海拉爾盆地外圍凹陷南一段烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)研究

謝明賢，陳廣坡，李 娟，馬鳳良，宋曉微

（中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院西北分院，蘭州 730020）

0 引言

生烴潛力預(yù)測(cè)在油氣資源評(píng)價(jià)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。Tissot 等［1］認(rèn)為在地質(zhì)歷史時(shí)期，油氣主要來(lái)自于干酪根及瀝青的熱演化，這是一個(gè)在熱力作用下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，在此過(guò)程中，成烴母質(zhì)需要從外界獲取一定的能量才能生成油氣，這一能量即為生油巖向油氣轉(zhuǎn)化的活化能。近年來(lái)，由于生烴動(dòng)力學(xué)研究的不斷發(fā)展和完善，為人們對(duì)不同母質(zhì)來(lái)源的干酪根成烴進(jìn)行精細(xì)研究提供了技術(shù)支持和保障。如何利用生烴動(dòng)力學(xué)技術(shù)，深入剖析研究區(qū)域烴源巖的地球化學(xué)特征，應(yīng)用生烴動(dòng)力學(xué)理論結(jié)合現(xiàn)代物理模擬技術(shù)，再現(xiàn)研究區(qū)烴源巖在不同演化階段的生烴模式和產(chǎn)物的地球化學(xué)特征，鑒別研究區(qū)油氣的來(lái)源及相對(duì)數(shù)量，對(duì)提高該區(qū)域油氣勘探成功率，豐富和完善油氣成因理論具有重要意義［2-3］。生烴動(dòng)力學(xué)理論及研究方法豐富多樣，并已被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外含油氣盆地?zé)N源巖評(píng)價(jià)以及盆地模擬中［4-6］，其中，應(yīng)用最為廣泛的是生烴動(dòng)力學(xué)法，該方法主要用來(lái)預(yù)測(cè)一定溫壓條件下或任一熱演化階段烴源巖的產(chǎn)烴量［7］。地質(zhì)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)室可控條件下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，具有相同的化學(xué)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，即相同的生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)。因此，可以運(yùn)用生烴動(dòng)力學(xué)方法，結(jié)合化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論來(lái)求取動(dòng)力學(xué)參數(shù)，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室與地質(zhì)應(yīng)用之間的橋梁，進(jìn)而研究地質(zhì)條件下低溫、長(zhǎng)時(shí)間的慢速反應(yīng)過(guò)程［5］。在實(shí)驗(yàn)室條件下，主要應(yīng)用平行一級(jí)反應(yīng)生烴動(dòng)力學(xué)模型來(lái)模擬油氣生成過(guò)程［5］。目前，用于這項(xiàng)研究的實(shí)驗(yàn)裝置主要分為開放體系、半封閉和封閉體系，其中封閉體系黃金管熱解模擬裝置應(yīng)用最為廣泛［6-7］。

海拉爾盆地下白堊統(tǒng)南屯組湖相烴源巖以暗色泥巖沉積為主，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)其有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度等方面均已開展了大量的研究工作，證實(shí)了該套烴源巖具有良好的生烴潛力，是海拉爾盆地的主力烴源巖層系，但除烏爾遜—貝爾凹陷外，外圍小型凹陷有關(guān)南屯組湖相烴源巖的生烴動(dòng)力學(xué)研究尚為空白。因此，本文開展海拉爾盆地紅旗、東明和伊敏3個(gè)凹陷南屯組一段烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)研究，以期深入了解南屯組一段烴源巖的生烴潛力和現(xiàn)處的生烴演化階段，為外圍小型凹陷烴源巖生烴史分析、資源量估算、不同凹陷勘探潛力評(píng)價(jià)及對(duì)比、生烴模式探討提供有效、可靠的參數(shù)依據(jù)。

1 樣品與實(shí)驗(yàn)方法

1.1 地質(zhì)背景

目前，海拉爾盆地油氣勘探主要集中在中部斷陷帶的烏爾遜—貝爾富油凹陷，在外圍呼和湖、巴彥呼舒、紅旗凹陷取得了突破，在伊敏、東明凹陷見到良好的顯示，但整體都沒有形成規(guī)模儲(chǔ)量（圖1）。

