经过多年勘探，对甘泉—富县地区长6—长9油层组(以下简称长6—长9)原油及烃源岩的地球化学特征综合对比，发现该区存在长7、长9共2套有效烃源岩，有机质类型相对最好的是长7烃源岩[有机质类型为Ⅰ(腐泥型)~Ⅱ₁(腐植-腐泥型)型]，其次是长9烃源岩[有机质类型为Ⅱ₁(腐泥型)~Ⅱ₂(腐殖-腐泥型)型]，非烃和沥青质较多^[1]，而长7富有机质暗色泥岩为盆地中生界油藏的主力油源^[2-6]，同时该区油藏分布具有近源特征，即距离长7烃源岩越近，形成的油藏就越多，且都分布在烃源岩较厚区域^[5-9]。研究长7烃源岩的地球化学特征和分布特征研究，可指导致密油下一步勘探，寻求资源接替，为延长油田可持续发展提供资源保障。本次研究选取该区具有代表性的样品，对延长组原油物理性质、氯仿沥青“A”族组成和生物标志化合物特征及烃源岩地球化学特征进行生烃潜力评价，预测有利区，以期为下一步的石油勘探部署提供依据。

鄂尔多斯盆地是我国主要的大型中生代含油气盆地，由伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、伊陕斜坡、天环坳陷、西缘冲断带共6个一级构造单元组成^[10](图 1)。三叠系延长组是鄂尔多斯盆地内陆湖盆形成后接受的第一套生储油岩系，也是盆地最主要的勘探层系。根据岩性、电性及含油性，自上而下分为10个油层组(以下简称长1—长10)。其中，长6—长3沉积期为湖盆进入且以三角洲建设为主的发展时期，从长2沉积期开始，湖盆逐渐萎缩，至长1期湖盆衰亡，随之结束了延长组的沉积过程。其中，长6、长2是盆地内的主要含油气层系，其次为长8、长4+5，长7是延长组油气藏的主要烃源岩层^[11]。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 鄂尔多斯盆地甘泉—富县地区位置 Fig. 1 Location of Ganquan-Fuxian area in Ordos Basin

甘泉—富县地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东南部，构造上整体为一平缓的、近南北向展布的、由东向西倾斜的大型单斜，构造形态为宽缓西倾单斜，其中东南较高、较陡，西北较低、较宽缓(图 1)。研究区内致密油资源丰富^[12]，目前存在的关键问题是“致密油成藏认识不清，有利目标优选难度大”。油源在鄂尔多斯盆地中生界低渗—超低渗储层油气成藏和富集过程中起到关键的控制作用，因而烃源岩供烃潜力问题一直备受关注^[13-16]。

本次研究对甘泉—富县地区100余口井钻遇长7暗色泥岩厚度做了统计，并对8口井15块长7灰黑色泥岩样品进行了烃源岩热解参数、氯仿沥青“A”族组成测试及镜质体反射率测定，分析该套烃源岩的有机地球化学特征及生烃潜力。

有机质丰度是评价烃源岩生烃潜力和规模的重要指标。根据长7暗色泥岩的测试结果(表 1)：长7暗色泥岩有机碳含量(TOC)较高，其质量分数为2.29%~6.29%，平均为4.63%；氯仿沥青“A”的质量分数为0.63%~1.65%，平均为1.08%；氯仿沥青“A”/TOC反映了生烃母质向烃类的转化率，其值为10.49%~47.21%，平均为26%；生烃潜量(S₁+S₂)为6.71~20.78 mg/g，平均为11.35 mg/g。实验数据反映了长7暗色泥岩的有机碳含量、氯仿沥青“A”含量、生烃潜量及转化率均较高。根据陆相烃源岩有机质丰度的评价标准(表 2)^[17-18]，长7暗色泥岩总体为较好—好烃源岩。

表 1(Table 1)

