阜康凹陷中下侏羅統煤系烴源巖地球化學特征

付 歡，王振奇，王澤勝，龐秋維，況 昊

（1.油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室·長江大學 ，湖北荊州 434023；2.中國石油新疆油田公司勘探開發研究院）

阜康凹陷中下侏羅統煤系烴源巖地球化學特征

付 歡1，王振奇1，王澤勝2，龐秋維1，況 昊1

（1.油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室·長江大學 ，湖北荊州 434023；2.中國石油新疆油田公司勘探開發研究院）

阜康凹陷侏羅系烴源巖為一套沼澤相-淺湖相含煤沉積，通過研究系統評價了該套烴源巖的生烴潛力，認為其泥巖有機質豐度高、類型以Ⅱ2—Ⅲ型為主、處于中等熱演化階段，主要以生濕氣為主；煤層及共生的碳質泥巖生烴母質為Ⅲc型，以鏡質組為主，以生氣為主，同時亦能形成一定數量的輕質油。前人研究認為，位于白家海凸起最北端的彩南油田原油中侏羅系烴源巖的貢獻平均為60%左右，董1井頭屯河組原油也來源于侏羅系烴源巖；彩17井八道灣組天然氣既有八道灣組煤層氣，又有二疊系平地泉組油型氣混合的可能，表明侏羅系烴源巖的生烴潛力在準東地區油氣勘探過程中具有十分重要的意義。

中下侏羅統；油源對比；烴源巖評價；阜康凹陷

阜康凹陷是準東地區地層發育最全、烴源巖最多、構造變動最小、相對勘探程度最低的一個凹陷。阜康凹陷侏羅系烴源巖主要發育于中下侏羅統八道灣組、三工河組和西山窯組，為一套沼澤相-淺湖相含煤沉積，有機質豐度高，有機質類型主要以Ⅲ型為主，具有良好的生烴潛力。位于白家海凸起最北端的彩南油田原油中侏羅系烴源巖的貢獻平均為60%左右［1-2］，中石化中部4區塊董1井中侏羅統頭屯河組原油穩定碳同位素值偏重（-26.1‰），與侏羅系原油δ13C值相近，為侏羅系煤系烴源巖［3］。彩17井八道灣組天然氣既有八道灣組煤層氣，又有二疊系平地泉組油型氣混合的可能［4］。因此，中下侏羅統烴源巖的地化特征及勘探潛力值得關注。

1 侏羅系煤系烴源巖平面分布特征

中下侏羅統以辮狀河-辮狀河三角洲-湖泊相沉積體系為主體，其泥巖互層夾煤層為主要烴源巖［5］。侏羅系共有八道灣組煤巖、泥巖、碳質泥巖，三工河組泥巖，西山窯組煤巖、泥巖、碳質泥巖等7套烴源層［6］。根據準噶爾盆地八道灣組和三工河組泥質烴源巖厚度圖（圖1），結合已鉆揭井的統計分析中下侏羅統暗色泥巖最大的沉積中心在阜康凹陷，最大厚度在900 m以上，有效面積為5 212 km2，另一個沉積中心在東道海子北凹陷，暗色泥巖達700 m，往白家海凸起有一定程度的減薄。據鉆井資料統計中下侏羅統煤巖在研究區均有分布，只是在較高的部位有剝蝕，如沙北凸起彩19井附近，煤層的沉積中心位于阜北斜坡區阜16井附近，最厚達60 m。

圖1 研究區中下侏羅統暗色泥巖等厚圖

2 侏羅系煤系烴源巖地球化學特征

2.1 色譜特征

總體上看侏羅系烴源巖普遍含有較高的姥鮫烷，而植烷含量相對較低，Pr／Ph的平均值為3.50，C21＋ C22／C28＋ C29分布區間為1.12～7.86，反映了侏羅系沉積有機質是以陸源為主，且沉積于較氧化的環境［2］。侏羅系巖樣檢測結果顯示，主峰碳主要為C23，所有樣品的正構烷烴分布曲線均為齒狀的非平滑曲線（圖2），個別泥巖樣品為雙峰形說明母源除主要以陸源高等植物輸入外，也有部分低等水生生物的輸入。侏羅系巖樣的正構烷烴CPI值和OEP值均大于1.0，具奇碳優勢，其中CPI值變化不大，最大為1.61，最低為1.01，但OEP值變化較大，最大為2.96，最低為1.1，且靠近凹陷中心巖樣CPI和OEP值均趨近1.0，說明白家海-阜北斜坡區所檢測的侏羅系巖樣成熟度有一定變化，大多數處于未熟-低成熟階段，阜康凹陷斜坡區部分巖樣已處于成熟階段［7］。

