长岭地区东岭断陷双101井火石岭组烃源岩地球化学特征研究

孔鹏飞，张 敏

长岭地区东岭断陷双101井火石岭组烃源岩地球化学特征研究

应用GC/ MS分析技术，对长岭地区东岭断陷双101井火石岭组烃源岩的地球化学特征进行了分析，所得数据结果表明，火石岭组烃源岩在2115～2400m深度段内，为中等-较好烃源岩，通过镜质体反射率Ro和C3122S/(22S+22R)比值可以得知该段的烃源岩已达到成熟阶段；烃源岩抽提物的正构烷烃分布特征变化较小，为单前峰型，表示烃源岩主要为低等水生生物输入为主，同时C27-C28-C29ααα(R) 规则甾烷的相对组成特征，以及纵向上随着深度的变化，表明烃源岩母质类型为混合型，且不同类型母质在不同沉积阶段输入的比例是不同的；烃源岩植烷优势不明显，Pr/Ph平均为1.03，Pr/Ph值以及烃源岩γ-蜡烷/C30藿烷比值随深度变化而变化，说明火石岭组烃源岩沉积环境总体上还原性较好，且沉积水体环境在纵向上的非均质性较强。

东岭断陷；火石岭组；烃源岩；饱和烃；地球化学特征

松辽盆地是中国东北部的一个大型中新生代的陆相含油气盆地。东岭断陷位于松辽盆地中央凹陷区南端，处于长岭凹陷东南缘，为华字井阶地南端的一个鼻状构造。长岭凹陷上侏罗统火石岭组为火山岩与沉积岩的互层建造，上部为火山岩，下部为沉积岩，在沉降较深的广大的盆地中心为湖相的暗色泥岩沉积[1-2]。双101井火石岭组烃源岩的总有机碳含量较高，类型较好，具有较好的生烃潜力。通过对双101井烃源岩抽提物的饱和烃生物标志化合物进行地球化学分析，更加清楚的认识了双101井火石岭组烃源岩的地球化学特征，为全面了解该地区火石岭组烃源岩以及油气分布特征提供一定的依据。

1 试验部分

1)样品 以在双101井火石岭组取得的暗色泥岩样品12个为对象，样品深度范围在2115～2400m。

2)试验方法和条件 取5g岩样，粉碎至100目，然后使用OGE2Ⅱ油气评价工作站热解仪进行岩石热解分析。另分别取80g左右样品粉碎至100目，用索氏抽提法抽提。对分离出的饱和烃进行色谱-质谱分析。色谱-质谱分析采用 HP6890N GC/5975IMSD，色谱柱为HP-5MS柱(30m×0.25mm×0.25μm)。进样口温度为300℃。载气为氦气，流速为恒定1.0ml/min。升温程序为50℃恒温1min，然后以3℃/min的速率升温至315℃，恒定20min。扫描范围为50～550amu，质谱检测为多离子检测。

2 烃源岩基础地球化学特征

1)有机质丰度 对12个样品的热解分析表明，所取样品的有机碳值均介于0.49%～5.99%之间，平均为2.21%，其中大于1.0%(好-很好生油岩)的样品8个。暗色泥岩生烃潜量S1+S2值也普遍较高，最大值为41.77mg/g，平均值为9.13mg/g。生烃潜量在2mg/g以上的样品9个。所分析的5个样品的氯仿沥青“A”含量均大于0.5%，介于0.858%～3.289%之间，平均为1.605%，总烃含量普遍大于500ppm。

综合分析结果表明，火石岭组暗色泥岩以好烃源岩为主，其次为中等烃源岩。

2)有机质类型 从东岭断陷双101井火石岭组烃源岩热解Tmax与氢指数IH关系图(见图1)和Tmax与降解率D关系图(见图2)可以看出，火石岭组暗色泥岩样品点主要落在Ⅱ1～Ⅰ型区域，其次为Ⅱ2型 ，极个别位于Ⅲ型干酪根区域，有机质类型较好。

图1 Tmax与氢指数关系图

图2 Tmax与降解率D关系图

3)成熟度 烃源岩镜质体反射率与其埋藏深度呈正相关关系[3]。所测样品镜质体反射率在2100m深度时，Ro值在0.7%以上，进入生烃门限，在2400m左右深度，Ro值为1.16%，达到成熟阶段。因此，笔者所分析的2115～2400m段烃源岩样品目前处于成熟阶段。

