海安凹陷曲塘次凹阜宁组页岩油油源分析

2019-01-21，，，，，，，，，，.

非常规油气 2018年6期

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(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452)

油页岩是一种高灰分的固体可燃有机矿产，其中的液态烃类未进行运移，低温干馏可获得类似天然石油的页岩油，属于非常规油气资源。它以资源丰富和开发利用的可行性而被列为21世纪非常重要的接替能源。它与石油、天然气、煤一样都是不可再生的化石能源，在近200年的开发利用中，其资源状况、主要性质、开采技术以及应用研究方面都积累了不少经验。随着技术进步和环保意识的增强，油页岩资源从单纯的能源利用发展到综合利用，极大地提高了资源利用率，降低了成本，减少了环境污染，为资源的可持续利用提供了保障。

油页岩资源在世界许多地区都有分布，但并不均匀，主要分布于美国、俄罗斯、加拿大、中国、扎伊尔、巴西、爱沙尼亚、澳大利亚等国家。在美国，大约75%的油页岩集中在科罗拉多州、犹他州和怀俄明州。中国油页岩资源丰富，地质年代主要集中在中生界、新生界，含油率中等偏好，主要分布在东部、中部的平原和黄土地区。目前，世界大部分油页岩分布区地质勘探程度低，很难对全球的油页岩资源量进行正确预测，只有部分国家对油页岩进行了初步的勘探和评价工作，有待于进一步勘探开发。中国东部的苏北盆地曲塘次凹古近系阜二段见到大量的油气显示，发现有页岩油，并已有部分探井获得了工业油流，表明其具有良好的油气勘探开发前景。笔者在观察岩心的基础上，利用大量的地球化学测试资料，对曲塘次凹阜二段油页岩油源进行综合评价，对今后曲塘次凹的油气勘探具有重大的意义。

1 地质背景

近年来，页岩油日益引发国内外石油行业的关注。国内专家和学者结合中国实际地质情况进行了大量的理论研究和前沿探索工作[1-2]，指出中国页岩油资源潜力巨大。第三次全国油气资源评价结果显示，中国油页岩资源丰富，品质中等偏好，仅次于美国，居世界第二位[3-4]，开发潜力巨大。

曲塘次凹位于海安县-姜堰区境内，是苏北盆地海安凹陷晚白垩世以来形成的箕状断陷，北接泰州低凸起，东邻海北次凹，南邻通扬隆起(图1)。自北向南发育北部断阶带、中部深凹带、东部斜坡带和南部斜坡带，具有“北断南超、北陡南缓、北深南浅”等特征[5-7]。阜宁组发育于盆地坳陷阶段，自上而下依次可以分为阜宁组一段、阜宁组二段、阜宁组三段、阜宁组四段 4 个层段，是海侵时沉积的一套半深湖-深湖相暗色油页岩，也是海安凹陷曲塘次凹内最重要的生油岩[8-9]。目前已在海安凹陷曲塘次凹阜宁组地层中获得油流，预示着盆地内存在巨大的油气勘探潜力。

图1 研究区位置示意Fig.1 Geographic location in the study area①-海北断层；②-曲北断层；③-北陵断层带；④-新街断层；⑤-富安断层带；⑥-安东断层带；⑦-安丰断层带；⑧-曹灶断层带；⑨-梁南断层。

2 油源对比

2.1 族组分

生油岩中原始母质的性质和生化组成在很大程度上决定了相应石油的族组成特征[10-12]。曲塘凹陷中的源岩和原油族组分数据见表1，其中饱和烃含量>非烃含量>芳烃含量>沥青质含量，源岩与原油均存在这一规律，并且源岩与原油各组分含量较为接近，表明它们具有同源性，即阜三段的原油来自阜二段烃源岩。

表1 源岩与原油族组分数据Table 1 Components data of source rocks and crude oils

2.2 碳同位素

有机质的同位素组成，首先与环境的同位素组成及生化过程所导致的同位素分馏效应有关，也与演化过程中的同位素分馏效应有关[13-15]。当母源、环境条件和演化程度相同时，则油—油、油—岩之间的稳定碳同位素将产生可比性。根据曲塘凹陷源岩干酪根与原油碳同位素分析数据(表2)发现，碳同位素分布规律：非烃>干酪根>沥青质>芳烃>原油>烷烃，说明随着馏分的极性增加，碳同位素值也增加，油—岩可能具有亲缘关系。图2中，生油岩干酪根的δ13C值比从相关的原油同位素类型曲线估计出的δ13C值相差0.5‰左右，并且干酪根的δ13C值落在原油组分的δ13C构成的趋势线上或附近，表明油—岩可能具有亲缘性，阜三段的原油来自阜二段的烃源岩。

表2 源岩干酪根与原油碳同位素δ13C数据Table 2 Data of source rock kerogen and crude oil carbon isotope δ13C

图2 干酪根与原油碳同位素类型曲线Fig.2 The curves of carbon isotopes of kerogen and crude oil

2.3 生物标志化合物

生物标志化合物来自生物，在成油过程中又保持着稳定的碳骨架和基本的结构特征，保留着原始有机质的信息，成为理想的油源对比指标，均具有“指纹”意义[16-20]。据源岩与原油饱和烃的m/z217和m/z191质量色谱图(图3)显示，曲塘凹陷的源岩与原油的C27-C28-C29甾烷的“指纹”特征比较相似，均呈现出“V”字形，并且Tm/Ts比值相差较小，表明两者具有亲缘关系。

曲塘凹陷中的源岩和原油中ααα-20R-C27～C29甾烷相对含量分布见表3，其中ααα-20R-C29达到50%左右，具有相对优势。并且源岩与原油ααα-20R-C27～C29甾烷分布相似，表明它们具有同源性，即阜三段的原油来自阜二段烃源岩。