圖2 阜北斜坡區侏羅系巖樣正構烷烴分布

2.2 烴源巖生物標志化合物特征-質譜特征

侏羅系烴源巖總體上C19三環萜烷含量比較高，常常是C19比C20、C21稍小一些，該比值都在0.6以上。C19與C23的比值基本上在0.5以上，有的甚至高達13。五環萜烷的分布特征是C27、C29藿烷的含量特別高，與C30藿烷的強度相差不多。Ts（C27三降藿烷）相對Tm的含量很低，Ts／Tm的比值通常小于0.2，而二疊系烴源巖中Ts／Tm一般在0.5以上。整體上看，侏羅系樣品的γ- 蠟烷含量低，伽馬蠟烷／C30藿烷的比值通常小于0.1，與二疊系差別很大，二疊系烴源巖中伽馬蠟烷／C30藿烷一般在0.2以上，反映了沉積水體不穩定的濱湖沼澤和三角洲平原沼澤相。C29甾烷異構化參數C29ααα20S／（20S＋20R）、C29αββ（αββ＋ααα）分布范圍分別為0.23～0.49、0.24～0.63。C31藿烷22S／（20S＋20R）分布為0.45～0.6，表明侏羅系巖樣處于未熟-低成熟階段，且多數樣品已處于低成熟階段［8-9］。侏 羅 系 烴 源 巖 αααC29膽 甾 烷 （20R ）和αααC27膽甾烷（20R）含量相對比較高，C27甾烷仍略低于C29甾烷，而αααC28膽甾烷（20R）含量比較低，泥巖樣品αααC27膽甾烷（20R ）／αααC29膽甾烷（20R）的比值為0.4以上，αααC28膽甾烷（20R）／αααC29膽甾烷（20R）在0.3～0.45之間，構成“V”型結構，煤和碳質泥巖樣品αααC27膽甾烷（20R ）／αααC29膽甾烷（20R ）的比值常小于0.2，αααC28膽甾烷（20R）／αααC29膽甾烷（20R ）比值基本小于0.3，構成反“L”型結構。

2.3 油源對比

阜康斜坡帶阜11井，阜2井、沙15井、東道2井區侏羅系地層中原油碳同位素值比較大，δ13C分布為-27.32‰～-26.25‰ ，平均-26.79‰（表1）。類異戊二烯烷烴中姥鮫烷占很大優勢，Pr／Ph值一般大于3，為一定氧化沉積環境下陸源高等生物輸入的標志［6］；在三環萜烷的分布上（圖3），該類原油以C19、C20三環萜烷為主，其它萜烷則相對很低，C24四環萜烷很明顯地高于C26三環萜烷，C24四環萜烷／C26三環萜烷比值一般大于4。C29甾烷異構化參數 C29ααα20S／ （20S＋ 20R）、C29αββ （αββ＋ααα）、分布范圍分別為0.38～0.78、0.26～0.65，多為未熟- 低熟原油［10］；此外該類原油基本不含β-胡蘿卜烷。這些原油與侏羅系烴源巖具有相同特征，應該來源于侏羅系烴源巖。

3 侏羅系煤系烴源巖生烴潛力評價

3.1 有機質豐度

中下侏羅統八道灣組、三工河組和西山窯組泥質烴源巖的地球化學參數見表2。阜康凹陷下侏羅統八道灣組泥巖平均有機碳含量為1.91%，多數樣品大于1.1%，熱解生烴潛量為3.06mg／g；氯仿瀝青“A”為0.58%；三工河組平均有機碳含量為0.84%，熱解生烴潛力為2.2 mg／g，氯仿瀝青“A”含量為0.025%；西山窯組平均有機碳含量為0.82%，熱解生烴潛力為1.0 4 mg／g，氯仿瀝青“A”含量為0.03%.總體上中下侏羅統有機質豐度為差-中等。中下侏羅統中的炭質泥巖和煤層展示了良好的生烴潛力［11］，J1b煤層平均有機碳含量為39.30%，熱解生烴潛力為141.12 mg／g，氯仿瀝青“A”含量為2.78%。

