鄂尔多斯盆地南部延长组长7段生烃潜力研究

2015-07-02王保战

石油地质与工程 2015年4期

关键词：显微组分源岩生烃

王保战

(中国石化华北分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006)

鄂尔多斯盆地南部延长组长7段生烃潜力研究

王保战

(中国石化华北分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006)

鄂尔多斯盆地南部长7段是有利烃源岩层系，其生烃潜力如何直接影响下一步勘探方向及勘探部署。基于168块岩心、露头及岩屑样品，开展地球化学分析，认为长7烃源岩具有有机质丰度高、成熟度较高、分布广泛的特征。在此基础上建立取心井有效烃源岩测井解释模型，结合235口钻井资料，编制有效烃源岩平面分布图并开展生烃量计算，得出鄂南各探区单位面积的生烃强度和生烃总量。

鄂尔多斯盆地；长7段；烃源岩；生烃潜力；有机质丰度

鄂尔多斯盆地是中国陆上第二大沉积盆地，中生界石油资源十分丰富，储集层具有低-特低渗透和普遍含油的特点[1]。中国石化华北分公司目前在鄂尔多斯盆地南部中生界石油勘查区块6个、开采区块2个，总面积为13 129.684 km2，近年来公司在盆地南部镇原-泾川、麻黄山西、富县等区块内的石油勘探也取得突破性进展。前人研究及勘探实践表明长7段发育高有机质丰度页岩，但鄂南地区生烃潜力如何，目前还没有开展系统的工作。因此，开展鄂南地区长7段生烃潜力研究可以为下一步勘探战略选区及勘探部署提供支持。

1 鄂南长7段烃源岩地球化学特征

1.1 烃源岩有机质丰度特征

有机质丰度是评价烃源岩生烃潜力的重要参数[2]。目前常用的有机质丰度指标主要有有机碳含量(TOC)、岩石热解生烃潜力(Pg，S1+S2)、氯仿沥青“A”和总烃含量(HC)等。在不同的沉积环境下形成的烃源岩有机质丰度评价标准不同，本文采用“中国陆相烃源岩有机质丰度评价标准”(表1)[3]。

表1 我国陆相烃源岩有机质丰度评价标准[3]

根据168个样品(样品包括岩心、岩屑和野外露头样品)的地球化学分析成果(石油大学张枝焕提供)，并结合前人地球化学分析资料，对研究区不同层段烃源岩的有机质丰度及其分布特征进行了统计分析。结果表明长7段暗色泥岩的TOC和S1+S2值分布区间较大，平均值较高；而油页岩和碳质泥岩上述两参数值分布区间相对较小，平均值也较大。按照表1的评价标准，鄂南所有区块的长7烃源岩都属于好烃源岩(详见表2)。

1.2 烃源岩有机显微组分特征及有机质类型

烃源岩全岩显微组分有机岩石学分析表明，延长组长7烃源岩有机显微组分以壳质组、镜质组、惰质组和矿物沥青基质为主，次生组分和动物碎屑含量很低。壳质组在总有机显微组分中含量的为5.8%～81.5%，平均值为42.94%；矿物沥青基质在总有机显微组分中的含量为12.0%～72.7%，平均值为38.12%；镜质组和惰质组含量低，镜质组在总有机显微组分中相对含量为4.3%～39.1%，平均14.02%；惰质组在总有机显微组分中含量为0.9%～29.2%，平均4.9%。长7段烃源岩富氢组分含量高，生烃潜力较大。

表2 鄂尔多斯盆地南部延长组不同层段烃源岩(所有样品)有机质丰度特征

根据岩石热解实验数据中Tmax、HI的分布特征，把有机质分为Ⅰ型、Ⅱ1型和Ⅱ2型以及III型四类。通过热解数据得到Tmax-HI有机质类型图(图1)，研究区延长组长7段烃源岩的有机质类型以Ⅱ1-Ⅱ2型为主，部分样品为Ⅰ型，有机质类型较好。

图1 鄂南延长组长7段烃源岩有机质类型分布特征

1.3 烃源岩成熟度

在古地温和地层受热时间正常演化的情况下，Ro的变化主要取决于烃源岩的埋藏深度，随埋藏深度增加，Ro值有规律的增大。因此，可以按照镜质组反射率(Ro)对有机质的演化及烃类形成阶段进行划分[3]，主要根据烃源岩中有机质Ro值将有机质演化阶段划分为未成熟阶段、成熟阶段和过成熟阶段。本次分析数据主要对长7段烃源岩10个岩心样品的实测数据进行分析，Ro为0.60%～0.93%，平均0.72%，为低熟-成熟阶段。

2 鄂南长7段有效烃源岩分布

鄂尔多斯盆地是一个多旋回的沉积盆地，盆地内沉积盖层有中上元古界、下古生界的海相碳酸盐岩层、上古生界-中生界的滨海相、海陆过渡相及陆相碎屑岩层，新生界仅在局部地区分布[4]。上三叠统延长组自下向上分为10个油层段。长10～长7期为湖盆形成到发展的湖进期，表现为纵向上的正旋回沉积和平面上各期岸线逐步向外扩张的特征。长7期湖盆进入全盛时期，广阔水域形成浅湖-半深湖相的大型生油坳陷，沉积了范围达10×104km2，厚数百米暗色生油岩系，该套优质烃源岩生烃、排烃能力强，是盆地中生界的主力油源岩[5]。

