二连盆地东北部下白垩统烃源岩有机相与生烃特征

二连盆地东北部下白垩统烃源岩有机相与生烃特征程志强;王飞宇;江涛;任利兵;吴子强;谢红【摘要】巴音都兰凹陷与乌里雅斯太凹陷位于二连盆地东北端,相距仅30 km,但两凹陷烃源岩有机相类型存在较大差异:巴音都兰凹陷烃源岩主体为C相,初始氢指数为400～800 mg/g,平均为600 mg/g,烃源岩有机显微组分主要为腐泥组,形成于水体分层的微咸水-淡水还原环境;乌里雅斯太凹陷烃源岩为D/E相,初始氢指数为200～400 mg/g,平均为333 mg/g,烃源岩形成于淡水偏氧化沉积环境,有机显微组分主体为腐泥组、壳质组和镜质组混合型.烃源岩有机相决定生油特征,两凹陷烃源岩在生烃特征方面具有显著差异:主要表现为巴音都兰凹陷原油具有较高含硫量与总胶质量,原油API为15°～30°;而乌里雅斯太凹陷南洼原油API为35°～45°,原油油质较轻.烃源岩有机相差别也造成生烃门限差异:乌里雅斯太凹陷南洼烃源岩主体成熟度比巴音都兰凹陷烃源岩成熟度高;巴音都兰凹陷生烃门限深度为1 500～1 600 m,而乌里雅斯太凹陷南洼生烃门限深度为1 900～2 000 m,比二连盆地其他富油凹陷的生烃门限更深.D/E相烃源岩与典型C相烃源岩(以层状藻和结构藻为主)具有不同的生烃特征,D/E相烃源岩生排烃温度更高,同时排出原油以轻质油为主.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2018(039)004【总页数】9页(P384-392)【关键词】二连盆地;下白垩统;烃源岩;有机相;生烃特征;湖相烃源岩【作者】程志强;王飞宇;江涛;任利兵;吴子强;谢红【作者单位】中国石油大学地球科学学院,北京102249;中国石油大学地球科学学院,北京102249;中国石油华北油田分公司勘探开发研究院,河北任丘062552;中国石油大学地球科学学院,北京102249;中国石油大学地球科学学院,北京102249;中国石油渤海钻探工程公司第二录井公司,河北任丘062552【正文语种】中文【中图分类】TE112.11有机质的母质类型决定其生烃量的大小和所生烃类性质，既使烃源岩有机碳含量和成熟度相近，生烃母质不同的烃源岩其生烃量和烃类性质也会有显著差异。

因此，研究烃源岩有机相在评价凹陷生油潜力和预测烃类流体性质等方面具有重要作用。

国内外不同学者根据具体研究情况对有机相进行不同定义与分类[1-9]，但前人关于有机相划分方案所选用参数较多，主要是对烃源岩生烃潜力进行定性评价，而在定量计算烃源岩生烃量时存在一定不足，并且分类方案缺乏对烃源岩生烃特征的研究以及生成烃类性质的预测。

本文在对巴音都兰凹陷和乌里雅斯太凹陷南洼烃源岩显微组分和沉积环境研究的基础上，选用Pepper基于干酪根生烃动力学的相对简单划分方案，对烃源岩有机相进行分类[10]。

该分类方法中每种有机相都有相对应的生烃动力学模型，因此，可以对烃源岩进行分级评价和定量评估烃源岩生烃潜力，从而可很好地解决湖相烃源岩强非均质性描述问题，同时也可有效预测不同有机相烃源岩生烃特征。

二连盆地富油凹陷已处于高勘探程度阶段，以往将暗色泥岩作为烃源岩的评价方法无法满足精细勘探需求，而运用Pepper有机相分类方案对烃源岩进行分级评价，可使评估结果更加客观、可靠。

同时在烃源岩有机相分类基础上，结合生烃特征，厘定不同烃源岩有机相与生烃特征内在联系，从而可通过有机相描述与烃源灶精细表征，预测生成烃类性质和组分，在二连盆地油气勘探中具有一定的指导和实践意义。

1 区域地质概况图1 巴音都兰凹陷与乌里雅斯太凹陷南洼阿尔善组顶面构造二连盆地是在海西运动期褶皱基底上发育起来的中生代—新生代裂谷断陷盆地，整体可划分为5个坳陷和4个隆起。