1.2 樣品選取

實(shí)驗(yàn)對(duì)采自海拉爾盆地紅旗、伊敏、東明3 個(gè)凹陷46 塊南一段烴源巖樣品進(jìn)行TOC 和熱解分析。為了建立更加接近烴源巖原始生烴能力的生烴動(dòng)力學(xué)模型，生烴動(dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)要求盡量選取未熟—低熟樣品［8］（Ro一般小于0.8%）。本次研究在常規(guī)有機(jī)地球化學(xué)分析測(cè)試的基礎(chǔ)上，在各凹陷分別篩選1 塊符合實(shí)驗(yàn)要求的樣品進(jìn)行熱模擬實(shí)驗(yàn)，采樣位置見圖1，其基本有機(jī)地球化學(xué)特征如表1 所列。所選樣品中H6 和M1 符合實(shí)驗(yàn)要求，但受采樣限制，Y2 為成熟期樣品。彭平安等［9］、張輝等［10］應(yīng)用生烴動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了不同類型有機(jī)質(zhì)的有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)，認(rèn)為在對(duì)高—過(guò)成熟有機(jī)質(zhì)進(jìn)行生烴評(píng)價(jià)時(shí)，Ⅰ型、Ⅲ型干酪根有機(jī)碳豐度需要恢復(fù)，Ⅱ型干酪根不需要恢復(fù)，因此，Y2 樣品基本可以反映其原始生烴潛力。

圖1 海拉爾盆地構(gòu)造單元及地層綜合柱狀圖Fig.1 Structural zones and stratigraphy column of Hailaer Basin

表1 海拉爾盆地外圍凹陷南一段烴源巖樣品有機(jī)地球化學(xué)特征Table 1 Organic geochemical characteristics of K1n1 source rock samples in peripheral sags of Hailar Basin

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

本次實(shí)驗(yàn)主要采用中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的分體式黃金管高壓釜在高溫高壓封閉體系下對(duì)烴源巖樣品進(jìn)行熱模擬、參照國(guó)家能源局中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T 7035—2016黃金管生烴熱模擬實(shí)驗(yàn)方法》完成。具體流程為：①將樣品粉碎后做干酪根分離，對(duì)原巖和干酪根分別做熱解和TOC 分析。②將干酪根樣品粉末在氬氣環(huán)境下封入金管并焊封，然后放置于高壓釜內(nèi)，在50 MPa壓力下，分別以20 ℃/h 和2 ℃/h 的升溫速率加熱進(jìn)行熱模擬實(shí)驗(yàn)，每組升溫速率測(cè)量12 個(gè)溫度點(diǎn)。因外圍凹陷以生油為主，故將模擬的最高溫度分別設(shè)置為470 ℃（20 ℃/h）和448 ℃（2 ℃/h），對(duì)應(yīng)的Easy%Ro為1.66% 和1.95%。實(shí)驗(yàn)涵蓋了整個(gè)生油與部分油的裂解溫度區(qū)間。在熱模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，各個(gè)高壓釜的壓力波動(dòng)小于1 MPa，溫差小于1 ℃。③在加熱結(jié)束后，從高壓釜中取出含有樣品的金管，檢測(cè)氣體、輕烴（C6～C14）和重?zé)N（C14+）3 種組分。④用氣密注射器抽取氣體，先進(jìn)行C1～C3烴氣和CO2的碳同位素分析，再進(jìn)行油的測(cè)試分析。⑤采用KINETICS 專業(yè)軟件確定Easy%Ro值，并計(jì)算生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

2.1 氣態(tài)烴產(chǎn)率特征

熱模擬實(shí)驗(yàn)顯示：在不同升溫速率下，隨著溫度的升高，氣態(tài)烴產(chǎn)率持續(xù)增加，且低升溫速率下氣態(tài)烴的產(chǎn)率明顯高于高升溫速率，根據(jù)時(shí)溫互補(bǔ)原理，低升溫速率下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更接近地質(zhì)歷史時(shí)期有機(jī)質(zhì)的生烴過(guò)程［圖2（a）］。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在2 ℃/h升溫速率下，Y2 氣態(tài)烴產(chǎn)率最高，達(dá)404.58 mg/（g TOC），H6 與M1 基本相當(dāng)，分別為240.18 mg/（g TOC）和209.9 mg/（g TOC）；20 ℃/h 升溫速率下對(duì)應(yīng)的產(chǎn)率分別為225.52 mg/（g TOC），158.49 mg/（g TOC）和162.92 mg/（g TOC）。

