辽河油田东部凹陷中南段古近系烃源岩地球化学特征研究

赵景蒲

(东营市自然资源和规划局,山东 东营 257000)

辽河盆地构造上分为三个凹陷三个凸起,分别为西部凹陷、东部凹陷、大民屯凹陷及西部凸起、中央凸起、东部凸起[1],其中三个凹陷是辽河盆地主要的油气富集区。在三个凹陷中,西部凹陷和大民屯凹陷的勘探程度较高,而东部凹陷的勘探程度较低,勘探潜力较大。笔者研究工区位于东部凹陷中南段,南起大32井,北至热40井,东、西以三维工区为边界。东部凹陷从下到上存在多套烃源岩[2]。辽河断陷深陷期从下往上发育了沙四段、沙三段、沙一—二段及东营组四套烃源岩层[2-3]。就东部凹陷而言,只有沙三段、沙一段、东营组这三套烃源岩层。笔者从有机质丰度、有机质类型及有机质成熟度等[4]方面对东部凹陷中南段古近系烃源岩进行深入分析,为东部凹陷中南段资源潜力的估算提供依据,并为后续勘探工作指明方向。

1 有机质丰度

烃源岩有机质丰度反映烃源岩中有机质的数量特征,是形成油气的物质基础[5]。目前评价烃源岩有机质丰度的指标主要有烃源岩中的有机碳含量(TOC)、热解生烃潜量(S1+S2)和氯仿沥青“A”含量(EOM)等指标[6]。

从东部凹陷中南段烃源岩有机质丰度评价参数含量分布(表1)可以看出,研究区沙三段有机碳含量最为丰富,大于1%的有机碳含量达到71.11%,有机碳含量平均值为1.9%;其次为沙一段,其中大于1%的有机碳含量为44.19%,有机碳含量平均值为1.46%;东营组烃源岩质量最差,大于1%的有机碳含量为7.14%,大部分有机碳含量小于0.4%,为92.86%,有机碳含量平均值为0.25%。

研究区烃源岩总生烃潜量平均值为3.52,沙三段烃源岩热解生烃潜量值最高,热解生烃潜量值大于6 mg/g占14.28%,平均值为4.60;沙一段烃源岩热解生烃潜量次之,大于6 mg/g占10%,平均值为3.05,均沙三段和沙一段烃源岩属于较好烃源岩,东营组烃源岩热解生烃潜量值最低,大于 6 mg/g比例为0,平均值为1.34,属较差烃源岩。

表1 古近系各层段烃源岩有机碳含量、生烃潜量、氯仿沥青“A”含量对比

研究区沙三段氯仿沥青“A”含量最为丰富,大于0.1%的氯仿沥青“A”含量达到43.24 %,氯仿沥青“A”含量平均值为0.143 8%;其次为沙一段,大于0.1%的氯仿沥青“A”含量达到23.46%,氯仿沥青“A”含量平均值为0.081 3%;东营组烃源岩质量最差,大于0.1%的氯仿沥青“A”含量无,氯仿沥青“A”含量平均值为0.013 7%。

综合各层段有机碳含量、热解生烃潜量、氯仿沥青“A”含量并结合烃源岩有机质丰度评价标准(表2)可知,沙三段烃源岩生烃潜力最好,属于优质烃源岩;沙一段生烃潜力次之,属于较好烃源岩;东营组烃源岩生烃潜力最差。

表2 烃源岩有机质丰度评价标准(据黄第藩等,1980)

2 有机质类型

烃源岩质量的优劣与有机质的类型密切相关。多种有机地球化学指标可用于划分烃源岩有机质类型,常规指标主要有干酪根镜检、干酪根氢-碳、氧-碳原子比(H/C-O/C),热解氢指数(IH)等,可以通过上述指标对烃源岩有机质类型进行分类(表3)。

2.1 干酪根镜检

依据干酪根的镜下鉴定,分辨出不同性质的有机显微组分,即类脂组、壳质组、惰质组和镜质组,并计算出它们各自所占的百分数,利用此数计算出类型指数T值,按T值的分布区间据三类四分法将干酪根划分为Ⅰ型(腐泥型)、Ⅱ1型(腐泥腐殖型)、Ⅱ2型(腐殖腐泥型)、Ⅲ型(腐殖型)共4种类型。

T=[(腐泥组含量×100+壳质组含量×50+镜质组×(-75)+惰质组×(-100)]/100.

