伊川凹陷三叠系烃源岩特征及勘探潜力

邓晓梅，胡俊卿，李秋博，侯 娟，赵莹彬，常大宇

(中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450046)

伊川凹陷三叠系烃源岩特征及勘探潜力

邓晓梅，胡俊卿，李秋博，侯 娟，赵莹彬，常大宇

(中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450046)

通过对伊川凹陷三叠系烃源岩特征综合研究，分析认为三叠系上统谭庄组和椿树腰组的内陆湖相暗色泥岩为区内三叠系主力烃源岩。烃源岩分布面积广，厚度大，一般500～800 m，有机质丰度中等-好，有机质类型为Ⅱ-Ⅲ型，以Ⅲ型为主，处于低成熟-成熟的演化阶段；燕山早期为三叠系烃源岩主要的生排烃时期，是一套油气兼生且以生气为主的勘探层系，具有较大的资源潜力和良好的勘探前景。三叠系优质的烃源岩为区内致密砂岩油气藏的勘探提供了一定的物质基础以及良好的封盖条件。

伊川凹陷；三叠系；烃源岩特征；勘探潜力；致密砂岩气藏

1 地质概况

伊川凹陷是隶属于洛伊盆地的次一级构造单元，处于洛阳市境内，横跨伊川、宜阳两县，呈北东向展布，是在中、古生代克拉通坳陷盆地基础上形成的新生代沉积凹陷，分布面积1 200 km2(图1)。凹陷内三叠系保存较好，自下而上划分为“三统六组”，即下统刘家沟组、和尚沟组，中统二马营组、油坊庄组，上统椿树腰组、谭庄组。

图1 伊川凹陷构造位置

该区的油气勘探始于20世纪70年代，经历近40年的勘探未取得油气勘探的实质性进展。2011年按照非常规勘探思路在该区部署的屯1井，全井段见油气显示17.95 m/14层，岩心裂缝见原油，椿树腰组1 874～1 884 m井段经压裂试获得日产7 200 m3的天然气流，打破了南华北地区油气久攻不克的局面。随后部署的屯2、屯3、屯4井也见到了丰富的油气显示和气测异常，进一步表明该区具有良好的勘探前景。以伊川凹陷新钻探井(屯1、屯2、屯3、屯4)为研究对象，结合前人的研究成果，对三叠系烃源岩地化特征进行了深化研究，明确其生烃的性质、资源潜力和勘探前景，为伊川凹陷下步的勘探部署提供重要的地质依据。

2 烃源岩发育特征

伊川凹陷三叠系总体处于湖泊沉积体系，其中上统谭庄组和椿树腰组烃源岩以灰色、深灰色泥岩为主；中统油坊庄组、二马营组和下统和尚沟组、刘家沟组泥岩为紫红、棕红色，因此，上统谭庄组和椿树腰组为区内三叠系烃源岩的发育层段。

凹陷内三叠系上统烃源岩在全区均有分布，暗色泥岩单层厚度一般1～8 m，最厚可达28.36 m，纵向上多层叠加，累计厚度一般500～800 m，占地层厚度的40%～56%，最大可达1 200 m(图2)。其中凹陷北部次凹屯4井区最厚，一般在700～1 200 m；其次是南部次凹3001孔、屯1井区，厚度一般400～800 m；中部屯2井区厚度最小，厚度一般300～600 m。区内谭庄组遭受了不同程度的剥蚀，暗色泥岩一般厚250～470 m；椿树腰组地层保存相对较全，暗色泥岩一般厚300～420 m。

3 烃源岩地化特征

3.1 有机质丰度

图2 伊川凹陷地区上三叠统暗色泥岩等厚图

综合前人研究成果[1-2]，本文采用黄第藩等人(1992)提出的国内泥质烃源岩有机质丰度评价标准对伊川凹陷三叠系烃源岩进行研究(表1)。

表1 陆相烃源岩有机质丰度评价(据黄第藩等，1992)

伊川凹陷内屯1、屯2、屯3及3001孔253块上三叠统烃源岩样品有机碳含量分析结果表明，三叠系上统暗色泥岩有机碳含量0.09%～36.29%，平均2.22%。主要分布在0.4%～6.0%，大多数样品有机碳含量在1%～6%，其样品频率为39%，有效烃源岩有机碳含量0.6%～6.0%的样品频率为54%，大于6%的约占8%左右。烃源岩生烃潜量(S1+S2)0.51～65.39 mg/g，平均7.21 mg/g，占暗色泥岩样品数量的53.2%，总体上达到了中等-好的烃源岩标准。

