准噶尔盆地南缘JZK1井二叠系芦草沟组烃源岩地球化学特征

庞建春，徐耀辉，马可聪，马莉，柯昌炜（油气资源与勘探技术教育部重点实验室（长江大学）长江大学地球环境与水资源学院，湖北武汉430100）

方秋明　(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065)

冯博　(辽宁石油化工大学信息与控制工程学院，辽宁 抚顺 113001)

准噶尔盆地南缘JZK1井二叠系芦草沟组烃源岩地球化学特征

庞建春，徐耀辉，马可聪，马莉，柯昌炜（油气资源与勘探技术教育部重点实验室（长江大学）长江大学地球环境与水资源学院，湖北武汉430100）

方秋明(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西 西安 710065)

冯博(辽宁石油化工大学信息与控制工程学院，辽宁 抚顺 113001)

[摘要]通过对准噶尔盆地南缘JZK1井二叠系芦草沟组(P2l)烃源岩有机质地球化学特征分析,结合丰度、类型和成熟度等指标参数,初步评价了其生烃潜力。研究结果表明,JZK1井P2l烃源岩有机质丰度达到了好-最好烃源岩标准,有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ型,有机质热演化进入成熟阶段,综合判断其为一套优质的烃源岩,生烃潜力大,表明该区具有良好的油气勘探前景。

[关键词]准噶尔盆地南缘;芦草沟组;烃源岩;地球化学特征

1地质背景

准噶尔盆地南缘在盆地构造单元划分中归属北天山山前冲断带，是在海西期褶皱回返基础上发展起来的一个一级构造单元，呈东西向长条形。区域构造格局发育在前寒武纪结晶基底和石炭系褶皱基底构成的层状双重基底之上，经历了晚海西、印支、燕山和喜马拉雅4个构造运动而发展起来，地层褶皱极为强烈[1~3]。晚二叠世主要发育为深湖-半深湖亚相沉积，是主要的沉积和沉降中心，二叠系芦草沟组(P2l)沉积时期，在博格达山北麓形成深坳陷。侏罗纪末期强烈隆起[4]，大型逆冲断层作用导致二叠系伴随博格达山系的形成而出露地表，致使P2l埋藏深度较浅。准噶尔盆地南缘东段西起白杨沟，经黄山街、西大龙口、水西沟、石长沟、小龙口、韭菜园子(东大龙口)至奇台白杨沟，长为69km，呈北西向分布[5]。

2烃源岩评价

2.1　有机质丰度

有机质丰度是评价烃源岩质量的重要依据，而总有机碳质量分数(w(TOC)) 、岩石热解参数中的生烃潜量(w(S1+S2))、氯仿沥青“A”质量分数(w(“A”))等是评价有机质丰度的重要指标[6]。分析表明，大龙口剖面JZK1井P2l烃源岩w(TOC)与w(S1+S2)之间存在明显的正相关关系(图1)。JZK1井P2l烃源岩w(TOC)分布区间为0.53%~26.44%(平均6.81%)且仅一个样品为0.53%，其他全部大于1.0%，为好烃源岩；w(S1+S2)分布区间为0.41~233.92mg/g(平均39.18mg/g)，其中好烃源岩样品占80%以上。依据我国陆相生油岩有机质丰度评价标准[7]，综合评价为好-最好烃源岩。

图1　JZK1井烃源岩w(TOC)与w(S1+S2)关系图

通过对JZK1井烃源岩样品干酪根显微组分定量分析，其富含腐泥组，体积分数为65.3%~84.3%(平均78.0%)，镜质组体积分数分布范围为15.7%~34.7%(平均21.9%)。由于基质镜质组同样是一种富氢组分，具有生液态烃的能力[8，9]，也说明P2l烃源岩为好烃源岩。

2.2　有机质类型

有机质丰度是生烃的物质基础，而有机质类型则是决定和影响生烃类型和数量的重要因素[6]，氢指数(IH)、干酪根有机元素比(H/C和O/C)和干酪根同位素分析可以反映有机质类型[10]。

