吴起-志丹地区长7优质烃源岩特征及分布研究

2016-08-24吴江平高峰博陈世海

石油地质与工程 2016年4期

关键词：志丹烃源岩干酪根

吴江平，高峰博，陈世海

(陕西延安石油天然气有限公司，陕西西安 710018)

吴起-志丹地区长7优质烃源岩特征及分布研究

吴江平，高峰博，陈世海

(陕西延安石油天然气有限公司，陕西西安 710018)

综合利用岩心、测井曲线、烃源岩总有机碳含量、烃源岩热解、烃源岩镜质体反射率等资料,研究了吴起-志丹地区长7层烃源岩主要特征，综合评价了其生烃潜力，建立了该地区长7优质烃源岩评价标准，刻画了优质烃源岩的分布范围，研究结果表明，吴起-志丹地区长7层烃源岩有机质丰度和生烃转化率较高,具有良好的生烃潜力，干酪根主要为Ⅱ1型，周长北部地区为Ⅱ2型，生烃母质为腐泥-腐殖型。优质烃源岩主要分布在西南樊学和南部的马营区域。

吴起-志丹地区；优质烃源岩；评价标准；分布规律

吴起-志丹地区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡的中西部，三叠系延长组为主要的含油层系，具有多层系普遍含油的特点；油源在鄂尔多斯盆地中生界低渗-超低渗储层油气成藏和富集中起到关键的控制作用[1-2],因而烃源岩供烃潜力问题一直备受人们重视[3-4]。前人研究表明，长7和长9是盆地中两套主要的烃源岩，其中长7湖相富有机质的泥页岩为盆地中生界油藏的主力油源岩[1,5-6]。近年来，随着研究区勘探的深入,已有多口井在长7油层获得工业油流，显示了较好的增储前景。但对于该区乃至整个鄂尔多斯盆地长7层，缺乏有效烃源岩的地化特征、评价标准。本文对该区长7层烃源岩的主要特征和生烃潜力进行综合评价和分析，旨在为该区下一步油气勘探开发提供指导作用。

1　长7烃源岩岩石学及测井响应特征

1.1岩石学特征

根据岩心观察及实验分析，吴起-志丹地区长7烃源岩主要由陆源碎屑岩组成，以大套灰黑色泥页岩、油页岩为主，间夹薄层粉-细粒砂岩，其内部或下部夹有凝灰岩(图1)，该油层组是延长组油藏最重要的生油岩系。

1.2测井曲线响应特征

烃源岩是重要的生油岩，因其含有大量的有机质，其与非烃源岩在测井曲线上有很大的不同。测井曲线对烃源岩响应主要表现在以下几方面。①放射性特征：富含有机质和黏土矿物的烃源岩层吸附性较强，一般都富含带有放射的元素如铀(U)等。②低密度特征：因为烃源岩中存在有机质和黏土矿物，因此烃源岩层密度要低于其它岩层，声波时差曲线表现为高声波时差。③电性特征：成熟烃源岩层由于富含有机质，其孔隙流体中的干酪根和油气导电性差，其电阻率比不含有机质的岩层在电阻率曲线上的表现为高异常。

图1　吴起-志丹地区长7层岩心照片

2　长7烃源岩有机地球化学特征

收集研究区13口井84块长7油层岩心，完成了岩石热解、干酪根显微组分、镜质体反射率和饱和烃色谱质谱等地球化学测试，对该套烃源岩的有机地球化学特征及生烃潜力进行了分析。

2.1有机质丰度及平面分布

有机质丰度是评价烃源岩生烃潜力和规模的重要指标[4]，衡量指标主要有总有机碳( TOC )、氯仿沥青“A”、烃含量(HC)和生烃势(S1+S2)。研究表明，研究区发育多种类型烃源岩，有机质丰度主要质量分数0.3%～2.8%。

研究区TOC质量分数为0.24～21.04%，纸坊-马营、新安边、油房庄、周长四个区块长7层平均TOC分别为2.89%，7.2%，3.63%和1.59%。长7层烃源岩TOC平面分布特征与烃源岩厚度在平面的分布基本一致，向西南-东南方向上，烃源岩的TOC值较高，向东北方向烃源岩的TOC值逐渐降低。烃源岩TOC较高区域集中在王洼子-马营地区,TOC普遍大于5%，东北地区的TOC小于1%。对比长73、长72、长71层烃源岩的TOC平面分布图可知，长72层烃源岩TOC最高，优质烃源岩在平面上分布最广；长73层烃源岩TOC也较高，平面上大部分地区为好的烃源岩；长71层烃源岩TOC较差，好的烃源岩分布较局限，仅仅分布在铁边城-长官庙和吴仓堡-马营地区。烃源岩TOC高值区主要位于浅深湖-半深湖亚相，长73-长71期，随着湖岸线向西南方向移动，烃源岩的TOC高值区逐渐向西南方向偏移。

