阜康凹陷中下侏罗统煤系烃源岩地球化学特征

付 欢，王振奇，王泽胜，庞秋维，况 昊

（1.油气资源与勘探技术教育部重点实验室·长江大学 ，湖北荆州 434023；2.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院）

阜康凹陷中下侏罗统煤系烃源岩地球化学特征

付 欢1，王振奇1，王泽胜2，庞秋维1，况 昊1

（1.油气资源与勘探技术教育部重点实验室·长江大学 ，湖北荆州 434023；2.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院）

阜康凹陷侏罗系烃源岩为一套沼泽相-浅湖相含煤沉积，通过研究系统评价了该套烃源岩的生烃潜力，认为其泥岩有机质丰度高、类型以Ⅱ2—Ⅲ型为主、处于中等热演化阶段，主要以生湿气为主；煤层及共生的碳质泥岩生烃母质为Ⅲc型，以镜质组为主，以生气为主，同时亦能形成一定数量的轻质油。前人研究认为，位于白家海凸起最北端的彩南油田原油中侏罗系烃源岩的贡献平均为60%左右，董1井头屯河组原油也来源于侏罗系烃源岩；彩17井八道湾组天然气既有八道湾组煤层气，又有二叠系平地泉组油型气混合的可能，表明侏罗系烃源岩的生烃潜力在准东地区油气勘探过程中具有十分重要的意义。

中下侏罗统；油源对比；烃源岩评价；阜康凹陷

阜康凹陷是准东地区地层发育最全、烃源岩最多、构造变动最小、相对勘探程度最低的一个凹陷。阜康凹陷侏罗系烃源岩主要发育于中下侏罗统八道湾组、三工河组和西山窑组，为一套沼泽相-浅湖相含煤沉积，有机质丰度高，有机质类型主要以Ⅲ型为主，具有良好的生烃潜力。位于白家海凸起最北端的彩南油田原油中侏罗系烃源岩的贡献平均为60%左右［1-2］，中石化中部4区块董1井中侏罗统头屯河组原油稳定碳同位素值偏重（-26.1‰），与侏罗系原油δ13C值相近，为侏罗系煤系烃源岩［3］。彩17井八道湾组天然气既有八道湾组煤层气，又有二叠系平地泉组油型气混合的可能［4］。因此，中下侏罗统烃源岩的地化特征及勘探潜力值得关注。

1 侏罗系煤系烃源岩平面分布特征

中下侏罗统以辫状河-辫状河三角洲-湖泊相沉积体系为主体，其泥岩互层夹煤层为主要烃源岩［5］。侏罗系共有八道湾组煤岩、泥岩、碳质泥岩，三工河组泥岩，西山窑组煤岩、泥岩、碳质泥岩等7套烃源层［6］。根据准噶尔盆地八道湾组和三工河组泥质烃源岩厚度图（图1），结合已钻揭井的统计分析中下侏罗统暗色泥岩最大的沉积中心在阜康凹陷，最大厚度在900 m以上，有效面积为5 212 km2，另一个沉积中心在东道海子北凹陷，暗色泥岩达700 m，往白家海凸起有一定程度的减薄。据钻井资料统计中下侏罗统煤岩在研究区均有分布，只是在较高的部位有剥蚀，如沙北凸起彩19井附近，煤层的沉积中心位于阜北斜坡区阜16井附近，最厚达60 m。

图1 研究区中下侏罗统暗色泥岩等厚图

2 侏罗系煤系烃源岩地球化学特征

2.1 色谱特征

总体上看侏罗系烃源岩普遍含有较高的姥鲛烷，而植烷含量相对较低，Pr／Ph的平均值为3.50，C21＋ C22／C28＋ C29分布区间为1.12～7.86，反映了侏罗系沉积有机质是以陆源为主，且沉积于较氧化的环境［2］。侏罗系岩样检测结果显示，主峰碳主要为C23，所有样品的正构烷烃分布曲线均为齿状的非平滑曲线（图2），个别泥岩样品为双峰形说明母源除主要以陆源高等植物输入外，也有部分低等水生生物的输入。侏罗系岩样的正构烷烃CPI值和OEP值均大于1.0，具奇碳优势，其中CPI值变化不大，最大为1.61，最低为1.01，但OEP值变化较大，最大为2.96，最低为1.1，且靠近凹陷中心岩样CPI和OEP值均趋近1.0，说明白家海-阜北斜坡区所检测的侏罗系岩样成熟度有一定变化，大多数处于未熟-低成熟阶段，阜康凹陷斜坡区部分岩样已处于成熟阶段［7］。

