吳起-志丹地區長7優質烴源巖特征及分布研究

吳江平，高峰博，陳世海

(陜西延安石油天然氣有限公司，陜西西安 710018)

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吳起-志丹地區長7優質烴源巖特征及分布研究

吳江平，高峰博，陳世海

(陜西延安石油天然氣有限公司，陜西西安 710018)

綜合利用巖心、測井曲線、烴源巖總有機碳含量、烴源巖熱解、烴源巖鏡質體反射率等資料,研究了吳起-志丹地區長7層烴源巖主要特征，綜合評價了其生烴潛力，建立了該地區長7優質烴源巖評價標準，刻畫了優質烴源巖的分布范圍，研究結果表明，吳起-志丹地區長7層烴源巖有機質豐度和生烴轉化率較高,具有良好的生烴潛力，干酪根主要為Ⅱ1型，周長北部地區為Ⅱ2型，生烴母質為腐泥-腐殖型。優質烴源巖主要分布在西南樊學和南部的馬營區域。

吳起-志丹地區；優質烴源巖；評價標準；分布規律

吳起-志丹地區位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡的中西部，三疊系延長組為主要的含油層系，具有多層系普遍含油的特點；油源在鄂爾多斯盆地中生界低滲-超低滲儲層油氣成藏和富集中起到關鍵的控制作用[1-2],因而烴源巖供烴潛力問題一直備受人們重視[3-4]。前人研究表明，長7和長9是盆地中兩套主要的烴源巖，其中長7湖相富有機質的泥頁巖為盆地中生界油藏的主力油源巖[1,5-6]。近年來，隨著研究區勘探的深入,已有多口井在長7油層獲得工業油流，顯示了較好的增儲前景。但對于該區乃至整個鄂爾多斯盆地長7層，缺乏有效烴源巖的地化特征、評價標準。本文對該區長7層烴源巖的主要特征和生烴潛力進行綜合評價和分析，旨在為該區下一步油氣勘探開發提供指導作用。

1　長7烴源巖巖石學及測井響應特征

1.1巖石學特征

根據巖心觀察及實驗分析，吳起-志丹地區長7烴源巖主要由陸源碎屑巖組成，以大套灰黑色泥頁巖、油頁巖為主，間夾薄層粉-細粒砂巖，其內部或下部夾有凝灰巖(圖1)，該油層組是延長組油藏最重要的生油巖系。

1.2測井曲線響應特征

烴源巖是重要的生油巖，因其含有大量的有機質，其與非烴源巖在測井曲線上有很大的不同。測井曲線對烴源巖響應主要表現在以下幾方面。①放射性特征：富含有機質和黏土礦物的烴源巖層吸附性較強，一般都富含帶有放射的元素如鈾(U)等。②低密度特征：因為烴源巖中存在有機質和黏土礦物，因此烴源巖層密度要低于其它巖層，聲波時差曲線表現為高聲波時差。③電性特征：成熟烴源巖層由于富含有機質，其孔隙流體中的干酪根和油氣導電性差，其電阻率比不含有機質的巖層在電阻率曲線上的表現為高異常。

圖1　 吳起-志丹地區長7層巖心照片

2　長7烴源巖有機地球化學特征

收集研究區13口井84塊長7油層巖心，完成了巖石熱解、干酪根顯微組分、鏡質體反射率和飽和烴色譜質譜等地球化學測試，對該套烴源巖的有機地球化學特征及生烴潛力進行了分析。

2.1有機質豐度及平面分布

有機質豐度是評價烴源巖生烴潛力和規模的重要指標[4]，衡量指標主要有總有機碳( TOC )、氯仿瀝青“A”、烴含量(HC)和生烴勢(S1+S2)。研究表明，研究區發育多種類型烴源巖，有機質豐度主要質量分數0.3%～2.8%。

