南堡2号构造东营组烃源岩生烃潜力评价

褚万功，刘晓晨，李松波

（中国石油渤海钻探第一录井分公司，天津300280）

1 概述

油气成藏的物质基础是烃源岩，正确认识油藏构造单元中烃源岩特征及其分布规律是油气勘探的关键。虽然前人对南堡凹陷进行了大量的研究，但是都是片面的综合研究，少有详细地对南堡2号构造东营组单层烃源岩特征进行详细的研究。对于研究区域烃源岩详细研究，可以指导下一步的油气勘探。作者依据井壁取芯样品、钻井取芯样品，进行储集岩热解地球化学分析，对南堡2号构造东营组烃源岩生、排烃研究，为提高油藏勘探开发提供详实的基础数据。落实了南堡凹陷南堡2号构造东营组烃源岩特征，从而为南堡油田下步勘探部署提供有效的决策依据。

2 区域地质概况

南堡2号构造位于南堡凹陷中部，呈北向展布，属于潜山披覆背斜构造带，有利勘探面积350km2，截止目前已完成三维地震523km2。西接南堡1号构造，东连南堡3、4号构造，夹持于林雀和曹妃甸生油次凹之间。整体呈北东向展布，分为东、西两个背斜，西部背斜为发育在南堡2号潜山之上的披覆背斜，第三系主要发育近东西向和北东向两组断层，形成断层发育复杂化的背斜构造；东部背斜是一个北东向的断裂构造带，有利勘探面积大，断层发育，构造复杂，是油气聚集的有利场所。

3 勘探现状

南堡凹陷南堡2号构造的主要烃源岩为东营组、沙河街组暗色泥岩和灰黑色油页岩；断层、不整合面及砂体均可成为油气的运移通道，发育有多套生储盖组合和多种油气藏类型，断层油气藏、岩性油气藏，下第三系“自生自储”式和上第三系“下生上储”式浅层油气藏。主要勘探层位是古近系东营组和沙河街组。近年来已逐步进入隐蔽油气藏勘探阶段，勘探难度越来越大，至2020年4月共完成探井、评价井61口，进尺23.0×104m3，属于成熟探区。

4 样品和实验

研究区域烃源岩主要以深灰色、灰色泥岩以及灰黑色油页岩为主。本次研究的样品为钻井过程中获取的井壁取芯、钻井取芯样品，共获取样品89个，为了保证数据的准确性，在样品出井筒3min之内进行取样密封保存，然后进行储集岩热解地球化学分析，从而保证了样品分析数据的可靠性。

实验用LH-DHLY地化录井仪（Geo-Chemical Logging Instrument）型热解仪，在不同升温速率条件下将样品以90℃保留2min，然后从300℃以50℃/min速率加热升温至600℃。保留时间1min，然后在相同的加热温度范围和升温速率条件下，以10℃的温度间隔收集热解产物并进行气相色谱分析，从气相色谱图上定出各个温度段气体（C1-C5）和液体（C6+）组分的含量，分别为气态烃（S0）、液态烃（S1）、裂解烃（S2）、以及裂解烃（S2）峰顶温度Tmax，最后使用LH-TANY残余碳分析仪分析，以600℃恒温12min，得出残余有机碳碳含量S4。

5 烃源岩地球化学特征

通过对烃源岩的地球化学特征研究，可以判断岩石具备烃源岩的条件，哪些烃源岩是有效的烃源岩，具备生烃潜力。通常判断烃源岩地球化学特征的方法包括三个方面：有机质类型、有机质丰度与有机质成熟度。

由于岩石中的有机质丰度是评价油气生成的的重要参数，作者依据总有机碳（TOC）和储集岩热解地球化学生烃潜量（S1+S2）评价本区域有机质的丰度。实验分析数据如表1所示。

表1 南堡2号构造东营组烃源岩地球化学特征

5.1 总有机碳（TOC）

石油有机成因说指出：沉积岩地层中有机质只有少部分转化成石油与天然气并排出，因此，我们测出的残余有机碳同样可以反映有机质的丰度。可以对有机质丰度进行评价，从而为油气勘探提供有价值的数据。

