陶海营子地区陶D1井上二叠统林西组生烃潜力研究

苏飞，张海华，张健

(沈阳地质矿产研究所，辽宁 沈阳 110034)

唐友军，孙鹏

(油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北 武汉 430100)



陶海营子地区陶D1井上二叠统林西组生烃潜力研究

苏飞，张海华，张健

(沈阳地质矿产研究所，辽宁 沈阳 110034)

唐友军，孙鹏

(油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北 武汉 430100)

通过有机质丰度、类型、成熟度和沉积环境指标，定量或定性评价了陶海营子地区陶D1井林西组(P3l)泥岩的生烃潜力。综合分析表明，陶D1井泥岩为差-中等烃源岩，有机质类型以Ⅱ1为主，有机质演化进入过成熟阶段，有机质形成于高盐度、强还原的沉积环境，具有良好的页岩气勘探前景。

陶海营子地区；陶D1井；林西组；烃源岩

1 地质背景及样品采集

上二叠统林西组(P3l)是大兴安岭地区晚古生代最发育的地层之一,也是重要的生烃层位[1～4]，南起西拉木伦河，北至爱辉、黑河一带，东至松辽盆地腹地，沿北东方向展布(图1)。内蒙古自治区主要出露于林西县、阿鲁科尔沁旗陶海营子、扎鲁特旗等地；黑龙江省主要出露于龙江县华安、嫩江县塔溪、呼玛县兴隆、德都县莲花山等地；松辽盆地东部主要出露于伊春、敦化等地。从地表露头情况看，可分为3个区,北部以嫩江-黑河为中心，中部以索伦-碾子山为中心[5]，南部以林西-扎鲁特旗为中心。中国地质调查局沈阳地质调查中心经过多年勘探研究认为，林西-扎鲁特地区为当前优势勘探区。

图1 研究区地质图

陶海营子地区陶D1井进尺701m，钻遇地层均为P3l。岩性为砂泥岩互层，可见植物化石及叶肢介化石，发育顺层及穿层的方解石脉，也可见粒状黄铁矿及层状黄铁矿。沉积环境主要为滨浅湖、半深湖相。

共选取陶D1井暗色泥岩样品88块，由油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)进行岩石热解、有机碳分析，并根据试验结果，挑选出30块样品进行了氯仿沥青“A”、饱和烃色谱、饱和烃色谱-质谱等试验分析。

2 烃源岩特征

2.1 有机质丰度

图2 陶D1井暗色泥岩w(TOC)分布直方图

图3 陶D1井烃源岩Pr/nC17-Ph/nC18相关关系图

对井下88件暗色泥岩样品经有机地球化学分析表明，其总有机碳质量分数(w(TOC))分布在0.1%～1.1%之间(平均为0.56%)；生烃潜量(w(S1+S2))分布在0.05～0.77mg/g之间(平均为0.36mg/g)。上述样品中，达到好烃源岩标准仅2件(占2.3%)，中等烃源岩38件(占43.2%)，差烃源岩37件(占42%)，非烃源岩11件(占12.5%)(图2)。w(TOC)与w(S1+S2)之间无明显相关性。由此判断，陶D1井中暗色泥岩属于差-中等烃源岩，具备一定的生烃物质基础。

2.2 有机质类型

利用Rock Eval烃源岩评价仪可以快速、经济地利用少量岩石样品获得烃源岩有机质类型信息，但测试结果受到样品成熟度的制约。笔者主要根据Pr(姥鲛烷)/nC17-Ph(植烷)/nC18有机质类型判识图版及干酪根显微组分来对其进行分析。

从Pr/nC17-Ph/nC18相关关系图[6](图3)可以看出，样品均落在Ⅱ1型区间，且烃源岩沉积于偏还原的水体环境。而干酪根显微组分鉴定结果显示，其类型指数Ti多位于Ⅱ型有机质区间范围之内，其中Ⅱ2型23件， Ⅱ1型6件。由此综合判断，陶D1井P3l烃源岩有机质类型为Ⅱ型。

2.3 有机质的成熟度

成熟度是烃源岩中有机质向油气转化的程度，直接决定着现阶段烃源岩的工业价值。由于岩石热解最高峰温(tmax)及甾烷成熟度参数C2920S/(20S+20R)、C29ββ/(ββ+αα)在成熟度指标上具有局限性，在高-过成熟的烃源岩中容易失真。故该次研究主要采用镜质体反射率(Ro)来表征[7]。研究区P3l烃源岩的Ro为3.28%～4.39%，(平均4.21%)(图4)，表明其处于过成熟阶段。

2.4 烃源岩生物标志化合物

2.4.1 正构烷烃和五环类异戊二烯烷烃

高等植物、细菌、藻类的生物体内含有正构烷烃，其特征可用于评估有机质来源，亦可用于评价有机质成熟度。五环类异戊二烯类烷烃具有多种生源和成因。陶D1井P3l泥岩的Pr/Ph为0.4～0.6，具有明显的植烷优势，其沉积环境为强还原(图5)。