研究區TOC質量分數為0.24～21.04%，紙坊-馬營、新安邊、油房莊、周長四個區塊長7層平均TOC分別為2.89%，7.2%，3.63%和1.59%。長7層烴源巖TOC平面分布特征與烴源巖厚度在平面的分布基本一致，向西南-東南方向上，烴源巖的TOC值較高，向東北方向烴源巖的TOC值逐漸降低。烴源巖TOC較高區域集中在王洼子-馬營地區,TOC普遍大于5%，東北地區的TOC小于1%。對比長73、長72、長71層烴源巖的TOC平面分布圖可知，長72層烴源巖TOC最高，優質烴源巖在平面上分布最廣；長73層烴源巖TOC也較高，平面上大部分地區為好的烴源巖；長71層烴源巖TOC較差，好的烴源巖分布較局限，僅僅分布在鐵邊城-長官廟和吳倉堡-馬營地區。烴源巖TOC高值區主要位于淺深湖-半深湖亞相，長73-長71期，隨著湖岸線向西南方向移動，烴源巖的TOC高值區逐漸向西南方向偏移。

2.2烴源巖有機質性質和類型

有機質性質和類型決定了烴源巖的生烴潛能和烴類產物特征[5]，通過干酪根顯微組分、 H/C -O/C 方法對烴源巖的有機質性質和類型進行研究評價。

研究表明，吳起-志丹地區長7層有機質干酪根類型為腐泥型，生烴能力較強。巖心干酪根顯微照片顯示其含有大量的藻類體，也表明研究區長7層有機質干酪根為腐泥型。干酪根主要由C、H、O 和少量的S、N 五種元素組成，不同來源的有機質干酪根元素組成有所不同，水生生物來源的干酪根富含類脂組，元素相對富氫貧氧，可借助干酪根有機元素對干酪根類型進行判定。干酪根各元素含量的變化除了與干酪根的成因來源有關外，還與干酪根的演化程度密切相關。油房莊地區、紙坊-馬營和新安邊地區干酪根類型為Ⅱ1型，周長地區為Ⅱ1型和Ⅱ2型[6]。鄂爾多斯盆地大部分地區長7烴源巖有機質類型均為Ⅱ型，烴源巖總體生烴潛力較好。吳起-志丹地區干酪根主要為Ⅱ1型，對應于淺深湖-半深湖亞相及三角洲前緣亞相，其中周長北部地區干酪根類型主要為Ⅱ2型，主要分布在三角洲前緣亞相，生烴母質為腐泥-腐殖型。

2.3烴源巖有機質成熟度

勘探實踐證明，只有在成熟生油巖分布區才有較高的油氣勘探成功率。成熟度表示沉積有機質向石油轉化的熱演化程度，是評價一個地區或某一烴源巖系生烴量及資源前景的重要依據，通常用干酪根鏡質組反射率(Ro)、巖石最高熱解溫度(Tmax)和飽和烴類生物標志化合物參數來評價烴源巖有機質的成熟度。

2.3.1 長7烴源巖鏡質體反射率(Ro)

鏡質組反射率(Ro)隨熱演化程度的升高而增大，并具有相對廣泛、穩定的可對比性，是反映有機質熱演化程度的最主要的光性標志之一。Ro的變化主要取決于烴源巖的埋藏深度，隨埋藏深度增加，Ro值有規律增大。根據陸相烴源巖有機質成熟度評價標準，綜合應用研究區的烴源巖巖心樣品的實測數據與收集的實驗數據進行分析，吳起-志丹地區長7油層組烴源巖的成熟度雖有差異，長7烴源巖Ro為0.54%～0.91%，平均值為0.72%，但均處于低熟-成熟階段。

2.3.2 長7烴源巖最高熱解峰溫值(Tmax)

Tmax是烴源巖熱解時的最高熱解溫度，其數值的高低與有機質熱演化程度密切相關，是評價有機質成熟演化程度的重要指標。正常情況下，隨著有機質成熟度增高，最高熱解峰值(Tmax)也增高，研究區烴源巖鏡質體反射率Ro與Tmax之間有較好的線性關系。Tmax值主要取決于干酪根的結構，與干酪根活化能的分布有關,當沉積巖的成熟度比較高時，干酪根中活化能較低的化學鍵早已被裂解，剩余的干酪根的活化能分布比較高，Tmax值增大。

3　長7優質烴源巖綜合評價

3.1長7優質烴源巖評價標準

目前國內外對優質烴源巖的評價還無統一的標準，在參考國內外研究現狀的基礎上，本文提出吳起-志丹地區長7油層組優質烴源巖劃分標準，在劃分優質烴源巖時，綜合考慮了各項地化參數，優質烴源巖總有機碳質量分數≥2.0%，S1+S2≥20 mg/g，氯仿瀝青“A”質量分數≥0.2%。

