銀額盆地哈日凹陷下白堊統烴源巖特征及資源潛力

王小多，任來義，劉護創，陳治軍，白曉寅，趙春晨，宋 健

（陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院，陜西西安710069）

0 引 言

銀額盆地位于內蒙古自治區西部，阿拉善盟烏拉特后旗-額濟納旗一帶，東以狼山為界，南抵北大山和雅布賴山山前，西臨北山，北至中蒙邊境及洪格爾吉山、蒙根烏拉山，東西長約700 km，南北寬75～225 km，面積約12.3×104km2，是中國內陸地區油氣勘探程度極低的大中型沉積盆地。研究區哈日凹陷位于銀額盆地中北部，是蘇紅圖坳陷的一個次級構造單元（圖1）［1-3］。

圖1 銀額盆地哈日凹陷構造位置Fig.1 Tectonic location of Har Sag Yingen-Ejinaqi Basin

哈日凹陷目前已有探井8口，鉆遇地層自上而下分別為第四系、上白堊統烏蘭蘇海組、下白堊統銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組、二疊系及石炭系（未穿），三疊系和侏羅系地層缺失，主要勘探層位為下白堊統銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組。其中哈1井和蘇1井為上世紀90年代中石油鉆探，僅在哈1井泥巖中見到少量熒光顯示；截止目前研究區內鉆井6口，YHC1井獲得高產工業氣流，并伴有少量凝析油，YH2井和YH3井獲工業油流，實現了銀額盆地自1955年以來油氣勘探歷史性突破，但是也存在勘探難度大，地質情況復雜、探明程度低等問題［4-5］。

烴源巖存在與否是決定其含油氣前景的基本條件，而烴源巖中有機質的性質則是決定其生烴性質和生烴潛力大小的關鍵因素［6-9］。因此，尋找烴源巖的分布區域，系統分析烴源巖的有機質豐度、類型和演化程度則是對其生烴性質和生烴能力做出正確評價的關鍵。筆者將對哈日凹陷下白堊統烴源巖特征進行研究，必將對其選擇油氣勘探方向和發現油氣富集區帶起到積極的推動作用。

1 烴源巖空間分布特征

銀額盆地是在前寒武紀結晶地塊和古生代褶皺基底基礎上發育起來的中新生代沉積盆地，盆地東西部地層發育不均衡，哈日凹陷內石炭系-二疊系多為變質巖和火成巖［10］，三疊系和侏羅系地層缺失，白堊系發育半深湖-深湖相灰色-深灰色白云質泥巖和灰質泥巖［11-12］，為烴源巖形成提供了條件。

通過研究區鉆井資料揭示，白堊系地層鉆遇最大視厚度2 000～3 000 m，最厚達3 900 m，潛在烴源巖發育在下白堊系巴音戈壁組、蘇紅圖組和銀根組，巖性主要為灰色-深灰色白云質泥巖和灰質泥巖，其次是白云巖、泥質灰巖、凝灰巖等，主要分布在銀根組、蘇二段、巴二段和巴三段（圖2）。對哈日凹陷6口井各層的暗色泥巖厚度進行了統計（表1），銀根組暗色泥巖厚度大，基本上占地層厚度的60%以上，最大達98.4%；蘇紅圖組除YH4井外，泥巖厚度占地層厚度達58.3%～99.7%，巴音戈壁組暗色泥巖一般厚100～650 m，最大為680 m，可占地層厚度的10%～80%，下白堊統地層暗色泥巖厚度大，為油氣生成奠定了良好的物質基礎（圖3）。

表1 哈日凹陷下白堊統泥巖厚度Table 1 Lower Cretaceousmudstone thickness in Hari Sag

圖2 哈日凹陷下白堊系地層巖性分布Fig.2 Lithology distribution of Lower Cretaceous in Hari Sag

圖3 哈日凹陷下白堊統各組泥巖厚度圖Fig.3 Mudstone thickness ofL ow erCretaceous in Hari Sag

2 烴源巖有機地球化學特征

文中研究共采用了6口井銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組泥巖樣品，系統完成了巖石熱解、有機碳含量、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，對各組烴源巖的有機地球化學特征進行分析。

