龙湾筒凹陷三维区烃源岩特征及评价

姜 立

(中石油辽河油田分公司 勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010)

龙湾筒凹陷位于内蒙古自治区科尔沁左翼后旗，是开鲁盆地的一个次级构造单元，三维地震工区面积约490 km2。该凹陷的构造走向为北北东向，地层以中、新生代沉积为主，其中下白垩统九佛堂组为勘探的主要目的层，其次为沙海组[1]。三维工区内发育四个洼陷：汉代洼陷、余粮堡洼陷、太平庄洼陷和朝鲁吐洼陷。龙湾筒凹陷的勘探工作始于1956年，区内共完钻各类探井15口，均见到不同级别油气显示，仅有3口井获工业油流[2]。总体而言，龙湾筒凹陷勘探程度低，勘探潜力大。本次研究从分布、类型、演化等方面对烃源岩进行综合评价，为下一步勘探部署提供了基础资料。

1 烃源岩分布特征

前人认为研究区主要发育九佛堂组、沙海组和阜新组3套烃源岩[3-4]。通过岩心观察及录井资料分析，揭示该区九佛堂组上段以灰黑色、深灰色泥岩为主；九佛堂组下段以灰黑色、深灰色泥岩为主，夹薄层油页岩，泥岩中可见粒状黄铁矿，生物化石较为丰富。该时期为凹陷快速断陷期，物源充足且多期次发育，由于伴随火山活动，泥岩单层厚度相对小，但累计厚度较大。沙海组泥岩为半深湖的灰黑、深灰色泥岩及少量泥晶灰岩、油页岩，泥岩中见黄铁矿、植物碎屑及较多碳屑。阜新组泥岩有机质丰度低，埋深浅，对油气形成贡献有限。

从龙湾筒凹陷暗色泥岩厚度及分布范围、埋深等特征来看(见表1)，九佛堂组下段为烃源岩的主要发育层段，其次是九佛堂组上段和沙海组。

表1 龙湾筒凹陷烃源岩特征表

2 有机质丰度

充足的有机质是油气生成的物质基础，有机质丰度决定了烃源岩的生烃潜力[5]。统计完钻井分析化验数据，采用中国石油天然气总公司1995年颁布的陆相烃源岩有机质丰度评价标准(SY/T5735—1995)，对龙湾筒凹陷烃源岩有机质丰度分区带进行评价(见表2)。

表2 龙湾筒凹陷烃源岩有机质丰度评价表

从烃源岩有机质丰度评价表可以看出，汉代洼陷九下段各项指标均达到好烃源岩的标准，而九上段和沙海组烃源岩达到较好～好烃源岩级别；余粮堡洼陷烃源岩无钻井资料，但从洼陷构造演化特征来看，九佛堂早期，余粮堡洼陷与汉代洼陷为一个整体洼陷，晚期被断层切割为两个次洼，因此预测两个洼陷的烃源岩有机质丰度、类型相同；太平庄洼陷九下段烃源岩仅能达到较好级别，而九上段指标较高，为好烃源岩；额尔吐断阶带由于油页岩较为发育，九下段指标较高，有机碳平均值为4.17%，氯仿沥青“A”平均值为0.59%，总烃平均值3 199 mg/kg，生烃潜量平均值45.4 mg/g，达到最好烃源岩级别。

3 有机质类型

3.1 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原子比来绘制范式图以确定干酪根的类型。龙湾筒凹陷44件干酪根元素组成数据统计见图1。

从图1可以看出，九佛堂组下段H/C原子比值分布范围为0.56～1.78，平均值为1.26，O/C原子比值范围为0.01～0.18，平均值为0.06，H/C原子比高、O/C原子比低，有机质类型较好，主要为Ⅰ型和Ⅱ1型。九上段H/C原子比为0.81～1.53，平均值为0.81，O/C原子比为0.08～0.19，平均值为0.14，有机质类型主要为Ⅱ型。沙海组H/C原子比值分布范围为0.74～1.03，平均值为0.82，O/C原子比值范围为0.11～0.21，平均值为0.15，有机质类型主要为Ⅱ2和Ⅲ型。

3.2 干酪根碳同位素组成

有机质稳定碳同位素组成主要取决于有机质来源，热演化期间同位素分馏效应对有机质碳同位素组成影响较小。换言之，有机质的稳定碳同位素组成对母源有较强的继承性，其脂链碳贫13C，而羟基、羰基等基团则相对富集13C，因而干酪根的碳同位素δ13C值可以反映烃源岩有机质类型[6]。通过龙湾筒凹陷16件九佛堂组下段干酪根碳同位素值分析，干酪根δ13C分布范围为-32.1‰～-25.4‰，平均值为-29.1‰，碳同位素值偏轻，表明有机质类型较好，以Ⅰ型或Ⅱ型有机质为主。

