陜北延長東部地區(qū)二疊系山西組烴源巖特征研究

劉 嬋 ，惠瑞瑞

（1.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山西 西安 710065；2.陜西延長石油（集團(tuán)）有限公司延長氣田采氣一廠，陜西 延安 716000；3.延長油田股份有限公司杏子川采油廠，陜西 延安 717400）

陜北地區(qū)延長東部構(gòu)造區(qū)塊隸屬鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東南部，東臨黃河，西至延長縣城城區(qū)一帶，南至宜川縣城，北抵清澗縣南部。延長東部由于受到地形和河道的限制，勘探程度相對(duì)較低。最近幾年來，延長氣田擴(kuò)大了天然氣的勘探區(qū)域，并加強(qiáng)了技術(shù)創(chuàng)新，在許多的探井中都見到了天然氣的顯示。其中，主要的含氣層位包括上古生界的本溪組、山西組、石盒子組和石千峰組等，有多口井的含氣段還獲得了可觀的工業(yè)氣流，顯示出較好的勘探遠(yuǎn)景及開發(fā)潛力[1]。

1 烴源巖分布特征

鄂爾多斯盆地上古生界烴源巖是一套廣覆型沉積的含煤巖系，自下而上發(fā)育了本溪組、太原組、山西組三套煤系氣源巖和碳酸鹽巖氣源巖。此區(qū)塊暗色泥巖分布呈東西部厚，中部薄的特點(diǎn)。其中上古生界生烴強(qiáng)度是下古生界的4～5倍。延長東部地區(qū)上古生界天然氣也主要來自于煤系烴源巖的煤型氣。煤系暗色泥巖主要發(fā)育在山西組和本溪組，山西組別縱向上主要發(fā)育在山1段，山西組鉆遇地層厚度為100～120m，泥巖厚度為55～65m，占地層縱厚度的55%，煤巖主要發(fā)育在山2段，厚度約為2～4m，厚度最大可達(dá)7m，山 1 段不發(fā)育[2-3]。

2 泥巖型烴源巖評(píng)價(jià)

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

本次研究對(duì)山西組102塊泥巖樣品分析，有機(jī)碳含量主要范圍是5.44%～18.32%，平均值2.15%。生烴潛量（S1+S2）的范圍為0～5.22mg/g，平均值是0.3232 mg/g。本次研究測試了研究區(qū)山西組44個(gè)樣品氯仿瀝青“A”的含量，其值分布在0.0005%～0.213%之間，平均值為0.007%。

根據(jù)泥巖型烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)山西組泥巖總體上已屬于好烴源巖范疇，試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，劃分為好烴源巖級(jí)別的有30塊，占比61%；中等烴源巖的樣品有13塊，占比27%；差烴源巖的樣品6塊，占比12%。總體而言，研究區(qū)山西組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐都較高，屬于好烴源巖。

2.2 有機(jī)質(zhì)的類型

1)干酪根顯微組分特征。

經(jīng)過大量的試驗(yàn)并統(tǒng)計(jì)，在此區(qū)塊山西組暗色泥巖干酪根顯微組分中，殼質(zhì)組含量介于0.031%～91%之間，鏡質(zhì)組0.32%～97.2%，惰質(zhì)組0～68%，無腐泥組0～91.4%。因此，根據(jù)干酪根有機(jī)質(zhì)劃分類型標(biāo)準(zhǔn)判斷，本段有機(jī)質(zhì)應(yīng)屬腐殖型（Ⅲ型）及腐泥腐殖型（Ⅱ2型）。

2)干酪根元素組成分析。

山西組樣品的干酪根元素組成中，C元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.50%～88.12%，H元素0.59%～4.71%，O元素0.96%～10.2%。H/C介于0.03～1.17，O/C介于 0.01～2.52。

3)干酪根碳同位素組成。

研究區(qū)山西組干酪根碳同位素介于-25.2‰～-22.14‰，平均值為-22.97‰，大部分樣品點(diǎn)落在Ⅲ型區(qū)域。

4)可溶有機(jī)質(zhì)族組成特征。

研究區(qū)山西組烴源巖飽和烴的含量為11.53%～59.25%，芳香烴的含量介于6.90%～39.66%，非烴和瀝青質(zhì)含量為6.88%～39.66%。由此可見，有機(jī)質(zhì)類型應(yīng)為腐殖有機(jī)質(zhì)與混合型有機(jī)質(zhì)為主。

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

1)有機(jī)質(zhì)的Tmax（℃） 分析。

根據(jù)研究區(qū)山西組93個(gè)烴源巖樣品的Tmax（℃） 值結(jié)果分析（圖1），Tmax（℃） 值普遍相對(duì)較高一些，最小的值為268℃，最大值為590℃，平均值是518℃，可看出大多數(shù)處于高成熟-過成熟生氣階段，有極少的樣品處于未成熟階段。

圖1 此區(qū)域上古生界山西組暗色泥巖Tmax值分布直方圖

2） 鏡質(zhì)體反射率（Ro） 分析。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定，山西組42塊暗色泥巖的鏡質(zhì)體反射率值介于1.58%～2.81%，平均達(dá)到2.32%，Ro值較大。同樣表明山西組有機(jī)質(zhì)的熱演化程度高，已進(jìn)入高成熟-過成熟階段（圖2）。

圖2 此區(qū)域上古生界山西組暗色泥巖Ro值分布直方圖

2.4 山西組泥巖型烴源巖綜合評(píng)價(jià)

經(jīng)判定，此區(qū)域山西組暗色泥巖型烴源巖樣品有機(jī)質(zhì)的豐度較高，大多屬于中等-好級(jí)別烴源巖；分析干酪根的顯微組成、元素的組成、碳同位素以及可溶有機(jī)質(zhì)的特征，判斷研究區(qū)山西組烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型為腐泥腐殖型（Ⅱ2型）和腐殖型（Ⅲ型）。并經(jīng)過對(duì)最高熱解峰溫（Tmax）和鏡質(zhì)體反射率的綜合分析，研究區(qū)山西組泥巖型烴源巖樣品大多處于高成熟-過成熟的生氣階段。由此可見，研究區(qū)山西組泥質(zhì)烴源巖具有良好的生烴潛力，具有較好的天然氣勘探前景。

3 結(jié)語

1） 此區(qū)域山西組巖性發(fā)育煤系暗色泥巖、中細(xì)砂巖、煤巖。通過對(duì)陜北延長東部地區(qū)山西組地層的研究，明確了烴源巖分布特征，主要是發(fā)育在山1段的泥巖型烴源巖，厚度分別為54～64m。

2）通過大量研究區(qū)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，山西組泥巖型烴源巖有機(jī)豐度較高，有機(jī)質(zhì)類型為腐泥腐殖型（Ⅱ2型）和腐殖型（Ⅲ型），烴源巖樣品大多處于高成熟-過成熟生氣階段，具有良好的的生烴潛力和開發(fā)前景。