第五章烃源岩特征.doc

第五章 烃源岩特征及油气源对比第一节 烃源岩分布及地球化学特征一、烃源岩岩性、岩相及厚度1、岩性、岩相特征柴北缘早侏罗世断陷盆地为碎屑岩沉积区，烃源岩主要为湖泊、三角洲、沼泽相暗色泥岩、页岩及炭质泥页岩，富含有机质据研究，该地区烃源岩的主要岩相类型包括：（1）前扇三角洲暗色泥岩主要发育于湖西山组和小煤沟组，形成于湖水面相对较高、距物源区近、湖盆坡度相对较陡且受同沉积正断层控制的背景下，由冲积扇直接入湖形成前扇三角洲暗色泥岩的特点是沉积厚度大，在剖面上常与厚层或透镜状的砂砾岩互层，二者之间多突变接触前扇三角洲距河口近，有机质来源丰富，湖水较深，加上沉积速率较高、快速埋藏，有利于有机质的保存但陆源高等植物输入较多，有机质以Ⅲ型为主2）湖相暗色泥岩主要为半深湖－深湖相，有机质既有陆源高等植物，也有湖相水生生物，其相对丰度取决于水体距物源的距离冷西次凹的北部在早侏罗世处于较深湖区，距物源区相对较远，陆源高等植物的输入减少，水生生物较发育，所形成的暗色泥岩中Ⅱ～Ⅰ型有机质较丰富如石深7井下侏罗统深水湖底扇暗色泥岩厚度为136m，占地层厚度的38%，有机质类型较好3）沼泽相炭质泥岩沼泽相富含植物组分的炭质泥岩、页岩甚至煤层也是重要的烃源岩，但其生油潜力有限。

从现有资料看，下侏罗统最有利的烃源岩为湖泊相暗色泥岩；中侏罗统烃源岩除了J2d6－J2d7湖相泥岩、页岩和油页岩外，还有J2d5沼泽相煤系地层2、研究区的烃源岩厚度分布青海石油勘探开发研究院根据烃源岩发育的控制因素、利用测井方法识别和评价了生油岩的分布，编制了下侏罗统暗色泥岩厚度等值线图（见图5－1）下侏罗统具有多个生烃中心，其烃源岩厚度大，分布面积广烃源岩厚度变化规律与地层厚度类似其中，昆特依断陷北部的鄂博梁次凹和冷西次凹发育了巨厚的烃源岩，厚度达600～1200米，冷湖四、五号一带烃源岩厚度也较大，为400～900米左右，昆北斜坡100～200米左右，昆1井附近为200～400米左右；昆特依断陷中部厚度多为200米左右（图5－1）对冷湖一号至三号构成有意义的下侏罗统烃源岩主要分布于冷西次凹图5－1 柴北缘西段下侏罗统暗色泥页岩厚度等值线图（据青海油田研究院）中侏罗统烃源岩主要发育于J2d5、J2d6、J2d7等3个岩性段，J26－J27为中等到好生油岩，J2d5为差生油岩平面上，中侏罗统烃源岩主要分布于冷湖构造带东北侧，赛什腾凹陷中部较厚，可达100～200米，赛什腾凹陷西部和潜西地区的厚度不到100米，因此中侏罗统烃源岩对冷湖三号及其以西的各构造没有影响。

二、烃源岩有机质丰度及类型1、烃源岩的丰度柴北缘存在三类烃源岩，即湖相泥岩（包括油页岩类）、沼泽相泥岩及煤(包括炭质泥岩)因为冷湖三号构造及其以西的各构造单元的油气主要来自冷西次凹的湖相暗色泥岩，因此这里主要讨论该地区的湖相暗色泥岩的问题从有机碳含量分布直方图（图5－2A）可以看出，平均有机碳含量1.97％，其中好生油岩占68%，中等生油岩占18%，差生油岩占11%，非生油岩仅占3%中等以上烃源岩占86%表明下侏罗统烃源岩有机质丰度非常高在昆特依断陷内，存在两个有机质丰度高值区，即鄂博梁次凹和冷西次凹，分别与两个深湖沉积区分布相一致与研究区内成烃有关的主要是冷西次凹的烃源岩，按有机碳含量属于好烃源岩评价的标准是什么？）从生烃潜力分布直方图（图5－3A）可以看出，下侏罗统生烃潜力平均值达5.79mg/g，其中生烃潜力在6mg/g以上的好生油岩占42.71%，在2～6mg/g的中等生油岩占21.88%，2～0.5mg/g的差生油岩占19.79%，而小于0.5mg/g的非生油岩仅占14.58%，中等以上烃源岩占64.59%从纵向上看，以湖西山组第二段泥岩生烃潜力较高，基本在6mg/g以上，属于好烃源岩。

