银额盆地哈日凹陷下白垩统烃源岩特征及资源潜力

王小多 任来义 刘护创 陈治军 白晓寅下 赵春晨 宋健

摘要：哈日凹陷下白垩统发育多套湖相暗色泥岩，各组烃源岩对该区油气勘探具有重要意义。文中利用钻井及岩心分析化验资料，研究了下白垩统各组烃源岩特征，通过开展岩石热解、干酪根显微组分、镜质体反射率、可溶有机质组分及饱和烃色谱-质谱等有机地球化学测试和分析，评价了银根组、苏红图组和巴音戈壁组的烃源岩有机质丰度、类型和成熟度，认为银根组烃源岩属低成熟、偏腐泥型、好烃源岩、苏红图组烃源岩属成熟、腐泥-腐殖混合型、差-中等好烃源岩、巴音戈壁组烃源岩属成熟-高成熟、腐泥-腐殖混合型、中等-好烃源岩，进而分析其生烃潜力，其中银根组生烃潜力最大，其次为巴音戈壁组，苏红图组相对较差，预测哈日凹陷下白垩统总油气资源量为1.13×108 t.

关键词：银额盆地;哈日凹陷;下白垩统;烃源岩;资源潜力

中图分类号：TE 121文献标志码：A

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2019.0215文章编号：1672-9315（2019）02-0286-08

0引言

银额盆地位于内蒙古自治区西部，阿拉善盟乌拉特后旗-额济纳旗一带，东以狼山为界，南抵北大山和雅布赖山山前，西临北山，北至中蒙边境及洪格尔吉山、蒙根乌拉山，东西长约700 km，南北宽75～225 km，面积约12.3×104 km2，是中国内陆地区油气勘探程度极低的大中型沉积盆地。研究区哈日凹陷位于银额盆地中北部，是苏红图坳陷的一个次级构造单元（图1）[1-3]。

哈日凹陷目前已有探井8口，钻遇地层自上而下分别为第四系、上白垩统乌兰苏海组、下白垩统银根组、苏红图组和巴音戈壁组、二叠系及石炭系（未穿），三叠系和侏罗系地层缺失，主要勘探層位为下白垩统银根组、苏红图组和巴音戈壁组。其中哈1井和苏1井为上世纪90年代中石油钻探，仅在哈1井泥岩中见到少量荧光显示;截止目前研究区内钻井6口，YHC1井获得高产工业气流，并伴有少量凝析油，YH2井和YH3井获工业油流，实现了银额盆地自1955年以来油气勘探历史性突破，但是也存在勘探难度大，地质情况复杂、探明程度低等问题[4-5]。烃源岩存在与否是决定其含油气前景的基本条件，而烃源岩中有机质的性质则是决定其生烃性质和生烃潜力大小的关键因素[6-9]。因此，寻找烃源岩的分布区域，系统分析烃源岩的有机质丰度、类型和演化程度则是对其生烃性质和生烃能力做出正确评价的关键。笔者将对哈日凹陷下白垩统烃源岩特征进行研究，必将对其选择油气勘探方向和发现油气富集区带起到积极的推动作用。

1烃源岩空间分布特征

银额盆地是在前寒武纪结晶地块和古生代褶皱基底基础上发育起来的中新生代沉积盆地，盆地东西部地层发育不均衡，哈日凹陷内石炭系-二叠系多为变质岩和火成岩[10]，三叠系和侏罗系地层缺失，白垩系发育半深湖-深湖相灰色-深灰色白云质泥岩和灰质泥岩[11-12]，为烃源岩形成提供了条件。

通过研究区钻井资料揭示，白垩系地层钻遇最大视厚度2 000～3 000 m，最厚达3 900 m，潜在烃源岩发育在下白垩系巴音戈壁组、苏红图组和银根组，岩性主要为灰色-深灰色白云质泥岩和灰质泥岩，其次是白云岩、泥质灰岩、凝灰岩等，主要分布在银根组、苏二段、巴二段和巴三段（图2）。对哈日凹陷6口井各层的暗色泥岩厚度进行了统计（表1），银根组暗色泥岩厚度大，基本上占地层厚度的60%以上，最大达98.4%;苏红图组除YH4井外，泥岩厚度占地层厚度达58.3%～99.7%，巴音戈壁组暗色泥岩一般厚100～650 m，最大为680 m，可占地层厚度的10%～80%，下白垩统地层暗色泥岩厚度大，为油气生成奠定了良好的物质基础（图3）。

