烃源岩非均质性及其意义——以中国元古界下马岭组页岩为例

王晓梅，张水昌，王华建，苏劲，何坤，王宇，王晓琦

（1.中国石油天然气股份有限公司油气地球化学重点实验室，北京 100083；2.中国石油勘探开发研究院，北京 100083）

烃源岩非均质性及其意义
——以中国元古界下马岭组页岩为例

王晓梅1,2，张水昌1,2，王华建1,2，苏劲1,2，何坤1,2，王宇1,2，王晓琦2

（1.中国石油天然气股份有限公司油气地球化学重点实验室，北京 100083；2.中国石油勘探开发研究院，北京 100083）

以中国元古界下马岭组页岩为例，基于野外露头、镜下观察和地球化学特征分析，对不同尺度的烃源岩非均质性及烃类的微观赋存特征进行研究。岩石圈板块运动和古纬度位置导致烃源岩宏观旋回性和非均质性，天文轨道力控制的气候变化可能是导致烃源岩微观非均质性的最主要原因。因此，烃源岩非均质性是恒定存在的，不仅体现为有机质含量的差异，还包括碎屑物来源和孔隙度的差异。在油气资源评价，尤其是非常规油气资源评价时需要充分考虑烃源岩的非均质性。烃源岩非均质性特征为油气生成、排驱和储集提供了良好的“源储组合”，为估算非常规油气经济可采储量提供了新的参考指标。因此烃源岩非均质性的定量化研究对非常规油气形成机理及资源量预测具有重要意义。图7参28

页岩；烃源岩；非均质性；有机质纹层；源储组合；非常规油气资源评价；元古界；下马岭组

引用：王晓梅,张水昌,王华建,等.烃源岩非均质性及其意义:以中国元古界下马岭组页岩为例[J].石油勘探与开发,2017,44(1):32-39.

WANG Xiaomei,ZHANG Shuichang,WANG Huajian,et al.Significance of source rock heterogeneities:A case study of Mesoproterozoic Xiamaling Formation shale in North China[J].Petroleum Exploration and Development,2017,44(1):32-39.

0 引言

石油工业诞生100多年以来，烃源岩曾2次引起学术界和工业界的广泛关注和聚焦研究。第1次为20世纪70年代干酪根成烃理论的出现，富有机质泥页岩被认为是油气生成的主力源岩[1]，由此形成了“源控论”的勘探理念。第2次为20世纪末—21世纪初美国非常规油气勘探开发技术的重大突破，富有机质泥页岩被认为是页岩油气的有效储集体[2-3]，由此形成了“源储一体”的新认识。近十几年来，世界范围内的深层和古老海相地层不断获得重大油气发现[4-7]，突破对油气勘探地层极限、深度极限以及潜力极限的传统认识。因此，勘探家和科学家们的视角再次聚焦于烃源岩，从其形成所经历的生物地球化学过程出发，从“大气、陆地、海洋”综合一体和相互作用的角度，讨论有机质富集、烃源岩形成和生储组合的控制因素[8-11]。

近年来，一些专家学者逐渐意识到优质烃源岩往往是富有机质泥页岩与贫有机质硅质岩、碳酸盐岩等的互层沉积。如中国华北中元古界下马岭组[11]、中国华南下二叠统大隆组[12]、英格兰西南部下侏罗统Blue Lias组[13]，以及全球各地均广泛发育的白垩系Campanian阶富有机质页岩[14]等。进一步研究表明，烃源岩非均质性并不是杂乱无章的，而是有着明确的规律可循。地球历史以来的沉积记录显示烃源岩具有明显的空间和时间分布性。其空间分布特征被认为与岩石圈板块运动的威尔逊旋回有关[15]，同时也与古纬度地理位置有关[11]；而时间分布特征则被认为与天文轨道力驱动的气候旋回有关[11]。Wagner等人对大西洋两侧白垩系烃源岩的研究证实，烃源岩非均质性明显受控于古气候变化和米氏旋回[9,14,16]。近期对下马岭组的研究证实，这种控制作用同样适用于14亿年前的中元古代[11]。从时间尺度上来讲，大旋回可达1×106～1×107年，表现为不同地质历史时期的烃源岩发育；中旋回可达1×104～1×105年，表现为富有机质泥页岩与贫有机质沉积物的互层；小旋回在1×103年以下，为镜下可见的富有机质纹层和碎屑层的交互。因此，烃源岩的宏观旋回性和非均质性与岩石圈板块运动、天文轨道力和古纬度位置等密切相关。而与有机质纹层发育有关的微观非均质性特征则被认为与气候冷暖干湿的周期性变化有关。近64万年以来的记录显示，这种控制海洋及陆地初级生产力的古气候变化多为季风型，是一种多周期叠加的准周期变化，既有几十年的短周期变化，也存在几百年至几万年的较长周期变化，其控制因素同样与太阳辐射和洋流变化有关[11]。因此，这些宏观和微观的非均质性特征可能都受控于恒定存在的地球本身的作用力。这些不同尺度上的控制作用最终导致了非均质性烃源岩的发育。

