大牛地气田石炭——二叠系烃源岩生烃潜力

第４２卷第１期　２０１８年３月　地质学刊　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　Ｖ０ｌ＿４２　Ｎｏ．１　

Ｍａｒ．，２０１８　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—３６３６．２０１８．０１．００９　大牛地气田石炭一二叠系烃源岩生烃潜力　吕剑虹，缪九军，邱祁　（中石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡２１４１２６）　摘要：大牛地气田上古生界石炭一二叠系烃源岩为煤系烃源岩（主要为煤岩和暗色泥岩），有机质类型以Ⅲ型干酪　根为主，烃源岩演化成熟度较高，Ｒｏ基本在１．５％左右。烃源岩存在３期生烃演化过程，分别为三叠纪期间、侏罗纪　期间和古近纪期间。烃源岩（泥岩＋煤岩）累计生烃量为８万多亿ｍ　，煤岩生烃贡献占８５％。石炭一二叠系烃源岩　现今累计生烃强度高值区主要分布在大牛地气田的东南部、西北部以及西部地区。　关键词：上古生界；烃源岩；生烃期次；生烃强度；大牛地气田；鄂尔多斯盆地　中图分类号：Ｐ６１８．１３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—３６３６（２０１８）０１—００６０—１０　

０　引　言　鄂尔多斯盆地位于我国西北地区东部，由古生　代、中生代多期沉积盆地叠合改造而成，是中国第二　大沉积盆地（王双明，２０１７）。盆地内油气资源丰　富，勘探领域广阔，盆地自上而下分布有石油、天然　气资源，石油主要分布在侏罗系和三叠系，天然气主　要分布在古生界（董淼等，２０１７，李锦锋等，２０１７）。　盆地内古生界天然气资源丰富，勘探程度低，勘探　前景良好，发育有奥陶系上马家沟组、石炭系太原　组、二叠系山西组和下石盒子组４套气层，其中主　要目的层是上古生界石炭系太原组、二叠系山西　组以及下石盒子组气层（曹忠辉，２００５；曹忠辉等，　２００６）。　大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部东　段，区内构造、断裂不发育，总体表现为北东高、西南　低的平缓单斜。该气田储量已达到大型气田规模　（郝蜀民等，２００６）。大牛地气田钻遇的地层有第四　系、白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系和奥陶　系。该区上古生界主要含气层位为石炭系太原组、　二叠系山西组和下石盒子组，储集层主要为石炭系　太原组障壁砂坝、二叠系山西组三角洲分流河道砂　和下石盒子组河流相河道砂。据目前的勘探开发研　究，普遍认为在上古生界碎屑岩储层中发现的大量　天然气主要来自上古生界石炭系太原组烃源岩和二　叠系山西组烃源岩，烃源岩主要包括煤岩和暗色泥　岩（孟军田等，２００３）。　通过对区内上古生界石炭一二叠系烃源岩生烃　潜力的分析，进一步确定上古生界石炭一二叠系是　

一套以生气为主且油气资源量达到一定规模的烃源　层系，是油气勘探的重要层位，对油气勘探开发具有　重要指导意义。　

１烃源岩地质特征　１．１区域地质　鄂尔多斯盆地位于华北地台西部的大型克拉通　叠合盆地，形态为一不对称的矩形向斜盆地，划分为　６个一级构造单元：伊盟隆起、渭北隆起、西缘冲断　带、晋西挠褶带、天环坳陷和伊陕斜坡。盆地在早古　生代沉积之后遭受了长期剥蚀，中石炭世的海侵，发　育了较完整的上石炭统一二叠系（陈俊亮等，２００４）　（表１）；盆地在晚古生代沉积的发展可划分为２个　大的演化阶段，即晚石炭世本溪期一太原期以海相　和海陆交互相为主的演化阶段，早二叠世山西期一　晚二叠世下石盒子期以陆相为主的演化阶段（郝蜀　民等，２００７）（图１）。　

