長嶺凹陷腰南5井嫩江組烴源巖地化特征及油源對比研究

劉曼麗，徐　文，彥士清，陳杏霞

(中國石化東北油氣分公司，吉林長春 130062)

長嶺凹陷腰南5井嫩江組烴源巖地化特征及油源對比研究

劉曼麗，徐文，彥士清，陳杏霞

(中國石化東北油氣分公司，吉林長春 130062)

摘要：為了證實長嶺凹陷嫩江組烴源巖發育程度以及嫩江組四段原油與嫩江組一段、二段烴源巖關系，通過長嶺凹陷腰南5井嫩江組一、二段泥巖生潛指標的系統取樣評價，采用有機碳、巖石熱解和飽和烴色質譜分析方法，證實嫩江組烴源巖中的油頁巖段有機碳大于10%，生烴潛量大于100 mg/g，有機質類型為Ⅰ、Ⅱ1 、Ⅱ2型，總體上為腐泥型、腐殖腐泥型，有機質類型好。精細對比腰南5井嫩四段原油與嫩一段、嫩二段以及青山口組烴源巖分子地球化學特征，明確了嫩江組一段頂部-二段底部泥巖和嫩江組四段原油具有親緣關系。

關鍵詞：長嶺凹陷；嫩江組；烴源巖，地球化學特征；油源對比

長嶺凹陷位于松遼盆地中央坳陷區南部，面積超過2×104km2，中石化礦權區面積為7 323.88 km2，具有斷坳雙層結構，坳陷層具有統一的沉積區，沉積穩定。盆地中心主要位于北部的乾安、大安地區。由大情字井低凸起、乾安次凹、黑帝廟次凹、西部斜坡、西南隆起區、東南隆起區和華字井階地7個構造單元構成，腰南5井位于黑帝廟次凹(圖1)。

圖1　腰南5井地理位置圖

以往大量研究表明長嶺凹陷層發育兩套烴源巖，即青山口組一段和嫩江組一段、二段[1]。青山口組湖相-湖沼相烴源巖已得到充分的證實[2]，嫩江組一段、嫩江組二段沉積時期，湖盆進入第二次興盛期，此時湖盆范圍最大，之后逐漸退縮，廣泛沉積了嫩江組半深湖-深湖相暗色泥巖，但以往認為嫩江組烴源巖為低熟烴源巖，不具有生烴能力。2012年，針對嫩江組部署實施的腰南5井在嫩江組四段鉆獲工業油流。嫩江組油源的研究主要有兩個問題：①難以確定嫩四段原油源于嫩江組還是青山口組；②厚度為150～200 m的嫩江組一、二段暗色泥巖是否為有效烴源巖。

1樣品與實驗

研究的烴源巖和油樣取自于長嶺凹陷腰南5井嫩江組。實驗方法主要有：

(1)有機碳分析：儀器為WR-12型碳測定儀。分析巖樣經過5%的鹽酸加熱煮沸，除去碳酸鹽(無機碳)，過濾烘干后，在1 500 ℃下燃燒生成二氧化碳氣體，進入分子篩中經熱導池鑒定其含量。

(2)巖石熱解分析：儀器為巖石熱解分析儀。樣品加熱過程中排出的氣態烴、液態烴和熱解烴由氫火焰離子化鑒定器檢測，排出的二氧化碳由熱導鑒定器或紅外鑒定器檢測，熱解后的殘余有機質加熱氧化生成的二氧化碳也由熱導鑒定器或紅外鑒定器檢測，或氧化生成的二氧化碳催化加氫生成甲烷后再由氫火焰離子化鑒定器檢測。

(3)飽和烴色譜質譜分析：儀器為惠普公司5890臺式質譜儀。色譜柱為HP一5 ms石英彈性毛細柱(30 m×0.25 mm×0.25 m)；升溫程序為50 ℃恒溫2 min，溫度50 ℃至100℃的升溫速率為20 ℃/min，100 ℃至310 ℃的升溫速率為3 ℃/min，310℃恒溫15.5 min；進樣器溫度300℃，載氣為氦氣，流速為1.04 mL/min，檢測方式為多離子掃描。

2實驗結果

2.1嫩江組烴源巖評價

長嶺凹陷大量鉆井均揭示嫩江組暗色泥巖及油頁巖發育，統一單井厚度為500～800 m，其中嫩一段-二段暗色泥巖厚度為150～200 m，具有較好的物質基礎。

腰南5井位于長嶺凹陷南部沉降中心，水體深度大，嫩江組一、二段烴源巖有機質豐度，均達到了好-較好的程度，其中油頁巖段有機碳值已超過10%，生烴潛量值超過100 mg/g，有機質豐度非常高。通過統計嫩江組一、二段烴源巖有機質類型分布特征，可以明顯看出嫩一段類型偏Ⅰ、Ⅱ1型，而嫩二段則偏Ⅱ1、Ⅱ2型，總體上為腐泥型及腐殖腐泥型，有機母質以水生微生物和湖相藻類為主。腰南5井位于沉降中心，水體深度大，有機質類型品質優于其它地區，特別是嫩一段中下部，主要為Ⅰ型，干酪元素分析表明主要以殼質組與腐泥組為主，類型較好(圖2)。