这些前期研究是定量认识烃源岩非均质性及变化尺度的基础，超出了早期从初级生产力、保存环境和沉积速率等少量参数进行定性研究的范畴[17]。但这些不同尺度烃源岩非均质性（尤其是在非常规油气勘探领域）的定量研究，其油气成藏意义如何，还少有人讨论。本文以中国元古界下马岭组烃源岩为例，从有机岩石学、地球化学和烃类运移的角度描述烃源岩非均质性及其在油气成藏中的意义。

1 下马岭组页岩非均质性

下马岭组主要分布于中国华北的燕辽坳陷[18]（见图1）。最新测得下马岭组凝灰岩和斑脱岩的锆石年龄分别为（1 384.4±1.4）Ma和（1 392.2±1.0）Ma，表明是元古代沉积的一部分，并由此推算当时的沉积速率大约为（6.6±1.4）mm/103a[11]。张家口下花园地区下马岭组与下伏铁岭组和上覆侏罗系不整合接触，厚度约为470 m，其中总有机碳含量（TOC值）大于1%的富有机质页岩累计厚度超过200 m，而成熟度（等效Ro值）仅为0.6%，处于低成熟阶段。

图1 中国华北下马岭组露头分布图（据文献[18]修改）

下马岭组中下部发育厚约50 m的硅质岩与黑色页岩交互沉积，其中黑色纸片状页岩的TOC值最高可达24%，氯仿沥青“A”含量最高可达8 800 μg/g以上，含油率超过10%，达到油页岩标准[19]。

1.1 露头特征

下马岭组低成熟度的厚层优质烃源岩在露头上表现出非常明显的非均质性沉积特征，这种非均质性主要体现在大、中2种尺度上。在大尺度上，自上而下依次表现为贫有机质与富有机质间互（1段）、富有机质（2段）、贫有机质与富有机质间互（3段）、贫有机质（4段及以下）4个沉积单元，据此将下马岭组上部350 m的沉积物分为4段（见图2）。在中尺度上，各个沉积段表现出略有差异的韵律性沉积特征，上部1段（0～75 m）主要为黑色页岩与青色泥岩、绿色粉砂质泥岩和泥灰岩间互，中部2段（75～242 m）主要为黑色页岩与薄层灰色页岩或绿色泥岩间互，中下部3段（242～305 m）主要为黑色页岩与硅质岩或绿色泥岩间互，下部4段（305～350 m）主要为紫红色粉砂质泥岩与绿色粉砂质泥岩间互。除4段以外，黑色页岩在下马岭组发育非常普遍，并与其他类型的沉积物间互沉积。根据下马岭组3段的沉积速率（（6.6±1.4）mm/103a）进行估算，下马岭组4个大的沉积旋回所经历的时间分别为11.4 Ma、25.3 Ma、9.5 Ma和7.0 Ma，厘米级厚度的黑色页岩和间互沉积物的沉积旋回时间分别为数千年至数万年不等，这种大、中尺度的沉积旋回被认为是与地球轨道力控制的米氏旋回和古纬度位置控制的哈德里环流有关[11]。有效烃源岩的空间分布则更多受控于盆地结构，如下马岭组黑色页岩主要分布在坳陷区内的斜坡和盆地相（见图1）。