图2 阜北斜坡区侏罗系岩样正构烷烃分布

2.2 烃源岩生物标志化合物特征-质谱特征

侏罗系烃源岩总体上C19三环萜烷含量比较高，常常是C19比C20、C21稍小一些，该比值都在0.6以上。C19与C23的比值基本上在0.5以上，有的甚至高达13。五环萜烷的分布特征是C27、C29藿烷的含量特别高，与C30藿烷的强度相差不多。Ts（C27三降藿烷）相对Tm的含量很低，Ts／Tm的比值通常小于0.2，而二叠系烃源岩中Ts／Tm一般在0.5以上。整体上看，侏罗系样品的γ- 蜡烷含量低，伽马蜡烷／C30藿烷的比值通常小于0.1，与二叠系差别很大，二叠系烃源岩中伽马蜡烷／C30藿烷一般在0.2以上，反映了沉积水体不稳定的滨湖沼泽和三角洲平原沼泽相。C29甾烷异构化参数C29ααα20S／（20S＋20R）、C29αββ（αββ＋ααα）分布范围分别为0.23～0.49、0.24～0.63。C31藿烷22S／（20S＋20R）分布为0.45～0.6，表明侏罗系岩样处于未熟-低成熟阶段，且多数样品已处于低成熟阶段［8-9］。侏 罗 系 烃 源 岩 αααC29胆 甾 烷 （20R ）和αααC27胆甾烷（20R）含量相对比较高，C27甾烷仍略低于C29甾烷，而αααC28胆甾烷（20R）含量比较低，泥岩样品αααC27胆甾烷（20R ）／αααC29胆甾烷（20R）的比值为0.4以上，αααC28胆甾烷（20R）／αααC29胆甾烷（20R）在0.3～0.45之间，构成“V”型结构，煤和碳质泥岩样品αααC27胆甾烷（20R ）／αααC29胆甾烷（20R ）的比值常小于0.2，αααC28胆甾烷（20R）／αααC29胆甾烷（20R ）比值基本小于0.3，构成反“L”型结构。

2.3 油源对比

阜康斜坡带阜11井，阜2井、沙15井、东道2井区侏罗系地层中原油碳同位素值比较大，δ13C分布为-27.32‰～-26.25‰ ，平均-26.79‰（表1）。类异戊二烯烷烃中姥鲛烷占很大优势，Pr／Ph值一般大于3，为一定氧化沉积环境下陆源高等生物输入的标志［6］；在三环萜烷的分布上（图3），该类原油以C19、C20三环萜烷为主，其它萜烷则相对很低，C24四环萜烷很明显地高于C26三环萜烷，C24四环萜烷／C26三环萜烷比值一般大于4。C29甾烷异构化参数 C29ααα20S／ （20S＋ 20R）、C29αββ （αββ＋ααα）、分布范围分别为0.38～0.78、0.26～0.65，多为未熟- 低熟原油［10］；此外该类原油基本不含β-胡萝卜烷。这些原油与侏罗系烃源岩具有相同特征，应该来源于侏罗系烃源岩。

3 侏罗系煤系烃源岩生烃潜力评价

3.1 有机质丰度

中下侏罗统八道湾组、三工河组和西山窑组泥质烃源岩的地球化学参数见表2。阜康凹陷下侏罗统八道湾组泥岩平均有机碳含量为1.91%，多数样品大于1.1%，热解生烃潜量为3.06mg／g；氯仿沥青“A”为0.58%；三工河组平均有机碳含量为0.84%，热解生烃潜力为2.2 mg／g，氯仿沥青“A”含量为0.025%；西山窑组平均有机碳含量为0.82%，热解生烃潜力为1.0 4 mg／g，氯仿沥青“A”含量为0.03%.总体上中下侏罗统有机质丰度为差-中等。中下侏罗统中的炭质泥岩和煤层展示了良好的生烃潜力［11］，J1b煤层平均有机碳含量为39.30%，热解生烃潜力为141.12 mg／g，氯仿沥青“A”含量为2.78%。