通过以上分析可以得出，双101井火石岭组烃源岩有机质丰度高、类型好，且已进入生烃门限，生烃潜力大，为有效烃源岩。

3 烃源岩饱和烃地球化学特征

1)正构烷烃和类异戊二烯烷烃系列 正构烷烃的分布与组成不仅可以反映烃源岩原始生烃母质的性质、沉积环境，而且还能反映烃源岩中有机质经历的热演化程度[4]。从双101井火石岭组泥岩氯仿沥青“A”的85质量色谱图(见图3)可以看出，正构烷烃分布单前峰型，碳数分布范围较宽，在C11～C43之间，主峰碳为C17或C18(见表1)，轻重比nC21-/nC22+介于1.42～3.02之间，正构烷烃这种分布模式很可能与低等水生生物的贡献作用有关，暗示其母质类型较好。

表1 东岭断陷双101井火石岭组烃源岩正异构烷烃部分参数表

注：K1h为下白垩统火石岭组；CPI为碳优势指数；OEP为奇偶优势指数。

一般认为，强还原、高含盐环境的沉积物中常具有强烈的植烷优势，而在还原环境中，植烷丰度明显减弱，但仍保持一定的优势；在沼泽环境中则往往具有强烈的姥鲛烷优势[5]。烃源岩Pr/Ph分布于0.72～1.31，反映出沉积环境总体上为还原的，在所分析的样品深度段内，上部和下部的的Pr/Ph比值较为接近，而中部的则相对偏大，表明沉积水体还原性呈先减小后增大的变化趋势。Pr/nC17介于0.08～0.59，Ph/nC18介于0.08～0.95，两者随深度变化变化具有很好的一致性，即随深度的增加而逐渐减小。

2)补身烷 从东岭断陷双101井火石岭组烃源岩补身烷(m/z123)质量色谱图(见图4)上可以看出，在重排补身烷、C15补身烷的8β(H)异构体以及C16升补身烷的8β(H)异构体三者之间， C15补身烷的8β(H)异构体丰度依然最高，重排补身烷含量较低，但随着深度的增大，重排补身烷的含量有变高趋势(见图4)，C16升补身烷的8β(H)异构体丰度介于两者之间，三者呈不对称倒“V”字型， C15-8β(H) 补身烷/C16-8β(H) 升补身烷介于0.93～1.24。造成烃源岩补身烷系列中的升补身烷含量较高和重排补身烷含量较低，除了受成熟度影响外，还受沉积环境的影响，图5可以反映出不同深度段烃源岩沉积环境有一定的变化。

图3 东岭断陷双101井火石岭组烃源岩正构烷烃质量色谱图(m/z85)

图4 东岭断陷双101井火石岭组烃源岩补身烷质量色谱图(m/z123)

3)萜烷系列 从东岭断陷火石岭组烃源岩氯仿沥青“A”的191质量色谱图(见图5)可以看出，烃源岩三环萜烷碳数分布范围主要在C19～C29之间，以C21三环萜烷为主峰，其次是C23三环萜烷，显示出典型的湖相烃源岩三环萜烷分布模式，且母质输入以低等水生生物为主。在纵向上，随深度的增加，三环萜烷含量逐渐增加，三环萜烷/C30藿烷比值随深度增加，由0.28逐渐增大至1.71，这主要是由于烃源岩成熟度增大，五环三萜烷向三环萜烷转化所致。此外，所研究深度段上部C24四环二萜/C26三环萜烷介于1.03～1.21，中部为0.81，而下部则为1.11～1.24，说明高等植物的输入在纵向上存在明显的差异。

从图5可以看出，烃源岩抽提物中藿烷系列化合物分布完整， C30藿烷占绝对优势，随碳数增高呈递减型分布，主要的萜烷参数见表2。伽玛蜡烷含量常作为沉积水体咸度的标志，含量低指示淡水沉积环境[6]。烃源岩γ-蜡烷/C30藿烷介于0.06～0.59之间，在纵向上，随深度的增加，该值逐渐减小，反映出上部烃源岩形成于微咸水沉积环境，而下部水体盐度极低，为淡水沉积环境，这也正体现了火石岭组烃源岩形成的水体环境在纵向上的非均质性较强。

烃源岩C29TS/C29降藿烷介于0.36～1.57，C30重排/C30藿烷介于0.11～0.55，C29TS/C29降藿烷和C30重排/C30藿烷2比值都随深度的增加而增大，随深度的变化2比值有较好的一致性。从而反映出C29TS和C30重排藿烷含量主要受成熟度影响，沉积环境的影响甚微。

表2 东岭断陷双101井火石岭组烃源岩部分甾、萜烷化合物参数表

图5 东岭断陷双101井火石岭组烃源岩氯仿沥青“A”的191质量色谱图

图6 东岭断陷双101井火石岭组烃源岩氯仿沥青“A”的217质量色谱图

Ts/(Ts+Tm)和C3122S/(22S+22R)比值是比较常用的萜烷成熟度参数。研究中烃源岩样品的Ts/( Ts +Tm)较高，介于0.56～0.82，且随深度增加而增大，表明源岩已达到成熟，与实测镜质体反射率Ro的解释结果一致。而烃源岩样品的C3122S/(22S+22R)比值介于0.46～0.57，基本上已经接近平衡值(0.57～0.64为平衡值)[6-7]，因此该比值所反映的成熟度与镜质体反射率所反映的结果是相一致的。