3.3 干酪根显微组分

显微镜下干酪根可分为不同的显微组分，研究表明，不同显微组分对应着不同的有机质，如腐泥组是典型的Ⅰ型有机质，而镜质组和惰性组则属于Ⅲ型有机质，因此可依据干酪根中各显微组分的相对含量判别有机质类型，一般用类型指数(Ti)表示。根据干酪根镜下Ti值法标准判定，九佛堂组下段有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主，有机质类型较好，九佛堂组上段样品少，有机质类型为Ⅱ2型，沙海组有机质类型为Ⅱ2型和Ⅲ型。

4 有机质热演化

4.1 干酪根镜质体反射率

对该区干酪根镜质体反射率研究发现，不同区带热演化程度差异较大，并没有呈现出随深度增加，镜质体反射率数值逐渐增大的常规趋势，说明各区带烃源岩热演化程度有较大差别。从统计数据来看，埋深大于1 700 m，Ro基本都在0.5%以上，表明有机质热演化基本进入低成熟阶段；埋深大于2 200 m，Ro基本在0.7%以上，有机质进入成熟演化阶段。

4.2 岩石热解参数

有机质在埋藏过程中随着热应力的升高逐步生烃时，活化能较低，容易成烃的部分往往更多地被优先裂解，因此，随着成熟度的升高，残余有机质成烃的活化能越来越高，相应地生烃所需的温度也逐渐升高，即Tmax逐渐升高，这是Tmax作为成熟度指标的基础[6]。通过对本区135件样品分析可知，在埋深达到1 700 m时，大多数样品Tmax高于435 ℃，烃类物质已经开始形成并进入低成熟阶段；达到2 200 m，多数样品Tmax高于440 ℃，烃类物质大量形成并进入成熟阶段。

4.3 甾、萜烷异构化比值

甾、萜烷化合物随热演化程度的加深，低稳定的构型(αα、R)向热力学较稳定的立体构型(ββ、20S、22S)转化，稳定构型与低稳定构型的比值随有机质热演化程度的增加而呈一定规律的变化，例如C2920S/(S+R)值的增加与Ro值的增大呈明显的正相关性，因此其变化可作为有机质成熟度的标尺[7]。研究区34个样品数据分析表明，埋深大于1 700 m，C2920S/(S+R)值均大于0.22，埋深大于2 200 m，C2920S/(S+R)值均在0.4以上。

综合干酪根镜质体反射率、岩石热解参数和甾、萜烷异构化比值分析结果，认为龙湾筒凹陷的烃源岩在埋深1 700 m时进入低成熟阶段，2 200 m进入成熟阶段。九佛堂组烃源岩演化平面分布呈现以下特征：太平庄洼陷和余粮堡洼陷的热演化程度最高，Ro最高达到1.0，汉代洼陷次之，Ro最高达到0.8，而额尔吐断阶带有机质热演化程度最低，Ro均在0.7以下，属于低成熟阶段。

5 资源量估算

从已钻探成果来看，龙湾筒凹陷三维区主要的生油区是汉代洼陷、余粮堡洼陷、太平庄洼陷和额尔吐断阶带，而朝鲁吐洼陷由于缺失沙海组地层，同时九佛堂组厚度相对较薄，埋深浅，演化程度低，故对油气生成贡献差于其他地区。

笔者采用有机碳法，对三维区主力洼陷的资源量进行了估算。根据有机碳含量及有机碳转化系数来计算资源量，公式如下：

Q=H×S×D×C×Kc

式中，Q为资源量，t；H为生油层厚度，m；S为生油区面积，m2；D为生油岩密度，t/m3；C为生油层的有机碳含量，%；Kc为有机碳转化系数[8]，%。C采用九佛堂组烃源岩有机碳含量平均值1.99%，Kc在最有利生油区用1.2%，较有利生油区用1%，在此基础上计算远景资源量为1.08×108t。

6 结论

1)研究区九佛堂组下段暗色泥岩为主力烃源岩，除额尔吐断阶带，全区九下段烃源岩基本进入成熟阶段。

2)初步预测三维区远景资源量为1.08×108t，表明该区具备形成中小型油气田的物质基础，具有一定的资源潜力和勘探前景。