辽河滩海地区烃源岩地球化学特征研究.doc

1、1辽河滩海地区烃源岩地球化学特征研究摘要：烃源岩的质量和规模直接影响油气富集，本文通过评价滩海地区烃源岩的有机质丰度，用干酪根镜下显微组份鉴定、干酪根元素、干酪根碳同位素等方法确定烃源岩有机质类型以及对有机质成熟度的研究，得出结论滩海地区主力烃源岩为沙河街组三段，其次为沙河街组一二段，滩海西部凹陷和东部凹陷生油门限存在差异，滩海西部凹陷生油门限为 2800m 左右，滩海东部凹陷为 2850m 左右。 关键词：有机质丰度 有机质类型 有机质成熟度 干酪根 一、前言 辽河滩海具有西部和东部两大生油洼陷，洼陷生油岩的质量和规模直接影响的油气富集。以往由于钻井较少，且揭露地层厚度较薄，因此对于滩海烃源

2、岩的质量缺乏系统的评价，烃源岩的地球化学特征研究的也就更少了。近几年，辽河滩海的勘探获得了巨大突破，探明储量超过1 亿吨，探井数量也大大增加，时 1 井、仙鹤 3、仙鹤 4、太阳 9 等多数井钻探深度均超过 3000 米，揭露了沙三段主力烃源岩且取了大量的生油岩资料，这就为滩海烃源岩的评价和地球化学特征的研究奠定了基础。 二、滩海地区烃源岩地球化学特征 1.有机质丰度 生油岩有机质丰度是生油岩的重要指标之一，是含油气盆地油气生成的物质基础。我国陆相盆地生油岩的标准采用：有机碳含量不低于 0.4%、2氯仿沥青“A”含量不低于 0.015%、总烃含量不低于 100gg-1。从整个滩海生油岩有机质丰

3、度整体特征（表 1）来看，滩海西部东营组为较差生油岩，但滩海东部接近较好生油岩标准；沙一、二段有机质丰度，滩海西部优于东部。滩海西部沙一、二段生油岩达到好生油岩级别。滩海东部沙一段仅为较好生油岩；滩海西部沙三段有机质丰度明显高于滩海东部，西部达到好生油岩级别，而东部仅达到较好生油岩标准。 2.有机质类型 烃源岩中有机质的类型是其质量指标。不同类型的原始有机质具有不同的油气生成潜能，形成不同性质的产物，因此有机质类型研究是烃源岩研究中的重要内容。本次研究借鉴了前人的研究成果和认识，采用干酪根镜下显微组份鉴定、干酪根元素组成、岩石热解色谱、生物标志化合物等多种方法。采用三类四分法即：腐泥型（） 、

4、腐植腐泥型（A） 、腐泥腐植型（B）和腐植型（）的划分标准，对研究区沙三段、沙一二段和东营组的有机质类型和来源进行综合评价判别。 2.1 干酪根镜下显微组份鉴定 生油母质按其生物来源的不同，由腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组四大部分组成。腐泥组和壳质组为富氢贫氧组份，具有较强的生烃潜力；镜质组具备一定的生气潜力，而荧光镜质体则具备一定的生油潜力，惰质组对油气没有贡献。滩海地区各组烃源岩干酪根显微组份特征如下：东营组：西部凹陷陆上和滩海干酪根显微组份差别不大，都以镜质组和惰质组占优势，干酪根类型为B 型。滩海东部凹陷陆上和海上干酪3根显微组份存在较大差别，陆上样品干酪根显微组份以镜质组和惰质组占优

5、势，其含量为 57.64%，为型干酪根。滩海样品干酪根显微组份以腐泥组和壳质组占优势，其含量为 61.39%，为B 型干酪根。 沙一二段：西部凹陷陆上和滩海干酪根显微组份存在较大差异。陆上样品干酪根显微组份以腐泥组和壳质组占优势，其含量为 71.39%，为A 型干酪根。滩海样品镜质组含量高达 40.28%，反映母质类型由陆向海变差。东部凹陷陆上和滩海干酪根类型总体上为B 型，但滩海样品干酪根显微组份中富氢组份要高于陆上样品，表明由陆向海生烃潜力略有增强。 沙三段：西部凹陷陆上样品主要为A 型，但其中也有型，双 108井腐泥组含量高达 95.4%。滩海样品也主要以A 型为主，镜检结果反映各项指标

6、与陆上相差不大，有机质类型略有变差。滩海东部凹陷目前样品镜检结果为B 型或型，但有由陆向海变好的趋势。 2.2 干酪根元素 碳、氢、氧是干酪根中最主要的元素成份，其相对含量的变化反映了有机质的组成。 对热演化程度不高、干酪根纯度较高的样品，利用范氏图可较准确地判断其类型。 东营组：滩海地区东、西部样品的 H/C 原子比在 1.2-0.8，O/C 原子比在 0.1-0.2 之间变化，均表现为B 型特征。 沙一二段：与东营组比较，总体上表现为 H/C 原子比增加，O/C 原子比降低，类型变好的特点。滩海西部样品的 H/C 原子比在 1.5-1.0，O/C4原子比在 0.05-0.12 之间，以A

7、型为主。滩海东部凹陷与滩海西部类似，也以A 型为主。 沙三段：滩海西部与滩海东部有一些差别。滩海西部呈现A 型特征，由陆向海类型变差；滩海东部以B 型为主，由陆向海类型变好。 元素分析结果表明：滩海东部凹陷和西部凹陷东营组干酪根类型均为B 型；沙一二段，滩海东、西部凹陷均以A 型为主，B 型为辅；沙三段，滩海西部凹陷为A 型，滩海东部凹陷海陆过渡区为B 型，东侧燕南潜山带燕南 1 井样品分析为A 型。这与前面镜检结果有些出入，视觉误差、视域局限是镜检评价结果偏低的原因。 2.3 干酪根碳同位素 干酪根的稳定碳同位素与其生烃母质的构成密切相关，对陆相生油层来说，除演化程度和水介质会引起一些碳同位