2.1 烃源岩分布特征

因为长7段的泥岩和油页岩都具有生烃能力，所以可以通过泥质含量(SH)来判别烃源岩。为了保证SH研究的合理性，在鄂南地区的镇泾、富县、彬长、旬邑等四个矿权区选取了红河60、红河90、泾河3等八口典型井，结合这些井的岩心资料所对应的SH值来确定SH的界限。在八口井的单井剖面柱状图的不同取心井段选取了2089个数据点，其中包括泥岩(暗色泥岩、油页岩、碳质泥岩)数据点543个，非泥岩(细砂岩、泥质粉砂岩、砂质泥岩、粉砂质泥岩)数据点1536个。

从泥岩与非泥岩散点图中可以看出，在所统计的数据中，绝大多数泥岩的SH值都大于65%，小于65%的频率为29.65%；而非泥岩的SH值一般都小于65%，大于65%的频率也仅为7.49%。因此，本次研究把区分泥岩与非泥岩的SH值定为65%，SH值大于65%是泥岩。根据此界限对延长组长7段泥岩厚度进行确定，并在此基础上绘制了泥岩厚度等值线图(图2)。

长7段泥岩总体上分布于鄂南地区偏北方向的深湖-半深湖沉积范围内[6]，由湖盆中心向四周厚度递减，连续性很好，整体连片分布，以SH>65%为标准计算出的泥岩平均厚度为52.73 m，最厚点位于镇泾区块东北方向的镇62井至里32井一带，以及富县区块西北方向上中富30井至午38井一带，最厚处达到100 m以上(中富28井)。

图2 南长7段泥岩(包括油页岩)平面分布

2.2 烃源岩有机质丰度分布特征

鄂尔多斯盆地南部三叠系延长组长7段烃源岩层段暗色泥岩分布广泛，研究区内大部分地区均有钻井分布，富县-黄陵-宜君一带也进行了野外露头剖面的观测，在此基础上，收集整理了许多长7段烃源岩样品的地球化学分析测试资料，对于缺少分析测试资料的井位，则采用ΔlogR法计算其有机碳含量。因此整体上研究区内长7段烃源岩样品的地球化学数据充足，适合从平面上对其有机质丰度进行评价(图3)。

长7段暗色泥岩有机碳含量的平面分布图与暗色泥岩厚度分布特征具有很好的一致性。鄂南四个区块暗色泥岩的TOC值均分布在10%以下，其中镇泾和彬长地区分布在8%以下；旬邑-宜君基本在8%以下；富县地区TOC值基本在10%以下。除了彬长、富县是位于深湖-半深湖亚相发育烃源岩，有机丰度相对比较高点外，其他两个区块位于三角洲前缘，有机质丰度都相对较低。

2.3 烃源岩有机质类型分布特征

在不同沉积环境中，由不同有机质形成的干酪根，其性质和生油气潜能差别很大[7]。根据岩心与岩屑样品有机地球化学和有机岩石学的分析成果，并结合前人的分析数据，分析了鄂南地区的长7段烃源岩有机质类型在平面上的分布特征，结合沉积相编制了鄂南长7烃源岩的干酪根类型平面分布图。

图3 南长7段烃源岩TOC分布

从图4中可以看出，与沉积相相对应，从全盆地来看，鄂南大部分地区长7段烃源岩中均分布Ⅱ型有机质，烃源岩总体生烃潜力较好，位于深湖-半深湖相的麻黄山西、固城、马家砭附近地区分布有Ⅰ型有机质，仅在盆地边缘相带分布有Ⅲ型有机质。

图4 鄂南长7段烃源岩有机质类型平面分布

长7段烃源岩主要为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-深湖亚相，生烃母质为腐泥型和腐殖-腐泥型；Ⅱ2型干酪根则主要分布在三角洲前缘亚相，生烃母质为腐泥-腐殖型。在研究的鄂南四个区块中，镇泾地区分布有Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2和Ⅲ型；彬长主要分布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；富县地区主要分布有Ⅱ2型。

2.4 烃源岩成熟度平面分布特征

根据本次研究的实测镜质体反射率数据和前人实验数据搜集的资料，勾绘了鄂南的长7段烃源岩的成熟度分布特征(图5)。从图中可以看出，从整个盆地来看，在环县、吴起、庆阳、志丹等地，长7段烃源岩的成熟度较高，Ro值达0.9%；延安、镇原、定边等地的烃源岩Ro值均大于0.7%，处于有机质演化成熟阶段；除此之外，盆地其他大部分地区的有机质成熟度都大于0.5%，正处于生烃阶段。本研究区块中的镇泾、彬长Ro值大部分为0.6%～0.8%，旬邑-宜君、富县区块Ro值大部分为0.7%～0.9%。

图5 鄂南现今长7段烃源岩成熟度(Ro)平面分布

3 鄂南长7生烃潜力分析

鄂尔多斯盆地南部地区演化过程基本一致，从晚三叠世到现今，共经历了四次构造抬升剥蚀运动，长7段在早白垩世末剥蚀前烃源岩都进入了成熟演化阶段，但其后的抬升剥蚀使烃源岩演化停滞，第四系的少量覆盖不能影响到烃源岩再次生烃演化。长7段烃源岩演化范围Ro为0.5%～0.8%(不同地区存在一定的差异)。

镇泾区块长7段泥岩烃源岩现今累计生烃强度平面分布范围为(50～250)×104t/km2，生烃强度高部位主要分布在红河66-红河89井一带，生烃强度达250×104t/km2以上[8]，现今累计生烃量为28.67×108t。旬-宜区块长7段油页岩的生烃量约为42.68×108t。彬长区块长7段烃源岩的生烃总量约为27.31×108t。