南祁连盆地下日哈坳陷上三叠统尕勒德寺组泥质岩类烃源岩评价

2012-11-09王苏里谢其锋大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系陕西西安710069

长江大学学报(自科版) 2012年7期

王苏里，谢其锋 (大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，陕西西安 710069)

王苏里，谢其锋 (大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，陕西西安 710069)

南祁连盆地广泛发育上三叠统尕勒德寺组泥质岩类烃源岩，但其有机质丰度、类型、热演化程度及油气运移聚集的研究程度都很低，因此对该地区进行油气资源综合评价十分必要。对下日哈坳陷尕勒德寺组烃源岩进行了综合评价，研究表明，有机质丰度为差-中等，有机质类型为腐泥腐殖型(Ⅱ2)，有机质到达高成熟-过成熟阶段,整体评价为中等烃源岩。

南祁连盆地；下日哈坳陷；尕勒德寺组；泥质岩；烃源岩；评价

南祁连盆地地处青藏高原东北缘，整体呈北西方向展布，面积约6.3万km2，盆地内广泛发育着二叠系和三叠系。南祁连盆地三叠系烃源岩包括碳酸盐岩型和暗色泥岩型2种，其中泥质岩类主要见于上三叠统尕勒德寺组，为一套滨浅湖相到半深湖相的细粒沉积物。岩性为灰黑色泥质粉砂岩、炭质页岩、粉砂质泥岩和泥岩。该套烃源岩系在盆地内除天峻坳陷外的各个坳陷均有发育，笔者仅对下日哈坳陷发育的该岩系进行评价。

1 有机质丰度

关于泥岩的有机质丰度的评价在国内目前已经有相对统一的标准[1-2]，但这种评价标准仅适宜于用来进行湖泊相暗色泥岩的井下样品的有机质丰度的评价。研究区内的烃源岩样品来自地表，大都经历了地表强烈的化学风化和物理风化作用，烃源岩中所生成的烃类已经发生运移和遭到破坏，因而岩石中的氯仿沥青“A”、总烃含量和生烃潜量仅代表烃源岩中残存下来的可溶有机质丰度，而岩石中的有机碳含量(TOC)在地质作用下，其生烃前后变化甚小，残余有机碳值基本反映了原始的有机质丰度[3]。因此，评价南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组地表泥质岩类的有机质丰度时，在上述统一标准的基础上，考虑到其目前已经进入高成熟-过成熟阶段，初步制定了以有机碳含量值为第一要素，生烃潜量指标(游离烃S1+热解烃S2)作为参考的有机质丰度评价标准(见表1)。南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组泥岩有机质丰度特征如表2所示。测试结果表明，不同剖面的有机碳含量以及生烃潜量略有不同，但是变化不大。其中剖面1的3个样品TOC平均值为1.14%，达到了好烃源岩级别，剖面2的6个样品以及剖面3的19个样品有机碳含量平均值分别为0.49%和0.51%，均为差烃源岩级别，最终28块样品的有机碳含量平均值为0.57%，属于差烃源岩。结合27块样品的生烃潜量平均值为0.039mg/g，属于非烃源岩这一特征，整体评价南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组泥岩属于差-中等烃源岩。

表1 南祁连盆地泥质岩有机质丰度评价标准

表2 南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组泥岩有机质丰度特征

2 有机质类型

图1 南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组烃源岩干酪根有机元素组成范式图

针对南祁连盆地三叠系烃源岩中有机质类型大部分具过渡型以及热演化程度高的特点，将有机质(干酪根)类型按照三类四分法分类，即划分为腐泥型(Ⅰ)、腐殖腐泥型(Ⅱ1)、腐泥腐殖型(Ⅱ2)及腐殖型(Ⅲ)[4]。

