棗園探區烴源巖評價及資源量計算

聞星宇 王桂成 曹聰 陳立軍 孟旺才 莊巖

摘要：本文在前人研究的基礎上，結合取心及測井資料，對研究區若干樣品做了巖石有機碳（TOC ）、干酪根C、H、O元素、Rock-eval熱解、氯仿瀝青抽提、氯仿瀝青“A”、族組分分析、族組分分離、飽和烴餾分色譜—色質等8項分析分析測試。結果表明：（1）長9層、長7層的暗色泥巖、張家灘頁巖、李家畔頁巖是本探區最主要的有效烴源層;長6層暗色泥巖也是本區的較好烴源巖，長4+5層暗色泥巖為較差烴源巖。（2）有機質類型最好的是長7烴源巖，有機質類型主要為Ⅰ型（腐泥型）—Ⅱ1（腐植-腐泥型）;長6烴源巖有機質類型主要為Ⅲ型（腐殖型）—Ⅱ2（腐泥-腐植型），次為Ⅰ型（腐泥型）—Ⅱ1（腐植-腐泥型）;長4+5烴源巖有機質類型主要為Ⅲ型（腐殖型）—Ⅱ2（腐泥-腐植型），次為Ⅱ1（腐植-腐泥型）。（3）使用成因法計算公式，結合生烴強度展布范圍，計算得出長7烴源巖面積為359.044Km2，地質資源量為106.62×106t。長9烴源巖面積為330.414Km2，地質資源量為49.58×106t。

關鍵詞：烴源巖特征;評價;資源量計算;棗園探區;

1 地質概況

鄂爾多斯盆地上三疊統延長組是我國陸相三疊系中出露最好、研究最早、發育比較齊全的剖面，其三疊系延長組屬于內陸湖相沉積。棗園探區處于伊陜斜坡有利構造帶上。產油層位主要有長4+5、長6、長8，局部可見長9油層發育。

2烴源巖特征

2.1有機質豐度

本次采集研究區延長組長7段、長6段和長4+5段黑色泥巖樣品，并結合周邊地區樣品數據分別做了巖石有機碳（TOC ）、干酪根C、H、O元素、Rock-eval熱解、氯仿瀝青抽提、氯仿瀝青“A”、族組分分析、族組分分離、飽和烴餾分色譜—色質等8項分析，長9段和長4+5段未采集到泥巖鉆井樣品，結合周邊地區研究數據對其進行研究。

2.1.1有機碳含量

長9段泥巖是延長組長9的末期和長8早期的沉積期，沉積的一套深湖、半深湖相的泥頁巖，巖性主要為深灰色泥巖、黑色泥巖、頁巖和油頁巖，其中黑色頁巖、油頁巖及黑色泥巖被稱為“李家畔頁巖”。區內該套地層展布厚度在50～70m之間，尤其在棗園鄉周邊，長9暗色泥巖厚度最大，為60～70m之間，在工區的西南面及東北面暗色泥巖厚度也較大，有機碳平面展布范圍在棗8和南287井周邊比較大，在2%-3%之間（圖1）.全區有機碳含量在0.6%～3.65%，平均值為1.73%（18個樣本），按照上述表1所列的評價標準，好烴源巖（TOC>1%），長9段是一套好—極好烴源巖，可以稱之為優質烴源巖。該套烴源巖不僅是本區延長組優質烴源巖，同時也是整個鄂爾多斯盆地中生界主要的烴源巖之一。

長7段泥巖沉積時期為鄂爾多斯盆地中生界三疊系晚期湖盆最大水侵時期，廣泛發育了一套半深湖-深湖相沉積，巖性主要為深灰色泥巖、黑色泥巖、頁巖和油頁巖，其中黑色頁巖、油頁巖及黑色泥巖被稱之為張家灘頁巖，厚度在40～70m之間，在工區西南部及棗7附近，泥頁巖厚度可達70m，有機碳含量基本在1.0～8.9%，平均含量4.38%（20個樣本），在平面上，有機碳基本大于1，沿棗探1—南298—棗10一線，有機碳含量最高，基本上在4%～7%之間。按照烴源巖（TOC>1%）為好烴源巖評價標準，長7段是一套好—極好烴源巖，可以稱之為優質烴源巖。該套烴源巖不僅是本區延長組最好的烴源巖，同時也是整個鄂爾多斯盆地中生界最主要的烴源巖之一。

長6地層沉積時期主要處于半深湖、淺湖區域，形成了水下三角洲分流河道及間灣亞相沉積，淺灰色—灰色泥巖主要是間灣形成。有機碳含量基本在0.31～1.52%，最高可達4.18%，平均值為1.30%，根據表1的評價標準，屬于較好—好烴源巖范圍。