收稿日期：２０１７－０９－２０；修回日期：２０１７－１０－０９：编辑：蒋艳徐旭峰　基金项目：国家科技重大专项“海相碳酸盐岩层系油气资源潜力评价与战略选区”（２０１７Ｚｘｏ５—００５—００４）　作者简介：吕剑虹（１９６７一），女，工程师，从事石油地质与计算方面的工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｖｊｈ．ｓｙｋｙ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ　第４２卷第１期　吕剑虹等：大牛地气田石炭一二叠系烃源岩生烃潜力　６ｌ　表１鄂尔多斯盆地北部及塔巴庙地区古生界地层基本特征　Ｔａｂｌｅ　１　Ｃｌｍｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐａｌｅｏｚｏｉｃ　ｓｔｒａｔａ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｎｏｒｔｈｅｒｎ　Ｏｒｄｏｓ　Ｂａｓｉｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｔａｂａｍｉａｏ　ａｒｅａ　

图１　鄂尔多斯盆地构造单元划分及大牛地气田位置　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｕｎｉｔ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｏｒｄｏｓ　Ｂａｓｉｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｄａｎｉｕｄｉ　ｇａｓ　ｆｉｅｌｄ　

１．２烃源岩展布　鄂尔多斯盆地晚古生代早期陆表海沉积及晚期　在陆表海背景上的沉积特征具有稳定性（王付斌　

等，２００７）。通过对大牛地气田区块内多口钻井的　综合分析，认为大牛地气田太一段沉积期间海侵方　向来自东南，地层厚度呈西北薄而东南厚；沉积相展　布主要为潮间沼泽相，暗色泥岩和煤岩都相当发育。　暗色泥岩在全区都有分布，平均厚度近１１　ｍ，厚度　最大达到２４　ｍ，泥岩发育呈自北向南薄厚相间条带　状；煤除东部局部地区不发育外，其他地区均有发　育，平均厚度１０　ｍ，最厚达到３７　ｍ，全区煤层发育具　有条带状特征。太二段沉积期间，在区块西北部和　东部主要发育潮间泥坪沉积，全区只在西北和东北　部发育有煤层，煤分布范围有限；泥岩分布具有条带　状，暗色泥岩平均厚度约１１　ｍ，区块西北部厚度达　到２６　ｍ。山一段沉积期间，区内沉积相展布以平原　沼泽相为主，是重要造煤期，全区煤岩和泥岩比较发　育，在东南部一带煤层厚度＞９　ｉｎ，分布呈北薄南厚、　西薄东厚的特征；泥岩平均厚度约２３　ｍ，呈中间厚　周边薄的分布特征。山二段沉积期间，煤岩基本不　发育，暗色泥岩发育较好，平均厚度２３　ｍ，具有边缘　薄、中间厚的分布特点（图２）。下石盒子组沉积期　间以冲积平原辫状河体系沉积相为主，整个盆地北　部地形经历了高差加大又逐渐平缓的过程，反映在　河流体系的规模由巨大逐渐衰退。气候条件则经历　了逐渐干旱的过程，明显不利于烃源岩发育，反映在　６２　地质学刊　２０１８年　（ａ）太一段暗色泥岩　（ｂ）太一段煤　（Ｃ１太二段暗色泥岩　（ｄ）山一段暗色泥岩　（ｅ）山一段煤　∞山二段泥岩　图２石炭一二叠系各层段暗色泥岩和煤厚度平面展布图　Ｆｉｇ．２　Ｐｌａｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｄａｒｋ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ａｎｄ　ｃｏａｌ　ｏｆ　ｅａｃｈ　Ｃａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓ—Ｐｅｒｍｉａｎ　ｉｎｔｅｒｖａｌ　泥质岩由灰色、深灰色逐渐变为褐色、棕褐色，仅盒　