表 1 甘泉—富县地区长7暗色泥岩有机地球化学测试数据 Table 1 Geochemical test data of Chang 7 dark mudstone in Ganquan-Fuxian area 井号 深度/m w(TOC)/% φ(氯仿沥青“A”)/% 生烃转化率/% Tmax/℃ S1+S2/(mg·g-1) IH/(mg·g) RO/% YY5 1 452.07 5.91 0.62 10.49 454.00 11.26 175.00 0.93 YY5 1 453.40 4.27 1.13 26.34 446.00 8.90 180.00 0.92 YY7 1 139.10 2.43 1.08 44.25 449.00 7.61 135.00 0.84 YY7 1 153.35 3.69 1.04 28.24 447.00 9.08 173.00 0.84 YY8 1 442.45 4.52 1.14 25.19 450.00 8.65 169.00 0.92 YY8 1 447.78 6.07 1.15 19.01 457.00 6.71 209.00 0.92 YY9 1 511.17 5.76 0.88 15.31 458.00 13.11 206.00 1.01 YY9 1 515.92 3.40 1.16 34.11 457.00 13.83 186.00 1.02 YY9 1 519.55 6.79 1.16 17.15 455.00 11.46 145.00 1.02 YY13 1 195.29 4.26 1.10 25.74 445.00 10.39 144.00 0.85 YY13 1 206.44 5.30 1.48 28.01 450.00 10.93 169.00 0.86 YY33 1 610.23 4.76 1.65 34.59 432.00 18.32 216.00 1.08 YY33 1 621.45 2.29 1.08 47.21 421.00 10.30 212.00 1.02 YY34 1 383.24 6.56 0.83 12.60 454.00 20.78 336.00 0.90 YY22 1 330.97 3.40 0.74 21.70 455.00 8.89 228.00 0.95

下载CSV 表 1 甘泉—富县地区长7暗色泥岩有机地球化学测试数据 Table 1 Geochemical test data of Chang 7 dark mudstone in Ganquan-Fuxian area

表 2(Table 2)

表 2 甘泉—富县地区湖相烃源岩有机质丰度评价标准[17] Table 2 Assessment of organic matter abundance for lacustrine source rock in Ganquan-Fuxian area 烃源岩级別 岩相 岩性 w(TOC)/% φ(氯仿沥青“A”)/% (φ(HC)/‰ S1+S2/(mg·g-1) $ \frac{{\varphi \left( {{\rm{HC}}} \right)}}{{\varphi \left( {\rm{C}} \right)}}$/% 非生油岩 河流相 红色泥岩为主 < 0.4 < 0.1 < 0.1 < 0.5 < 1 较差 浅湖—滨湖 灰绿色泥岩为主 0.4~0.6 0.1~0.5 0.1~0.2 0.5~2.0 1-3 较好 浅湖—半深湖 灰色泥岩为主 0.6~1.0 0.5~1.0 0.2~0.5 2.0~6.0 3~8 好 半深湖—深湖 深灰黑色泥岩为主 > 1.0 > 1.0 > 0.5 > 6.0 8~20

下载CSV 表 2 甘泉—富县地区湖相烃源岩有机质丰度评价标准[17] Table 2 Assessment of organic matter abundance for lacustrine source rock in Ganquan-Fuxian area

有机质类型决定了烃源岩的生烃潜力和烃类产物的特征^[19]。本次研究利用有机质显微组成、烃源岩热解参数、氯仿沥青“A”族组成分析及生物标志化合物，研究了长7烃源岩有机质母质类型。

通过对长7暗色泥岩样品的镜下观察，均检测到腐泥组、镜质组、壳质组、惰质组4类常见的有机显微组分。长7烃源岩干酪根以发育大量低等水生生物来源的腐泥组分为主，部分样品来源于陆源高等植物的镜质组分(表 3)，反映了长7烃源岩有机质的母源除了有湖生低等微生物外，陆源高等植物也占一定比例。干酪根类型指数分析结果显示：长7烃源岩干酪根主要为Ⅱ₁~Ⅱ₂型。

表 3(Table 3)