長4+5期為一套湖相、三角洲平原相中分流間沼澤亞相和三角洲前緣分流間灣亞相環境的形成的灰黑色泥巖、碳質泥巖、粉砂質泥巖夾砂巖沉積。有機碳含量基本在0.24～1.9%，均值在0.57%，屬于差—較差烴源巖。

2.1.2氯仿瀝青含量

研究區各潛在烴源層暗色泥巖的氯仿瀝青含量變化范圍在0.09～0.31%之間，長7氯仿瀝青含量變化范圍在0.20～0.34 %之間，均值為0.249%;長6氯仿瀝青含量范圍主要在0.10～0.21%之間，均值為0.159%;長4+5氯仿瀝青含量變化范圍在0.09～0.22%之間，均值為0.136%。按照烴源巖評價標準，研究區部分長4+5、長6和長7都達好烴源巖標準。

2.1.3總烴含量

總烴是指氯仿瀝青的族組分中飽和烴與芳香烴之和（以ppm為單位），也是評價烴源巖有機質豐度的重要指標之一。研究區暗色泥巖的總烴含量范圍為151.9～2682.2 ppm。長7層段的總烴含量變化在501.9～2682.2 ppm之間，均值為1820.5ppm，根據表1的評價標準，為好烴源巖（總烴含量>500ppm）。長6層段的總烴含量變化在151.9～1556.1 ppm之間，均值為813.2ppm，為較好—好烴源巖。

2.1.4產油潛量

全區暗色泥巖的產油潛量S1+S2值分布范圍在0.26～18.46mg/g之間。長9的產油潛量主要集中在4.02～15.58mg/g之間，均值為10.15mg/g，為好烴源巖（S1+S2值>6mg/g）。長7層的產油潛量主要集中在5.89～18.46mg/g之間，均值為13.2mg/g，為好烴源巖。長6層暗色泥巖產油潛量低于長7段，產油潛量變化在0.36～5.87mg/g之間，均值為2.35mg/g，可作為本區的較好烴源巖（S1+S2范圍值2～6 mg/g）。長4+5層的產油潛量主要集中在0.26～2.11mg/g之間，最高可達5.72mg/g，根據表4-1-1的評價標準，主要為非—較差烴源巖，部分樣品為中等—較好烴源巖。

總體來說，長9層、長7層的暗色泥巖、張家灘頁巖、李家畔頁巖是本探區最主要的有效烴源層;長6層暗色泥巖也是本區的較好烴源巖，長4+5層暗色泥巖為較差烴源巖。

2.2有機質類型

本節主要依據巖石熱解參數和可溶有機質組成特征等兩個方面的地球化學指標，按照干酪根三類四型的分類方案，對研究區各個潛在烴源層分散有機質的類型，作剖析研究。

2.2.1巖石熱解氫指數和降解潛率確定烴源巖有機質類型

采用Rock-eval巖石熱解的方法，基于I型有機質富含S2（熱解烴 ）、貧S3（CO2），氫指數IH值高、氧指數IO值低，而III型有機質則與之相反的原理，可以依據IH與IO圖版，確定有機質類型，另外，類型指數（TYC）、降解率（D）、生烴潛量（S1+S2）等熱解參數同樣也是劃分有機質類型的重要依據。

研究發現，長9烴源巖有機質類型為Ⅲ型（腐殖型）-Ⅱ2（腐泥-腐植型）;長7烴源巖有機質類型為Ⅱ1（腐植-腐泥型）—Ⅱ2（腐泥-腐植型）;長6烴源巖有機質類型主要為Ⅲ型（腐殖型）—Ⅱ2（腐泥-腐植型），次為Ⅰ型（腐泥型）—Ⅱ1（腐植-腐泥型）;長4+5烴源巖有機質類型為Ⅲ型（腐殖型）—Ⅱ2（腐泥-腐植型），次為Ⅱ1（腐植-腐泥型）。

另外，氫指數與Tmax關系也被常用于劃分烴源巖的有機質類型。長9層段樣品主要落在Ⅱ2型干酪根區域;長7層段樣品主要落在Ⅱ2型干酪根區域;長6層段樣品主要落在Ⅲ型干酪根區域，部分樣品落到Ⅰ型—Ⅱ1型干酪根區域;長4+5層段樣品主要落在Ⅲ型干酪根區域，部分樣品落在Ⅱ1型干酪根區域。

