神府地區太原組—本溪組烴源巖特征及生烴潛力評價

池建強

（西北大學地質學系，陜西 西安 710069）

神府地區擁有世界八大煤田之一的神府煤田，并且研究區還是我國能源重化工的重要基地，礦產資源開發成為該區經濟發展的支柱。神府地區位于鄂爾多斯盆地的東北緣，跨越伊陜斜坡和晉西撓褶帶2個構造單元。鄂爾多斯盆地東緣上古生界含有豐富的致密氣資源，是油氣勘探的重要區域。在盆地內已探明儲量超過千億立方米的致密氣田有烏審旗、蘇里格、神木等。

隨著近年來在神府地區的致密氣藏勘探開發取得了重大突破，表明該區致密氣勘探的廣闊前景。本文在前人研究的基礎上，以神府地區太原組—本溪組烴源巖為研究對象，利用試氣成果和分析化驗等資料，研究了烴源巖特征，為神府地區以及周緣下一步油氣勘探提供科學依據。

1 區域地質概況

鄂爾多斯盆地處于西北部，是一個多旋回沉積型克拉通類含油氣盆地。鄂爾多斯盆地共有六個一級構造單元盆地形態為一個向斜盆地。研究區位于鄂爾多斯盆地的東北角，橫跨伊陜斜坡和晉西撓褶帶2個構造單元（圖1）。

2 地層特征

神府地區地勢起伏較大，水土流失嚴重，植被稀少，環境惡劣。本溪組和太原組都發育有煤系烴源巖,屬于海陸過渡相到陸相的沉積環境。研究區地層自下而上為石炭系本溪組、二疊系太原組。石炭系本溪組巖性為深灰色泥巖、灰黑色炭質泥巖和煤層，分為本1段、本2段，與下伏馬家溝組為平行不整合接觸關系。二疊系太原組巖性為灰黑色煤層和深灰色泥巖較為發育，分為太1段、太2段。太原組煤層和泥巖具有較強的生烴能力，為本區天然氣成藏提供較好的源巖條件。與下伏本溪組為整合接觸關系。太2段：巖層顏色較深，包括灰黑色泥巖、灰色生物碎屑灰巖、泥晶生物碎屑灰巖以及黑色煤層，砂巖為中—粗砂巖以及粉砂巖。太1段：由底部斜道灰巖至頂板北岔溝砂巖，包含生物碎屑灰巖、灰白色細—粗砂巖、粉砂巖、煤層等。

3 有機質豐度

其他條件相差不大，則有機質的含量越高，其生烴能力就越高。本文采用總有機碳（TOC）和生烴潛量（S1+S2）作為衡量巖石中有機質的豐度的指標。有機碳是指巖石中存在于有機質中的碳。它不包括碳酸鹽巖、石墨中的無機碳。通常用占巖石質量的百分比表示。本次研宄分別統計了神府地區本溪組、太原組和山西組的煤的總有機碳含量和生烴潛量（S1+S2）。

從表1得出不同層位中的煤巖TOC平均值本溪組和太原組接近，高于山西組。其中山西組TOC平均最小為56.86%，本溪組是62.68%，太原組為62.97%。最大值為太原組TOC含量達到77.2%，山西組最小為18.3%，太原組TOC含量在48.3%～77.2%，山西組TOC含量在18.3%～74.1%，本溪組TOC含量在43.19%～75.5%。

表1 神府地區烴源巖總有機碳與熱解分析結果

煤巖中的生烴潛能（S1+S2）在16.52～321.55mg/g，其中最大為山西組達到321.55，總有機碳含量也高達74.1%，本溪組有機碳含量最高為75.5%，太原組也高達69.2%。

基于烴源巖定性評價標準，從總有機碳含量來看，本溪組、太原組和山西組的煤巖都能夠成為烴源巖，本溪組和太原組要好于山西組；從生烴潛力來看本溪組煤巖最好，生烴潛力達到了184.46mg/g。因此，本溪組的煤巖是最好的烴源巖。

4 有機質成熟度

從有機質到油氣需要經過一定的變化，衡量這種變化程度（有機質向油氣轉化程度）的參數為成熟度指標，在這方面的研究即為有機質的成熟度評價（表2）。

表2 烴源巖有機質程烴演化階段劃分

通過對神府地區各組分鏡質組反射率分析，從圖2可以看出鏡質組反射率平均值在1.053%～1.260%之間分布，其中本溪組鏡質組反射率平均值最高為1.260%，山西組鏡質組反射率平均值最小為1.002%。山西組鏡質組反射率在0.783%～1.355%之間，對應的有機質熱演化為成熟—高成熟階段，在該階段主要生成的是成熟中質油、高成熟輕質油、濕氣和凝析油；太原組鏡質組反射率在0.888%～1.195%，其對應的有機質熱演化為成熟階段，在該階段主要生成成熟中質油；本溪組鏡質組反射率在1.22%～1.28%之間，對應的有機質熱演化為成熟階段，在該階段主要生成的是成熟中質油（表2）。總體來說，本溪組鏡質組反射率高于太原組和山西組，從本溪組到太原組再到山西組鏡質組反射率總體趨勢是降低的。因此，本溪組相對于太原組和山西組生烴潛力更大（表3）。

圖2 神府地區不同地層鏡質組反射率圖

表3 神府地區不同組分鏡質組反射率表

5 有機質類型及烴源巖的分布

研究區絕大部分有機質為Ⅲ型，部分為Ⅱ型，產氣傾向非常明顯。其中:本溪組和太原組泥質巖有機質大部分都為Ⅲ型[10]。

煤層在研究區本溪組和太原組均有分布，也是主要的烴源巖層段。煤層厚度分布在17.81～30.97m之間，平均厚度為23.17m，大部分地區煤層總厚度在13～32m之間。深灰色泥巖在本區的本溪組和太原組同樣也較為發育，泥巖厚度在37.23～81.37m。本溪組泥巖厚度23m以上，最大厚度在71m以上；太原組泥巖厚度在15～48m之間。山西組比太原組泥巖厚度更大，厚度范圍在50～100m，沉積厚度在79m以上，最大厚度也超過75m。由此看來，無論是煤巖還是暗色泥巖在本區廣泛分布，為煤系有機質生氣提供了良好的物質基礎。

6 結論

神府地區太原組和本溪組烴源巖在全區均有一定分布，研究發現，本區烴源巖成熟度高，進入了大量生氣階段，能夠為天然氣的成藏提供充足的氣源。

對天然氣成藏的靜態條件進行了分析，通過總有機碳含量、有機物成熟度等分析了研究區烴源巖，煤層在該區穩定發育，得出煤巖TOC平均值非常接近，其值在56.86%～62.97%，其中本溪組，高于太原組和山西組；從本溪組到山西組自下而上有機質平均含量越來越小，并且本溪組的生烴潛力和有機物生熟度遠高于太原組和山西組。以此，本溪組煤系烴源巖有很好的的生烴潛力，為今后的勘探重點層位。