3.2長7優質烴源巖特征

研究表明長7優質烴源巖主要為細粒的泥巖、頁巖等，主要呈黑色、灰黑色、灰褐色、灰色等顏色。優質烴源巖的有機質類型主要為Ⅱ1型和少量Ⅱ2型。優質烴源巖與常規烴源巖的成熟度并無多大差異，優質烴源巖Ro均勻分布在常規烴源巖Ro范圍內。利用優質烴源巖的可溶有機質的地球化學參數(烴指數、氯仿瀝青“A”/TOC )為指標，與常規烴源巖可溶有機質的地球化學參數進行對比，找出其熱演化過程中的差異，優質烴源巖與常規烴源巖的可溶有機質相比明顯偏高。

3.3長7優質烴源巖分布

依據長7優質烴源巖的劃分標準，利用測井及巖心資料計算TOC 值，并統計了各單井優質烴源巖厚度，精細刻畫研究區烴源巖厚度分布圖。由圖2可以看出，長7優質烴源巖主要發育在淺湖-半深湖沉積環境，與暗色泥巖分布范圍一致,主要分布在西南樊學和南部馬營區域，厚度一般為15～30 m；由南向北逐漸變薄，北部區域優質烴源巖厚度一般小于5 m。長7三套主力烴源巖中長72優質烴源巖發育最廣、厚度最厚, 長71優質烴源巖次之，長73相對較差；長 72層15～46.6 m ，長 73層厚度10～35 m；長71層15～30 m 。

圖2　吳起-志丹地區長7層優質烴源巖厚度分布

4　結論

(1)吳起-志丹地區長7層烴源巖有機質豐度和生烴轉化率較高,具有良好的生烴潛力，干酪根主要為Ⅱ1型，周長北部地區為Ⅱ2型，生烴母質為腐泥-腐殖型。

(2)吳起-志丹地區長7層烴源巖的成熟度存在差異，烴源巖Ro為0.54%～0.91%，平均值為0.72%，處于低熟-成熟階段，相對排烴效率為70%左右。

(3)確定了吳起-志丹地區優質烴源巖劃分標準：烴源巖總有機碳質量分數≥2.0%，S1+S2≥20 mg/g，氯仿瀝青“A”質量分數≥0.2%。

(4)吳起-志丹地區長7層優質烴源巖主要分布在西南樊學和南部的馬營區域，厚度一般為15～30 m，由南向北逐漸變薄，北部區域優質烴源巖厚度一般小于 5 m。從生烴強度分布特征來看，王洼子和吳倉堡-馬營一線生烴最為有利，形成了兩個生油中心,生油強度向盆地東北邊緣逐漸降低。

[1]張文正，楊華，李劍鋒，等.論鄂爾多斯盆地長7段優質油源巖在低滲透油氣成藏富集中的主導作用——強生排烴特征及機理分布[J].石油勘探與開發，2006,33(3):289-293.

[2]張曉麗，段毅，何金先，等.鄂爾多斯盆地華慶地區延長組下油層組原油地球化學特征及油源對比[J].天然氣地球科學,2011，22(5):886-873.

[3]喻建，韓永林，凌升階.鄂爾多斯盆地三疊系延長組油田成藏地質特征及油藏類型[J].中國石油勘探，2001,6(4)：13-19.

[4]王鐵冠,鐘寧寧,熊波，等.源巖生烴潛力的有機巖石學評價方法[J].石油學報，1994,15(4):9-16.

[5]楊華，張文正，熊波.論鄂爾多斯盆地長7優質油源巖在低滲透油氣成藏富集中的主導作用：地質地球化學特征[J].地球化學，2005,34(2)147-154.

[6]張文正，楊華，楊奕華.鄂爾多斯盆地長7優質烴源巖的巖石學、元素地球化學特征及發育環境[J].地球化學,2008,37(1):59-64.

編輯：韓玉戟

1673-8217(2016)04-0023-03

2016-02-25

吳江平，工程師，碩士，1980年生，2007年畢業于長江大學礦產普查與勘探專業，長期從事油氣田開發工作。

TE112.115

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