生烃潜力评价结果表明：尽管柴北缘下侏罗统有机碳丰度较高，但生烃潜力较差，原因是有机质类型较差矛盾？）图5－2 柴北缘下侏罗统暗色泥岩有机碳（A）和总烃（B）含量分布直方图图5－3 柴北缘下侏罗统暗色泥岩生烃潜力（A）和氯仿沥青“A”（B）分布直方图从总烃含量分布图（图5－2B）中可以看出，柴北缘下侏罗统生油岩总烃含量平均达434ppm，其中，好烃源岩占30.88％，中等烃源岩占33.82％，11.76%属于差烃源岩，而非烃源岩占22％，中等～好烃源岩占64％与生烃潜力评价结果基本一致暗色泥岩氯仿沥青“A”含量（图5－3B）平均为0.081%，其中，好烃源岩占28.81%，中等烃源岩占28.81%，差烃源岩占33.9%，而非烃源岩占9.32％，中等～好烃源岩占57％，稍差于生烃潜力评价结果2、有机质类型赵文智等在对柴北缘地区下侏罗统烃源岩的干酪根元素组成、同位素分布、热解参数特征和有机质显微组分特征等进行了全面分析的基础上，对该地区的有机质类型进行了系统的鉴定干酪根元素组成的研究表明，柴北缘侏罗系暗色泥岩有机质类型较差其中，湖西山组第三段有机质类型偏好，基本为Ⅱ—Ⅲ1型；湖西山组一、二段地层烃源岩类型偏差，基本为Ⅲ2型有机质。

有机质类型主要与烃源岩沉积环境有关柴北缘侏罗系泥岩干酪根碳同位素δ13C值分布范围较广，为－21～－27％，有50％的样品为Ⅲ1型干酪根，有30％的样品为Ⅱ型干酪根，有20％的样品为Ⅲ2型干酪根煤干酪根δ13C较重，分布于－21‰～－25‰之间，绝大多数样品为Ⅲ1型干酪根油页岩干酪根δ13C值最轻，为－31.4‰，为Ⅰ型干酪根由干酪根碳同位素分布可见，油页岩干酪根类型最好，煤和暗色泥岩有机质类型主要为Ⅲ1型干酪根热解参数分析也得出了同样的认识评价Ⅰ型Ⅱ型干酪根占有效烃源岩比例是多少？）综合干酪根元素组成、碳同位素特征、热解特征及有机显微组成特征，柴北缘下、中侏统烃源岩有机质类型为Ⅱ～Ⅲ2型昆特依坳陷除鄂博梁次凹、冷西次凹有机质类型为Ⅱ型外，其它地区匀为Ⅲ1型（图5－4）中侏罗统烃源岩多为Ⅲ2～Ⅲ1从柴北缘下、中侏罗统烃源岩有机质类型看，下侏罗统为主要生油烃源岩，而中侏罗统应以生气为主生油为辅的烃源岩三、烃源岩生物标志化合物特征1、正构烷烃正构烷烃是源岩抽提物饱和烃馏分中分布最为广泛、含量最丰富的一个化合物系列，一般占整个饱和烃馏分的50％～80％正构烷烃主要由生物体中的脂肪酸和酯类化合物转化而来。

不同生物来源的正构烷烃碳数分布具有显著差异，以图5－4 柴北缘西段下侏罗统有机质类型图（据青海油田研究院）藻类、低等浮游生物为主要来源的正构烷烃以低碳数占优，主峰碳数较低，常以nC15、nC17为主峰；而陆生植物来源的正构烷烃主要源于生物蜡，因此常常以高碳数峰群为特征冷湖地区生油岩正构烷烃分布多呈双峰群分布，根据峰型特征可分为两种类型：第一种类型是前峰群小，后峰群大，冷湖地区生油岩多为这一类型，（多到何程度？数字，可根据测试结果并结合沉积环境来推断）其nC21－／nC22＋(和nC22＋nC23／nC28＋nC29)比值小于1.0，表明物源中高等植物较为丰富，有机质类型多属Ⅲ型有机质；第二种为前峰群高大，后峰群小，呈现低碳数的C17、C16为主峰的双峰群分布，低碳数部分明显超过高碳数部分，nC21－／nC22＋比值大于1.0，最高可达2.79，nC22＋nC23/nC28＋nC29 比值一般大于1.0，表明低等水生生物和菌藻类较为丰富，生油岩有机质类型多属I和Ⅱ型有机质2、类异戊二烯烷烃通常认为，姥鲛烷和植烷的前驱物是叶绿素在氧化环境下，叶绿素植烷侧链开裂经氧化脱羧后形成姥鲛烷；在还原环境下，植烷侧链植醇经加氢还原脱水形成植烷；另一方面，在低成熟样品中，高姥植比(Pr／Ph>3)并不完全反映沉积环境，而是代表了陆源有机质的输入；再者，古细菌中C40二植烷基丙三醇二醚的选择性降解也可以生成包括植烷在内的C15至C40的类异戊二烯烷烃。