纵向上，有机质丰度从上往下降低，谭庄组烃源岩略好于椿树腰组烃源岩。其中，谭庄组暗色泥岩有机碳含量0.12%～36.29%，平均2.50%。大多数样品有机碳含量在1%～6%，其样品频率为38%，有效烃源岩有机碳含量0.6%～6.0%的样品频率为54%，大于6%的约占11%左右；椿树腰组暗色泥岩有机碳含量0.09%～24.05%，平均1.94%。大多数样品有机碳含量在1%～6%，其样品频率为41%，有效烃源岩有机碳含量0.6%～6%的样品频率为56%，大于6%的约占5%左右。综合评价认为谭庄组为中等-好的烃源岩，椿树腰组为中等烃源岩。

75个烃源岩样品的氯仿沥青“A”均小于0.1%，88%的样品数据小于0.05%，0.05%～0.1%仅占样品的10%，显然氯仿沥青“A”含量与有机碳评价的有机质丰度结果不同，其含量普遍较低，可能与演化程度有关，不能真实反映源岩的有机质丰度。因此，本文以有机碳含量作为评价烃源岩有机质丰度的主要依据。

3.2 有机质类型

3.2.1 干酪根元素组成

分析资料表明，屯1井干酪根H/C原子比为0.05～1.12，大部分值小于1， O/C原子比0.08～0.18，仅一个样品O/C原子比为0.08，其他均大于0.1，具有较低的H/C原子比和较高的O/C原子比，如图3所示， 3001孔和屯1井的大部分样品落入Ⅱ型干酪根区域，部分落入Ⅲ型干酪根区域，整体上属于Ⅱ-Ⅲ型干酪根。

图3 上三叠统干酪根元素分布图

3.2.2 干酪根的显微组分

上三叠统干酪根显微组分以壳质组为主，含量介于47%～89%，其次是镜质组和腐泥组，惰质组含量很低。其中壳质组以腐殖无定形体为主，含量在41%～89%，其它组分角质体、木栓质体、孢粉体含量很少，甚至没有，腐泥组全为腐泥无定形体，含量在4%～46%(表2)。类型指数介于17～64，属于Ⅱ1-Ⅱ2型干酪根(图4)。

3.2.3 氯仿沥青“A”族组成

59个源岩抽提物族组成中饱和烃含量为1.21%～72.35%，平均25.88%；芳烃含量6.83%～57.78%，平均21.03%；非烃+沥青质含量7.9%～93.46%，平均52%；饱/芳比值0.03～8.75，平均值为1.83，总体上有机质类型为Ⅱ-Ⅲ型，且以Ⅲ型为主。

3.2.4 饱和烃正构烷烃分布特征

表2 伊川凹陷上三叠统干酪根显微组分含量统计表

图4 伊川凹陷上三叠统干酪根显微组分三角图

上三叠统源岩抽提物饱和烃色谱的碳数分布范围一般在C12～C40之间，色谱分布的峰型有单峰型和双峰型，主碳数在18～29，∑C21-/C22+在0.1～1.7，Pr/Ph 0.2～1.8，表明母质中既有陆源高等植物，也有低等生物的混合输入，并且陆源高等植物略占优势，有机质类型为Ⅱ-Ⅲ型。

通过对区内干酪根元素分析、干酪根显微组分、可溶有机质性质及类型和等各因素综合分析，综合认为伊川凹陷上三叠统干酪根类型为Ⅱ-Ⅲ型，并以Ⅲ型为主，是油气兼生且以生气为主的母质类型。

3.3 有机质成熟度

伊川凹陷上三叠统烃源岩成熟度Ro为0.52%～1.12%，处于低成熟-成熟阶段。Tmax值415～541 ℃，主要分布在450 ℃左右，随深度增加变化不明显，同样反映了烃源岩具有低成熟-成熟的有机质热演化特征。OEP(奇偶优势指数)值为0.54～2.1，大部分数据分布在1.0左右(表3)，表明上三叠统烃源岩已进入成熟阶段[2]。