甲烷與氣態(tài)烴產(chǎn)率特征相似［圖2（b）］，且各樣品甲烷產(chǎn)氣量約占?xì)鈶B(tài)烴總量的1/3，甚至更高。在相同升溫速率下，甲烷產(chǎn)率隨溫度升高穩(wěn)步增加。重?zé)N氣的產(chǎn)出特征與氣態(tài)烴及甲烷也相似［圖2（c）］。在相同升溫速率下，溫度達(dá)375～423 ℃（Easy%Ro=1.00%～1.57%）時(shí)，H6 與M1 重?zé)N氣產(chǎn)率基本相當(dāng)，隨成熟度繼續(xù)升高，二者之間重?zé)N氣產(chǎn)率差別也較小，Y2 則始終維持在較高水平，且Y2 的重?zé)N氣產(chǎn)率占其氣態(tài)烴總量的2/3。在不同升溫速率下，低升溫速率更有利于重?zé)N氣產(chǎn)出，且高升溫速率下的產(chǎn)率明顯滯后于低升溫速率。在烴源巖生烴熱演化過(guò)程中，重?zé)N氣在達(dá)到產(chǎn)率峰值后，進(jìn)入高—過(guò)成熟階段，均會(huì)發(fā)生不同程度的熱裂解［11-13］，但研究區(qū)重?zé)N氣在溫度達(dá)到447 ℃（Easy%Ro=2.0%）時(shí)，產(chǎn)率仍表現(xiàn)為持續(xù)增加的趨勢(shì)，說(shuō)明外圍凹陷重?zé)N氣要達(dá)到產(chǎn)率峰值或發(fā)生熱裂解需要更高的溫度和成熟度。

圖2 不同組分烴類氣體累積產(chǎn)率特征Fig.2 Cumulative yield characteristics of hydrocarbon gases with different components

天然氣干燥系數(shù)的變化特征如圖2（d）所示，整體為濕氣。在相同升溫速率下，M1 和Y2 干燥系數(shù)隨成熟度的增加表現(xiàn)為“先減小后增大”的拋物線型變化特征，這是由于在成熟早期，干酪根以生重?zé)N氣為主，溫度達(dá)到328 ℃和352 ℃（Easy%Ro約0.9%）時(shí)干燥系數(shù)較小，此后隨成熟度增大，干酪根熱裂解和熱降解致使甲烷生成速率增加，干燥系數(shù)呈上升趨勢(shì)。H6 則表現(xiàn)為“先增后減再增”的三段式特征，在溫度低于302 ℃（Easy%Ro＜0.58%）時(shí)，干燥系數(shù)明顯增大，這可能是干酪根在埋藏升溫過(guò)程中，由不同生烴機(jī)制的生物化學(xué)反應(yīng)或低溫化學(xué)反應(yīng)生成了一定量的以甲烷為主的小分子未熟—低熟氣［12，14］，這與松遼盆地下白堊統(tǒng)青山口組一段、嫩江組一段烴源巖生成未熟—低熟氣具有相似性［12，15-16］。進(jìn)入成熟階段后，干燥系數(shù)的變化規(guī)律與M1 類似。在不同升溫速率下，干燥系數(shù)在高升溫速率下明顯滯后于低升溫速率。

總體上3 個(gè)樣品非烴類氣體產(chǎn)量都很低，其成分主要有H2與CO2，僅有Y2 樣品檢測(cè)到H2S，根據(jù)現(xiàn)有鉆井、地震資料解釋，在塔木蘭溝組發(fā)育有火山巖，推斷H2S 與伊敏凹陷早期的巖漿活動(dòng)有關(guān)。