图2 张家口下花园地区下马岭组沉积物的非均质性特征

1.2 显微特征

通过正交偏光显微镜观察发现，下马岭组沉积物中的层理和纹理结构普遍可见。反射光下富有机质纹层多呈黑色、棕黄色、棕褐色，单层厚度约为10～150 μm，呈连续或不连续的波纹状和褶皱状；而间互层贫有机质碎屑层多呈黄色、土黄色，可见明显的石英颗粒和黄铁矿立方体颗粒。在富有机质黑色页岩中（见图3a、图3b），有机质纹层多为黑色，单层厚度较大，有机质含量明显高于碎屑矿物层，且间互频率很高；在贫有机质硅质岩（见图3c、图3d）、灰绿色泥岩（见图3e）和绿色泥岩（见图3f）中，有机质纹层多为棕黄色和棕褐色，单层厚度略小，有机质含量明显高于碎屑矿物层，且间互频率略低。镜下结果也显示在下马岭组多数沉积物中，不同岩性沉积物在有机质纹层数量和碎屑矿物晶粒特征方面均存在明显差异（见图2岩石薄片照片）。上述研究表明下马岭组页岩的微观非均质性特征体现为有机质含量和碎屑物来源的差异。这种时间周期在数年至数十年之内的微观尺度非均质性，可能代表了气候的冷暖干湿交替对初级生产力、碎屑物来源和有机质埋存的控制作用。

图3 下马岭组烃源岩有机岩石学特征

通过扫描电镜观察和能谱结果鉴定，富有机质页岩中的有机质条带清晰可见，厚度约为10～20 μm（约为间互碎屑层厚度的一半）。以图4中的a、b两点为例，位于有机质条带上的a点的碳原子百分比高达70%以上，而碎屑层则在1%以下；而b点的硅原子百分比可达27.4%，硅氧原子比约为1∶2.48，低于石英颗粒的1∶2.0，但高于硅酸盐的1∶3.0，表明该矿物可能为含硅酸盐的黏土矿物。结果同时还显示有机质条带较为致密，孔隙度较低，且多为5 μm以下的微孔隙或纳米孔隙；而在间互的碎屑层孔隙和微裂缝较为发育，尺寸多在微米级（见图4）。碎屑层的微裂缝或孔隙形态虽不规则，但可以横向连通形成层状孔隙和层间微缝。

基于含油样品的电子束荷电效应，利用聚焦离子束-扫描电镜（FIB-SEM）的背散射截面二次成像法，观测到下马岭组黑色页岩中游离烃类的原位分布特征。该方法的空间分辨率可达准纳米级（小于1×10-6m），检出限可达飞摩尔以下（小于1×10-12mol），检出效果及检出限要求明显优于常规的荧光、能谱等方法，能克服样品非均质性导致的分析区代表性差的问题，实现超痕量游离烃赋存状态的原位成像[20]。检测结果显示游离烃主要以条带状或团块状亮斑的形式存在（见图5）。团块状亮斑尺寸多在5 μm以下，呈星散状分布，可能代表了游离烃在有机质条带和碎屑层内微孔隙的聚集。条带状烃类尺寸可达数十微米，且附近多见碎屑矿物颗粒，可能代表了游离烃在微裂缝结构发育的碎屑层中的聚集。在近裂缝位置或者黑色页岩与硅质岩的过渡位置可以观测到更为明显的游离烃聚集情况（见图5a、图5c），且远高于黑色页岩层本身的烃类聚集量，表明有机质生成的游离烃类已经开始向邻近碎屑层或裂缝位置运移，但有机质成熟度较低，生成的烃类有限，仍处于早期运移阶段。因此，游离烃和有机质条带的分布体现了烃源岩的非均质性和烃类的生储运特征。