2.1 有機質豐度

烴源巖有機質豐度是油氣形成的基礎，是評價烴源巖生烴能力和規模的重要指標［13-14］，常用的有機質豐度評價參數主要有總有機碳（TOC）、氯仿瀝青“A”、總烴（HC）和熱解生烴潛量（S1+S2），文中對于哈日凹陷烴源巖有機質豐度評價主要選用有機碳含量（TOC）、熱解生烴潛量（S1+S2）和氯仿瀝青“A”指標，分析烴源巖樣品分別取自哈日凹陷6口探井的泥巖樣品（表2），深度從402～3 454 m.

表2 哈日凹陷下白堊統烴源巖有機質豐度評價Table 2 Evaluation of organic matter abundance of Lower Cretaceous source rock in Hari Sag

銀根組：有機碳含量27個樣品中，多數分布在2%～5%之間，平均值為3.74%，值小于1%的樣品僅有4個，且都大于0.4%；生烴潛量也是27個樣品，多數分布在20～50 mg/g之間，值小于10的樣品為6個，最小的也大于0.5 mg/g；氯仿瀝青“A”樣品有15個，值為0.027%～0.82%，平均值為0.29%，依據“中國陸相烴源巖有機質豐度評價標準”［1-2］，銀根組暗色泥巖總體屬較好-好烴源巖。

蘇紅圖組：有機碳含量15個樣品中，值分布在0.18%～3.06%之間，平均值為0.73%，值大于0.6%的樣品有6個，介于0.4%和0.6%之間的樣品有5個，值為0.2%～0.4%有2個，小于0.2%的樣品有2個；生烴潛量也是15個樣品，多數分布在0.04～2 mg/g之間，值大于2的樣品僅有2個，值分別為5.22和25.32 mg/g；氯仿瀝青“A”樣品有8個，值為 0.002% ～0.115%，平均值為0.039%，值大于0.015%的樣品有5個，其中大于0.05%的有2個，綜合來看蘇紅圖組暗色泥巖總體屬較差-中等烴源巖。

巴音戈壁組：有機碳含量33個樣品中，值分布在0.08%～5.15%之間，平均值為0.98%，值大于0.6%的樣品有17個，占一半以上，介于0.4%和0.6%之間的樣品有3個，值小于0.4%的有13個；生烴潛量也是33個樣品，值分布在0.01～71.06 mg/g之間，平均值為5.7 mg/g，值小于2 mg/g的樣品就有23個，大于2小于6 mg/g的有5個，對應TOC值高的樣品S1+S2值也高；氯仿瀝青“A”樣品有26個，值為0.001%～1.22%之間，平均值為0.15%，值大于0.05%的樣品有17個，其中大于0.1%的有7個，巴音戈壁組暗色泥巖總體屬中等-好烴源巖，只是生烴潛力值稍低。

2.2 有機質類型

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，通過有機質顯微組成和氯仿瀝青“A”族組成等的分析，對哈日凹陷的銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組有機質類型進行評價。

2.2.1 干酪根顯微組成

通過暗色泥巖樣品的干酪根鏡下鑒定，檢測到結構藻、層狀藻、孢粉體、木栓質體、正常鏡質體和惰屑體等有機顯微組分，組分含量銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組各不相同（表3），通過類型指數公式可以計算指數值［15］，從而判斷烴源巖干酪根類型。

式中 TI為干酪根類型指數；a為腐泥組的含量，%；b1為樹脂體的含量，%；b2為孢粉體、角質體、木質栓體、殼質碎屑體、腐殖無定形體、菌孢體的含量，%；c為鏡質組的含量，%；d為惰性組的含量，%.