2.2 液態(tài)烴產(chǎn)率特征

熱模擬檢測(cè)的液態(tài)烴產(chǎn)物包括C6-14和C14+，且C14+占主導(dǎo)地位。實(shí)驗(yàn)表明：在相同成熟度條件下，M1 樣品的產(chǎn)率明顯低于其他2 個(gè)樣品［圖3（a）］，其總液態(tài)烴和C14+產(chǎn)率峰值分別為202.66 mg/（g TOC）和169.84 mg/（g TOC），約為H6 和Y2 的1/2；C6-14產(chǎn)率約為其他2 個(gè)樣品的2/3，整體來(lái)看M1 樣品的生油潛力相對(duì)較差。受升溫速率的影響，低升溫速率下液態(tài)烴率先達(dá)到產(chǎn)率峰值，但均表現(xiàn)為“先增后降”的拋物線特征。在2 ℃/h 升溫條件下，3 個(gè)樣品C6-14在溫度達(dá)到327 ℃（Easy%Ro=0.69%）后液態(tài)烴產(chǎn)率迅速增加，在410～420 ℃（Easy%Ro=1.4%～1.5%）時(shí)達(dá)到峰值，之后快速下降［圖3（b）］，而重組分C14+在360～370 ℃（Easy%Ro=0.8%～1.0%）時(shí)即達(dá)到了峰值［圖3（c）］，這說(shuō)明輕組分的生成需要更高的溫度和成熟度，并與干酪根或重組分的熱裂解有關(guān)。且三者輕、重組分達(dá)到產(chǎn)率峰值的溫度和成熟度基本一致。

圖3 液態(tài)烴累積產(chǎn)率特征Fig.3 Cumulative yield characteristics of liquid hydrocarbon

2.3 生烴動(dòng)力學(xué)模型及參數(shù)

2.3.1 生烴動(dòng)力學(xué)模型

干酪根生烴遵循多個(gè)平行一階反應(yīng)的生烴動(dòng)力學(xué)模型，其中，所有平行反應(yīng)具有共同的頻率因子。具體生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算原理［17］如下：

某一烴類組分是由一系列平行一級(jí)化學(xué)反應(yīng)生成，設(shè)每個(gè)反應(yīng)的活化能為Ei，頻率因子為Ai，分布頻率為Xi0（i=1，2，3，…，N），則N個(gè)平行反應(yīng)總的某一烴類組分生成量X如下式所示：

式中：Ai為頻率因子或指前因子，其值為1012s-1；D為恒速升溫實(shí)驗(yàn)的升溫速率，℃/h；Ei為活化能，kcal/mol；R為通用氣體常數(shù)1.98910 kcal/mol；T為絕對(duì)溫度，K。如果得到任一溫度或成熟度下的E、A，即可以計(jì)算出X，進(jìn)而確定相應(yīng)的有機(jī)質(zhì)成烴轉(zhuǎn)化率。

2.3.2 生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)

在不同升溫速率條件下，干酪根樣品生成氣態(tài)烴、液態(tài)烴的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系以及根據(jù)上述生烴動(dòng)力學(xué)模型建立的相應(yīng)條件下的理論數(shù)據(jù)與溫度的關(guān)系如圖4 所示，結(jié)果顯示不同相態(tài)烴類動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合度很高，說(shuō)明生烴動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠，獲得的動(dòng)力學(xué)參數(shù)可以用于地質(zhì)條件下的生烴模擬。

圖4 海拉爾盆地外圍凹陷南一段烴源巖有機(jī)質(zhì)成烴轉(zhuǎn)化率Fig.4 Hydrocarbon generation rate curves of organic matter of of K1n1 source rock in peripheral sags of Hailar Basin

圖5 海拉爾盆地外圍凹陷南一段烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)Fig.5 Kinetic parameters of hydrocarbon generation of K1n1source rock in peripheral sags of Hailar Basin