图4 下马岭组灰黑色页岩（290.4 m）有机质层和碎屑层的间互沉积和孔隙特征（a—有机质层中能谱测定点，b—碎屑层中能谱测定点）

图5 下马岭组沉积物中游离烃赋存状态

1.3 地球化学特征

对下马岭组沉积物进行高精度地球化学分析，结果表明沉积物岩石类型和地球化学变化特征几乎完全一致。以最为典型的第3段为例，沉积物从TOC值3.0%以上的黑色页岩到1.0%以下的硅质岩频繁变化，表征烃类生成潜力的氢指数值与TOC值的变化趋势一致（见图6）。SiO2含量可以表征碎屑石英或硅酸盐矿物组成，其变化趋势与TOC值恰好相反，这与镜下观察到的碎屑矿物与富有机质纹层互层沉积的特征是完全一致的。这种沉积特征在1 m尺度内的旋回变化可出现多达30次甚至更多，富有机质页岩的单层厚度可在1 cm以下，单层沉积物所代表的沉积年限大约为2～5万年，与现代米氏旋回的岁差（2万年）、黄赤交角（4万年）和偏心率半周期（5万年）相近，可能代表了多周期叠加的准周期变化。由此也证明有机质富集和碎屑矿物的组成变化的周期性是烃源岩非均质性的最明显特征。

地球化学特征同样展示出非均质性决定烃类生排组合特征。以图6中1 m厚的沉积旋回为例，黑色页岩TOC平均值为4.49%，而间互硅质岩TOC平均值仅为0.51%。黑色页岩氢指数值（平均值287.0 mg/g）约为硅质岩（平均值143.6 mg/g）的2倍。然而硅质岩的烃指数（平均值20.4 mg/g）和产率指数（平均值0.13）均明显高于黑色页岩（平均值分别为9.0 mg/g、0.03）。黑色页岩和硅质岩的最大热解温度Tmax均为440 ℃，且干酪根碳同位素（δ13Ck）组成（-33.7%、-33.8%）几乎一致，表明这两类沉积物的有机质母源和所经历的热演化特征并无差别，它们的产烃过程和产烃指数在理论上都应该是一致的。造成硅质岩烃指数和产率指数较高的原因可能是由于黑色页岩生成的部分游离烃经短距离运移，进入邻近硅质岩层并储存，导致所测游离烃含量高于硅质岩的实际生成烃量。这与通过FIB-SEM观测到的结果一致，即黑色页岩生成的游离烃类有向近邻硅质岩运移的趋势。

图6 下马岭组3段1 m厚沉积物高分辨率地球化学参数

图7 强非均质性黑色页岩生排烃过程及储集特征

2 烃源岩非均质性的油气成藏意义

烃源岩非均质性给油气资源评价带来不确定性。传统烃源岩评价是将与富有机质泥页岩互层的碎屑岩或碳酸盐岩统一算作一整套烃源岩，可能掩盖了真正的烃源岩信息，造成油气资源量计算误差。研究证实，真正对油气生成有贡献的岩层主要是那些富有机质的泥页岩[21]，互层的贫有机质岩层更多是提供烃类运移通道和储集空间[9]。优质烃源岩层可能只是极薄层的褐色或黑色纹层，它们往往具有极高的有机碳丰度（碳原子百分比高达70%以上）和氢指数，是真正的生烃单元（见图7a）。而低有机质丰度的碎屑岩或碳酸盐岩的烃类生成量很低，甚至没有，不应作为烃源岩的组成部分。一些研究还发现，相对于大套的连续泥岩沉积，具有强非均质性的页岩沉积组合往往具有更高的生烃能力。以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段主力烃源岩为例，与凝灰岩互层的黑色页岩有效碳、氢指数、降解率等参数均大于相同厚度下非均质性较弱的泥岩[22]，其生烃潜力是泥岩的5～8倍。由此可见，若要获得更为精确的资源量评价，需要充分考虑单层厚度、旋回尺度及各自的生烃潜力等源岩非均质性特征。

从油气排驱和储集角度上来看，这种强非均质性沉积物组合具有极好的优势。富有机质纹层作为源生成大量的烃类，但因孔隙度较低，生成的烃类只能吸附在有机质和岩石颗粒表面，或聚集在纳米级的有机质孔和矿物晶间孔中，油气储集能力很低。互层的碎屑岩和碳酸盐岩富含孔隙，可以储集近源生成并运移过来的烃类，其储集能力是富有机质层的百倍以上（见图7b），另外纹层间形成的裂缝可以作为运移通道，把油气运移出去，由此构成优质的源储组合（见图7c）。例如，济阳坳陷沙三、沙四段页岩中，上下邻层页岩有机质含量高，生油窗内的富有机质页岩生油能力强，所生成的原油只需经过极短距离的运移即可进入夹层聚集或排出，所以油气开发的关注重点应该是那些夹层[23]。因此，非常规页岩油气的储集空间可能不仅限于传统意义上作为储集层的大裂缝和大孔隙，也不是前人在富有机质层段内发现的纳米级有机质微孔[24]，而是具有强非均质性烃源岩夹层中的微米级层间孔隙和裂缝，它们除了作为储集空间外，更是作为运输通道把生成的油气输送出去。