2.2.2可溶有機質組成特征確定烴源巖有機質類型

研究發現，本次研究長7烴源巖飽和烴含量分布在20.24～78.04%之間，非烴+瀝青質含量分布在5.49～48.86mg/g之間，飽/芳比分布在0.88～7.58之間，有機質類型為典型的Ⅰ型（腐泥型）。長6烴源巖飽和烴含量分布在3.07～49.55%之間，非烴+瀝青質含量分布在18.51～77.82mg/g之間，飽/芳比分布在0.36～4.10之間有機質類型主要為Ⅲ型（腐殖型）—Ⅱ2（腐泥-腐植型），次為Ⅰ型（腐泥型）—Ⅱ1（腐植-腐泥型）;長4+5烴源巖飽和烴含量分布在14.83～56.37%之間，非烴+瀝青質含量分布在20.15～51.85mg/g之間，飽/芳比分布在0.67～3.03之間，有機質類型主要為Ⅲ型（腐殖型）—Ⅱ2（腐泥-腐植型），次為Ⅱ1（腐植-腐泥型）。

綜上所述，研究區長4+5、長6和長7各層系烴源巖中，有機質類型最好的是長7烴源巖，有機質類型主要為Ⅰ型（腐泥型）—Ⅱ1（腐植-腐泥型）;長6烴源巖有機質類型主要為Ⅲ型（腐殖型）—Ⅱ2（腐泥-腐植型），次為Ⅰ型（腐泥型）—Ⅱ1（腐植-腐泥型）;長4+5烴源巖有機質類型主要為Ⅲ型（腐殖型）—Ⅱ2（腐泥-腐植型），次為Ⅱ1（腐植-腐泥型）。

2.3有機質成熟度

研究區長4+5、長6、長7和長9烴源巖的巖石熱解最高峰溫、產率指數、氫指數、有效碳和烴指數的熱解參數表。長4+5、長6、長7和長9烴源巖的巖石熱解最高峰溫均高于440℃，均處于低成熟—成熟演化階段。

巖石熱解最高峰溫確定烴源巖有機質成熟度，下面分別從Ro值和最高熱解峰溫Tmax以及生物標記化合物成熟度參數等方面對研究區各層系烴源巖的成熟度加以分析。

長4+5、長6、長7和長9烴源巖的巖石熱解最高峰溫均高于440℃，均處于低成熟—成熟演化階段。

3資源量計算

采用取自銅川露頭長7油頁巖及井下長7油頁巖做生烴模擬實驗，獲取的生烴參數，計算資源量。

使用成因法計算公式，結合生烴強度展布范圍（圖2），使用銅川露頭長7油頁巖及井下長7油頁巖做生烴模擬實驗，獲取的生烴參數，計算了長7段的資源量。烴源巖面積為359.044Km2，地質資源量為106.62×106t。使用同樣的方法可以計算長9段的資源量。烴源巖面積為330.414Km2，地質資源量為49.58×106t。

4 結論

（1）研究區長9層、長7層的暗色泥巖、張家灘頁巖、李家畔頁巖是本探區最主要的有效烴源層;長6層暗色泥巖也是本區的較好烴源巖，長4+5層暗色泥巖為較差烴源巖。

（2）有機質類型最好的是長7烴源巖，有機質類型主要為Ⅰ型（腐泥型）—Ⅱ1（腐植-腐泥型）;長6烴源巖有機質類型主要為Ⅲ型（腐殖型）—Ⅱ2（腐泥-腐植型），次為Ⅰ型（腐泥型）—Ⅱ1（腐植-腐泥型）;長4+5烴源巖有機質類型主要為Ⅲ型（腐殖型）—Ⅱ2（腐泥-腐植型），次為Ⅱ1（腐植-腐泥型）。

（3）使用成因法計算公式，結合生烴強度展布范圍，使用銅川露頭長7油頁巖及井下長7油頁巖做生烴模擬實驗，獲取的生烴參數，計算了長7段的資源量：長7烴源巖面積為359.044Km2，地質資源量為106.62×106t。同樣計算出長9烴源巖面積為330.414Km2，地質資源量為49.58×106t。

參考文獻：

[1]王桂成，馬維民，趙虹，楊仁超.鄂爾多斯盆地富縣探區三疊系延長組沉積特征[J].西北大學學報（自然科學版 ），2003（05 ）：608-612.

[2]陳立軍，白峰，何文忠，史鵬濤，冷丹鳳.鄂爾多斯盆地下寺灣油田烴源巖地球化學特征[J].重慶科技學院學報（自然科學版 ），2012，14（06 ）：9-12.

[3]黃薇，朱增伍，王喆，李長春，謝青，許婷.陜西銅川地區延長組張家灘頁巖有機地球化學特征[J].礦產勘查，2019，10（04 ）：761-767.

[4]陳彪，張哲豪，單冰.ZD地區長7烴源巖地球化學特征研究[J].地下水，2016，38（06 ）：199-201.