三塘湖盆地芦草沟组二段有效烃源岩评价

张 品，刘俊田，卿 忠，彭亚中，林 霖，马 强

(中国石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆哈密 839009)

三塘湖盆地芦草沟组二段有效烃源岩评价

张 品，刘俊田，卿 忠，彭亚中，林 霖，马 强

(中国石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆哈密 839009)

有效烃源岩评价的关键参数之一是有机碳,精细油源对比认为，三塘湖盆地芦草沟组二段是主力烃源岩。主要运用烃源岩排烃特征确定芦草沟组二段TOC下限值为1.1%，S1、S1+S2、氯仿沥青“A”及总烃的下限值分别定为：0.17 mg/g、5.6 mg/g、0.07%及378×10-6，并运用实验数据及测井资料预测烃源岩有机碳技术，对单井剖面的有效烃源岩厚度进行分析，成功预测出芦草沟组二段有效烃源岩的平面展布。

三塘湖盆地；芦草沟组二段；TOC下限值；有效烃源岩评价

有效烃源岩是指能够生成并排出烃类而形成工业油气藏的烃源岩，是油气成藏形成的第一地质条件，但烃源岩的有效性一直是烃源岩评价的难点[1-2]。烃源岩有机质的丰度常以有机碳(TOC)、氯仿沥青“A”和总烃含量来表示，而TOC是控制后两者的参数，因此，确定TOC下限是有效烃源岩评价的关键。

随着油气地球化学研究的深入，近年来TOC下限值的确定从单一的着重生烃特征转向排烃特征[3-5]。当TOC含量达到某临界值后，生烃量满足烃源岩自身饱和吸附量，多余烃类才能排出，而TOC临界值即是有效烃源岩的TOC含量下限标准。烃源岩有机质丰度高于下限值越多，普遍认为排出的烃量越大，越容易形成油气藏。研究表明，三塘湖盆地芦草沟组以湖相烃源岩为主，芦草沟组二段烃源岩特征基本稳定，主要处于低熟-成熟演化阶段，适合有效烃源岩有机质丰度下限的研究[6-8]。

1 地质概况

三塘湖盆地属于准噶尔大型含油气盆地边缘的一个中小型盆地。其在地质历史时期整体属于大陆边缘活动带，构造活动相当复杂，是早古生代褶皱基底上发育的多旋回叠加型的残留盆地，该区二叠纪属于板内断陷盆地，自下而上发育芦草沟组和条湖组地层。油气勘探自20世纪90年代以来，取得了丰硕的成果，相继发现了北小湖、牛圈湖、马北等区块中生界低孔、低渗、低压“三低”砂岩油藏及马中、黑墩等二叠系致密油藏和牛东、马中石炭系火山岩油气藏[9-10]，展示了三塘湖盆地多层系巨大的油气勘探潜力。

中二叠统芦草沟组是本区的主要产油层段之一,也是主要的烃源岩段，岩性为沉凝灰岩、云质泥岩-泥质灰岩、灰质砂岩、凝灰质白云岩和泥岩夹薄层灰岩。地层对比认为，芦草沟组自下而上可以划分为3个岩性段(P2l1、P2l2和P2l3)[11-12]。中段岩性以碳酸盐岩及凝灰岩为主，发育泥灰岩、泥质灰岩、泥晶灰岩、泥质白云岩、白云质泥岩，电性特征上表现为低伽马、高声波时差、高电阻，厚度相对稳定，是该区主力烃源岩。烃源岩非均质性强，有机质类型马朗凹陷以Ⅰ型、Ⅱ1型为主，条湖凹陷以Ⅱ1型为主，有机质丰度高，烃源岩总体处于低熟-成熟阶段，为芦草沟组、条湖组、中上三叠统和中下侏罗统等层系提供了丰富的油源。

2 芦草沟组二段烃源岩丰度特征

三塘湖盆地芦草沟组二段烃源岩的TOC与生烃潜量、氯仿沥青“A”与总烃呈较好的正相关关系，其烃源岩热解参数变化范围较大，TOC最大超过14%(图1a、表1)，S1+S2最大超过140 mg/g，氯仿沥青“A”主要在0.1%以上，总烃在500×10-6以上(图1b、表1)。烃源岩类型以Ⅰ-Ⅱ1型为主，Ro%主要为0.5%～1.0%，处于低熟-成熟阶段。

图1 芦草沟组二段泥岩生烃参数关系图

表1 芦草沟组二段泥岩有机质丰度统计

TOC含量/%S1+S2/(mg·g-1)氯仿“A”/%总烃含量/10-6最小值-最大值均值/样品数0．01-18．793．87/12750．01-186．3326．23/12750．01-3．460．32/12645．39-27284．002260/126

