海—塔盆地巴音戈壁凹陷烃源岩地化特征及评价

吕冰洋

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712）

经过多年的勘探开发，在海—塔盆地内已经发现多个油气聚集区，除某些重点凹陷勘探程度较高外，对诸如巴音戈壁等凹陷的基础资料缺少总结和深入研究。由于可用资料相对较少，单一方法不能对区域内的烃源岩进行准确评价。根据现有资料，通过地球化学特征，对巴音戈壁凹陷烃源岩采取多角度、多参数的综合评价方法，为进一步的勘探开发做好基础工作。大磨拐河组之上的地层由于埋深相对较浅，成熟度相对较低，烃源岩发育较差，因此下面只对大磨拐河组及以下地层内的烃源岩进行研究。结合海—塔盆地内重点凹陷的研究成果，将大磨拐河组、南屯组和铜钵庙组地层确定为本次研究的目标层段。

1 区域地质概况

海拉尔—塔木察格盆地位于中蒙交界处，是重要的含油气盆地，资源潜力巨大。巴音戈壁凹陷是海—塔盆地内重要的凹陷，勘探面积约有4000km2，是塔木察格盆地巴音桑布尔坳陷的一部分。地质历史时期多次大规模构造运动导致现今凹陷内凹隆相间的形态，中部为断裂隆起带，南、北形成2个洼槽[1]。地层自下而上分别为基底（白垩纪之前地层的统称）、铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组、伊敏组和青元岗组以及第三系和第四系地层。凹陷属于咸水—半咸水湖泊相，受沉积环境影响，沉积相主要有扇三角洲、扇三角洲前缘和近岸水下扇。烃源岩主要分布地层暗色泥岩发育，暗色泥岩在大磨拐河组和南屯组厚度分别在280m和220m左右；而在铜钵庙组泥岩厚度变化较大，从50～214m不等，最大单层厚度相对较小[2]。

2 烃源岩地球化学特征

盆地内的油气主要来源于沉积有机质，通过烃源岩的某些地球化学特征可以很好地反映烃源岩品质，进而判断沉积岩石是否具备良好的生油气能力。有机质丰度、类型及成熟度等地球化学特征参数的研究是烃源岩评价过程中重要的组成部分，对判断沉积岩石中能否形成工业价值烃类聚集具有指导作用。

2.1 有机质丰度

有机质丰度说的是单位质量样品中有机质的数量，一般其值越大，说明生烃能力越强。经常使用的指标参数包括有机碳（TOC）、氯仿沥青“A”和生烃潜力（S1+S2）等[3]。通过对凹陷内样品资料的分析和统计，巴音戈壁凹陷主要烃源岩层段有机质丰度的分布情况见图1，有机碳值主要分布在0%～1%和1.5%～3%，占样品总数的85.7%；氯仿沥青“A”含量主要在0.1%以下，占样品总数的80.9%；生烃潜力值主要分布在1～10mg/g，占样品总数的93.5%。烃源岩有机质丰度随深度的加深呈先增后减的规律性变化，且各项参数在深度2300m左右时达到一个最大值。根据海—塔地区淡水湖泊相烃源岩评价标准[4]（表1），综合评价有机碳、氯仿沥青“A”含量及生烃潜力3项指标认为：凹陷内大磨拐河组和铜钵庙组烃源岩有机质丰度中等，南屯组烃源岩有机质丰度相对较高。

图1 巴音戈壁凹陷源岩有机质丰度分布图

2.2 有机质类型

有机质生烃潜力与物质来源及组成有紧密关系，仅通过有机质丰度不能够准确判断烃源岩的品质，有机质的类型对烃源岩的性质和生烃能力也有着直接影响，是衡量产烃能力的参数。有机质的类型既可以由不溶有机质（干酪根）的特征来反映，也可由其产物（可溶有机质及其烃类的特征）来反映[5]。

表1 海-塔盆地淡水湖相烃源岩评价标准

从氢指数与Tmax关系和有机元素组成上可以看出，大磨拐河组泥岩母质类型较差，主要为Ⅲ型和Ⅱ2型；南屯组主要为Ⅱ1型和Ⅱ2型，并存在部分Ⅲ型和少量Ⅰ型；铜钵庙组有机质类型主要为Ⅱ2型，少量Ⅲ型和Ⅱ1型。由此可见该地区有机质类型较好的烃源岩主要分布于南屯组地层中，其次是铜钵庙组地层中，2组地层烃源岩生油潜力大。