2烃源岩有机地球化学特征

文中研究共采用了6口井银根组、苏红图组和巴音戈壁组泥岩样品，系统完成了岩石热解、有机碳含量、干酪根显微组分、镜质体反射率和饱和烃色谱-质谱等地球化学测试，对各组烃源岩的有机地球化学特征进行分析。

2.1有机质丰度

烃源岩有机质丰度是油气形成的基础，是评价烃源岩生烃能力和规模的重要指标[13-14]，常用的有机质丰度评价参数主要有总有机碳（TOC）、氯仿沥青“A”、总烃（HC）和热解生烃潜量（S1+S2），文中对于哈日凹陷烃源岩有机质丰度评价主要选用有机碳含量（TOC）、热解生烃潜量（S1+S2）和氯仿沥青“A”指标，分析烃源岩样品分别取自哈日凹陷6口探井的泥岩样品（表2），深度从402～3 454 m.

银根组：有机碳含量27个样品中，多数分布在2%～5%之间，平均值为3.74%，值小于1%的样品仅有4个，且都大于0.4%;生烃潜量也是27个样品，多数分布在20～50 mg/g之间，值小于10的样品为6个，最小的也大于0.5 mg/g;氯仿沥青“A”样品有15个，值为0.027%～0.82%，平均值为0.29%，依据“中国陆相烃源岩有机质丰度评价标准” [1-2]，银根组暗色泥岩总体属较好-好烃源岩。

苏红图组：有机碳含量15个样品中，值分布在0.18%～3.06%之间，平均值为0.73%，值大于06%的样品有6个，介于0.4%和0.6%之间的样品有5个，值为0.2%～0.4%有2个，小于0.2%的样品有2个;生烃潜量也是15个样品，多数分布在0.04～2 mg/g之间，值大于2的样品仅有2个，值分别为5.22和25.32 mg/g;氯仿沥青“A”样品有8个，值为0.002%～0.115%，平均值为0039%，值大于0.015%的样品有5个，其中大于005%的有2个，综合来看苏红图组暗色泥岩总体属较差-中等烃源岩。

巴音戈壁组：有机碳含量33个样品中，值分布在0.08%～5.15%之间，平均值为0.98%，值大于0.6%的样品有17个，占一半以上，介于0.4%和0.6%之间的样品有3个，值小于0.4%的有13个;生烃潜量也是33个样品，值分布在0.01～7106 mg/g之间，平均值为5.7 mg/g，值小于2 mg/g的样品就有23个，大于2小于6 mg/g的有5个，对应TOC值高的样品S1+S2值也高;氯仿沥青“A”样品有26个，值为0.001%～1.22%之间，平均值为0.15%，值大于0.05%的样品有17个，其中大于0.1%的有7个，巴音戈壁组暗色泥岩总体属中等-好烃源岩，只是生烃潜力值稍低。

2.2有机质类型

有机质性质和类型决定了烃源岩的生烃潜能和烃类产物特征，通过有机质显微组成和氯仿沥青“A”族组成等的分析，对哈日凹陷的银根组、苏红图组和巴音戈壁组有机质类型进行评价。

2.2.1干酪根显微组成

通过暗色泥岩样品的干酪根镜下鉴定，检测到结构藻、层状藻、孢粉体、木栓质体、正常镜质体和惰屑体等有机显微组分，组分含量银根组、苏红图组和巴音戈壁组各不相同（表3），通过类型指数公式可以计算指数值[15]，从而判断烃源岩干酪根类型。

TI=100×a+80×b1+50×b2+（-75）×c+（-100）×d（1）

式中TI为干酪根类型指数;a为腐泥组的含量，%;b1为树脂体的含量，%;b2为孢粉体、角质体、木质栓体、壳质碎屑体、腐殖无定形体、菌孢体的含量，%;c为镜质组的含量，%;d为惰性组的含量，%.