表1 侏罗系原油与侏罗系不同类型烃源岩各组分数据

图3 阜北斜坡区源岩与原油萜类和甾类化合物质色谱图

3.2 有机质类型

通过阜北斜坡区中下侏罗统暗色泥岩IH与I0关系（图4）可以看出，八道湾组和三工河组、西山窑组泥岩有机质的类型基本上分布在Ⅱ2- Ⅲ型，以Ⅲ型为主。全显微组分统计显示中下侏罗统暗色泥岩以富含镜质组为特征，含量高达70%，壳质组平均含量为24.2%，贫腐泥组，以陆源高等植物占优势，极少见到藻类体和沥青质体，为典型的腐殖型母质［12］。煤层及共生的碳质泥岩的显微组分以镜质组为主，为20%～95%，壳质组含量平均为14.3%，生烃母质属于Ⅲc型（表3），以生气为主，同时亦能形成一定数量的轻质油［13-14］。

表2 阜北斜坡区中下侏罗统泥岩、煤有机地化特征

3.3 有机质成熟度

图4 阜北斜坡区泥岩有机质类型

表3 阜北斜坡区煤层岩石学及地化参数

阜北斜坡区侏罗系有机地化分析数据统计表明中下侏罗统Ro为0.67%～0.8%，处于低熟-成熟阶段。随着阜康凹陷北斜坡向南，由于侏罗系地层埋深逐渐增大，其烃源岩的成熟度也将逐渐增高，可能会达到成熟—高成熟，以煤成气为主，并伴有一定数量轻质油［15］。通过热模拟发现，侏罗纪末下侏罗统烃源岩白家海凸起靠近东道海子断裂和阜北斜坡区地区Ro值在0.5%～1.3%（图5），除此之外的其余白家海地区Ro值小于0.5%；阜康凹陷Ro值在1.3%～1.8%，处于湿气阶段［16］。

图5 阜北斜坡区下侏罗统烃源岩现今Ro平面变化

3.4 综合评价

总的来说，下侏罗统八道湾组泥岩为一套有机质丰富，有机质类型为Ⅱ2—Ⅲ型低成熟的烃源岩；三工河组的泥岩为一套有机质丰度一般，类型为Ⅱ2—Ⅲ型烃源岩。八道湾组和西山窑组煤层有机质丰度高，类型为Ⅲc型，对研究区的天然气贡献较大，仅次于石炭系、二叠系。分布在阜康凹陷及其斜坡区的侏罗系中下统烃源岩预计资源量为1.54×108t。

4 结论

（1）侏罗系烃源岩普遍含有较高的姥鲛烷，而植烷含量相对较低，C19含量比较高，常常是C19比C20、C21稍小一些，Ts相对Tm的含量很低。甾烷分布形势大致呈“V”或反“L”型，反映了侏罗系沉积有机质是以陆源为主。C29甾烷异构化参数C29ααα20S／（20S＋20R）、C29αββ（αββ＋ααα）、分布范围分别为0.23～0.49，0.24～0.63，Ro为0.67%～0.8%，表明白家海-阜北斜坡区所检测的侏罗系岩样大多数处于未熟-低成熟阶段，阜康凹陷斜坡区部分岩样已处于成熟阶段。

（2）侏罗系下侏罗统八道湾组泥岩为一套有机质丰富，类型为Ⅱ2—Ⅲ型低成熟的中等烃源岩。三工河组的泥岩为一套有机质丰度一般，类型为Ⅱ2—Ⅲ型的差-中等烃源岩。八道湾组和西山窑组煤层有机质含量高，类型为Ⅲc型，以生气为主，同时亦能生成一定数量的轻质油。

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The depositional system for hydrocarbon source rocks of Jurassic in Fukang sag is a set of swamp---shallow lacustrine coal-bearing deposits.The systematic analysis of hydrocarbon-generating potential indicates the mudstone is of high organic matter abundance，the main types of which areⅡ2-Ⅲand in medium heat evolutionary stage.The previous study showed that the source rock from Jurassic accounted for 60%averagely and had a significant role in hydrocarbon exploration process in Zhundong area.

32 Geochemical characteristics of middle-lower Jurassic coal measures in Fukang sag

Fu Huan et al（Key Laboratory of Oil and Gas Resources＆ Exploration（Ministry of Education），Yangtze University，Jingzhou，Hubei 434023）

Middle-Lower Jurassic；oil-source correlation；hydrocarbons source rock evaluation；Fukang Sag

TE112.113

A

1673-8217（2011）06-0032-04

2011-05-20；改回日期：2011-07-12

付欢，1984年生，在读研究生，主要从事石油地质方面的研究。

吴官生