从干酪根的显微组分上来看（表2），大部分烃源岩属于Ⅱ1型和Ⅱ2型，Ⅰ型、Ⅲ型干酪根只在个别点出现，Ⅲ型主要出现在大磨拐河组。根据TI值，Ⅱ1干酪根占测量样品的45.7%，Ⅱ2型占41.3%，构成了干酪根的主体类型。3种方法对有机质类型的判定基本一致。

表2 干酪根类型指数TI分布表

通过对凹陷内烃源岩主要发育层段岩石样品热解参数、元素组成和显微组分的综合研究，认为大磨拐河组烃源岩类型较差，南屯组和铜钵庙组烃源岩类型较好。

2.3 成熟度

烃源岩有机质的演化程度可分为未成熟、低成熟、成熟、高成熟和过成熟5个阶段。成熟度指标是衡量有机质向油气转换能力的重要参数。相同的地质条件下，烃源岩成熟度越高，生油气量越大。随成熟度的演化，成烃母质和其某些产物也呈现出具有一定规律的变化，这种变化间的相关性可以作为反映成熟度的参数，对有机质的演化程度进行判别。

一般，镜质体反射率（Ro）的大小与有机质成熟度间呈一定线性关系。镜质体反射率的测定过程不易受其他因素影响，测量结果可以直观反映有机质成熟度的高低，是目前常用的成熟度测定方法。Ro随深度的增加呈变大趋势，从巴音戈壁凹陷烃源岩的实测镜质体反射率看（图2），大磨拐河组烃源岩成熟度低，Ro值在0.5%～0.6%；南屯组烃源岩Ro值变化范围大，处于未熟—低熟—成熟阶段，Ro值主要在0.6%～0.8%；铜钵庙组烃源岩Ro分布于0.7%～0.9%之间，属于成熟范围，有利于有机质向油气的转换。测定过程中，每一块样品测定点数均在15个以上，标准离差小于0.05，保证了测定结果的准确性。

此外，凹陷内烃源岩抽提物色谱形态大部分呈现出单峰型，其中大磨拐河组烃源岩表现出明显的奇碳数优势，而南屯组、铜钵庙组大部分烃源岩不存在奇偶优势，OEP值主要在1.0～1.2之间。铜钵庙组烃源岩OEP值在1附近，表明源岩已成熟。

2.4 可溶有机质的族组成特征

图2 镜质体反射率分布图

烃源岩在沉积—成岩环境、原始母质类型、有机质成熟度等方面的差异，可通过可溶组分表现出来[6]。通过凹陷内烃源岩氯仿抽提物族组成分析结果表明（图3），饱和烃含量在40%～67%，芳烃含量在11%～30%，非烃和沥青质含量在15%～42%，各组分变化范围较大。

图3 烃源岩族组成三角图

干酪根类型对烃源岩可溶有机质族组分含量有着直接影响，非煤系的Ⅰ型干酪根烃源岩中总烃含量较高，平均占族组成的59.6%，而随着母质类型变差，总烃含量明显降低[7]。纵向层位分布上，总烃含量逐渐增大，非烃、沥青质含量减小（表3）。由此反映出大磨拐河组烃源岩有机质类型相对较差，而南屯组和铜钵庙组烃源岩有机质类型较好，这与前面烃源岩研究结果一致。此外，随着烃源岩成熟度的增高，干酪根中的大分子烃类裂解成小分子，同时非烃和沥青质则继续裂解生烃。因此，一般烃源岩成熟度越高，组分中饱和烃所占比重越高，而非烃和沥青质所占比重则相对降低。

表3 族组分纵向分布数据表

2.5 饱和烃色谱特征

作为饱和烃馏份的重要组成，正构烷烃在反映生烃母质来源的同时，还可以指示烃源岩的演化特征与沉积环境[8]。依据梅博文和李守军等人研究[9-10]，结合凹陷内烃源岩主要为富含有机质的黑色泥岩这一情况，推测烃源岩中有机质可能主要在还原的沉积环境中形成。凹陷内，正烷烃碳数分布在nC14-nC35，nC21和nC23为主峰碳，可见陆源高等植物和低等水生生物均对有机质来源有一定的贡献。烷烃轻重比大于2.0的样品占样品数的83.6%，说明低碳数烷烃在饱和烃中比重较大。区域内Pr/Ph值在0.274～6.165间，平均值为1.565，属于咸水—半咸水湖泊相沉积。