括号中的加权系数是根据干酪根中各显微组分对生油的贡献能力制定的,研究区东部凹陷干酪根类型组成特征见表4。

表4 东部凹陷中南段干酪根类型组成特征

结合干酪根类型频率分布直方图(图1)可以看出,研究区古近系东营组,沙一段,沙三段干酪根的类型以Ⅱ1、Ⅱ2型为主,占50%以上;部分属于腐殖型,其中又以沙三段腐殖型有机质含量最多,含量占样品总数的45%。东营组及沙一段还含有少量腐泥型有机质,分别为样品总数的10%及3%左右。

图1 东营组、沙一段、沙三段干酪根类型直方图

2.2 干酪跟碳-氢、氧-碳原子比

干酪根H/C、O/C原子比是划分烃源岩有机质类型的传统指标,人们通常采用H/C、O/C两个比值作图(范氏图),这种方法能反映出不同类型有机质(干酪根)的演化轨迹。从图2中可以看出,沙三段有机质主要位于Ⅱ2型干酪根演化径迹附近,随着深度加深,演化程度增高,偏向于Ⅱ1型干酪根演化径迹附近;沙一段有机质在热演化程度较低的情况下主要位于Ⅱ2型干酪根演化路径附近。

图2 根据H/C、O/C原子比划分干酪根类型

2.3 热解氢指数

本次对研究区21个样品测试分析报告中岩石热解参数-氢指数(IH)进行统计分析(图3),按IH单项指标划分,研究区沙一段和沙三段烃源岩生烃指数分布主要位于小于150 mg/g区间,即按上示分类标准主要为Ⅲ型干酪根及Ⅱ1型干酪根,含极少Ⅱ2型干酪根(图4)。

图3 沙一段、沙三段氢指数分布直方图

图4 根据氢指数和最高热解峰温度(Tmax)

3 有机质成熟度

有机质成熟度是衡量烃源岩实际生烃重要指标,是评价一个地区或烃源岩系生烃量及资源前景的重要依据之一[8]。评价烃源岩成熟度的指标甚多,有些适用于热演化作用的全过程,如镜质体反射率(Ro)、热解峰顶温度(Tmax)等。根据镜质体反射率(Ro)和热解峰顶温度(Tmax)可将有机质的演化过程划分为未成熟、低成熟、成熟、高成熟和过成熟五个阶段[7](表5)。

表5 有机质成烃演化阶段及判别指标

3.1 热解峰顶温度

根据东部凹陷中南段烃源岩样品的热解分析结果,沙一段热解峰顶温度在434～461 ℃,有机质演化处于低成熟阶段,Tmax一般在井深2 252 m附近达到开始进入成熟阶段的435 ℃。沙三段热解峰顶温度在437～483 ℃,有机质演化处于成熟阶段,Tmax一般在井深2 759 m附近达到开始进入成熟阶段的435 ℃(图5)。

3.2 镜质体反射率

镜质体反射率是确定烃源岩成熟度的常用参数,是表征有机质热演化的指标[9-14]。镜质体反射率受地温梯度和时间的影响,同时也与岩性有关。根据研究区镜质体反射率统计(表6)可知,研究区沙一段有机质演化处于低成熟阶段,沙三段有机质演化处于成熟阶段。

图5 沙一段和沙三段Tmax与深度的关系

表6 东部凹陷中南段镜质体反射率统计

4 结 论

(1)通过有机质丰度的详细研究,研究区沙三段、沙一段属于潜在的烃源岩,多种指标反映其质量较好,分别属于好烃源岩和较好烃源岩。

(2)从有机质类型多种指标研究来看,古近系烃源岩以Ⅱ2型为主,沙三段以Ⅱ2～Ⅲ为主,Ⅱ1较少,沙一段为Ⅱ1～Ⅲ,东营组为Ⅱ2～Ⅲ。

(3)研究区有机质热演化程度相对较高,Ro值一般为0.52%～1.06%,沙一段有机质处于低成熟阶段,沙三段有机质处于成熟阶段。