2.1干酪根有机元素组成特征

干酪根的H/C和O/C原子比反映了干酪根的化学性质。来自水生生物的腐泥型干酪根H/C原子比高，类型好，生烃潜力大，而以陆生高等植物为主的腐殖型干酪根H/C原子比低，类型和生烃潜力均较差[5]。对研究区样品在范式图(见图1)上进行投点，从图1中可以看出，3条剖面的的尕勒德寺组泥岩样品无一落入Ⅰ型、Ⅱ型干酪根范围内，全部落在了图1中左下方的高成熟-过成熟区域。这可能是由于盆地内三叠系随着热演化程度的加深，干酪根的C含量增加，而H和O的含量却不断减小所造成的。但是根据其演化趋势的分析，认为南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组泥岩干酪根类型为腐泥腐殖型(Ⅱ2)。

2.2干酪根镜检特征

表3 南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组泥岩干酪根镜检结果

干酪根不同的显微组分对成烃的贡献大小不同，其镜下鉴定不受热演化程度的影响，是划分干酪根类型的常用方法。研究区泥岩干酪根碎屑的镜下鉴定和统计结果(见表3)表明，其显微组分含量不含腐泥组，主要为类脂组，含量平均为75%，镜质组含量平均为14%，惰质组含量平均为11%。这反映了尕勒德寺组泥岩沉积中的有机质以陆源为主，部分地区具浅～半深湖相的特征。整体评价为腐泥腐殖型(Ⅱ2)干酪根，与上述通过范式图进行的判别相符。

2.3可溶有机质-氯仿沥青“A”族组分特征

图2 南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组烃源岩氯仿沥青“A”的饱和烃-芳烃关系图

一般认为，腐泥型(Ⅰ)烃源岩的饱和烃/芳烃比值大于3，腐殖型(Ⅲ)烃源岩的饱/芳比值为0.08～0.5，混合型(Ⅱ)烃源岩的饱/芳比值介于两者之间。研究区的泥岩的大多数饱/芳比都大于1，其中多数在1～3之间，少数超过3或更高(见图2)，属于混合型(Ⅱ)烃源岩。

综上所述，南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组泥岩有机质类型整体为腐泥型(Ⅰ)和腐殖型(Ⅲ)的混合型(Ⅱ)，进一步属于腐泥腐殖型(Ⅱ2)。

3 有机质成熟度

有机质所经历的埋藏时间内，由于增温作用会发生各种变化，当达到或超过温度和时间相互作用的门限值时，干酪根进入成熟阶段并开始在热力作用下大量生成烃类。而未成熟的有机质主要生成生物成因气，有时可生成少量液态烃。所以，有机质的成熟度是表征其成烃有效性和产物性质的重要参数。评价有机质成熟度的方法有多种，其中常用且较有效的方法有镜质体反射率(Ro)法、岩石热解法，可溶有机质的化学法等[6]。

表4 南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组泥岩镜质体反射率(Ro)特征

3.1镜质体反射率(Ro)特征

镜质体反射率也称镜煤反射率(Ro)，它是温度和有效加热时间的函数且具不可逆性，所以是确定煤化作用阶段的最佳参数之一[7]。研究区泥质岩的Ro值(见表4)在1.21%～1.38%之间，平均为1.29%。根据镜质体反射率划分有机演化阶段，显示已经进入高成熟期凝析油-湿气阶段。

3.2岩石热解峰温(Tmax)特征

随成熟度的增高，烃源岩生成的油气越来越多，使得烃源岩所含的可溶烃S1逐渐增大，热解烃S2越来越小，最高峰温Tmax(℃)逐渐增大，故可以此来判断生油岩的成熟度。研究区泥质岩的Tmax值(见表5)在458～588℃之间，平均为559℃。根据生油岩Tmax划分成熟度标准，显示已经进入高成熟-过成熟阶段，与上述通过镜质体反射率(Ro)进行的判别相吻合。

3.3饱和烃气相色谱特征

OEP值与CPI值均以饱和烃奇偶优势来表征有机质的热演化程度，随着热演化程度加大，饱和烃奇偶优势逐渐消失，是常用来判别烃源岩成熟度的指标之一。研究区泥岩样品的OEP值(见表6)在1.04～1.26之间，平均为1.17；CPI值在1.11～1.53之间，平均为1.38。两值均表现出了高成熟度的特征。