通過公式計算得出銀根組類型指數TI均大于40，大于80的占50%以上，干酪根以Ⅰ-Ⅱ1型為主，蘇紅圖組類型指數TI值小于0占30%，大于0小于40的占30%，大于40小于80的占30%，干酪根類型為Ⅱ-Ⅲ型，巴音戈壁組類型指數TI值主要集中在40～60之間，干酪根類型以Ⅱ1型為主（表3）。

表3 哈日凹陷下白堊統烴源巖干酪根顯微組分Table 3 Source rock kerogen m icrostructure of lower Cretaceous in Hari depression

2.2.2 巖石熱解參數法

巖石熱解參數氫指數（HI）、降解率（D）和熱解烴（S1+S2）也常用來確定有機質類型［16］。

暗色泥巖氫指數（HI）與最高熱解溫度（Tmax）實測數據顯示，銀根組氫指數一般為300～800 mg/g，Tmax值主要集中在430～450℃之間；蘇紅圖組氫指數一般值為40～150 mg/g，Tmax值主要集中在430～480℃之間；巴音戈壁組氫指數值比較分散，范圍為8～1 000 mg/g，Tmax值分布在338～533℃之間（圖4）。

圖4 哈日凹陷下白堊統泥巖T max-HI相關關系Fig.4 T max-HI related graphs ofmudstone of Lower Cretaceous in Hari Sag

由此可以看出銀根組干酪根以Ⅰ-Ⅱ1型為主，蘇紅圖組干酪根主要為Ⅱ2-Ⅲ型，巴音戈壁組干酪根類型Ⅰ-Ⅲ型均有分布，主要以Ⅱ型為主，與顯微組成分析結果基本一致。

2.2.3 “A”族組成

烴源巖可溶有機質的族組成不僅能反映沉積環境和熱演化特征，也可以反映烴源巖有機質的母質信息［16-17］。銀根組烴類含量在37.27% ～65.89%之間，其中飽和烴含量在26.26% ～54.87%之間，飽/芳值為1.38～5.98，銀根組有機質主要為Ⅰ -Ⅱ1型；蘇紅圖組烴類含量在45.95%～75%之間，其中飽和烴含量在23.81%～55.04%之間，飽/芳值為0.5～6.09，蘇紅圖組有機質以Ⅱ型為主；巴音戈壁組烴類含量在35.96%～96.43%之間，其中飽和烴含量在7.14%～76.74%之間，飽/芳值為0.08～10.7，巴音戈壁組有機質以Ⅰ-Ⅱ型為主（圖5）。

“A”族組成與干酪根顯微組成和巖石熱解參數法分析結果基本一致，但從銀根組、蘇紅圖組到巴音戈壁組整體來看，有機質類型級別稍偏高一些。

2.3 有機質成熟度

圖5 哈日凹陷下白堊統氯仿瀝青“A”族組分Fig.5 Chloride asphalt“A”family triangles of lower cretaceous in Hari Sag

有機質成熟度反映了烴源巖有機質向油氣轉化的熱演化程度，干酪根鏡質組反射率（Ro）、巖石最高熱解溫度（Tmax）和孢粉顏色指數等參數是評價烴源巖有機質成熟度的常用指標［15，18-20］。

銀根組樣品Ro值為0. 52%～1. 31%，平均值為0. 7%，大部分樣品值在0. 5% ～0. 7%之間，Tmax值為426～480℃，平均值為442℃，主要分布在430～440℃之間，孢粉顏色指數SCI值為2.09～2.7，平均值為2.31，處于低成熟階段。

蘇紅圖組樣品Ro值為0.71%～0.95%，平均值為0.78%，主要集中在0.7% ～0.8%之間，Tmax值為431～493℃，平均值為455℃，蘇紅圖組僅見一個孢粉化石樣品，孢粉顏色指數SCI值為2.31，處于低熟-成熟階段。

巴音戈壁組樣品 Ro值為0. 6% ～2. 34%，平均值為1. 29%，Tmax值為338～533℃，平均值為459℃，孢粉顏色指數SCI值為2.01～3.39，平均值為2.39，樣品從低熟到高熟均有分布，大部分樣品處于成熟-高成熟階段，烴源巖有機質熱演化程度較高。