强非均质性的页岩组合有利于储集层改造和页岩油气流的形成。一方面是由于夹层的脆性矿物或碳酸盐含量较高，对烃类的吸附作用较小，游离烃类的比例较高；另一方面，生烃过程生成的大量水溶性有机酸阴离子和酚类通过提供氢离子和络合金属可以对夹层碳酸盐和磷酸盐矿物进行溶蚀，产生微孔隙、微裂缝，提高孔隙连通性（见图7c）。研究发现，有机碳含量约7%的页岩在生烃演化过程中，通过消耗35%的有机碳就可使得页岩孔隙度增加4.9%[3]。沾化凹陷沙三段有机质丰度与孔隙度呈正相关[25]，这些增加的孔隙并不全部来自于富有机质层段的纳米级有机质孔，更可能来自于互层的碎屑岩或碳酸盐岩层。由此也解释了为何低有机质含量夹层的生产特征往往要好于高有机碳含量的岩层[26]。

综上所述，强非均质性烃源岩的夹层才是页岩油气赋存的有利场所，夹层的分布和发育程度是影响页岩油气储集量的关键所在。在非常规油气勘探和开发过程中，不仅需要关注盆地的构造分布特征[27]、后期生物改造[28]，更为重要的是要寻找具有高有机碳含量和合适成熟度，并具有强非均质性的页岩-碎屑岩/碳酸盐岩组合。

3 结论与讨论

应该重新审视烃源岩非均质性对油气生成和成藏的影响，尤其是对油气资源评价的参数选择和计算方法，更需要做出一定的修订。传统的资源评价是把各种与富有机质泥页岩互层的岩性组合算作一整套烃源岩，在一定程度上掩盖了真正的烃源岩信息，造成资源量计算偏差。同时又忽视了互层硅质岩和碳酸盐岩的油气运移和储集能力，给油气资源评价的结果带来很大的不确定性，也在一定程度上降低了对非常规油气经济可采储量的估算值。本文研究认为，强非均质性的页岩-碎屑岩/碳酸盐岩互层构成了很好的源储组合。富有机质层作为源岩生成大量烃类，夹层的层间孔隙和裂缝提供储集空间和排烃通道，互层的硅质岩和灰岩等作为最终储集层形成有效的油气层单元。在非常规油气勘探开发中，应对烃源岩的非均质性特征和夹层改造作用给予更多的重视。及时开展烃源岩非均质性的定量研究和夹层改造的技术方法研究，将会有助于油气资源评价和非常规油气的勘探开发。

[1]TISSOT B P,WELTE D H.Petroleum formation and occurrence:A new approach to oil and gas exploration[M].New York:Springer-Verlag,1978.

[2]BOWKER K A.Barnett shale gas production,Fort Worth Basin:Issues and discussion[J].AAPG Bulletin,2007,91(4):523-533.

[3]JARVIE D M,HILL R J,RUBLE T E,et al.Unconventional shale-gas systems:The Mississippian Barnett Shale of north-central Texas as one model for thermogenic shale-gas assessment[J].AAPG Bulletin,2007,91(4):475-499.

[4]邹才能,杜金虎,徐春春,等.四川盆地震旦系—寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现[J].石油勘探与开发,2014,41(3):278-293.ZOU Caineng,DU Jinhu,XU Chunchun,et al.Formation,distribution,resource potential and discovery of the Sinian-Cambrian giant gas field,Sichuan Basin,SW China[J].Petroleum Exploration and Development,2014,41(3):278-293.

[5]GROSJEAN E,LOVE G,STALVIES C,et al.Origin of petroleum in the Neoproterozoic-Cambrian South Oman Salt Basin[J].Organic Geochemistry,2009,40(1):87-110.