采用KINETICS 軟件模擬計(jì)算的南一段各烴源巖樣品的生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)如圖5 所示。3 組樣品有機(jī)質(zhì)生成氣態(tài)烴的動(dòng)力學(xué)參數(shù)差異較大，其中M1 頻率因子較其他2 個(gè)樣品差一個(gè)數(shù)量級(jí)，且M1的活化能分布最寬（43～60 kcal/mol），但其平均活化能和主頻活化能反而最低，分別為52 kcal/mol 和56 kcal/mol。H6 和Y2 平均活化能分別為57 kcal/mol 和53 kcal/mol，主頻活化能分別為58 kcal/mol和60 kcal/mol。對(duì)比看來(lái)，有機(jī)質(zhì)生成氣態(tài)烴的主頻活化能具有M1＜H6＜Y2 的分布規(guī)律。液態(tài)烴生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)中H6 的頻率因子明顯低于M1 和Y2，相差2 個(gè)數(shù)量級(jí)，其活化能分布寬（35～51 kcal/mol），平均活化能和主頻活化能最低，分別為43 kcal/mo l 和48 kcal/mol。M1 活化能分布最窄，但平均和主頻活化能最高，分別為49 kcal/mol 和52 kcal/mol。Y2 活化能分布表現(xiàn)為較明顯的雙峰特征，但其平均和主頻活化能與M1 基本相當(dāng)，分別為48 kcal/mol 和51 kcal/mol。3 組樣品有機(jī)質(zhì)生成液態(tài)烴的主頻活化能具有H6＜Y2＜M1 的分布規(guī)律。整體看來(lái)，3 組樣品液態(tài)烴生成的活化能低于氣態(tài)烴，這與有機(jī)質(zhì)生烴熱演化過(guò)程一致。

有機(jī)質(zhì)類型與生烴動(dòng)力學(xué)特征具有明顯的相關(guān)性［18-20］，劉立峰等［19］及王軍等［21］對(duì)不同類型烴源巖進(jìn)行了生烴動(dòng)力學(xué)模擬，發(fā)現(xiàn)相同巖性、相同有機(jī)質(zhì)類型樣品的生烴動(dòng)力學(xué)特征以及生烴演化行為存在著一定的差異，這與有機(jī)質(zhì)顯微組分、類型指數(shù)KTI 等有關(guān)。本文所選3 組樣品均為黑色泥巖，其有機(jī)質(zhì)類型均為Ⅱ1型，但其有機(jī)質(zhì)顯微組分有一定的差別，其中H6 的主要生烴組分為藻類體、鏡質(zhì)體、少量孢子體和角質(zhì)體；M1 的主要生烴組分為藻類體、孢子體和鏡質(zhì)體；Y2 陸源高等植物比例輸入相對(duì)較高，生烴組分以殼質(zhì)組和鏡質(zhì)組為主，藻類含量較少。因此，H6 的烴源巖品質(zhì)最好，M1次之，而Y2 則受TOC 含量、有機(jī)質(zhì)顯微組分的共同制約，活化能分布分散，主頻活化能所占比例低于40%，生烴潛力最差。

3 生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)的地質(zhì)應(yīng)用

烴源巖熱模擬實(shí)驗(yàn)得到的生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)，可外推至地質(zhì)過(guò)程中模擬烴源巖的生烴史，估算不同地質(zhì)歷史時(shí)期的生烴量及油氣資源量。

3.1 生烴史恢復(fù)

海拉爾盆地經(jīng)歷了從銅缽廟組沉積時(shí)期至南屯組沉積末期的斷陷期、大磨拐河組至伊敏組沉積時(shí)期的斷坳轉(zhuǎn)換期、青元崗組至今的坳陷期三大構(gòu)造演化階段，主體表現(xiàn)為沉降—抬升—再沉降的構(gòu)造演化特征［22，23］（參見圖1），其古地溫梯度為3.44～4.20 ℃/100 m［21］，于伊敏組沉積末期達(dá)到最高古地溫，研究區(qū)3 個(gè)凹陷屬于抬升剝蝕型凹陷［圖6（a）］，伊敏組沉積之后是一個(gè)降溫過(guò)程，現(xiàn)今地溫小于古地溫。將各個(gè)樣品的生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)外推至地質(zhì)歷史時(shí)間尺度，結(jié)合埋藏史和古地溫，分別計(jì)算出不同地質(zhì)時(shí)期的鏡質(zhì)體反射率，恢復(fù)各凹陷熱史及生烴史［4，23］（圖6），在火山活動(dòng)及剝蝕作用雙重影響下，塔木蘭溝組（J3tm）實(shí)測(cè)Ro值偏高，表現(xiàn)出與上覆地層熱演化趨勢(shì)不同的特征。