通常情况下，认为总有机碳（TOC）质量分数大于1.0%为好烃源岩，介于0.6%~1.0%为中等烃源岩，介于0.4%~0.6%之间为差烃源岩，小于0.4%为非烃。南堡凹陷南堡2号构造东营组烃源岩主要为暗色泥岩与灰黑色油页岩。从实验数据可以看出，南堡凹陷南堡2号构造东营组烃源岩总有机碳（TOC）质量分数介于1.220%~3.907%之间，平均值为2.252%，研究区域烃源岩为好的烃源岩。

5.2 生烃潜量（S1+S2）与有机质成熟度

依据地球化学家研究表明，利用储集岩热解地球化学方法可以评估出生油岩生烃潜量，利用热解的方法使岩石中的有机质全部热解降解形成石油天然气，也就是所谓的生烃潜力，就是指储集岩热解地球化学分析参数中的液态烃S1和裂解烃S2的含量之和。通常情况下，认为生烃潜量大于6.0mg/g好烃源岩，属于深湖—半深湖沉积；生烃潜量介于2.0~6.0mg/g之间为中等烃源岩，属于半深湖—浅湖沉积；生烃潜量介于0.5~2.0mg/g之间为差烃源岩，生烃潜量小于0.5mg/g为非烃源岩。

虽然油气是由有机质生成的，但有机质不一定就是油气，从有机质转换为油气需要一系列的物理化学变化，变化需要时间与温度的耦合，烃源岩的成熟度，可以有效地判断烃源岩有机质是否生成油气资源的关键参数。

根据储集岩热解地球化学参数以及计算参数划分有机质类型：依据氢指数（HI）、生烃潜量（S1+S2）划分烃源岩类型。有效碳PC（%）=0.083×（S0+S1+S2）；降解率D（%）=PC/TOC×100。通过研究区域烃源岩有机质储集岩热解地球化学计算参数分析，得出生烃潜量（S1+S2）介 于4.905~21.639mg/g之 间，平 均 值 为10.855mg/g；有效碳PC介于0.408%~1.796%之间，平均值0.903%；降解率D介于30.57%~43.129%，平均值为39.592%；Tmax介于428℃~454℃之间，平均值445℃。研究区域烃源岩有机质热演化阶段主要为成熟阶段，有机质类型主要为Ⅱ1型干酪根，少量Ⅰ型干酪根,烃源岩有机质为中等—好烃源岩。

5.3 生烃剖面评价

从图1可以看出南堡XX井从2500m左右即已明显开始生油，从图中还可以确定东营组烃源岩有机质直接成气门限深度为3200m、成油门限为2500m。成油后进一步裂解成气的门限为4500m，同时，可以看出东营组烃源岩主要生油区和主要生气区的深度范围分别为为2500~5000m、大于3200m。

图1 南堡XX井生烃剖面图

6 结论

（1）南堡凹陷南堡2号构造的东营组地层烃源岩有机质含量高，干酪根类型主要为Ⅱ1型干酪根，少量Ⅰ型干酪根。总有机碳（TOC）质量分数介于1.220%~3.907%之间，平均值为2.252%，属于大量生油阶段。

（2）南堡凹陷南堡2号构造东营组生烃潜量生烃潜量（S1+S2）介于4.905~21.639mg/g之间，平均值为10.855mg/g，烃源岩有机质为中等—好烃源岩，热演化程度主要为成熟阶段，有利于油气资源的生成。综合分析认为南堡2号构造东营组烃源岩具有良好的资源前景。

通过本次分析解释评价，建议甲方对南堡2号构造预探井南堡2-XX井东营组油页岩层段进行射孔，喜获工业油流，开创了南堡凹陷南堡2号构造第一口页岩油井，为下步勘探开发指明了方向。

7 建议

（1）建议冀东油田在南堡凹陷南堡2号构造部署更多的探井，增加钻井取芯与井壁取芯数量，进行多项分析化验技术分析，获取更多的有价值数据，更进一步落实研究区域的生烃潜量，对研究区域进行生、排烃潜力评价。从而指导南堡油田南堡2号构造勘探开发。

（2）建议冀东油田对南堡凹陷南堡2号构造东营组油页岩与暗色泥岩井段进行射孔、酸化压裂，进行油气资源开采。