表3 伊川凹陷上三叠统烃源岩成熟度参数统计

4 油气生烃时期

伊川凹陷三叠系埋藏史和有机质热演化史研究表明，三叠系烃源岩厚约1 900 m。三叠系沉积末，烃源岩最大埋藏深约1 900 m，有机质整体尚未成熟。印支运动使其抬升，遭受短暂的剥蚀，就油气生成和破坏程度而言，基本上不受其影响。早、中侏罗世，伊川凹陷基本上继承了三叠系沉积末时的古地理面貌，地壳再度沉降，全区接受了厚2 300 m左右的中下侏罗统沉积，上三叠统烃源岩第一次被深埋于2 500～4 300 m，Ro达到1.1%左右，烃源岩达到生烃高峰。燕山中晚期，地壳长期隆升，中、下侏罗统被剥蚀殆尽，有机质热演化长期处于停顿状态。晚白垩世与古近系为连续沉积，沉积厚度约为1 400 m，喜山早中期，地壳抬升，使晚白垩系和古近系的地层几乎剥蚀殆尽。新近纪时，该区沉积幅度小，喜山古近系厚度为100～1 600 m，未能使上三叠统烃源岩的埋深超过燕山早期，因此伊川凹陷上三叠统烃源岩大多仅有燕山早期一个生烃期，仅在伊川断陷北部古近系沉积厚度大于2 500 m的地区，具备喜山期二次生烃条件。因此，燕山早期为伊川凹陷三叠系烃源岩主要的生排烃时期，也是该区上三叠统主要油气成藏期。

5 勘探潜力分析

伊川凹陷屯1井是在致密砂岩油气勘探理论[3]的指导下，借鉴鄂尔多斯成功的勘探经验[4]所部署的一口探井，压裂试获天然气流，取得了洛伊地区的油气突破。相继钻探的几口探井在三叠系上统也见到丰富的油气显示和气测异常，近距离运聚形成的致密砂岩油气藏为主要的勘探对象。凹陷内油气在纵向上表现为井段长、厚度大，平面上呈现井井见油气，大面积分布的含油气特点[5-6]。但无论纵向上还是横向上均呈现出贫富不均的油气分布特征，进一步分析表明油气丰富程度与烃源岩的发育状况有着密切的关系。同时凹陷三叠系上统为砂泥岩互层沉积，砂岩储层总体上低孔低渗[5-6]，烃源岩与储集体大面积接触，不仅保证致密储层首先充满天然气，而且使已经生成的烃类产生最高的排出和运聚效率。油气近距离运聚成藏，烃源岩与致密储层的紧密接触，可构成良好的封盖条件。

研究区烃源岩分布面积广，累计厚度大，有机质丰度中等-好，有机质类型以Ⅲ型为主，热演化程度适中，处于油气兼生阶段，总体评价为中等-好的烃源岩，利用烃产率法对该区的资源量进行计算，初步计算伊川凹陷总生烃量28×108t，资源潜力较大。对于致密砂岩气藏来说，其油气近距离运聚成藏，油气聚集成藏的过程中油气散失程度远远低于常规油气藏，优质的烃源岩为近距离形成的致密砂岩油气藏不仅保障了丰富的物质来源，同时也可作为良好的盖层，起到保存油气的作用。

6 结论

(1)伊川凹陷三叠系上统谭庄组和椿树腰组烃源岩发育，厚度大，有机质丰度达到了中等-好烃源岩标准。

(2)伊川凹陷三叠系上统烃源岩有机质类型为Ⅱ-Ⅲ型，以Ⅲ型为主，热演化程度达低熟-成熟阶段，燕山早期为烃源岩主要的生烃时期，研究和钻探结果均表明该套层系是一套油气兼生且以生气为主的勘探目的层系。

(3)伊川凹陷三叠系烃源岩全区分布，具有较大资源潜力，可以为近距离运聚形成致密砂岩油气藏提供较为丰富的物质基础及封盖条件，具有良好的勘探前景。

[1] 陈建平，赵长毅，何忠华.煤系有机质生烃潜力评价标准探讨[J].石油勘探与开发，1997,24(1)：1-5.

[2] 黄第藩，李晋超，张大江，等.陆相有机质的演化和成烃机理[M].北京；石油工业出版社，1984.

[3] 公言杰，邹才能，袁选俊，等.国外“连续型”油气藏研究进展[J].岩性油气藏，2009,21(4)：130-134.

[4] 丁晓琪，张哨楠，谢世文，等.鄂尔多斯盆地镇泾地区中生界成藏系统[J].石油与天然气地质，2011,32(2)：157-164.

[5] 严永新.伊川盆地屯1井区三叠系致密砂岩气藏特征及成藏条件[J].石油地质与工程，2013，27(1)：19-22.

[6] 杜建波，田景春，胡俊卿，等.洛阳-伊川地区三叠系致密砂岩油气藏地质特征[J].石油与天然气地质,2013,34(2):174-178.

编辑：吴官生

1673-8217(2015)04-0023-04

2015-01-20

邓晓梅，1988年生，2010年毕业于西安石油大学地质学专业，现从事石油地质工作。

中国石化股份有限公司科技项目(P12019)。

TE112.113

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