长岭凹陷腰南5井嫩江组烃源岩地化特征及油源对比研究

2016-06-27刘曼丽彦士清陈杏霞

石油地质与工程 2016年3期

关键词：组烃山口组油源

刘曼丽，徐　文，彦士清，陈杏霞

(中国石化东北油气分公司，吉林长春 130062)

长岭凹陷腰南5井嫩江组烃源岩地化特征及油源对比研究

刘曼丽，徐文，彦士清，陈杏霞

(中国石化东北油气分公司，吉林长春 130062)

摘要：为了证实长岭凹陷嫩江组烃源岩发育程度以及嫩江组四段原油与嫩江组一段、二段烃源岩关系，通过长岭凹陷腰南5井嫩江组一、二段泥岩生潜指标的系统取样评价，采用有机碳、岩石热解和饱和烃色质谱分析方法，证实嫩江组烃源岩中的油页岩段有机碳大于10%，生烃潜量大于100 mg/g，有机质类型为Ⅰ、Ⅱ1 、Ⅱ2型，总体上为腐泥型、腐殖腐泥型，有机质类型好。精细对比腰南5井嫩四段原油与嫩一段、嫩二段以及青山口组烃源岩分子地球化学特征，明确了嫩江组一段顶部-二段底部泥岩和嫩江组四段原油具有亲缘关系。

关键词：长岭凹陷；嫩江组；烃源岩，地球化学特征；油源对比

长岭凹陷位于松辽盆地中央坳陷区南部，面积超过2×104km2，中石化矿权区面积为7 323.88 km2，具有断坳双层结构，坳陷层具有统一的沉积区，沉积稳定。盆地中心主要位于北部的乾安、大安地区。由大情字井低凸起、乾安次凹、黑帝庙次凹、西部斜坡、西南隆起区、东南隆起区和华字井阶地7个构造单元构成，腰南5井位于黑帝庙次凹(图1)。

图1　腰南5井地理位置图

以往大量研究表明长岭凹陷层发育两套烃源岩，即青山口组一段和嫩江组一段、二段[1]。青山口组湖相-湖沼相烃源岩已得到充分的证实[2]，嫩江组一段、嫩江组二段沉积时期，湖盆进入第二次兴盛期，此时湖盆范围最大，之后逐渐退缩，广泛沉积了嫩江组半深湖-深湖相暗色泥岩，但以往认为嫩江组烃源岩为低熟烃源岩，不具有生烃能力。2012年，针对嫩江组部署实施的腰南5井在嫩江组四段钻获工业油流。嫩江组油源的研究主要有两个问题：①难以确定嫩四段原油源于嫩江组还是青山口组；②厚度为150～200 m的嫩江组一、二段暗色泥岩是否为有效烃源岩。

1样品与实验

研究的烃源岩和油样取自于长岭凹陷腰南5井嫩江组。实验方法主要有：

(1)有机碳分析：仪器为WR-12型碳测定仪。分析岩样经过5%的盐酸加热煮沸，除去碳酸盐(无机碳)，过滤烘干后，在1 500 ℃下燃烧生成二氧化碳气体，进入分子筛中经热导池鉴定其含量。

(2)岩石热解分析：仪器为岩石热解分析仪。样品加热过程中排出的气态烃、液态烃和热解烃由氢火焰离子化鉴定器检测，排出的二氧化碳由热导鉴定器或红外鉴定器检测，热解后的残余有机质加热氧化生成的二氧化碳也由热导鉴定器或红外鉴定器检测，或氧化生成的二氧化碳催化加氢生成甲烷后再由氢火焰离子化鉴定器检测。

(3)饱和烃色谱质谱分析：仪器为惠普公司5890台式质谱仪。色谱柱为HP一5 ms石英弹性毛细柱(30 m×0.25 mm×0.25 m)；升温程序为50 ℃恒温2 min，温度50 ℃至100℃的升温速率为20 ℃/min，100 ℃至310 ℃的升温速率为3 ℃/min，310℃恒温15.5 min；进样器温度300℃，载气为氦气，流速为1.04 mL/min，检测方式为多离子扫描。