圖6 海拉爾盆地外圍凹陷南一段烴源巖埋藏史（a）及熱演化史（b）Fig.6 Burial（a）and thermal evolution history（b）of K1 n1 source rock in peripheral sags of Hailar Basin

計(jì)算結(jié)果表明，按照該古地溫計(jì)算出的Easy%Ro最大值僅為0.66%，在此古地溫條件下的氣體產(chǎn)率非常低，Y2 氣產(chǎn)率最大，但也僅2.41 mL/（g TOC），遠(yuǎn)未達(dá)到工業(yè)儲(chǔ)量標(biāo)準(zhǔn)，故暫不考慮進(jìn)行氣藏評(píng)估。對(duì)油來(lái)說(shuō)，南一段烴源巖于早白堊世（距今110 Ma）進(jìn)入生油門限，對(duì)應(yīng)埋深1 400 m，現(xiàn)今仍處于低成熟—成熟階段早期，尚未達(dá)到生油高峰。H6 和M1油產(chǎn)率基本相當(dāng)，最大值分別為39.96 mg/（g TOC）和52.85 mg/（g TOC），油轉(zhuǎn)化率分別為12.67%和23.32%；Y2 油產(chǎn)率約為其他2 個(gè)樣品的3 倍，最大油產(chǎn)率為150.63 mg/（g TOC），油轉(zhuǎn)化率為39.50%，僅發(fā)生少量排烴，這與目前研究區(qū)僅見油氣顯示或少量原油吻合（表2，圖7）。

3.2 有機(jī)質(zhì)生烴模式

Tissort 和Welte（1978）建立的經(jīng)典干酪根生烴模式將油氣的形成主要?jiǎng)澐譃? 個(gè)階段：生物甲烷氣階段（Ro＜0.5%）、生油階段（Ro為0.5%～1.3%）、生凝析油與濕氣階段（Ro為1.3%～2.0%）和干氣階段（Ro＞2.0%）。本文根據(jù)黃金管熱模擬實(shí)驗(yàn)，在不考慮排烴的條件下，建立了海拉爾盆地外圍凹陷南一段烴源巖的生烴演化模式（圖8）。在地質(zhì)條件下，油氣的生成與古地溫、經(jīng)歷的地質(zhì)事件、埋深等多種因素有關(guān)。前文述及海拉爾盆地外圍紅旗、東明和伊敏凹陷南一段烴源巖在多期構(gòu)造活動(dòng)的影響下，經(jīng)歷的最大埋深小于3 000 m（圖6），當(dāng)埋深低于1 400 m（Ro＜0.5%）時(shí)，僅有少量的低熟氣及未熟油生成；當(dāng)埋深為1 400～3 000 m（Ro為0.5%～1.0%）時(shí)，進(jìn)入生油窗，但尚未達(dá)到生油高峰?？傮w看來(lái)，該套烴源巖進(jìn)入生油門限，且尚屬于早期未熟—低成熟生油氣階段，與Tissort 和Welte 的經(jīng)典干酪根生烴模式一致。需要指出的是在相同的熱演化程度下，伊敏凹陷南一段烴源巖生油轉(zhuǎn)化率明顯高于其他2 個(gè)凹陷，這是由干酪根的母質(zhì)來(lái)源及顯微組分的差異性決定的。

表2 海拉爾盆地外圍凹陷南一段烴源巖油氣產(chǎn)率和油氣轉(zhuǎn)化率Table 2 Oil and gas production rate and conversion rate of K1n1source rock samples in peripheral sags of Hailar Basin

圖7 海拉爾盆地外圍凹陷南一段烴源巖油氣生成動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.7 Prediction results of hydrocarbon generation kinetics of K1n1source rock in peripheral sags of Hailar Basin

圖8 海拉爾盆地外圍凹陷南一段烴源巖生烴模式示意圖Fig.8 Hydrocarbon generation pattern of K1n1 source rock in peripheral sags of Hailar Basin of K1n1source rock in peripheral sags of Hailar Basin