2.2烃源岩有机质性质和类型

有机质性质和类型决定了烃源岩的生烃潜能和烃类产物特征[5]，通过干酪根显微组分、 H/C -O/C 方法对烃源岩的有机质性质和类型进行研究评价。

研究表明，吴起-志丹地区长7层有机质干酪根类型为腐泥型，生烃能力较强。岩心干酪根显微照片显示其含有大量的藻类体，也表明研究区长7层有机质干酪根为腐泥型。干酪根主要由C、H、O 和少量的S、N 五种元素组成，不同来源的有机质干酪根元素组成有所不同，水生生物来源的干酪根富含类脂组，元素相对富氢贫氧，可借助干酪根有机元素对干酪根类型进行判定。干酪根各元素含量的变化除了与干酪根的成因来源有关外，还与干酪根的演化程度密切相关。油房庄地区、纸坊-马营和新安边地区干酪根类型为Ⅱ1型，周长地区为Ⅱ1型和Ⅱ2型[6]。鄂尔多斯盆地大部分地区长7烃源岩有机质类型均为Ⅱ型，烃源岩总体生烃潜力较好。吴起-志丹地区干酪根主要为Ⅱ1型，对应于浅深湖-半深湖亚相及三角洲前缘亚相，其中周长北部地区干酪根类型主要为Ⅱ2型，主要分布在三角洲前缘亚相，生烃母质为腐泥-腐殖型。

2.3烃源岩有机质成熟度

勘探实践证明，只有在成熟生油岩分布区才有较高的油气勘探成功率。成熟度表示沉积有机质向石油转化的热演化程度，是评价一个地区或某一烃源岩系生烃量及资源前景的重要依据，通常用干酪根镜质组反射率(Ro)、岩石最高热解温度(Tmax)和饱和烃类生物标志化合物参数来评价烃源岩有机质的成熟度。

2.3.1 长7烃源岩镜质体反射率(Ro)

镜质组反射率(Ro)随热演化程度的升高而增大，并具有相对广泛、稳定的可对比性，是反映有机质热演化程度的最主要的光性标志之一。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值有规律增大。根据陆相烃源岩有机质成熟度评价标准，综合应用研究区的烃源岩岩心样品的实测数据与收集的实验数据进行分析，吴起-志丹地区长7油层组烃源岩的成熟度虽有差异，长7烃源岩Ro为0.54%～0.91%，平均值为0.72%，但均处于低熟-成熟阶段。

2.3.2 长7烃源岩最高热解峰温值(Tmax)

Tmax是烃源岩热解时的最高热解温度，其数值的高低与有机质热演化程度密切相关，是评价有机质成熟演化程度的重要指标。正常情况下，随着有机质成熟度增高，最高热解峰值(Tmax)也增高，研究区烃源岩镜质体反射率Ro与Tmax之间有较好的线性关系。Tmax值主要取决于干酪根的结构，与干酪根活化能的分布有关,当沉积岩的成熟度比较高时，干酪根中活化能较低的化学键早已被裂解，剩余的干酪根的活化能分布比较高，Tmax值增大。

3　长7优质烃源岩综合评价

3.1长7优质烃源岩评价标准

目前国内外对优质烃源岩的评价还无统一的标准，在参考国内外研究现状的基础上，本文提出吴起-志丹地区长7油层组优质烃源岩划分标准，在划分优质烃源岩时，综合考虑了各项地化参数，优质烃源岩总有机碳质量分数≥2.0%，S1+S2≥20 mg/g，氯仿沥青“A”质量分数≥0.2%。

3.2长7优质烃源岩特征

研究表明长7优质烃源岩主要为细粒的泥岩、页岩等，主要呈黑色、灰黑色、灰褐色、灰色等颜色。优质烃源岩的有机质类型主要为Ⅱ1型和少量Ⅱ2型。优质烃源岩与常规烃源岩的成熟度并无多大差异，优质烃源岩Ro均匀分布在常规烃源岩Ro范围内。利用优质烃源岩的可溶有机质的地球化学参数(烃指数、氯仿沥青“A”/TOC )为指标，与常规烃源岩可溶有机质的地球化学参数进行对比，找出其热演化过程中的差异，优质烃源岩与常规烃源岩的可溶有机质相比明显偏高。

3.3长7优质烃源岩分布

依据长7优质烃源岩的划分标准，利用测井及岩心资料计算TOC 值，并统计了各单井优质烃源岩厚度，精细刻画研究区烃源岩厚度分布图。由图2可以看出，长7优质烃源岩主要发育在浅湖-半深湖沉积环境，与暗色泥岩分布范围一致,主要分布在西南樊学和南部马营区域，厚度一般为15～30 m；由南向北逐渐变薄，北部区域优质烃源岩厚度一般小于5 m。长7三套主力烃源岩中长72优质烃源岩发育最广、厚度最厚, 长71优质烃源岩次之，长73相对较差；长 72层15～46.6 m ，长 73层厚度10～35 m；长71层15～30 m 。