圖2　腰南5嫩江組一、二段烴源巖有機質類型分布圖

2.2烴源巖分子地球化學特征

利用腰南5井嫩江組一段、二段烴源巖系統取樣分析烴源巖分子地球化學特征，從圖3正構烷烴色譜圖上可以看出，正構烷烴具有明顯的奇偶優勢，OEP值為1.0～1.2，說明嫩江組烴源巖成熟度不高。類異戊二烯烷烴Pr /Ph值在2以上，說明嫩江組烴源巖形成于淡水湖相環境，以水生低等生物輸入為主，高等植物輸入量比較有限[3-5]，這與前面所述烴源巖有機質類型是一致的。

嫩江組沉積時期為大面積的湖泛期，工區范圍內沉積變化較小，但不同時期自然環境與氣候還是有差異，生物組成有所不同，導致不同深度的烴源巖各類生物標志化合物分布特征也存在一定的差異。1 760～1 769 m(嫩二段)全巖色譜呈現前峰單峰型，C13-C15為主峰，有較高三環萜烷和四環萜烷，有一定數量的低碳數五環三萜，甾烷系列呈現C27優勢。1 770～1 832 m(嫩二段-嫩一段)全巖色譜呈現雙峰型，C13-C15為前主峰，C21-C23為后主峰，三環萜烷和四環萜烷相對較低，低碳數五環三萜基本沒有，甾烷系列C27和C29基本平衡。1833～1 873 m(嫩一段)全巖色譜呈現后峰單峰型，C21-C23為主峰，有較高三環萜烷和四環萜烷，有一定數量的低碳數五環三萜，甾烷系列呈現C27優勢(圖4)。說明不同深度沉積時期，有機質類型存在差異，在此基礎上可將嫩江組烴源巖分為三類，作為下面嫩江組精細油源對比的依據。

圖3　腰南5井嫩江組一、二段烴源巖正構烷烴分布圖

圖4　腰南5井嫩江組一、二段烴源巖甾烷分布圖

2.3油源對比研究

腰南5井嫩江組一、二段烴源巖、原油與青山口組一段烴源巖、原油的生物標志化合物分布特征的對比(圖5)，表明烴源巖間存在較大的差異，嫩江組源巖、原油中指示成熟度的參數Ts小于Tm，重排甾烷/規則甾烷較低[6]，而青山口組源巖與原油均較高，指示沉積環境的伽馬蠟烷在青山口組源巖和原油中分布廣泛[7]，而在嫩江組源巖和原油中幾乎沒有分布。指示特定有機質輸入的三環、四環萜烷在青山口組源巖與原油中分布較廣，而嫩江組基本沒有。說明嫩四段原油成熟度較青山口組原油成熟度偏低，處于低熟-成熟階段，嫩四段原油沉積環境與生油母質明顯有別于青山口組。

通過分析腰南5井原油分子地球化學特征，可以較為明顯的看出，原油正構烷烴呈現雙峰型，三環、四環萜烷的含量較低，甾烷呈現C29略高于C27[8]，這與前面所述第二類烴源巖中各類生物標志化合的分布特征極為相似，因此認為腰南5井嫩江組原油與1 770～1 832 m烴源巖(嫩一段-嫩二段)具有較強的親緣關系(圖6)。

圖5　青山口組與嫩江組一、二段烴源巖生物標志化合物分布對比圖

圖6　腰南5井嫩江組一、二段源巖與原油生物標志化合物分布特征對比圖

3結論

(1)腰南5井嫩江組一、二段烴源巖有機質豐度高，類型以Ⅰ、Ⅱ1型為主，嫩一段烴源巖大部分已經達到成熟階段，嫩二段烴源巖成熟度低，總體評價為優質的烴源巖。根據源巖生物標志化合物分布的差異將嫩江組源巖定性分為三類。

(2)通過腰南5井嫩四段原油與嫩江組一、二段烴源巖及青山口組源巖和原油的對比，認為嫩江組四段的原油來源于嫩江組一、二段烴源巖，與青山口組源巖不存在親緣關系。

(3)精細油源對比表明腰南5井嫩四段原油與1 770～1 832 m烴源巖(嫩一段-嫩二段)具有較強的親緣關系。

參考文獻

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[3]韓淑喬，張堃，趙天強.宜川地區太原組-山西組烴源巖評價[J].石油地質與工程，2014,28(1)：8-14.

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[7]陳立軍,王 樂,何文忠,等，鄂爾多斯盆地下寺灣油田原油地球化學特征及油源對比[J].石油地質與工程，2014,28(4)：51-57.

[8]孟凡巍,周傳明,袁訓來,等.通過C27/C29甾烷和有機碳同位素來判斷早古生代和前寒武紀的烴源巖的生物來源[J].微體古生物報,2006,23(1):51-56.

編輯：王金旗

文章編號：1673-8217(2016)03-0056-04

收稿日期：2015-12-10

作者簡介：劉曼麗，工程師，1980年生，2005年畢業于中國地質大學(北京)地質專業，一直從事石油地質勘探研究工作。

中圖分類號：TE122.3

文獻標識碼：A