奈曼凹陷烃源岩地球化学特征

2018-10-23田涯

石油地质与工程 2018年5期

关键词：沙海干酪根佛堂

田涯

（中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010）

1 沉积环境及岩性特征

奈曼凹陷位于内蒙古自治区通辽市奈曼旗境内，是开鲁盆地西南侧的一个次级负向构造单元，西南与元宝山凹陷相邻，西北与张三园子–新庙凹陷相望，东与八仙筒凹陷为邻[1]，其下白垩统面积约800 km2。构造走向NNE向，呈狭长带状分布（图1）。

图1 奈曼凹陷区域构造位置

奈曼凹陷发育沙海组（K1sh）、九佛堂组上段（K1jf上）、九佛堂组下段（K1jf下）共三套烃源岩层。其中沙海组为湖盆发育的鼎盛时期，湖盆面积最大，暗色泥岩特别发育，分布十分稳定，单层厚20 m以上，厚者达百米，泥岩厚度与地层基本一致。九佛堂组上段为湖盆扩大生长发育阶段，湖相暗色泥岩较发育，厚300～400 m，颜色以灰绿色为主，质不纯，多为粉砂质泥岩，与砂砾岩、粉砂岩互层出现，单层厚5～60 m，变化较大。九佛堂组下段为盆地早期发育的产物，沉积时期处于凹陷演化的快速断陷期，湖盆底部凹凸不平，暗色泥岩受沉积中心控制，北厚南薄，发育于中央偏北，泥岩与浅灰色凝灰质粉细砂岩呈互层出现，单层厚5～10 m，最厚达400 m。

2 有机质丰度与类型

有机质丰度主要包括有机碳（TOC）、氯仿沥青“A”、总烃、生烃潜量等参数，综合分析认为：该区九佛堂组下段生油岩有机质丰度高，可以达到好烃源岩标准，沙海组为较好烃源岩，九佛堂组上段为较差烃源岩。

有机质类型是衡量烃源岩质量的重要标志，不同类型的有机质，其生烃潜力、产烃类型、门限深度（温度）和生烃过程都有一定的差异[2–4]。本次主要从干酪根镜检、岩石热解参数、氯仿沥青“A”、族组分、干酪根元素等方面对奈曼凹陷烃源岩的有机质类型进行了系统分析（表1）。

表1 奈曼凹陷有机质丰度统计

2.1 干酪根镜检

根据透射光荧光干酪根显微组分鉴定方法，对奈1井18个烃源岩样品有机组分进行分析，腐泥组干酪根含量一般大于50.0%，最大可达91.0%；镜质组为8.7%～53.0%。根据干酪根镜下TI值法分类标准判定，本区烃源岩干酪根为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型干酪根比其他类型的干酪根产生更多的挥发性和可抽提组分，是一种高产石油的干酪根。Ⅱ型干酪根热解产量比Ⅰ型低，但仍是良好的生油母质。根据烃源岩所处层位来看，沙海组烃源岩干酪根以Ⅰ型为主，也有Ⅱ1型分布，九佛堂组上段多为Ⅱ2型，九佛堂组下段以Ⅰ型和Ⅱ1型为主（表2）。

表2 奈1井干酪根镜检组分统计

2.2 岩石热解特征

根据奈1井氢指数（IH）与热解峰温关系图（图2）可以看出，奈曼凹陷烃源岩有机质类型从Ⅰ型到Ⅲ型均有分布。沙海组以Ⅰ型干酪根为主，也可见Ⅱ型干酪根；九佛堂组上段有机质类型相对较差，主要为Ⅱ2型及Ⅲ型干酪根；九佛堂组下段烃源岩主要为Ⅰ型、Ⅱ1型干酪根。

2.3 氯仿沥青“A”特征

图2 奈1井烃源岩热解参数IH–Tmax关系

沉积岩中可溶沥青组分相对含量可用来研究生油气母质的类型及热演化经历。从奈1井各层段烃源岩氯仿沥青“A”的族组成各馏分的含量可知，饱和烃较高，大部分样品均在40%以上；芳香烃含量相对较低，约15%；非烃+沥青质比较高，大于30%；饱和烃/芳香烃为2.00～5.66，（非烃+沥青质）/总烃为0.01～2.87。总之，本区的有机质沥青组分中烃类的含量较高，尤其是饱和烃较为丰富。根据中国中、新生代油（气）源岩有机质类型划分标准，确定该区烃源岩母质类型以腐泥、腐殖–腐泥型为主（表3）。

表3 奈1井沥青“A”族组分统计

2.4 干酪根元素组成

干酪根元素分析方法是通过用干酪根的H/C和O/C原子比来绘制的Van Krevelen图以确定干酪根的类型。奈1井干酪根Van Krevelen图表明沙海组有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型，九佛堂组上段则较差，主要为Ⅱ2型，九佛堂组下段有机质类型为Ⅰ、Ⅱ1型（图3），与干酪根镜检及岩石热解法得出的结果基本相同。

图3 奈1井干酪根范氏图

3 有机质成熟度

根据奈1井镜质体反射率随深度变化图可以看出，随着埋深的增加，镜质体反射率Ro值也随之增加，奈曼凹陷烃源岩在沙海组Ro值大于0.50%，已经进入了低成熟阶段，到了九佛堂组，烃源岩Ro值均大于0.75%，已经完全进入了成熟阶段（图4）。

图4 奈1井镜质体反射率随深度变化

奈1井生油岩地球化学综合剖面显示，氯仿沥青“A”的含量及“A”/TOC值随着深度的增加而增大，只是九佛堂组下段顶部的值相对较高，分析认为沙海组已经进入低熟阶段，到九佛堂组已进入成熟阶段。生油层沥青“A”族组成所取样品中，总烃的含量均超过了50%，沙海组和九佛堂组上段多数样品超过了60%，但其中饱和烃占主要份额，相比饱和烃含量，芳烃的含量较少（图5）。随着埋深的增加，可溶烃中正构烷烃的主峰碳位前移，由C25～C29前移C17～C25，样品具有奇偶优势，在1 008～2 030 m井段的样品OEP值由3.41下降到1.00左右，之后OEP值又经历了从2.66下降到1.00的变化阶段。从源岩有机质正构烷烃的特征看，有着高分子量烃类进一步降低，低分子量烃类逐渐增加，反映有机质的成熟度由低成熟向成熟阶段演化的特征。

有机质颜色变化主要取决于所在地区的古地温，并与有机质的成熟度有一定的对应关系。随着埋藏深度的增加，有机质碳化程度增加，颜色由浅变深，即可根据有机质颜色的变化，判断其成熟程度。奈1井样品孢粉颜色指数为 2.0～4.0（表4），根据热变指数及氧化特征，可认为该区烃源岩已进入低熟、成熟阶段[5–9]。