鄂尔多斯盆地延长探区延长组泥页岩有机地球化学特征及评价

2020-08-01陈奕奕高栋臣孙细宁

非常规油气 2020年1期

陈奕奕，高栋臣，孙细宁.

(陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安 710075)

多年来的勘探实践表明，鄂尔多斯盆地中生界延长组长7、长9泥页岩是盆地内重要的生烃层系[1-5]。随着近年来非常规油气资源的兴起，其作为探区内页岩油气的主要目的层系而备受关注。烃源岩被定义为在天然条件下曾经产生和排出过烃类并且已形成工业性油气聚集的细粒沉积[6]。泥页岩能否成为烃源岩关键在于是否有油气生成并产生聚集，而有机质作为油气生成的物质基础，其自身的有机地球化学特征对烃源岩的生烃潜力起着决定性的作用。同时，由于页岩油气藏具有自生自储的特点，有机质的含量、成熟度等在一定程度上影响着泥页岩储层储集，包括孔隙发育程度、渗透率、比表面积等。并且页岩有机质作为页岩气吸附的重要载体，与泥页岩的总含气量密切相关[7]。因此，正确认识和精细评价泥页岩有机地球化学特征对于指导后期勘探部署和工业化开采具有重要意义。

1 地质背景

鄂尔多斯盆地是我国华北地台西部经历了古生代稳定沉降、中生代坳陷迁移、新生代周边扭动、断陷的多旋回叠合的陆相大型含油气盆地。依据该盆地的构造演化史和现今的构造形态可划分为伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、陕北斜坡、天环坳陷及西缘冲断构造带6个一级构造单元[8-10]。在鄂尔多斯盆地的演化进程中，中生代是盆地内部油气生成聚集的重要阶段，火山活动事件及构造运动加剧，湖盆扩张提供了丰富的有机质生成条件和保存条件，为油气的生成与运移成藏提供了良好的动力学背景。

延长组是在盆地演化过程中秦岭海槽关闭后逐渐形成的，中三叠世盆地进入了坳陷发育阶段，沉积物主要为河流—湖泊陆源碎屑岩。延长组在其沉积过程中经历了湖盆发育初期平原河流及三角洲环境、中期湖泊环境以及晚期三角洲—泛滥平原—河流环境3个阶段[11-12]。其中，长7和长9分别沉积了一套湖泊相暗色泥页岩层系，并压裂成功获得工业油气流[13]，是本文研究的主要目标层系。

2 有机质丰度

泥页岩中的有机质是生烃的物质基础，生烃量与泥页岩中的有机质数量往往有着密切的联系[14-16]。一般说来，有机质的丰度越高，体积越大，其生烃潜力越大[17-18]。通过对有机质的丰度进行评价，可以明确源岩生烃母质的数量，同时为资源量计算提供参数，为资源评价提供依据。

根据本次测试结果，延长组泥页岩有机碳含量较高，其质量分数为3.2%～15.2%，平均为6.8%(图1a)；氯仿沥青“A”的含量为0.31%～1.15%，最高可达1.72%，峰值为0.6%～0.8%，平均为0.71%(图1b)；生烃潜量为10.2～69.93 mg/g，平均为18.28 mg/g(图1c)。参照我国陆相烃源岩地球化学评价方法标准(表1)[19]，延长组泥页岩总体达到了好—最好烃源岩级别。

表1 陆相烃源岩地球化学评价方法(SY/T 5735—1995)Table 1 Geochemical evaluation method of continental source rocks (SY/T 5735—1995)

3 有机质类型

3.1 泥页岩热解参数

岩石热解参数也是用来划分泥页岩有机质类型的良好指标[20-21]。本次热解分析的样品中，氢指数(HI)分布在59～408 mg/gTOC之间，平均为192.8 mg/gTOC；最大热解峰温(Tmax)分布在339～474 ℃之间，平均为457 ℃；降解率(D)分布在5.8%～42.0%，平均为22.4%。根据Tmax-D图版(图2)，泥页岩有机质类型以Ⅰ型—Ⅱ1型为主。但根据Tmax-HI图版(图3)，多数样品在Ⅰ型—Ⅱ1型有机质范围内，部分样品落入Ⅱ2型有机质范围内。由于多数样品的氢指数小于300 mg/gTOC，总体偏低，而Tmax较高，分析其是由于有机质生烃并运移出源岩造成的，进而影响了Tmax-HI版图法的有机质类型识别。因此，研究区长7、长9页岩样品的有机质类型主要以Ⅰ型—Ⅱ1型为主。

3.2 干酪根显微组分

通过对研究区内的泥页岩样品进行干酪根显微组分镜下分析，结果表明，区内样品的显微组分为腐泥组、镜质组和惰质组，未观测到壳质组。其中，腐泥组只观察到无定形体，透射光下颜色以棕色为主，可见较浅的棕黄色和较深的棕褐色，紫外光下荧光显示较强，颜色为黄色、黄绿色，以无一定形态为显著特征，呈不均匀絮状、团块状、花朵状或颗粒状弥漫于整个光片视域，百分含量从46%～91%不等，平均可占到干酪根总含量的65%(图4)。

镜质组和惰质组二者均具有一定形态，常呈棱角状、棒状、颗粒状，但镜质组相对惰质组的透光性更好，透射光下为棕红色、棕褐色，紫外光下呈褐色、暗褐色，具有弱荧光或局部荧光，而惰质组组分在透射光下为黑色，完全不透明，不具荧光显示。通过镜下显微组分的含量估算，样品的镜质组含量平均为20%，惰质组的含量平均为15%(图5)。综上，探区内延长组泥页岩的干酪根显微组分腐泥组最为发育，镜质组次之，而惰质组最不发育。根据中国石油勘探开发科学研究院地质实验室提出的分类标准，研究区长7、长9页岩样品的有机质干酪根类型总体以Ⅰ型和Ⅱ1型为主(表2)。

表2 有机质类型镜下鉴定结果Table 2 Microscopic identification of organic matter types

4 有机质成熟度

泥页岩有机质成熟度是烃源岩评价的重要指标，只有当有机质达到或超过一定温度和时间相互作用的门限值时，才能在热力作用下大量生成烃类[13]。目前，评价有机质热演化程度常用的指标有镜质体反射率和最大热解峰温等[20-23]。

样品实测数据表明，研究区长7泥页岩镜质体反射率Ro值为0.51%～1.25%，长9泥页岩镜质体反射率Ro值为0.48%～1.32%。参照陆相烃源岩成熟阶段划分标准，长7样品均已进入生烃门限，33%的样品处于低成熟阶段，67%的样品处于成熟阶段(图6a)；长9处于未成熟阶段和高成熟阶段的样品各占总样品数的3%，低成熟阶段样品占比为33%，61%处于成熟阶段(图6b)。热解数据表明，极少数样品的最大热解峰温低于440 ℃，处于未成熟或低成熟阶段，其余分布在440～474 ℃，平均为450.9 ℃，说明探区内除去极少数泥页岩样品处于未成熟阶段外，其余大部分样品均已进入低成熟—成熟阶段，甚至有部分样品达到高成熟阶段。