，O/C原子比大于0.2，这件样品是典型的煤层样品，位于孔二中亚段。灶户断鼻共17件样品，绝大部分位于Ⅱ2型和Ⅲ型有机质演化轨迹线之间，O/C比值在0.1～0.25之间；分布在I型和Ⅱ1型轨迹线附近的一个样品为孔二上亚段腐泥质页岩样品。潍北凹陷的北部洼陷以I型有机质为主，潍北凹陷灶户断鼻地区有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主，这反映了北部洼陷有机质类型优于灶户断鼻。

表1 潍北凹陷孔店组烃源岩干酪根显微组分鉴定表

图1 烃源岩干酪根的元素组成范氏图

图2 潍北凹陷孔店组源岩氢、氧指数分布图

3 岩石热解特征

岩石热解分析能对岩石作出快速定量的评价，目前该技术在国内外得到了普遍的应用。岩石热解分析结果为一热解图谱，通过该图谱可以直接或间接得到一系列非常有用的油气研究参数，例如游离烃量（S1）、热解烃量（S2）、总烃量（S1+S2）、最高热解温度（Tmax）、热解转化率（Ip）、氢指数（IH）和氧指数（IO）等，它们对研究有机质类型及成熟度等有十分重要的意义。最高热解温度（Tmax）、氢指数（IH）和氧指数（IO）这三个参数通常用来分析有机质的类型［7］。虽然氢指数和氧指数可以作为有机质类型划分指标，但成熟度对划分结果有一定的影响，有机质越成熟其影响作用越大。据前人分析［1］，潍北凹陷孔店组烃源岩大部分处于未成熟-成熟阶段，所以岩石热解参数（氢指数、氧指数）可以用来分析研究区烃源岩有机质类型。烃源岩热解氢指数和氧指数在研究区孔店组烃源岩不同层段表现出较大的差异性（图2）。孔二上亚段的样点主要分布在300mg/gc＜IH＜750mg/gc 和 IO＜50mg/gc 的区间 内 ，有机质类型主要是I型和Ⅱ1型；孔二中亚段的样品分布范围相当集中，在靠近右下角的区域内，主要为Ⅱ2型和Ⅲ型有机质；孔二下亚段样品大多集中分布在了最下部的区域内，体现了Ⅲ型有机质的特征。

4 饱和烃色谱特征

烃源岩抽提物的饱和烃分布特征，可以反映有机质类型的优劣。一般认为，来自低等浮游生物的类脂体生源母质，其主峰碳靠近相对的低碳数，而且低碳部分较多，高碳数部分较少，分布呈前单峰型；而以高等植物为生源母质，则表现为主峰碳靠近相对的高碳数，高碳数部分较丰富，低碳数部分贫乏，呈后峰型。混合型有机质则介于两者之间呈双峰型。

图3 潍北凹陷孔店组烃源岩饱和烃色谱图

根据潍北凹陷孔店组源岩抽提物的饱和烃色谱特征（图3），碳数分布范围在 C14～C36之间，峰型以前峰型为主（主峰碳分布范围为C16～C19），其次是后峰型和双峰型。饱和烃色谱特征表明研究区源岩的有机质类型复杂，既有陆源高等植物，也有低等生物有机质的输入，低等水生物略占优势。

5 结 论

干酪根显微组分特征、岩石热解特征、干酪根元素组成表明，潍北凹陷孔店组烃源岩有机质类型复杂，Ⅰ型、Ⅱ1型、Ⅱ2型、Ⅲ型干酪根都存在，但以Ⅰ型和Ⅲ型为主。干酪根元素组成差异表明，潍北凹陷的北部洼陷以I型有机质为主，潍北凹陷灶户断鼻地区有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主，北部洼陷有机质类型优于灶户断鼻。岩石热解特征表明，孔二上亚段主要属于I型和Ⅱ1型有机质；孔二中亚段主要为Ⅱ2型和Ⅲ型有机质；孔二下亚段样点主要为Ⅲ型有机质。饱和烃色谱特征说明，源岩的有机质为陆源高等植物和低等生物有机质的混合输入，低等水生物略占优势。

[1]汪巍，沈忠民，陈义才，等.潍北凹陷孔店组烃源岩生物标志物特征及地球化学意义[J].成都理工大学学报(自然科学版)，2006，33(1)：42-47.

[2]沈朴，金强，张玉明，等.潍北凹陷孔店组天然气成因类型及分布规律[J].地球科学与环境学报，2010，32(3):252-256.

[3]李晓清,汪泽成,程有义,等.拉分盆地分析与含油气性[M].北京:石油大学出版社,2003：167-171.

[4]陈义才，沈忠民.石油及天然气有机地球化学[M].北京：科学出版社，2007.

[5]倪春华，江兴歌.显微组分生烃研究进展[J].石油天然气学报，2009，31(5):216-218.

[6]曾花森，霍秋立，张晓畅，等.应用岩石热解数据S2-TOC相关图进行烃源岩评价[J].地球化学，2010，39（6）：574-579.

[7]于林平，曹忠祥，李增学.济阳坳陷石炭二叠系烃源岩有机地球化学特征[J].地质地球化学，2003，31（4）：68-73.

Research on Types of Organic Matter of Hydrocarbon Source Rocks in Kongdian Formation in Weibei Depression

LUO RuiCHENG TingWANG PengWANG Le-wen
(Chengdu University of Technology,Chengdu 610059)

Through studying the organic matter types in Weibei sag by Kerogen maceral,Kerogen element composition,Rock-Eval and gas chromatographic analysis of the saturated hydrocarbon,the results show that the organic matter types are complicated and the main types are Type I and Type III.The organic is mainly Type I in northern sub-sag area and Type II 2 and III in Zhaohu area.The organic matter comes form the lower aquatic organisms and land-sourced higher plants,but lower aquatic organisms is slightly dominant.

Weibei sag；Kongdian formation；organic matter types；Kerogen maceral；Rock-Eval

TE122

A

1673-1980（2011）06-0069-03

2011-07-02

罗睿（1987-），女，宁夏石嘴山人，成都理工大学在读硕士研究生，研究方向为油气地球化学及成藏动力学。