表 3 甘泉—富县地区部分井干酪根类型特征 Table 3 Kerogen types of part of wells in Ganquan-Fuxian area 井号 层位 深度/m φ(镜质组)/% φ(惰质组)/% φ(壳质组)/% φ(腐泥组)/% 类型指数 类型 向阳12 长7 900.7 23.08 0 0 76.92 59.61 Ⅱ1 向阳12 长7 907.5 46.67 0 0 53.33 18.33 Ⅱ2 万169 长7 1 108.3 83.33 16.67 0 0 -79.17 Ⅱ1 新39 长7 1 122.2 30.00 15.00 0 55.00 17.50 Ⅱ2 柳评177 长7 1 462.0 33.88 13.06 0 53.06 14.59 Ⅱ2 柳评177 长7 1 469.4 100.00 0 0 0 -75.00 Ⅱ1 柳评177 长7 1 478.2 80.00 20.00 0 0 -80.00 Ⅱ1 柳评177 长7 1 480.4 67.92 32.08 0 0 -83.02 Ⅱ1 柳评177 长7 1 486.2 24.00 0 0 76.00 58.00 Ⅱ1 柳评177 长7 1 488.0 16.34 5.23 0 78.43 60.94 Ⅱ1 柳评127 长7 1 651.2 40.57 0 0 59.43 29.00 Ⅱ2 柳评176 长7 1 657.5 45.45 0 0 54.55 20.46 Ⅱ2 柳评127 长7 1 669.7 25.00 0 43.75 31.25 34.38 Ⅱ2 柳评123 长7 1 862.6 100.00 0 0 0 -75.00 Ⅱ1

下载CSV 表 3 甘泉—富县地区部分井干酪根类型特征 Table 3 Kerogen types of part of wells in Ganquan-Fuxian area

烃源岩热解参数也常用来确定烃源岩有机质类型^[20]。长7暗色泥岩氢指数(IH)与最高热解温度(T_max)数据(表 1)显示：氢指数为135~336 mg/g，T_max为421~457 ℃，在T_max-IH图版(图 2)上，长7烃源岩数据主要落在Ⅰ—Ⅱ₁区域，少部分落在Ⅱ₂区域。尽管在T_max-IH图版上反映的有机质类型与干酪根显微鉴定略有差异，但总体(表 1)说明长7烃源岩包含低等水生生物的生源。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 甘泉—富县地区长7暗色泥岩IH-Tmax有机质类型图版 Fig. 2 IH-Tmax organic matter types of Chang 7 dark mudstone in Ganquan-Fuxian area

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，还可反映烃源岩有机质的母质信息^[17]。长7暗色泥岩氯仿沥青“A”族组成分析结果(图 3)表明：总烃的体积分数为66.87%~92.02%，饱和烃的体积分数为54.63%~83.06%，芳烃的体积分数为7.11%~19.20%，饱和烃体积分数与芳烃体积分数之比为5.05~11.68。族组成表现为较高的饱和烃含量和饱/芳比、较低的非烃+沥青质的有机质特征，这与Ⅰ型和Ⅱ₁型干酪根特征相吻合。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 甘泉—富县地区长7暗色泥岩氯仿沥青抽提物族组成三角图 Fig. 3 Triangular diagram of chloroform bituminous extracts of Chang 7 dark mudstone in Ganquan-Fuxian area

长7暗色泥岩在正烷烃分布(表 4)上，表现为以C₁₉为主峰碳的前峰型，CPI主要分布在1.39~1.65，表明在有机质的生物来源中水生生物的贡献较大。

表 4(Table 4)

表 4 甘泉—富县地区长7暗色泥岩饱和烃色谱参数数据 Table 4 Parameters of saturated hydrocarbon chromatography of Chang 7 dark mudstone in Ganquan-Fuxian area 井号 层位 正构烷烃和类异戊二烯烷烃 φ(甾烷)/% 主峰 Pr/Ph Pr/nC17 Ph/nC18 CPI OEP C27 C28 C29 YY7 长7 C29 1.05 0.52 0.56 0.13 1.06 38 27 35 YY8 长7 C19 1.33 0.27 0.19 1.60 1.08 54 21 25 YY9 长7 C19 1.03 0.28 0.27 1.40 1.07 45 24 31 YY13 长7 C19 1.14 0.28 0.23 1.65 1.07 46 24 30 YY22 长7 C24 1.14 0.40 0.32 1.18 1.00 49 21 30 YY34 长7 C19 0.83 0.54 0.64 1.39 1.13 43 25 32   注：CPI为正烷烃中碳优势指数；OEP为正烷烃中碳数的奇偶优势比