8、素分馏外，干酪根的碳同位素组成取决于有机质的构成。富含陆源高等植物的腐植型干酪根相对富集 13C，而富含低等水生生物的腐泥型干酪根相对富集 12C 贫 13C，因此碳同位素 13C 值是判断母质类型的有效参数。一般认为型干酪根 13C-25，以次来划分西部洼陷沙三段B 型占优势，沙一、二段主要为A 型、B 型，东三段主要为B 型。 2.4 岩石热解色谱 岩石热解分析中的一些指标，如降解率、氢指数等通常用来快速分析有机质类型。滩海东部燕南潜山带上钻探的燕南 1 井揭示了 168m 的沙三段暗色泥岩，这是滩海东部第一口揭示沙三段大套暗色泥岩的井。采集生油岩样品 18 块。岩石热解分析结果：氢指数（

9、HI）范围值为586347mg/gTOC，平均值为 170 mg/gTOC。有机质类型以B 型为主，个别样品为A 型。该井位于洼陷边缘低凸起带，样品分析结果具有局限性，不能代表洼陷区实际情况。 通过上面几种方法可以看出虽然分析的结果略有差异，但基本结论都是一致的。通过综合的分析总结可得出如下结论：东营组，西部凹陷陆上和滩海均为B 型；东部凹陷陆上为型，滩海为B 型。沙一二段，西部凹陷陆上为A 型，滩海以B 型为主，少数为A 型；东部凹陷陆上和滩海均以B 型为主，部分为A 型。沙三段，西部凹陷陆上为A 型，滩海为B 型；东部凹陷陆上和滩海均以B 型为主，少数为A 型，推测向沉积中心部位沙三段有机

10、质类型将变好。 3.烃源岩有机质成熟度 烃源岩热演化程度如何直接关系到油气勘探前景，因此有机质热演化是烃源岩研究的又一重要内容。为了深人研究滩海地区烃源岩的演化特点，对滩海地区地温场分布进行了研究，并在滩海东、西部凹陷各建立了相应的生油地球化学综合演化剖面和岩石热解剖面。 3.1 地温分布特征 根据滩海西部凹陷的 LH101-l、LH4-1l、双 91、詹 1、架岭 8、架岭 9 和滩海东部凹陷的 LH181-1、KH8. KH81、KH7. KH9、JZ17-3-1、LH13-2-1 等并测温资料.以实测区域恒温带深度 30 m，恒温带温度为 10计算，得出滩海西部凹陷平均地温梯度为 3.3

11、7/100 m，滩海东部凹陷平均地温梯度为 3.21/100 m。 滩海西部凹陷平均地温梯度较滩海东部凹陷高 0.16，这就决定了6滩海西部源岩成烃较早。 3.2 镜质体反射率 镜质体反射率（Ro）作为记录沉积有机质经受热力和时间作用的综合尺度，以及在地质过程中的不可逆性，已成为划分有机质成烃演化阶段的重要参数。通常有机质成熟门限值为 0.5%0.6%，成油高峰阶段为0.8%1.2%，而生油（液态烃）下限为 1.3%，大于 2%则进入干气阶段。 滩海地区烃源岩镜质体反射率对数值与埋深呈线性变化.其中，滩海西部凹陷变化的斜率较滩海东部凹陷稍大些。 3.3 干酪根成熟特征 应用岩石热解资料反映有机

12、质成熟度的常用指标有 Tmax（） 、产率指数（TPI） 、烃指数（IHC）和降解率。随着成熟度增加，有机质裂解烃峰所对应的最大峰温值 Tmax 也随之增高，因此常用来确定干酪根成熟度。通常，腐植型母质液态窗”的上界为 435，腐泥型母质“液态窗”的上界为 430。前文研究指出，滩海地区有机质以混合型为主，相当部分为偏腐植型的混合型，因此，本次研究将 Tmax 值为 435时的深度值定为生油门限值。 通过对滩海地区生油岩综合演化分析，滩海西部凹陷双 108 井在2750m、锦 131、锦 128 井在 2700m、LH10-1-l 井在 2800m 处出现 O/C 值明显降低迹象；滩海东部凹陷

13、的 LH13-2-1 井在 3000m、LH18-1-1 井在2900 m 处同样也都出现 O/C 值下降趋势。由于剖面深度所限，滩海东、西部演化剖面均未见到 H/C 原子比值明显降低的迹象，这说明大部分剖面均未揭示生油高峰。 7此外，据目前烃源岩样品氯仿抽提物演化特征，滩海西部凹陷烃源岩的演化可分为未成熟、低成熟和成熟三个阶段，滩海东部凹陷仅划分出未成熟和低成熟两个阶段。 三、结论 滩海地区主力烃源岩为沙河街组三段，其次为沙河街组一二段。沙三段、沙一、二段相似，主要为A 型，其次B 型；东三段均为B 型。滩海西部凹陷和东部凹陷生油门限存在差异，滩海西部凹陷生油门限为 2800m 左右，滩海东部凹陷为 2850m 左右。 参考文献 1李晓光等，辽东湾北部滩海大型油气田形成条件与勘探实践，北京：石油工业出版社，2007，43-72. 2吴兴录等， 海月复式油气聚集带成藏条件及油气富集规律研究，勘探开发研究院. 1997. 3孙洪斌等，辽河滩海油气勘探与开发，北京：地质出版社，2000.