2.6 组分碳同位素特征

可溶有机质组分碳同位素分析表明，大磨拐河组烃源岩的饱和烃、芳烃碳同位素偏重，平均值分别为-27.13‰和-25.39‰；南屯组烃源岩饱和烃、芳烃碳同位素平均值为-28.61‰和-27.08‰；铜钵庙组烃源岩饱和烃、芳烃碳同位素平均值分别为-29.1‰和-28.08‰。已有研究认为，以藻类输入为主的沉积有机质，组分碳同位素明显偏轻，而来源于陆生植物的有机质碳同位素偏重[11]。相对而言，南屯组和铜钵庙组烃源岩组分碳同位素偏轻，反映出这些烃源岩的有机质类型较好，低等水生生物对有机质贡献较大。

3 有效烃源岩的分布范围

达到生油门限并有大量油气生成的烃源岩集中分布形成烃源灶[12]，其范围可以很好地反映有效烃源岩的分布情况。巴音戈壁凹陷烃源岩分布非均质性强，根据对烃源岩地化特征的研究表明，不同层位烃源岩的发育程度、有机质丰度的平面分布和成熟区分布范围均不相同，反映烃源岩对油气生成的贡献不同。考虑剥蚀和排烃门限，依据凹陷内Ro和有机碳等值线数据综合确定得出凹陷烃源灶范围[4]。凹陷内烃源灶主要位于南北2个洼槽内，其中大磨拐河组烃源岩有机质类型差、成熟度低，对凹陷内油气贡献较小，非有效烃源岩层。南屯组烃源灶在凹陷北部洼槽内发育，有效面积33.19km2（图4）；铜钵庙组烃源灶范围大于南屯组烃源灶范围，主要分布在凹陷南、北洼槽中部，北部洼槽烃源灶范围在南屯组基础上扩大，达到60km2；南部洼槽烃源灶范围较北部大，约有162km2（图5）。

图4 南屯组烃源灶分布图

图5 铜钵庙组烃源灶分布图

以往认为烃源岩一般在凹陷洼槽内发育较好，但凹陷南部边缘的1口探井现有数据显示，该井铜钵庙组地层2056.81～2060.81m深度处烃源岩有机质丰度较好，氯仿沥青“A”含量为0.0609%，TOC平均值为2.562%，生烃潜力值可达到10mg/g以上，可溶有机质组分中总烃含量高，有机质类型好，处于成熟阶段。由于构造隆起及剥蚀等作用，该井目标层位目前埋深相对浅，与以往研究得出的烃源岩一般发育在凹陷洼槽内低洼处这一规律不符，分析认为该探井铜钵庙组地层在地质历史时期沉积时可能处于还原环境，埋藏较深，当时烃源岩可能发育较好，能够生成油气。因此，凹陷内有效烃源岩范围可能不仅局限于南北2个洼槽内，铜钵庙组烃源灶范围可能向凹陷东南进一步延伸，有效范围进一步扩大，值得下步勘探重点关注。

4 总结与认识

（1）巴音戈壁凹陷烃源岩主要分布在大磨拐河组、南屯组和铜钵庙组地层中。总体来看，3组地层中烃源岩有机质丰度最高的是南屯组，其次为铜钵庙组，是凹陷内油气来源的物质基础，对油气藏的贡献可能最大。同时，南屯组和铜钵庙组烃源岩有机质类型好，成熟度适中，更有利于生油。从大磨拐河组到铜钵庙组，烃源岩可溶有机质总烃含量逐渐升高，组分碳同位素逐渐变轻，奇偶优势逐渐消失，也从侧面反映出南屯组和铜钵庙组烃源岩发育好于大磨拐河组，是区域内主力烃源岩发育层位。

（2）平面上烃源灶主要位于巴音戈壁凹陷南北洼槽，面积较小。南屯组烃源灶分布在凹陷北部洼槽中间，铜钵庙组烃源灶分布在凹陷南部洼槽和北部洼槽中部，并且铜钵庙组烃源灶范围要远大于南屯组烃源灶范围。

（3）通过凹陷南部边缘探井铜钵庙组地层现有样品数据分析，该段烃源岩有机质丰度较高、类型好，Ro值反映源岩已成熟，有一定的生烃潜力。因此该井与南部洼槽之间区域值得下一步深入研究，烃源灶范围可能进一步扩大。

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