下侏罗统主要以陆生植物为主的煤沼沉积，煤及炭质泥岩的类异戊二烯烷烃中姥鲛烷丰度较高，具姥鲛烷优势，Pr／Ph比值在3以上，反映了较为氧化的成煤环境，为典型陆生高等植物成因特征反映了氧化和还原的比值）3、甾烷系列甾烷广泛存在于源岩和原油中甾烷是生物体中的甾醇在还原环境下，经甾烯(甾二烯)等中间产物转化而来在成岩作用过程中，生物甾醇在热力等作用下形成各种生物甾烷，生物甾烷对热不稳定，进一步受热或经过催化作用，形成地质构型甾烷不同生物来源各碳数甾烷的相对含量不尽相同，因而地质体中规则甾烷的内分布特征是确定有机母质来源的较为可靠的参数之一一般情况下，规则甾烷内组成以C27甾烷为主，则表征以低等水生生物和藻类为主的有机质输入；而C29甾烷占优势，说明陆生高等植物的输入占主导地位同时，高含量的甾烷以及高的甾／藿比值(≥1)似乎主要来源于浮游或底栖的藻类生物，为海相有机质的特征；相反，低含量的甾烷和低的甾／藿比值主要指示陆源和或微生物改造过的有机质输入特征根据甾烷的相对组成可分析生油岩有机质母质来源，冷湖地区生油岩C27甾烷含量为18.06％～22.76％，平均为20.99％，C29甾烷含量为54.91％～65.18％，平均为58.06％，C28甾烷含量为15.76％～25.09％，平均为20.95％，C29含量比C27含量高约34～49％，表明生油岩的母质类型多属腐殖型，柴北缘侏罗系煤的重排甾烷含量相对较低，但下侏罗统烃源岩的重排甾烷含量依然较高，重排甾烷/正常甾烷＞0.4，特别是C29重排甾烷13β，17α20R和20S的峰值常常可以与5αC2720R等高。

煤和炭质泥岩中甾烷的含量相对较低，甾烷/萜烷在0.1以下，而湖相泥岩的比值大于0.1，多在0.15以上第二节 烃源岩成熟度和热演化史烃源岩成熟度及生烃演化史研究是油藏解剖和油气分布规律研究的重要基础内容，是确定油气生成、运移和成藏期的前提一、烃源岩成熟度确定烃源岩成熟度的常用指标有镜质体反射率（Ro）、岩石热解最高峰温Tmax及可溶有机质中的生物标志化合物等参数1、镜质体反射率（Ro）不同地区下侏罗统烃源岩现今Ro值具有明显差异：在冷湖三号构造，Ro值为0.55～0.99%，为低熟－成熟阶段，大部分正处于低成熟阶段，仅石深25井成熟度较高，处于生烃高峰阶段；冷湖四号，Ro值为0.4～1.65%，显示出该区烃源岩处于未熟－成熟－高成熟阶段；冷湖五号，Ro值为0.48～1.37%，从未熟－成熟－高成熟阶段均有分布，但大部分烃源岩处于成熟阶段冷湖地区烃源岩的Ro值随深度增加而明显增大，且自三号的石地22井、石深3井至冷湖四号的石深75井、石深85井再至冷湖五号的冷科1井，烃源岩的生烃门限深度自小于600米至3600米，大量生烃深度自635米至4200米，揭示烃源岩的泠科1井下侏罗统烃源岩钻至5200米深度，镜质体反射率仅为1.1%，表明冷湖地区下侏罗系烃源岩目前正处于生烃高峰阶段，有利于油藏的形成，同时，生烃门限的巨大差异也反映了不同构造剥蚀厚度的变化。

现今下侏罗统烃源成熟度分布也具有一定的规律性，冷湖地区，对于同一层位，自冷湖三号－四号－五号－六号，成熟度逐渐增加，从未熟－低成熟为主变为以低熟－成熟，进而达到成熟－高成熟，甚至于过成熟从现今的下侏罗统烃源岩Ro等值线图可以看出，现今的有效生油岩主要集中在冷湖构造带，而鄂博梁次凹、昆北斜坡带、伊北次凹等其它地区下侏罗统烃源岩成熟度较高（Ro>1.3%），因此下侏罗统烃源岩目前热演化程度高，以生气为主，属于气源岩分布区2、岩石热解最高峰温Tmax冷湖三号地区下侏罗统烃源岩的Tmax值为418～534℃；冷湖四号Tmax值为421～426℃，明显偏低，呈现出未熟特征；冷湖五号Tmax值为417～446℃，属未熟。