松辽盆地石碳—二叠系烃源岩评价

高岩冰

（大庆油田勘探开发研究院有机地球化学研究室，黑龙江大庆163712）

1 研究的目的及意义

随着我国各生油盆地勘探程度的不断提高，人们逐渐将找油的目光转向深部地层，进行高熟—过熟石油的勘探。近年来石油生成理论和实践方面的突破，逐渐使人们认识到地质条件下有机质生成油气的过程是多母体、多期次的具有多种演化机理和生成条件的复杂过程。所以地质条件下高熟—过熟石油的存在是毋庸置疑的，而且目前在某些沉积盆地已发现有高熟—过熟石油的存在，因此对松辽盆地石炭—二叠海相及陆相过渡相沉积环境下形成的石炭—二叠系源岩评价具有现实意义。

2 松辽盆地C-P有机质的丰度

有机碳含量被广泛应用于油气源岩有机质丰度的评价中。但从岩样中直接测出来的有机碳实际上代表的是有机质在演化过程中发生了生、排油气作用后剩余下来的残余有机碳，特别是对于那些演化程度较高、有机质类型好、已经大量生成并排出过油气的源岩来说，尽管其原始岩石有机质含量可能很高，但实测有机碳值可能是相当低的。因此直接采用实测有机碳值进行油气源岩评价显然是不妥的，应该对岩样的实测有机碳值进行原始有机碳含量恢复。这一方法综合考虑了有机质类型及演化程度对有机质丰度的影响，利用多元统计分析计算得到了原始有机碳系数恢复。

根据松辽盆地碎屑岩有机质丰度划分标准及我国对碳酸盐岩生油岩的有机质丰度划分界限，结合本区地表岩石特征，确定了评价本区二叠系泥岩板岩个别为好生油岩和差生油岩级别，大多数为较好生油岩，石炭系灰岩为好或较好生油岩，能够为油气生成提供物质基础，可以作为生油气源岩。

3 松辽盆地C-P有机质的类型

不同类型的有机质具有不同的生油气潜力和特征。用于有机质类型评价的指标比较多，一般有有机元素组成法、热解法、气相色谱法、干酪根显微镜检法、碳同位素组成法及生物标志化合物法等对本区源岩性质进行综合评价。

（1）通过对吉林、龙江地区石炭、二叠系岩样有机元素范·克威伦图和热解HI-OI图分析，石炭—二叠系样品中有机质大部分属于Ⅲ型干酪根，也有些样品属于Ⅱ型有机质，说明有机质生物先体为陆相高等植物或水生生物与陆源高等植物的混合体。石炭系10个样品的热解类型指数值平均为1.76（范围：0.4～3.0），而二叠系13 个样品平均值为1.39（范围：0.3～3.0），也证明有机质为Ⅲ型或Ⅱ2型。

通过对中、下石炭统及上、下二叠统岩样中正构烷烃碳数分布曲线分析，可见石炭系岩样具有双峰特征，说明石炭系有机质的二元构成特点。二叠系有机质来源的二元性特征比较明显，尤其是上二叠统岩石中双峰特征明显，有的样品中前峰高于后峰，前峰以水生生物来源的C17或C19为主峰，后峰则以陆源植物成因的C27或C25、C29为主峰；下二叠统样品以后峰高的双峰型有机质供给为主。说明上二叠统岩石中有机质性质好于下二叠统。

（2）由二叠系岩石干酪根有机质显微组成特征可见干酪根中含惰质体组分比较多，但也有的样品中富含壳质体组分，干酪根显微组成亦反映出二叠系源岩有机质具有混源偏陆相植物来源的性质。另外，下章将要提到的石炭、二叠系样品中甾烷标志化合物类型指标C27/(C27+C28+C29)甾烷平均值为0.33，这也证明源岩中有机质性质主要为二元混合型。

