奈曼凹陷烴源巖地球化學特征

田 涯

（中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院，遼寧盤錦 124010）

1 沉積環境及巖性特征

奈曼凹陷位于內蒙古自治區通遼市奈曼旗境內，是開魯盆地西南側的一個次級負向構造單元，西南與元寶山凹陷相鄰，西北與張三園子–新廟凹陷相望，東與八仙筒凹陷為鄰[1]，其下白堊統面積約800 km2。構造走向NNE向，呈狹長帶狀分布（圖1）。

圖1 奈曼凹陷區域構造位置

奈曼凹陷發育沙海組（K1sh）、九佛堂組上段（K1jf上）、九佛堂組下段（K1jf下）共三套烴源巖層。其中沙海組為湖盆發育的鼎盛時期，湖盆面積最大，暗色泥巖特別發育，分布十分穩定，單層厚20 m以上，厚者達百米，泥巖厚度與地層基本一致。九佛堂組上段為湖盆擴大生長發育階段，湖相暗色泥巖較發育，厚300～400 m，顏色以灰綠色為主，質不純，多為粉砂質泥巖，與砂礫巖、粉砂巖互層出現，單層厚5～60 m，變化較大。九佛堂組下段為盆地早期發育的產物，沉積時期處于凹陷演化的快速斷陷期，湖盆底部凹凸不平，暗色泥巖受沉積中心控制，北厚南薄，發育于中央偏北，泥巖與淺灰色凝灰質粉細砂巖呈互層出現，單層厚5～10 m，最厚達400 m。

2 有機質豐度與類型

有機質豐度主要包括有機碳（TOC）、氯仿瀝青“A”、總烴、生烴潛量等參數，綜合分析認為：該區九佛堂組下段生油巖有機質豐度高，可以達到好烴源巖標準，沙海組為較好烴源巖，九佛堂組上段為較差烴源巖。

有機質類型是衡量烴源巖質量的重要標志，不同類型的有機質，其生烴潛力、產烴類型、門限深度（溫度）和生烴過程都有一定的差異[2–4]。本次主要從干酪根鏡檢、巖石熱解參數、氯仿瀝青“A”、族組分、干酪根元素等方面對奈曼凹陷烴源巖的有機質類型進行了系統分析（表1）。

表1 奈曼凹陷有機質豐度統計

2.1 干酪根鏡檢

根據透射光熒光干酪根顯微組分鑒定方法，對奈1井18個烴源巖樣品有機組分進行分析，腐泥組干酪根含量一般大于50.0%，最大可達91.0%；鏡質組為8.7%～53.0%。根據干酪根鏡下TI值法分類標準判定，本區烴源巖干酪根為Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型干酪根比其他類型的干酪根產生更多的揮發性和可抽提組分，是一種高產石油的干酪根。Ⅱ型干酪根熱解產量比Ⅰ型低，但仍是良好的生油母質。根據烴源巖所處層位來看，沙海組烴源巖干酪根以Ⅰ型為主，也有Ⅱ1型分布，九佛堂組上段多為Ⅱ2型，九佛堂組下段以Ⅰ型和Ⅱ1型為主（表2）。

表2 奈1井干酪根鏡檢組分統計

2.2 巖石熱解特征

根據奈1井氫指數（IH）與熱解峰溫關系圖（圖2）可以看出，奈曼凹陷烴源巖有機質類型從Ⅰ型到Ⅲ型均有分布。沙海組以Ⅰ型干酪根為主，也可見Ⅱ型干酪根；九佛堂組上段有機質類型相對較差，主要為Ⅱ2型及Ⅲ型干酪根；九佛堂組下段烴源巖主要為Ⅰ型、Ⅱ1型干酪根。

2.3 氯仿瀝青“A”特征

圖2 奈1井烴源巖熱解參數IH–Tmax關系

沉積巖中可溶瀝青組分相對含量可用來研究生油氣母質的類型及熱演化經歷。從奈1井各層段烴源巖氯仿瀝青“A”的族組成各餾分的含量可知，飽和烴較高，大部分樣品均在40%以上；芳香烴含量相對較低，約15%；非烴+瀝青質比較高，大于30%；飽和烴/芳香烴為2.00～5.66，（非烴+瀝青質）/總烴為0.01～2.87。總之，本區的有機質瀝青組分中烴類的含量較高，尤其是飽和烴較為豐富。根據中國中、新生代油（氣）源巖有機質類型劃分標準，確定該區烴源巖母質類型以腐泥、腐殖–腐泥型為主（表3）。

表3 奈1井瀝青“A”族組分統計

2.4 干酪根元素組成

干酪根元素分析方法是通過用干酪根的H/C和O/C原子比來繪制的Van Krevelen圖以確定干酪根的類型。奈1井干酪根Van Krevelen圖表明沙海組有機質類型主要為Ⅰ型和Ⅱ1型，九佛堂組上段則較差，主要為Ⅱ2型，九佛堂組下段有機質類型為Ⅰ、Ⅱ1型（圖3），與干酪根鏡檢及巖石熱解法得出的結果基本相同。

圖3 奈1井干酪根范氏圖

3 有機質成熟度

根據奈1井鏡質體反射率隨深度變化圖可以看出，隨著埋深的增加，鏡質體反射率Ro值也隨之增加，奈曼凹陷烴源巖在沙海組Ro值大于0.50%，已經進入了低成熟階段，到了九佛堂組，烴源巖Ro值均大于0.75%，已經完全進入了成熟階段（圖4）。

圖4 奈1井鏡質體反射率隨深度變化

奈1井生油巖地球化學綜合剖面顯示，氯仿瀝青“A”的含量及“A”/TOC值隨著深度的增加而增大，只是九佛堂組下段頂部的值相對較高，分析認為沙海組已經進入低熟階段，到九佛堂組已進入成熟階段。生油層瀝青“A”族組成所取樣品中，總烴的含量均超過了50%，沙海組和九佛堂組上段多數樣品超過了60%，但其中飽和烴占主要份額，相比飽和烴含量，芳烴的含量較少（圖5）。隨著埋深的增加，可溶烴中正構烷烴的主峰碳位前移，由C25～C29前移C17～C25，樣品具有奇偶優勢，在1 008～2 030 m井段的樣品OEP值由3.41下降到1.00左右，之后OEP值又經歷了從2.66下降到1.00的變化階段。從源巖有機質正構烷烴的特征看，有著高分子量烴類進一步降低，低分子量烴類逐漸增加，反映有機質的成熟度由低成熟向成熟階段演化的特征。

有機質顏色變化主要取決于所在地區的古地溫，并與有機質的成熟度有一定的對應關系。隨著埋藏深度的增加，有機質碳化程度增加，顏色由淺變深，即可根據有機質顏色的變化，判斷其成熟程度。奈1井樣品孢粉顏色指數為 2.0～4.0（表4），根據熱變指數及氧化特征，可認為該區烴源巖已進入低熟、成熟階段[5–9]。

4 結論

（1）奈曼凹陷主要烴源巖為九佛堂組下段，干酪根主要以Ⅰ、Ⅱ1型為主。沙海組為次要烴源巖，干酪根以Ⅰ型為主，Ⅱ1型也有分布。

（2）奈曼凹陷烴源巖有機質的生油門限深度為1 100 m，沙海組底部處于低成熟階段，到九佛堂組進入成熟階段。其中九佛堂組下段烴源巖最大厚度達300 m，具有很大的資源潛力。

圖5 奈1井生油巖地球化學綜合剖面

表4 奈1井孢粉顏色指數