2实验结果

2.1嫩江组烃源岩评价

长岭凹陷大量钻井均揭示嫩江组暗色泥岩及油页岩发育，统一单井厚度为500～800 m，其中嫩一段-二段暗色泥岩厚度为150～200 m，具有较好的物质基础。

腰南5井位于长岭凹陷南部沉降中心，水体深度大，嫩江组一、二段烃源岩有机质丰度，均达到了好-较好的程度，其中油页岩段有机碳值已超过10%，生烃潜量值超过100 mg/g，有机质丰度非常高。通过统计嫩江组一、二段烃源岩有机质类型分布特征，可以明显看出嫩一段类型偏Ⅰ、Ⅱ1型，而嫩二段则偏Ⅱ1、Ⅱ2型，总体上为腐泥型及腐殖腐泥型，有机母质以水生微生物和湖相藻类为主。腰南5井位于沉降中心，水体深度大，有机质类型品质优于其它地区，特别是嫩一段中下部，主要为Ⅰ型，干酪元素分析表明主要以壳质组与腐泥组为主，类型较好(图2)。

图2　腰南5嫩江组一、二段烃源岩有机质类型分布图

2.2烃源岩分子地球化学特征

利用腰南5井嫩江组一段、二段烃源岩系统取样分析烃源岩分子地球化学特征，从图3正构烷烃色谱图上可以看出，正构烷烃具有明显的奇偶优势，OEP值为1.0～1.2，说明嫩江组烃源岩成熟度不高。类异戊二烯烷烃Pr /Ph值在2以上，说明嫩江组烃源岩形成于淡水湖相环境，以水生低等生物输入为主，高等植物输入量比较有限[3-5]，这与前面所述烃源岩有机质类型是一致的。

嫩江组沉积时期为大面积的湖泛期，工区范围内沉积变化较小，但不同时期自然环境与气候还是有差异，生物组成有所不同，导致不同深度的烃源岩各类生物标志化合物分布特征也存在一定的差异。1 760～1 769 m(嫩二段)全岩色谱呈现前峰单峰型，C13-C15为主峰，有较高三环萜烷和四环萜烷，有一定数量的低碳数五环三萜，甾烷系列呈现C27优势。1 770～1 832 m(嫩二段-嫩一段)全岩色谱呈现双峰型，C13-C15为前主峰，C21-C23为后主峰，三环萜烷和四环萜烷相对较低，低碳数五环三萜基本没有，甾烷系列C27和C29基本平衡。1833～1 873 m(嫩一段)全岩色谱呈现后峰单峰型，C21-C23为主峰，有较高三环萜烷和四环萜烷，有一定数量的低碳数五环三萜，甾烷系列呈现C27优势(图4)。说明不同深度沉积时期，有机质类型存在差异，在此基础上可将嫩江组烃源岩分为三类，作为下面嫩江组精细油源对比的依据。

图3　腰南5井嫩江组一、二段烃源岩正构烷烃分布图

图4　腰南5井嫩江组一、二段烃源岩甾烷分布图

2.3油源对比研究

腰南5井嫩江组一、二段烃源岩、原油与青山口组一段烃源岩、原油的生物标志化合物分布特征的对比(图5)，表明烃源岩间存在较大的差异，嫩江组源岩、原油中指示成熟度的参数Ts小于Tm，重排甾烷/规则甾烷较低[6]，而青山口组源岩与原油均较高，指示沉积环境的伽马蜡烷在青山口组源岩和原油中分布广泛[7]，而在嫩江组源岩和原油中几乎没有分布。指示特定有机质输入的三环、四环萜烷在青山口组源岩与原油中分布较广，而嫩江组基本没有。说明嫩四段原油成熟度较青山口组原油成熟度偏低，处于低熟-成熟阶段，嫩四段原油沉积环境与生油母质明显有别于青山口组。

通过分析腰南5井原油分子地球化学特征，可以较为明显的看出，原油正构烷烃呈现双峰型，三环、四环萜烷的含量较低，甾烷呈现C29略高于C27[8]，这与前面所述第二类烃源岩中各类生物标志化合的分布特征极为相似，因此认为腰南5井嫩江组原油与1 770～1 832 m烃源岩(嫩一段-嫩二段)具有较强的亲缘关系(图6)。