3 芦草沟组二段烃源岩排烃特征

烃源岩生成的烃必须先满足自身吸附量之后才能排出，因此，其生烃量及自身吸附烃的能力综合决定了排烃量的多少。烃源岩的排烃存在一个临界条件，此临界条件是研究TOC下限的关键。TOC丰度下限与已排烃量无直接相关关系，无法直接表明排烃特征，而残烃S1及氯仿沥青“A”可表示排烃特征且与TOC有相关关系。S1及氯仿沥青“A”是通过热解及氯仿抽提所得到的原油中残留烃的参数，在未发生排烃时可代表已生烃量芦草沟组二段烃源岩的S1与氯仿沥青“A”呈较好的正相关关系(图2)。

通过分析，芦草沟组二段泥岩TOC与热解S1含量呈正相关关系(图3a)，未排烃前随着TOC含量增大，热解S1增大；当TOC增加到一定值后，一部分数据点偏离了相关趋势，表明烃源岩排出了烃。而S1/TOC含量表示单位质量TOC的生烃量(图3b)，即生烃转化率，其值越高，表明排烃越少。当TOC增加到一个门限值后，S1/TOC含量开始降低，预示着烃类排出了。芦草沟组二段泥岩TOC质量分数下限值为1.1%左右，当TOC质量分数超过该值后，烃源岩才开始排烃，小于该值则无烃类排出，属于无效烃源岩，难以形成油气藏。

图2 芦草沟组二段泥岩氯仿沥青“A”质量分数与热解S1关系

图3 芦草沟组二段排烃参数与TOC关系

芦草沟组二段泥岩TOC含量与氯仿沥青“A”质量分数的关系与热解S1具有相似特征(图4)，当TOC增加到1.1%时，一部分氯仿沥青“A”数据偏离了相关趋势，也反映了排烃特征。综合S1及氯仿“A”变化趋势，确定芦草沟组二段泥岩TOC下限值为1.1%左右。

图4 泥岩TOC与氯仿沥青“A”质量分数关系

根据TOC下限值与S1、S1+S2、氯仿沥青“A”及总烃的相关关系，把S1、S1+S2、氯仿沥青“A”及总烃的下限值分别确定为：0.17 mg/g，5.6 mg/g，0.07%及378×10-6。

此评价标准与一般陆相烃源岩评价标准相比，TOC在1.1%时评价为好烃源岩，而S1+S2、氯仿沥青“A”及总烃这三项评价结果都为中等烃源岩，而勘探实践表明芦草沟组二段烃源岩曾经排出了大量烃类，因此说明S1、氯仿沥青“A”是残留烃，其值越大排烃越少，因此文中排烃法确定的评价标准相比于前期只注重生烃研究的评价参数更为实用，更能表征烃源岩的有效性。

4 芦草沟组二段有效烃源岩厚度预测

目前，三塘湖盆地已钻遇芦草沟组二段的各类探井51口，单井的TOC实测数据分布局限且离散，难以进行单井有效烃源岩厚度界定。因此，需要通过其它技术手段结合实测数据对烃源岩的TOC进行预测[13-15]。TOC预测技术的种类繁多，应用效果较好的是声波时差与电阻率测井资料相结合的△logR法，运用此方法对三塘湖盆地单井的芦草沟组二段泥岩TOC含量进行了预测(图5)。通过统计30口井的有效烃源岩厚度可以看出：芦草沟组二段有效烃源岩在剖面上自北向南单层厚度和累计厚度增大，连续性变好；平面上马朗和条湖凹陷各有南部两个沉积中心，马朗凹陷最大厚度可达200 m以上，条湖凹陷最大为300 m以上(图6)。

图5 三塘湖盆地X1井测井预测芦草沟组二段TOC含量

图6 三塘湖盆地芦草沟组二段有效烃源岩等厚图

5 结论与认识

(1)运用源岩排烃机理确定的芦草沟组二段有效烃源岩TOC下限值为1.1%。根据TOC下限值与S1、S1+S2，氯仿沥青“A”及总烃的相关关系，把S1、S1+S2、氯仿沥青“A”及总烃的下限值分别定为：0.17 mg/g，5.6 mg/g，0.07%及378×10-6。

(2)在厘定三塘湖盆地芦草沟组二段有效烃源岩TOC下限标准基础上，运用测井△logR法结合实验数据有效地预测了三塘湖盆地芦草沟组二段有效烃源岩厚度。马朗和条湖凹陷在平面上表现为南部沉积中心最厚，向北减薄，有效烃源岩展布特征基本反映了盆地中有效烃源岩供烃区的分布特征。

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编辑：李金华

1673-8217(2015)06-0015-04

2015-05-12

张品，工程师，1985年生，2008年毕业于东北石油大学地球科学学院地球化学专业，现从事油气地球化学研究工作。

“油气资源评价-中国石油第四次油气资源评价(2013E-050206)”、国家科技重大专项(2011ZX05001-002-004)、中国石油股份公司新疆大庆重大科技专项(2012E-34-04)联合资助。

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