2.4 烴源巖評價

綜合上述巖石熱解參數、有機碳含量、干酪根顯微組分、鏡質體反射率和飽和烴色譜-質譜等有機地球化學數據表明，銀根組烴源巖有機質豐度好，有機質類型以Ⅰ-Ⅱ1型為主，處于低熟生油階段；蘇紅圖烴源巖有機質豐度中等偏差，有機質類型屬Ⅱ型和Ⅲ型，成熟度為低熟-成熟階段；巴音戈壁組烴源巖有機質豐度中等偏好，類型Ⅰ-Ⅲ型均有分布，主要以Ⅱ為主，有機質熱演化程度高，大部分處于成熟-高成熟階段（表4）。

表4 哈日凹陷下白堊統烴源巖地球化學綜合評價Table 4 Source rocks geochem ical com prehensive evaluation of lower Cretaceous in Hari Sag

3 烴源巖生烴潛力及資源潛力

3.1 生烴潛力

根據鉆井及烴源巖地球化學綜合評價結果顯示，平面上，湖盆中心烴源巖發育程度最好，越向盆地邊緣烴源巖厚度越薄，有機質豐度和類型變差、成熟度變低，從而預測各組烴源巖有利區（圖3）。

銀根組：烴源巖分布廣、厚度較大，有機質豐度和類型好，且底部已經成熟，生烴量較大，因此有很大的生烴潛力。

蘇紅圖組：烴源巖有機質豐度中等，有機質類型差些，但分布廣、厚度大，且進入成熟階段，因此蘇紅圖組烴源巖生烴量大，預測蘇紅圖組烴源巖有一定的生烴潛力。

巴音戈壁組：烴源巖有機質豐度為中等-好，成熟度高，烴源巖厚度較大，生烴量大，預測巴音戈壁組烴源巖有很大的生烴潛力。

3.2 資源潛力分析

采用油氣成因法對哈日凹陷下白堊統油氣資源量進行定量評價。成因法是在烴源巖物質基礎上進行的評價，可在生排烴量研究的基礎上，通過油氣的運聚系數或者排聚系數獲得油氣的資源量。

依據體積法計算生烴量的公式如下

其中 Q為單位面積殘余生烴量，t；S為面積，km2；H為泥巖厚度，m；D為巖石密度，t/m3；C為平均有機碳含量，%；Z為產烴率，%.

本次取面積S為預測的烴源巖有利區的面積（圖3），厚度為烴源巖有利區內厚度的加權平均厚度，取烴源巖密度為2. 3 t/m3，平均有機碳取每個層段的樣品TOC的平均值。

參照前人研究成果［1］，產烴率取值為15%，排烴系數蘇紅圖組取值為94%，巴音戈壁組取值為62%，銀根組排烴系數未給出，根據研究可以看出，隨著深度增加排烴系數減小，所以文中銀根組排烴系數取值和蘇紅圖組一樣為94%，聚集系數均為6%.

哈日凹陷下白堊統預測資源量為1.13×108t，其中銀根組資源量為0.73×108t，蘇紅圖組資源量為0.22×108t，巴音戈壁組資源量為0.18×108t（表5），哈日凹陷下白堊統總體資源潛力較大，但各層組之間存在差異，資源分布也呈現出不均衡性。

表5 哈日凹陷下白堊統生烴量和資源量Table 5 Hydrocarbon generation and resources calculation table of lower Cretaceous in Hari Sag

4 結 論

1）根據鉆井資料顯示，哈日凹陷潛在烴源巖發育在下白堊系巴音戈壁組、蘇紅圖組和銀根組，巖性主要為灰色-深灰色白云質泥巖和灰質泥巖，其次是白云巖、泥質灰巖、凝灰巖等，且厚度大，占地層厚度比最大達99%；

2）根據有機地球化學特征分析，銀根組烴源巖屬低成熟、偏腐泥型、好烴源巖、蘇紅圖組烴源巖屬成熟、腐泥-腐殖混合型、差-中等好烴源巖、巴音戈壁組烴源巖屬成熟-高成熟、腐泥-腐殖混合型、中等-好烴源巖；

3）根據成因法對哈日凹陷下白堊統油氣資源量進行計算得知，銀根組預測資源量最大、蘇紅圖組和巴音戈壁組相當，資源量相對較小。