盆地内凹陷与凸起相间发育，大小不等，形状各异，大部分都为北东—南西走向[11]。

巴音都兰凹陷和乌里雅斯太凹陷是二连盆地中较早进行油气勘探并发现工业油流的凹陷，同位于二连盆地东北端（图1）。

巴音都兰凹陷位于马尼特坳陷东北部，北靠巴音宝力格隆起，为北东—南西向长条状的东南断、西北超的中生代箕状凹陷，面积近1 200 km2.巴音都兰凹陷早期为统一洼槽，腾一段沉积末期，由于构造反转，形成了巴Ⅰ号构造带和包楞构造带，将凹陷分割成南、中、北3个次洼槽。

南洼面积较大，构造演化复杂，发育多期次构造反转，北洼结构较为单一[12]。

乌里雅斯太凹陷位于巴音宝力格隆起，整体呈北东—南西向长条形展布，具有西北断、东南超的半地堑结构特点[13]，凹陷分为南、中、北3个次级洼槽，南洼长约70 km，宽16～20 km，面积约1 100km2，基岩最大埋深4 500 m.乌里雅斯太凹陷南洼构造简单，在斜坡上发育了2个低幅度鼻状构造，将南洼槽分割成“三洼夹两突”的构造格局。

二连盆地下白垩统自下而上发育阿尔善组（K1a）、腾格尔组（K1t）和赛汉塔拉组（K1s），其中腾格尔组可分为腾一段（K1t1）和腾二段（K1t2），地层总体由一个大的粗—细—粗的完整沉积旋回构成。

阿尔善组形成于裂谷断陷早期，为滨浅湖扇三角洲相砾岩、砂砾岩，局部夹泥岩和白云质灰质泥岩。

腾一段沉积期为裂谷强烈断陷期，岩性以泥岩为主，夹砂岩、砂质泥岩；腾二段沉积期为断拗转换期，岩性以泥岩夹砂岩为主，底部为砂砾岩。

赛汉塔拉组形成于裂谷拗陷沉降期，以河流相含砾砂岩、碳质泥岩为主。

二连盆地下白垩统主要发育阿尔善组、腾一段和腾二段共3套烃源岩，不同凹陷优质烃源岩发育层位和烃源岩成熟度存在一定差异：巴音都兰凹陷主力烃源岩为阿尔善组顶部白云质灰质泥岩和下部泥岩，乌里雅斯太凹陷南洼主力烃源岩为阿尔善组顶部和腾一段下部泥岩。

巴音都兰凹陷储集层主要为扇三角洲和辫状河三角洲砂体，乌里雅斯太凹陷南洼储集层为扇三角洲和湖底扇砂体，二连盆地普遍发育腾一段和腾二段厚层泥岩区域性盖层。

2 样品及实验分析本文主要根据烃源岩样品和原油样品物性与地化参数，分析二连盆地两类烃源岩有机相与生烃特征。

烃源岩样品取自巴音都兰凹陷和乌里雅斯太凹陷南洼阿尔善组、腾一段和腾二段；巴音都兰凹陷原油样品主要取自阿尔善组，乌里雅斯太凹陷南洼原油样品取自阿尔善组和腾一段。

烃源岩样品有机碳含量测定和热解分析分别利用LECOCS-230碳硫测定仪和OGE-Ⅱ油气评价工作站进行，部分原油样品进行饱和烃气相色谱（GC）和色质谱（GC-MS）分析。

气相色谱分析在GC-FID仪器上进行，色谱柱为30 m×0.25 mm×0.25μm HP-5Ms弹性石英毛细管柱，载气为氦气；色质谱分析在Agilent 7890-5975c气相色谱质谱联用仪上完成，色谱柱为60 m×0.25 mm×0.25μm HP-5Ms弹性石英毛细管柱，载气为氦气。

3 烃源岩有机相巴音都兰凹陷与乌里雅斯太凹陷同位于二连盆地东北端，两凹陷相距仅30 km，但烃源灶精细分析表明，巴音都兰凹陷与乌里雅斯太凹陷南洼烃源岩有机相存在较大区别（图2），主要表现在巴音都兰凹陷烃源岩主体为C相，初始氢指数为400～800 mg/g，而乌里雅斯太凹陷南洼烃源岩为D/E相，初始氢指数为200～400 mg/g.此次烃源岩有机相研究采用Pepper基于干酪根生烃动力学将湖相烃源岩分为C 相、D/E相和F相方案[10]（表1）。