通过公式计算得出银根组类型指数TI均大于40，大于80的占50%以上，干酪根以Ⅰ-Ⅱ1型为主，苏红图组类型指数TI值小于0占30%，大于0小于40的占30%，大于40小于80的占30%，干酪根类型为Ⅱ-Ⅲ型，巴音戈壁组类型指数TI值主要集中在40～60之间，干酪根类型以Ⅱ1型为主（表3）。

型评价银根组5.6～96.8265.74（14）0.55～93.524.72（14）0.91～12.006.19（14）0～8.503.36（14）Ⅰ-Ⅱ1型苏红图组0～96.1234.59（7）0.78～43.7521.09（7）2.33～80.0039.77（7）0～22.22 4.55（7）Ⅱ-Ⅲ型巴音戈壁组0～93.7534.18（23）0～87.528.08（23）3.2～23.3328.77（23）0～508.96（23）Ⅱ1型2.2.2岩石热解参数法

岩石热解参数氢指数（HI）、降解率（D）和热解烃（S1+S2）也常用来确定有机质类型[16]。

暗色泥岩氢指数（HI）与最高热解温度（Tmax）实测数据显示，银根组氢指数一般为300～800 mg/g，Tmax值主要集中在430～450 ℃之间;苏红图组氢指数一般值为40～150  mg/g，Tmax值主要集中在430～480 ℃之间;巴音戈壁组氢指数值比较分散，范围为8～1 000 mg/g，Tmax值分布在338～533 ℃之间（图4）。

由此可以看出银根组干酪根以Ⅰ-Ⅱ1型为主，苏红图组干酪根主要为Ⅱ2-Ⅲ型，巴音戈壁组干酪根类型Ⅰ-Ⅲ型均有分布，主要以Ⅱ型為主，与显微组成分析结果基本一致。

2.2.3“A”族组成

烃源岩可溶有机质的族组成不仅能反映沉积环境和热演化特征，也可以反映烃源岩有机质的母质信息[16-17]。银根组烃类含量在37.27%～65.89%之间，其中饱和烃含量在26.26%～5487%之间，饱/芳值为1.38～5.98，银根组有机质主要为Ⅰ-Ⅱ1型;苏红图组烃类含量在4595%～75%之间，其中饱和烃含量在23.81%～55.04%之间，饱/芳值为0.5～6.09，苏红图组有机质以Ⅱ型为主;巴音戈壁组烃类含量在3596%～96.43%之间，其中饱和烃含量在714%～76.74%之间，饱/芳值为0.08～10.7，巴音戈壁组有机质以Ⅰ-Ⅱ型为主（图5）。

“A”族组成与干酪根显微组成和岩石热解参数法分析结果基本一致，但从银根组、苏红图组到巴音戈壁组整体来看，有机质类型级别稍偏高一些。

2.3有机质成熟度

有机质成熟度反映了烃源岩有机质向油气转化的热演化程度，干酪根镜质组反射率（Ro）、岩石最高热解温度（Tmax）和孢粉颜色指数等参数是评价烃源岩有机质成熟度的常用指标[15，18-20]。

银根组样品Ro值为0.52%～1.31%，平均值为0.7%，大部分样品值在0.5%～0.7%之间，Tmax值为426～480 ℃，平均值为442 ℃，主要分布在430～440 ℃之间，孢粉颜色指数SCI值为2.09～2.7，平均值为2.31，处于低成熟阶段。

苏红图组样品Ro值为0.71%～0.95%，平均值为0.78%，主要集中在0.7%～0.8%之间，Tmax值为431～493 ℃，平均值为455 ℃，苏红图组仅见一个孢粉化石样品，孢粉颜色指数SCI值为2.31，处于低熟-成熟阶段。