[6]CRAIG J,THUROW J,THUSU B,et al.Global Neoproterozoic petroleum systems:The emerging potential in North Africa[J].Geological Society London Special Publications,2009,326(1):1-25.

[7]BHAT G M,CRAIG J,HAFIZ M,et al.Geology and hydrocarbon potential of Neoproterozoic-Cambrian Basins in Asia:An introduction[J].Geological Society London Special Publications,2012,366(1):1-17.

[8]CRAIG J,BIFFI U,GALIMBERTI R F,et al.The palaeobiology and geochemistry of Precambrian hydrocarbon source rocks[J].Marine and Petroleum Geology,2013,40(1):1-47.

[9]WAGNER T,HOFMANN P,FLÖGEL S.Marine black shale deposition and Hadley Cell dynamics:A conceptual framework for the Cretaceous Atlantic Ocean[J].Marine and Petroleum Geology,2013,43:222-238.

[10]ZHANG S C,WANG X M,WANG H J,et al.Sufficient oxygen for animal respiration 1,400 million years ago[J].Proceedings of the National Academy of Sciences,2016,113(7):1731-1736.

[11]ZHANG S C,WANG X M,HAMMARLUND E U,et al.Orbital forcing of climate 1.4 billion years ago[J].Proceedings of the National Academy of Sciences,2015,112(12):1406-1413.

[12]WU H C,ZHANG S H,HINNOV L A,et al.Time-calibrated Milankovitch cycles for the late Permian[J].Nature Communications,2013,4(9):2452-2459.

[13]RUHL M,DEENEN M,ABELS H,et al.Astronomical constraints on the duration of the early Jurassic Hettangian stage and recovery rates following the end-Triassic mass extinction (St Audrie’s Bay/East Quantoxhead,UK)[J].Earth and Planetary Science Letters,2010,295(1):262-276.

[14]BECKMANN B,FLOGEL S,HOFMANN P,et al.Orbital forcing of Cretaceous river discharge in tropical Africa and ocean response[J].Nature,2005,437(7056):241-244.

[15]TRABUCHOALEXANDRE J,HAY W W,BOER P L.Phanerozoic environments of black shale deposition and the Wilson Cycle[J].Solid Earth and Discussions,2012,3(1):29-42.

[16]HOFMANN P,WAGNER T.ITCZ controls on Late Cretaceous black shale sedimentation in the tropical Atlantic Ocean[J].Paleoceanography,2011,26(4):4223.

[17]CHOUGH S,KIM S,CHUN S.Sandstone/chert and laminated chert/black shale couplets,Cretaceous Uhangri Formation (southwest Korea):Depositional events in alkaline lake environments[J].Sedimentary Geology,1996,104(1):227-242.

[18]范文博.华北克拉通中元古代下马岭组地质特征及研究进展:下马岭组研究百年回眸[J].地质论评,2015,61(6):1383-1406.FAN Wenbo.Geological features and research progress of the Mesoproterozoic Xiamaling Formation in the North China Craton:A review after nearly one hundred years of study[J].Geological Review,2015,61(6):1383-1406.

[19]张水昌,张宝民,边立曾,等.8亿多年前由红藻堆积而成的下马岭组油页岩[J].中国科学:地球科学,2007,37(5):636-643.ZHANG Shuichang,ZHANG Baomin,BIAN Lizeng,et al.The Xiamaling oil shale accumulated by rhodophyta over 800 Ma ago[J].SCIENCE CHINA Earth Sciences,2007,50(4):527-535.

[20]王晓琦,孙亮,朱如凯,等.利用电子束荷电效应评价致密储集层储集空间:以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组为例[J].石油勘探与开发,2015,42(4):472-480.WANG Xiaoqi,SUN Liang,ZHU Rukai,et al.Application of charging effects in evaluating storage space of tight reservoirs:A case study from Permian Lucaogou Formation in Jimusar sag,Junggar Basin,NW China[J].Petroleum Exploration and Development,2015,42(4):472-480.

[21]陈建平,梁狄刚,张水昌,等.泥岩/页岩:中国元古宙—古生代海相沉积盆地主要烃源岩[J].地质学报,2013,87(7):905-921.CHEN Jianping,LIANG Digang,ZHANG Shuichang,et al.Shale and mudstone:Essential source rocks in the Proterozoic to Paleozoic marine basins in China[J].Acta Geologica Sinica,2013,87(7):905-921.