3.3 生烴量計(jì)算

鑒于海拉爾外圍凹陷整體勘探程度較低，結(jié)合熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用成因法估算了南一段烴源巖的生油量。結(jié)果表明，紅旗、東明和伊敏等3 個(gè)凹陷的生油量分別為1.14 億t，4.12 億t，3.65 億t。海拉爾盆地外圍凹陷烴南一段烴源巖成熟度不高，雖然各凹陷構(gòu)造比較復(fù)雜，但油氣都有近距離運(yùn)移成藏的特點(diǎn)，運(yùn)移路徑中損耗散失量不大，因此，各項(xiàng)參數(shù)大體取中間值，其石油排聚系數(shù)取8%～12%，根據(jù)各凹陷實(shí)際地質(zhì)情況，參考海拉爾盆地第四次油氣資源評(píng)價(jià)的取值參數(shù)，紅旗和東明凹陷石油排聚系數(shù)取8%，伊敏凹陷取10%，排烴效率取35%，分別估算了各凹陷資源量（表3）。

表3 海拉爾盆地外圍凹陷南一段烴源巖資源量Table 3 Resources of K1 n1 source rock samples in peripheral sags of Hailar Basin

綜上所述，研究區(qū)尋找氣藏的可能性很低，3 個(gè)凹陷南一段生油量及資源量也非常有限，制約生油量的最主要因素是有機(jī)質(zhì)未達(dá)到生烴高峰，油氣勘探的重點(diǎn)在于尋找其下部古地溫相對(duì)較高、生油潛力較強(qiáng)的烴源巖層系或局部成熟區(qū)域。對(duì)紅旗和東明凹陷而言，主力烴源巖層系南一段熱演化程度很低，勘探的重點(diǎn)應(yīng)在尋找其下伏銅缽廟組、塔木蘭溝組古地溫相對(duì)較高、生油潛力較強(qiáng)的烴源巖層系；對(duì)伊敏凹陷而言，應(yīng)關(guān)注局部古地溫相對(duì)較高、生油潛力較強(qiáng)的區(qū)域，同時(shí)尋找南一段下伏銅缽廟組、塔木蘭溝組烴源巖。

4 結(jié)論

（1）高溫高壓封閉體系黃金管高壓釜熱模擬實(shí)驗(yàn)表明，紅旗（H6）、東明（M1）和伊敏（Y2）凹陷3 個(gè)樣品有機(jī)質(zhì)成氣態(tài)烴主頻活化能具有M1＜H6＜Y2的分布規(guī)律，成液態(tài)烴主頻活化能具有H6＜Y2＜M1 的分布規(guī)律。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可信度高，可用于地質(zhì)條件下的生烴史恢復(fù)及生烴量計(jì)算。

（2）南一段烴源巖于早白堊世（距今110 Ma）進(jìn)入生油門限，對(duì)應(yīng)埋深1 400 m，現(xiàn)今仍處于低成熟—成熟階段早期，尚未達(dá)到生油高峰，油的轉(zhuǎn)化率12.67%～39.50%，現(xiàn)今H6 和M1 油產(chǎn)率分別為39.96 mg/（g TOC）和52.85 mg/（g TOC），Y2 油產(chǎn)率為150.63 mg/（g TOC）。烴源巖發(fā)生少量排烴，與目前研究區(qū)僅見油氣顯示或少量原油吻合。

（3）制約生油量的最主要因素是有機(jī)質(zhì)未達(dá)到生烴高峰，3 個(gè)凹陷南一段烴源巖生烴量及資源量非常有限，難以達(dá)到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)紅旗和東明凹陷而言，區(qū)域主力烴源巖層系南一段熱演化程度很低，勘探的重點(diǎn)應(yīng)在尋找其下伏古地溫相對(duì)較高、生油潛力較強(qiáng)的銅缽廟組和塔木蘭溝組烴源巖；對(duì)伊敏凹陷而言，應(yīng)關(guān)注局部古地溫相對(duì)較高、南屯組生油潛力較強(qiáng)的區(qū)域，同時(shí)尋找其下伏銅缽廟組和塔木蘭溝組烴源巖。