下载CSV 表 4 甘泉—富县地区长7暗色泥岩饱和烃色谱参数数据 Table 4 Parameters of saturated hydrocarbon chromatography of Chang 7 dark mudstone in Ganquan-Fuxian area

甾族系列化合物是有机质和原油中十分重要的生物标志化合物，C₂₉规则甾烷和重排甾烷可能源于高等植物，而其他类型的甾烷则主要来自藻类和细菌生源^[21]。在长7烃源岩的甾烷ααα构型中(表 4)，大多数样品为“L”型，C₂₇＞C₂₉＞C₂₈，表明有机质输入的中低等水生生物较多，含有部分高等植物。

综合各项识别有机质类型指标，长7烃源岩母质来源于低等水生生物，含有部分高等植物。

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，镜质体反射率、岩石最大热解峰温均是反映有机质热演化程度的常用指标^[22-23]。

研究区实测的反映有机质成熟度的镜质体反射率R_o值为0.84%~1.08%，均达到了陆相有机质成熟度的下限值0.5%，处于生油阶段。长7暗色泥岩最大热解峰温除了2块样品岩石最高热解温度低于440 ℃外，其余主要为445~455 ℃，平均为448.7 ℃，说明除了极少数样品均未达到成熟阶段外，绝大多数样品均处于成熟生油阶段。

实测镜质体反射率、最大热解峰温均反映出长7烃源岩有机质热演化程度较高，已达到了成熟阶段，正处于生油高峰期。

本次研究主要通过岩心观察和测井曲线2种方式来进行烃源岩的识别。

长7烃源岩的岩心外观呈灰黑色，质硬，炭质含量较高，含植物化石及窝状、星点状的黄铁矿，岩性主要为深灰—灰黑色油页岩、炭质泥岩。在测井曲线上具有自然电位异常负值、高电阻、高伽马、高声波时差的特征。

根据岩心及测井曲线识别出长7烃源岩，并对长7暗色泥岩厚度进行统计，绘制出甘泉—富县地区暗色泥岩厚度图(图 4)，从图中可以看出：长7烃源岩在研究区内广泛分布，厚度为30~50 m，在研究区西北部及中部最发育，其累计厚度大于70 m，烃源岩分布整体呈由西北部及中部向东、南逐渐变薄的趋势。根据沉积背景资料可知：长7时期湖盆的沉积中心位于研究区的西南部及南部，说明烃源岩的分布明显受沉积格局的控制，距离沉积中心更近的地区沉积了厚度较大的油页岩。甘泉—富县地区的西北部因靠近湖盆沉积中心的半深湖—深湖沉积区，是长7烃源岩的主要发育区，烃源岩厚度较大(为50~70 m)，可作为鄂尔多斯盆地油气勘探的重点区域。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 甘泉—富县地区长7烃源岩厚度 Fig. 4 Contour of Chang 7 source rocks in Ganquan-Fuxian area

(1) 甘泉—富县地区总有机碳、氯仿沥青“A”族组成、生烃潜量(S₁+S₂)等评价指标均反映出长7暗色泥岩有机质丰度高，具有良好的生烃潜力，总体评价为好的有效烃源岩。

(2) 甘泉—富县地区有机质显微组成、烃源岩热解参数、氯仿沥青“A”族组成分析及生物标志化合物等各项指标分析表明，长7烃源岩来源于低等水生生物，含有部分高等植物。干酪根类型主要为Ⅰ型和Ⅱ₁型。

(3) 甘泉—富县地区热解T_max主要为445~455 ℃，显示为成熟生油阶段，R_o为0.84%~1.08%，演化程度高，已达到成熟阶段。

(4) 甘泉—富县地区烃源岩分布明显受沉积格局的控制，靠近湖盆中心的半深湖—深湖沉积区的西北部是长7烃源岩的主要发育区，可作为鄂尔多斯盆地油气下一步勘探的重点区域。

在本文完成过程中，延长石油研究院的张锐给予了帮助，并提出了宝贵意见，在此表示感谢！