表1 侏羅系原油與侏羅系不同類型烴源巖各組分數據

圖3 阜北斜坡區源巖與原油萜類和甾類化合物質色譜圖

3.2 有機質類型

通過阜北斜坡區中下侏羅統暗色泥巖IH與I0關系（圖4）可以看出，八道灣組和三工河組、西山窯組泥巖有機質的類型基本上分布在Ⅱ2- Ⅲ型，以Ⅲ型為主。全顯微組分統計顯示中下侏羅統暗色泥巖以富含鏡質組為特征，含量高達70%，殼質組平均含量為24.2%，貧腐泥組，以陸源高等植物占優勢，極少見到藻類體和瀝青質體，為典型的腐殖型母質［12］。煤層及共生的碳質泥巖的顯微組分以鏡質組為主，為20%～95%，殼質組含量平均為14.3%，生烴母質屬于Ⅲc型（表3），以生氣為主，同時亦能形成一定數量的輕質油［13-14］。

表2 阜北斜坡區中下侏羅統泥巖、煤有機地化特征

3.3 有機質成熟度

圖4 阜北斜坡區泥巖有機質類型

表3 阜北斜坡區煤層巖石學及地化參數

阜北斜坡區侏羅系有機地化分析數據統計表明中下侏羅統Ro為0.67%～0.8%，處于低熟-成熟階段。隨著阜康凹陷北斜坡向南，由于侏羅系地層埋深逐漸增大，其烴源巖的成熟度也將逐漸增高，可能會達到成熟—高成熟，以煤成氣為主，并伴有一定數量輕質油［15］。通過熱模擬發現，侏羅紀末下侏羅統烴源巖白家海凸起靠近東道海子斷裂和阜北斜坡區地區Ro值在0.5%～1.3%（圖5），除此之外的其余白家海地區Ro值小于0.5%；阜康凹陷Ro值在1.3%～1.8%，處于濕氣階段［16］。

圖5 阜北斜坡區下侏羅統烴源巖現今Ro平面變化

3.4 綜合評價

總的來說，下侏羅統八道灣組泥巖為一套有機質豐富，有機質類型為Ⅱ2—Ⅲ型低成熟的烴源巖；三工河組的泥巖為一套有機質豐度一般，類型為Ⅱ2—Ⅲ型烴源巖。八道灣組和西山窯組煤層有機質豐度高，類型為Ⅲc型，對研究區的天然氣貢獻較大，僅次于石炭系、二疊系。分布在阜康凹陷及其斜坡區的侏羅系中下統烴源巖預計資源量為1.54×108t。

4 結論

（1）侏羅系烴源巖普遍含有較高的姥鮫烷，而植烷含量相對較低，C19含量比較高，常常是C19比C20、C21稍小一些，Ts相對Tm的含量很低。甾烷分布形勢大致呈“V”或反“L”型，反映了侏羅系沉積有機質是以陸源為主。C29甾烷異構化參數C29ααα20S／（20S＋20R）、C29αββ（αββ＋ααα）、分布范圍分別為0.23～0.49，0.24～0.63，Ro為0.67%～0.8%，表明白家海-阜北斜坡區所檢測的侏羅系巖樣大多數處于未熟-低成熟階段，阜康凹陷斜坡區部分巖樣已處于成熟階段。

（2）侏羅系下侏羅統八道灣組泥巖為一套有機質豐富，類型為Ⅱ2—Ⅲ型低成熟的中等烴源巖。三工河組的泥巖為一套有機質豐度一般，類型為Ⅱ2—Ⅲ型的差-中等烴源巖。八道灣組和西山窯組煤層有機質含量高，類型為Ⅲc型，以生氣為主，同時亦能生成一定數量的輕質油。

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The depositional system for hydrocarbon source rocks of Jurassic in Fukang sag is a set of swamp---shallow lacustrine coal-bearing deposits.The systematic analysis of hydrocarbon-generating potential indicates the mudstone is of high organic matter abundance，the main types of which areⅡ2-Ⅲand in medium heat evolutionary stage.The previous study showed that the source rock from Jurassic accounted for 60%averagely and had a significant role in hydrocarbon exploration process in Zhundong area.

32 Geochemical characteristics of middle-lower Jurassic coal measures in Fukang sag

Fu Huan et al（Key Laboratory of Oil and Gas Resources＆ Exploration（Ministry of Education），Yangtze University，Jingzhou，Hubei 434023）

Middle-Lower Jurassic；oil-source correlation；hydrocarbons source rock evaluation；Fukang Sag

TE112.113

A

1673-8217（2011）06-0032-04

2011-05-20；改回日期：2011-07-12

付歡，1984年生，在讀研究生，主要從事石油地質方面的研究。

吳官生