4)甾烷系列 甾类化合物中，C29甾烷的20S/(20S+20R)以及ββ/(αα+ββ)比值都随着成熟度的增大而升高，因此甾烷的有关构型化合物的比值可作为评价成熟度的参数[3]。通过分析得到C29甾烷20S/(20S+20R)以及ββ/(αα+ββ)比值(见表2)表明，烃源岩已达到成熟阶段，且2参数之间有较好的一致性。

图7 东岭断陷双101井烃源岩C27-C28-C29ααα(R)甾烷分布三角图

C27-C28-C29规则甾烷相对组成常用来表征有机质的生源构成。一般以高等植物有机质为主要生源时C29规则甾烷占优势，而以水生生物为主要生源时C27规则甾烷占优势。从烃源岩氯仿沥青“A”的217质量色谱图(见图6)上可以看出，从浅到深，规则甾烷C27αααR、C28αααR 和C29αααR相对组成分布均呈不对称“V”字型，C27αααR峰略低于C29αααR，有研究表明，烃源岩中丰富的C29甾烷与浮游植物藻类的贡献有关。此外，从规则甾烷C27-C28-C29ααα(R)甾烷分布三角图上可以看出(见图7)，C27ααα(R)甾烷含量介于19.37%～25.99%，C29ααα(R)甾烷含量介于46.16%～50.35%，总体显示出烃源岩母质类型为混合型(Ⅱ型)。

在纵向上，随深度的增加，C27ααα(R)甾烷含量比值呈先减小后增大的趋势， C28ααα(R)甾烷含量则呈先增大后减小的变化趋势，而C29ααα(R)甾烷总体上呈逐渐减小的趋势，表明不同类型母质在火石岭组沉积时期的不同阶段输入的比例是不同的。

4 结 论

1)火石岭组烃源岩在2115～2400m深度段内，为中等-较好烃源岩，以水生生物输入为主，有机质类型较好，主要为Ⅱ1～Ⅰ型，其次为Ⅱ2型 ，极个别为Ⅲ型干酪根。烃源岩的热成熟度随着深度的增加而增大，但仍处于低成熟阶段。

2)烃源岩Pr/Ph值分布于0.72～1.31，平均为1.03，总体上反映出该段火石岭组还原的沉积环境，上部和下部的的Pr/Ph比值较为接近，而中部的则相对偏大，反映了沉积水体还原性呈先减小后增大的变化趋势。

3)烃源岩γ-蜡烷/C30藿烷分布范围介于0.06～0.59之间，在纵向上，随深度的增加，该值逐渐减小，表明火石岭组烃源岩形成的水体环境在纵向上的非均质性较强，上部烃源岩形成于微咸水沉积环境，而下部烃源岩则形成于水体盐度极低的淡水沉积环境。

4)C27-C28-C29ααα(R) 规则甾烷的相对组成特征，表明出火石岭组烃源岩母质类型为混合型， C27-C28-C29ααα(R)甾烷含量随着深度纵向上的增加的变化趋势，反映出不同类型母质在火石岭组沉积时期的不同阶段输入的比例是不同的。

[1]俞凯，侯洪斌，郭念发，等.松辽盆地南部断陷层系石油天然气地质[M].北京：石油工业出版社，2002：118-135.

[2] 高瑞琪，蔡希源.松辽盆地油气田形成条件与分布规律[M].北京：石油工业出版社，1997：40-120.

[3] 卢双舫，张敏.油气地球化学[M].北京：石油工业出版社，2008：84-86.

[4] 王启军，陈建渝.油气地球化学[M]. 北京：中国地质出版社，1988：136-138.

[5] 文志刚，唐友军，余秋华.苏丹 Muglad 盆地六区块原油的地球化学特征[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2007，29(4)：68.

[6] Peters K E，Moldowan J M. The Biomarker Guide：Interpreting Molecular Fossils in Petroleum and Ancient Sediments[M].New Jersey：Prentice Hall Inc,1993：111-210.

[7] Seifert W K，Moldowan J M. Use of biological markers in petroleum exploration[J].Methods in Geochemistry and Geophysics，1986，24：261-290.

[编辑] 洪云飞

P618.13

A

1673-1409(2012)05-N033-05

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.012

2012-02-29

国家自然科学基金项目(40973041)。

孔鹏飞(1984-)，男，2007年大学毕业，硕士生，现主要从事油气地球化学方面的研究工作。