一段在区内存在部分泥岩，且厚度较小。　

２烃源岩评价　２．１有机质丰度　２．１．１　石炭一二叠系暗色泥岩和煤有机质丰度　鄂尔多斯盆地石炭一二叠系烃源岩主要为海陆过渡　相的煤系烃源岩，有机质类型主要为Ⅲ一Ⅱ型干酪　根（苗建宇等，２００７）。大牛地气田上古生界太原组　（６１块样品）、二叠系山西组（１６８块样品）、二叠系　下石盒子组（２６块样品）的有机质丰度统计，反映了　大牛地气田不同岩性有机质丰度情况。　大牛地气田石炭一二叠系暗色泥岩和煤的有机　质丰度各项指标（图３，表２）显示，暗色泥岩有机碳　分布范围较广，　Ｍ＞０．５％的样品约占样品总数的　７５％，平均值为１．７７％；　（氯仿沥青“Ａ”）＞０．０５％的　样品占样品总数的３０％，平均值为０．０４４　７％。总烃　含量＞２００　ｇ的样品约占样品总数的２７％，平均　值为１７０￣ｇｃ／ｇ；生烃潜量５１＋５２＞０．５　ｍｇ／ｇ的样品约　占样品总数的５５％，平均值为１．５　ｍｇ／ｇ。各项指标　表明暗色泥岩对生烃有一定的贡献，大部分样品应　属于中等至好烃源岩。　煤岩的　Ｍ平均值为　６０．５５％；Ｗ（氯仿沥青　“Ａ”）平均值为０．８２２　５％，有７５％的样品Ｗ（氯仿沥　青“Ａ”）＝０．５％（图４）。总烃（ＨＣ）平均值为３　２７９　ｇ／ｇ，生烃潜量Ｊｓｌ＋Ｓ２平均值为８８．５　ｍｇ／ｇ，有８２．５％　的样品生烃潜量＞５０　ｍｇ／ｇ，煤的各项指标表明煤岩　作为烃源岩质量较好。通过对大牛地气田石炭一二　叠系煤系烃源岩样品有机质丰度各项指标的分析，　认为总体应属于中等至好烃源岩。　第４２卷第１期　吕剑虹等：大牛地气田石炭一二叠系烃源岩生烃潜力　６３　呕　晕ｉ：　、．，　

略　

．＿　＜Ｏ．５　０．５～１．５　１．５—３．Ｏ　＞３．Ｏ　（％）　

１００　—８Ｏ　６０　踞４Ｏ　２Ｏ　Ｏ　

：＿．　＿．１　

＜Ｏ．０１　０．Ｏ１～Ｏ．０５　０．０５—０．１０　＞Ｏ．１０　Ｗ（氯仿沥青“Ａ”）（％）　

１薰０　

～　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｔｅｒ　ｒｉｃｈｎｅｓｓ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　Ｃａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓ－Ｐｅｒｍｉａｎ　ｄａｒｋ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ（ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ）ｉｎ　ｔｈｅ　Ｄａｎｉｕｄｉ　ｇａｓ　ｆｉｅｌｄ　

２０　籁１０　略　

５　

Ｏ　

１２　１０　

．＿　：Ｉ—Ｉ．　

＜Ｏ．５　０．５—１　＞１　（氯仿沥青“Ａ＇．）（％）　

２５　一２０　ｓ　暗１０　５　Ｏ　＜５０　５０～１０ｏ　＞１０ｏ　

．ｓ１　（ｍｇ／ｇ）　

图４大牛地气田石炭一二叠系煤有机质丰度分布特征　Ｆｉｇ．４　Ｔｉｌｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆｔｈｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｔｅｒ　ｒｉｃｈｎｅｓｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｄａｎｉｕｄｉ　ｇａｓ　ｆｉｅｌｄ　

表２大牛地气田石炭一二叠系烃源岩有机质丰度　Ｔａｂｌｅ　２　Ｔｈｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｔｅｒ　ｒｉｃｈｎｅｓｓ　ｏｆ　Ｃａｒｂｏｎｉｆｅｒｏｕｓ－Ｐｅｒｍｉａｎ　ＳＯＵＩ￣ｅ　ｒｏｃｋｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｄａｎｉｕｄｉ　ｇａｓ　ｆｉｅｌｄ　

２．１．２　石炭一二叠系各组段暗色泥岩和煤有机质　丰度大牛地气田区块内太原组与山西组各组段烃　源岩有机质丰度相比较，样品各项综合指标（图５，　表３）显示下列特征。　（１）太原组太一段暗色泥岩ＷＴＯ　＞０．５％的样品　约占总数的７３％，平均值约为１．７２％，Ｙ．２（氯仿沥青　“Ａ”）平均值为０．０３６　４％，总烃（ＨＣ）平均值为１６４　Ｉｘｇ／ｇ，生烃潜量ｓ１＋Ｊｓ　平均值为０．５８　ｍｇＣｇ，应属于　中等至好烃源岩，平面上暗色泥岩中的ＴＯＣ总体表　现为西北高东南低的分布特征，高值区则主要分布　在西北部一带以及中东部的局部地区，有机碳值一　般在１．５％以上。太一段煤岩ＷＴＯ　平均值为６２．９０％，　

∞∞∞　ｍ　Ｏ　∞鲫∞∞加Ｏ