综上所述，石炭—二叠系岩石有机质生物先体为陆相高等植物或水生生物与陆源高等植物的混合体。样品中有机质大部分属于Ⅲ型干酪根，也有些样品属于Ⅱ2型干酪根。

4 松辽盆地C-P有机质的成熟度

有机质成熟度是反映油气源岩演化程度的重要指标，从前面可以看出，本区石炭系、二叠系样品的演化程度并不太高，碳数分布曲线呈锯齿状，说明源岩中有机质的成熟度不是很高。

（1）生标化合物：随着有机质演化程度的逐渐增加，甾烷逐渐从14α17α生物构型转化为14β17β地质构型，进而转化为13β17α的重排甾烷，另外甾烷化合物侧链构型也逐渐从20R转化为20S构型，但当其转化率为50%～55%，即达到最终平衡状态。霍烷化合物构型也随演化程度的变化而变化，生物构型的17β18β型藿烷随成熟度增加逐渐转化为17β21α和17α21β两种地质构型；同甾烷相似，藿烷侧链构型则逐渐从22R转化为22S构型，转化平衡是可达到60%左右。另外，藿烷分子随成熟度增加而逐渐断裂变短，形成Tm和Ts，由于Ts的稳定性高于Tm，Tm/Ts也可以反映有机质的成熟度。总之，松辽盆地周边石炭—二叠系样品的演化程度不是很高。

（2）镜质体反射率：从以上反映演化程度的指标可以看出，藿烷分析数据及Rm1%数据均表明生油岩成熟度较低，盆地内部钻遇的石炭—二叠系也存在许多泥岩（未变质），未达到变质作用阶段；而Ro%、Rm2%数据则反映生油岩的演化程度很高。

是什么原因造成两种分析结果出现矛盾，至今还没有确实可靠的资料来说明。但有机质在遭受风化作用过程中可以导致演化程度增加，某些样品的高Ro值还可能与岩浆侵入后的热液烘烤作用有关；另据Peter K.E.和Moldown J.H.对含有机质的磷酸岩和硅酸岩样品进行水和热解分析表明：在加热两种岩样过程中，干酪根原始母质产生甾烷和藿烷，它们以异构化比率为基础的生成速率比那些从未加热岩石中抽提出的甾烷和藿烷表现出不同的甾烷和藿烷异构化比率，而且在热解温度较高时（＞330℃），磷酸岩样品的甾烷和藿烷异构化比率会突然降低，而硅酸岩样品中却不出现此种情况。可见含有机质的磷酸岩样品在演化过程中会使生物标志化合物的比值发生倒转。即当成熟度较高时，生物标志化合物指标[如 C29-5α14β17β/(ββ+αα)和 C29-5α20S/(20S+20R)]值却降低，这种显现可能是由于异构化作用和异构体不同程度的破坏作用所引起的。

根据以上现象，我们可以推测生物标志化合物指标值偏低的原因可能是由于本区源岩中含有磷酸岩，所以在源岩有机质热演化过程中，生物标志化合物指标发生了“倒转”所致。但现在我们尚没有可靠的分析数据来证明，因此这只能是一种推测。所以在研究实测地区样品的成熟度时，将以上样品反映的成熟特征进行了综合，确定该研究区内生油岩的演化程度达到了成熟—过成熟阶段。

5 烃源岩综合评价

通过对前面三个方面的综合评价，松辽盆地石炭—二叠系源岩，其内含有机质丰度均比较高，属于较好烃源岩，而且石炭系岩层的有机质丰度高于二叠系；岩石中的有机质类型大多为Ⅱ2型或Ⅲ型，有机物先体主要为陆源高等植物或水生生物与陆源植物的混合体，生油岩中有机质已达到成熟—过成熟阶段，具有一定的生油能力和较强的生气能力。

6 结论

通过源岩分析评价，结果证明石炭—二叠系发育烃源岩，实测地区岩石内含有机质丰度均比较高，而且石炭系岩层的有机质丰度高于二叠系；岩石中的有机质类型大多为Ⅱ2型或Ⅲ型，有机物先体主要为陆源高等植物或水生生物与陆源植物的混合体，生油岩中有机质已达到成熟—过成熟阶段，具有一定的生油能力和较强的生气能力。另外，石炭—二叠系生油层的厚度较大，可以预测，石炭—二叠系的油气产量、特别是产气量是相当可观的，具有良好的油气勘探前景。