巴音戈壁组样品Ro值为0.6%～2.34%，平均值为1.29%，Tmax值为338～533 ℃，平均值为459 ℃，孢粉颜色指数SCI值为2.01～3.39，平均值为2.39，样品从低熟到高熟均有分布，大部分样品处于成熟-高成熟阶段，烃源岩有机质热演化程度较高。

2.4烃源岩评价

综合上述岩石热解参数、有机碳含量、干酪根显微组分、镜质体反射率和饱和烃色谱-质谱等有机地球化学数据表明，银根组烃源岩有机质丰度好，有机质类型以Ⅰ-Ⅱ1型为主，处于低熟生油阶段;苏红图烃源岩有机质丰度中等偏差，有机质类型属Ⅱ型和Ⅲ型，成熟度为低熟-成熟阶段;巴音戈壁组烃源岩有机质丰度中等偏好，类型Ⅰ-Ⅲ型均有分布，主要以Ⅱ为主，有机质热演化程度高，大部分处于成熟-高成熟阶段（表4）。

3.1生烃潜力

根据钻井及烃源岩地球化学综合评价结果显示，平面上，湖盆中心烃源岩发育程度最好，越向盆地边缘烃源岩厚度越薄，有机质丰度和类型变差、成熟度变低，从而预测各组烃源岩有利区（图3）。

银根组：烃源岩分布广、厚度较大，有机质丰度和类型好，且底部已经成熟，生烃量较大，因此有很大的生烃潜力。

苏红图组：烃源岩有机质丰度中等，有机质类型差些，但分布广、厚度大，且进入成熟阶段，因此苏红图组烃源岩生烃量大，预测苏红图组烃源岩有一定的生烃潜力。

巴音戈壁组：烃源岩有机质丰度为中等-好，成熟度高，烃源岩厚度较大，生烃量大，预测巴音戈壁组烃源岩有很大的生烃潜力。

3.2资源潜力分析

采用油气成因法对哈日凹陷下白垩统油气资源量进行定量评价。成因法是在烃源岩物质基础上进行的评价，可在生排烃量研究的基础上，通过油气的运聚系数或者排聚系数获得油气的资源量。

依据体积法计算生烃量的公式如下

Q= S×H×D×C×Z

其中Q为单位面积残余生烃量，t;S为面积，km2;H为泥岩厚度，m;D为岩石密度，t/m3;C为平均有机碳含量，%;Z为产烃率，%.

本次取面积S为预测的烃源岩有利区的面积（图3），厚度为烃源岩有利区内厚度的加权平均厚度，取烃源岩密度为2.3 t/m3，平均有机碳取每个层段的样品TOC的平均值。

参照前人研究成果[1]，产烃率取值为15%，排烃系数苏红图组取值为94%，巴音戈壁组取值为62%，银根组排烃系数未给出，根据研究可以看出，随着深度增加排烃系数减小，所以文中银根组排烃系数取值和苏红图组一样为94%，聚集系数均为6%.

哈日凹陷下白垩统预测资源量为1.13×108 t，其中银根组资源量为0.73×108 t，苏红图组资源量为0.22×108 t，巴音戈壁组资源量为0.18×108 t（表5），哈日凹陷下白垩统总体资源潜力较大，但各层组之间存在差异，资源分布也呈现出不均衡性。

4结论

1）根据钻井资料显示，哈日凹陷潜在烃源岩发育在下白垩系巴音戈壁组、苏红图组和银根组，岩性主要为灰色-深灰色白云质泥岩和灰质泥岩，其次是白云岩、泥质灰岩、凝灰岩等，且厚度大，占地层厚度比最大达99%;

2）根据有机地球化学特征分析，银根组烃源岩属低成熟、偏腐泥型、好烃源岩、苏红图组烃源岩属成熟、腐泥-腐殖混合型、差-中等好烃源岩、巴音戈壁组烃源岩属成熟-高成熟、腐泥-腐殖混合型、中等-好烃源岩;

3）根据成因法对哈日凹陷下白垩统油气资源量进行计算得知，银根组预测资源量最大、苏红图组和巴音戈壁组相当，资源量相对较小。

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