C相烃源岩为典型湖相烃源岩，主要生物组成为藻类或细菌，有机质以层状藻类体和结构藻类体为主，有机显微组分主要为腐泥组，无定形体含量较高，二连盆地典型C相烃源岩有机质在荧光条件下发强烈黄色荧光（图3）。

C相烃源岩氢碳原子比主体为1.2～1.8，初始氢指数为400～800 mg/g；烃源岩形成于偏还原沉积环境，以低Pr/Ph和高伽马蜡烷含量为特征，C相烃源岩对应法国石油研究院干酪根分类中Ⅰ型干酪根。

D/E相烃源岩主要生物组成为高等植物来源角质、树脂、木质素和细菌等，有机显微组分主要为腐泥组、壳质组和镜质组混合型，该类型烃源岩形成于偏氧化的沉积环境，D/E相烃源岩初始氢指数为200～400 mg/g，氢碳原子比主体为0.6～1.2，对应典型Ⅱ型—Ⅲ型干酪根。

F相主要生物组成为陆源高等植物，为腐殖型有机质，有机显微组分以壳质组和镜质组为主，与Ⅲ型干酪根相对应。

C相烃源岩为倾油型烃源岩，生油早期阶段可排出低熟油，随成熟度增加可生成轻质油；D/E相烃源岩生油能力较差，仅在成熟阶段排出轻质原油，在高成熟阶段排出高气油比油气，主要为轻质油和凝析气；F相烃源岩以生气为主。

烃源岩氢指数较低时，烃源岩母质以陆源有机质为主，烃源岩吸附能力较强，可能仅选择性排出轻质组分，因此原油油质较轻；而随着烃源岩氢指数增加，生烃母质主要为藻类和腐泥有机质，烃源岩吸附能力减弱，排出原油油质变差。

选取巴5井和太53井进行烃源岩对比研究（图4）。

太53井位于乌里雅斯太凹陷南洼斜坡中带，完钻层位为阿尔善组。

太53井阿尔善组下部主要为砂砾岩沉积，上部以泥岩为主。

腾一段下部岩性主要为泥岩，湖底扇发育层段岩性主要为含砾砂岩；上部以含砾砂岩和泥岩为主。

太53井烃源岩初始氢指数主体为200～400mg/g，烃源岩质量较差，主体为D/E相。

凹陷D/E相烃源岩主要分布在阿尔善组顶面构造层附近，该时期在层序上为最大湖泛面时期，凹陷湖平面较广，相对于其他体系域更有利于有机质保存和烃源岩发育，平面上D/E相烃源岩主要分布在凹陷斜坡中带。

图2 巴音都兰凹陷与乌里雅斯太凹陷南洼烃源岩氢指数分布直方图及典型井氢指数与有机碳含量关系表1 不同有机相烃源岩特征及产物描述400～800（600）为最小值—最大值（平均值）有机相C相D/E相F相沉积环境水生植物，湖相环境陆源有机质，长期润湿的滨岸环境陆源有机质，滨岸环境，较高的氧化环境主要生物组成藻类、细菌高等植物的角质、树脂、木质素、细菌等高等植物木质素含硫量低低低初始氢指数（mg/g）400～800（600）200～400（333）50～200（158）产物特征中轻质油轻质油、凝析气气巴5井位于巴音都兰凹陷南洼巴Ⅰ号构造带，完钻层位为侏罗系。

巴5井阿三段以砂砾岩为主，局部夹泥岩；阿四段为白云质泥岩、粉砂岩、泥岩和白云岩。

腾一段下部主要为泥岩和砂岩，上部为砂砾岩和泥岩。

巴5井阿四段发育大套以白云质泥岩和白云岩为主的特殊岩性段，白云质泥岩和白云岩厚度占比可达48.6%，该岩性段具电阻率变化快和自然伽马高的特点。

研究发现，巴音都兰凹陷特殊岩性段中缺乏蒸发环境矿物，白云岩为埋藏白云岩化作用的产物，白云岩化作用的母质为凝灰物质[14]。

巴5井烃源岩初始氢指数为400～800 mg/g，烃源岩主体为C 相，并且优质烃源岩主要为阿四段上部白云质泥岩以及阿四段下部和阿三段泥岩段。