图4 陶D1井Ro随深度变化图 图5 陶D1井烃源岩Pr/Ph分布散点

2.4.2 长侧链三环萜烷和四环萜烷

原生动物细胞膜的三环六异戊二烯醇降解或三萜类的降解可以形成长侧链三环萜烷；四环萜烷可能由五环的藿烷类三萜烷降解而成。陶D1井P3l泥岩的长侧链三环萜烷含量较高，其特征表现为碳数组成为C19～C30和C23三环萜烷的丰度高。C26三环萜烷与C24四环萜烷的丰度相当，综合分析认为有机质来源主要为细菌(图6)。

2.4.3 五环三萜烷系列

五环三萜烷系列可以分为藿烷系列、非藿烷系列2大类：藿烷系列化合物的源头主要为原核生物或细菌；非藿烷系列主要为伽马蜡烷。其中，伽马蜡烷标志着异常盐度或稳定水体分层，亦可以作为咸水还原环境的标志物，常见于碳酸盐岩和盐湖相原油沉积物中。

陶D1井P3l泥岩的藿烷系列特征为碳数分布范围为C27～C35(缺少C28)、主峰为17α(H),21β(H)-C30H藿烷、C31～C35藿烷丰度逐渐下降；非藿烷系特征为伽马蜡烷丰度高，伽马蜡烷/C30藿烷(Ga/C30H)为0.3～0.4(平均0.36)(图7)，表明该区当时的沉积环境为咸水环境。

图6 陶D1井P3l烃源岩m/z =85质量色谱图

2.4.4 甾烷系列

甾烷类常用于指示沉积物的物源,继承了生物化学组分的大量信息，记录了从生命有机质到沉积有机质演化的诸多证据，指示了真核生物(如藻类、浮游动植物和高等植物)的特征。Huang等[8]认为C27-C28-C29规则甾烷的相对含量可以用来判断沉积物中有机质来源， 其中C27甾烷主要来源于低等水生生物藻类，而C29甾烷主要来源于陆源高等植物。陶D1井P3l暗色泥岩中C27甾烷>C29甾烷>C28甾烷，呈“V”字型分布，其有机质来源以低等水生生物为主，而藿烷/甾烷主要分布在1.08～1.59(平均1.34) (图8)，表明细菌对有机质的贡献略大一些。

图7 陶D1井烃源岩Pr/Ph与Ga/C30H相关图 图8 陶D1井烃源岩C27/C29甾烷与藿烷/甾烷相关图

3 结论

1)内蒙古陶海营子地区陶D1井P3l烃源岩总体有机质丰度不高，w(TOC)介于0.1%～1.1%之间，主要为差-中等烃源岩，有机质类型为Ⅱ型，有机质演化达到了过成熟的阶段。

2)P3l烃源岩Pr/Ph介于0.4～0.6之间；伽马蜡烷/C30藿烷为0.4～0.6(平均0.36)；藿烷/甾烷分布在1.08～1.59(平均1.34)；C27～C29规则甾烷呈“V”字型分布。反映其形成于高盐度、强还原的沉积环境，为混源有机质输入，且细菌对有机质的贡献较大。

[1]张健，卞雄飞，陈树旺，等.大兴安岭中南部晚二叠世林西组烃源岩特征及页岩气勘探前景[J].地质通报，2013，32(8)：1297～1306.

[2]方慧，钟清，李晓昌，等.内蒙古扎鲁特盆地深部林西组发育特征——来自大地电磁探测的依据[J].地质通报,2013，32(8)：1289～1296.

[3]苏飞，卞雄飞，王青海，等.内蒙古扎鲁特地区鲁D2井林西组烃源岩有机地化特征[J].地质通报，2013，32(8)：1307～l314.

[4]陈树旺，丁秋红，郑月娟，等.松辽盆地外围新区、新层系——油气基础地质调查进展与认识[J].地质通报,2013，32(8)：1147～1158.

[5] 苏飞，郜晓勇，郑月娟，等. 索伦地区林西组烃源岩有机地球化学特征[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2014,36(3):164～167.

[6]Shanmugam G.Significance of coniferous rain forests and related organic matter in generating commercial quantities of oil，Gippsland Basin，Australia[J].AAPG Bulletin，1985，69(8)：1241～1254.

[7]郝芳，陈建渝.可作为有机相指标的镜质体反射率[J].地质科技情报，1988，7(4)：111～117.

[8]Huang W, Meinschein W G. Sterols as ecological indicators[J].Geochimica et Cosmochimica Acta, 1979,43(5):739～745.

[编辑] 邓磊

2016-05-10

中国地质调查局项目(12120115001001；121201007000150001)。

苏飞(1983-)，男，硕士，主要从事石油地质工作，sufei-1983@163.com。

TE122.2

A

1673-1409(2016)32-0019-05

[引著格式]陶海营子地区陶D1井上二叠统林西组生烃潜力研究[J].长江大学学报(自科版), 2016,13(32):19～23.