[22]邹才能,杨智,崔景伟,等.页岩油形成机制、地质特征及发展对策[J].石油勘探与开发,2013,40(1):14-26.ZOU Caineng,YANG Zhi,CUI Jingwei,et al.Formation mechanism,geological characteristics and development strategy of nonmarine shale oil in China[J].Petroleum Exploration and Development,2013,40(1):14-26.

[23]宋国奇,徐兴友,李政,等.济阳坳陷古近系陆相页岩油产量的影响因素[J].石油与天然气地质,2015,36(3):463-471.SONG Guoqi,XU Xingyou,LI Zheng,et al.Factors controlling oil production from Paleogene shale in Jiyang depression[J].Oil and Gas Geology,2015,36(3):463-471.

[24]LOUCKS R G,RUPPEL S C.Mississippian Barnett Shale:Lithofacies and depositional setting of a deep-water shale-gas succession in the Fort Worth Basin,Texas[J].AAPG Bulletin,2007,91(4):579-601.

[25]姜在兴,张文昭,梁超,等.页岩油储层基本特征及评价要素[J].石油学报,2014,35(1):184-196.JIANG Zaixing,ZHANG Wenzhao,LIANG Chao,et al.Characteristics and evaluation elements of shale oil reservoir[J].Acta Petrolei Sinica,2014,35(1):184-196.

[26]魏威,王飞宇.页岩油气资源体系成藏控制因素与储层特征[J].地质科技情报,2014,33(1):150-155.WEI Wei,WANG Feiyu.The controlling factors of shale resource system and reservoir characteristics[J].Geological Science and Technology Information,2014,33(1):150-155.

[27]CURTIS J B.Fractured shale-gas systems[J].AAPG Bulletin,2002,86(11):1921-1938.

[28]MARTIN R,BAIHLY J D,MALPANI R,et al.Understanding production from Eagle Ford-Austin Chalk System[R].SPE145117,2011.

（编辑 王晖）

Significance of source rock heterogeneities:A case study of Mesoproterozoic Xiamaling Formation shale in North China

WANG Xiaomei1,2,ZHANG Shuichang1,2,WANG Huajian1,2,SU Jin1,2,HE Kun1,2,WANG Yu1,2,WANG Xiaoqi2
(1.Key Laboratory of Petroleum Geochemistry,China National Petroleum Corporation,Beijing 100083,China; 2.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development,Beijing 100083,China)

Taking Mesoproterozoic Xiamaling Formation,Northern China as an example,the heterogeneities of source rock in different scales and hydrocarbon microscopic occurrence are studied based on observation of outcrops and observation with microscopy,and geochemical analysis.The large scale heterogeneities of source rocks are considered to be controlled by the plate movement and paleo-latitude location,while the micro-scale might be controlled by climate changes driven by the astronomical orbit.The constant existence of heterogeneities includes the differences of organic matter,debris sources and porosities.The heterogeneities of source rock should be seriously treated during the evaluation of oil and gas resources,especially the unconventional oil and gas.This kind of heterogeneous source rocks provides excellent source-reservoir assemblage of oil and gas generation,expulsion and accumulation,and new reference indexes for the economic evaluation of unconventional oil and gas.Therefore,quantitative study of the heterogeneity of source rock is of great significance for investigating formation mechanism and resource estimation of unconventional oil and gas.

shale; source rock; heterogeneity; organic laminae; source-reservoir assemblage; unconventional oil and gas resources evaluation; Mesoproterozoic; Xiamaling Formation

国家科技重大专项（2016ZX05004）；国家自然科学基金（41530317）

TE122.2

：A

1000-0747(2017)01-0032-08

10.11698/PED.2017.01.04

王晓梅（1977-），女，山东潍坊人，博士，中国石油勘探开发研究院高级工程师，主要从事油气地球化学研究。地址：北京市海淀区学院路20号，中国石油勘探开发研究院石油地质实验研究中心，邮政编码：100083。E-mail：wxm01@petrochina.com.cn

2016-07-04

2016-12-19