JZK1井P2l烃源岩样品的IH分布在32~868mg/g(平均389mg/g)，主要反映出Ⅰ型和Ⅱ型的母质特征，少量样品的母质类型为Ⅲ型。根据干酪根的元素比研究结果可知，样品的H/C分布在0.65~1.33(平均1.02)，O/C分布在0.02~0.08(平均0.04)，总体表现为Ⅰ型和Ⅱ型的母质特征。干酪根碳同位素(δ13C)分析结果表明，其δ13C为-25.9‰～-30.3‰(平均-27.8‰)，整体呈现出Ⅰ-Ⅱ型干酪根特征(图2)。综合上述研究结果表明，P2l烃源岩的有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ型。

图2　JZK1井P2l的δ13C类型图

2.3　有机质成熟度

现代成烃理论认为，有机质丰度和类型是油气生成的基础，而有机质的热演化也至关重要，干酪根只有达到一定的演化程度才能大量生排烃[12]，镜质体反射率(Ro)和最高热解峰温(tmax)是常用的成熟度判识指标。

JZK1井P2l烃源岩的Ro分布在0.78%~1.01%(平均0.92%)，反映其热演化已进入成熟期。tmax分布于434~454℃(平均447℃)，考虑烃源岩有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ型，表明P2l烃源岩有机质处于生油期即成熟阶段[13]。

2.4　生烃潜力初步评价

准噶尔盆地南缘大龙口剖面JZK1井P2l烃源岩有机质丰度高，达到了好-最好烃源岩的标准；烃源岩的有机质类型主要为混合型，反映了既有水生生物输入，也有高等植物输入；有机质已处入成熟演化阶段。上述参数均表明P2l暗色泥岩是一套优质的烃源岩，具有较大的生烃潜力(图3)。

图3　JZK1井综合地球化学剖面图

3烃源岩生物标志物特征

JZK1井样品饱和烃总离子流图显示正构烷烃缺失严重，且以萜烷类为主(图4)，氯仿沥青“A”族组成中饱和烃质量分数为7.06%~25.26%，芳烃质量分数为14.40%~31.79%，非烃质量分数为17.20%~38.55%，沥青质质量分数为15.14%~52.00%。表明该套烃源岩可能在沉积或早期成岩阶段遭受了微生物降解改造作用[13，14]。也有学者[4]认为，该地区在侏罗纪-白垩纪地层隆升，出露地表，断裂发育，大气降水渗入岩层，导致烃源岩遭受过微生物降解作用。烃源岩链烷烃中姥鲛烷与植烷之比(Pr/Ph)为0.83~1.18，表明该有机质沉积环境还原性较强。

P2l烃源岩生物标志物成熟度参数C29甾烷20S/(20S+20R)为0.44～0.47(平均为0.45)；C29甾烷ββ/(ββ+αα) 在0.45～0.51之间(平均为0.49)；C31升藿烷22S/(22S+22R)为0.58～0.59。上述参数均表明烃源岩已进入成熟演化阶段，与Ro相当。

萜烷分布中β-胡萝卜烷丰度较高(图5)，反映其沉积环境具有还原性的咸水特征；同时，在不同样品之间，β-胡萝卜烷的相对丰度变化较大，影响因素较多。三环萜烷在萜烷类化合物中含量亦较高，C23TT/C30H分布在0.09~0.19之间，是反映藻类为主要生源的重要参数之一。伽马蜡烷丰度中等，伽马蜡烷指数(伽马蜡烷/C30H)为0.12~0.20，4×伽马蜡烷/(C31+C32)升藿烷为0.71~1.38(平均1.03)，反映了水体中等盐度(微咸水)或中深程度的水体分层。五环三萜类的分布特征非常明显，即Ts低而Tm高，Ts/(Ts+Tm)分布在0.07~0.16之间；C29Ts丰度低，C29降藿烷高，降藿烷(C29H)与C30H的比值介于0.47~0.58之间。C31~C35升藿烷丰度呈梯状逐次降低，反映了还原环境的湖相泥页岩共性。

图4　JZK1井P2l样品总离子流图　　　　　　　　图5　JZK1井P2l烃源岩β-胡萝卜烷色谱质谱图

甾烷分布中短侧链甾烷含量较高，(孕甾烷+升孕甾烷)/ααα20RC29甾烷平均为1.37，表明生源以藻类为主以及好的保存条件。规则甾烷中以C27甾烷相对质量分数低而C28、C29高为特征(图6)，C28甾烷为36.1%~42.9%，C29甾烷为42.3%~49.9%，而C27甾烷仅为7.7%~20.0%，反映了P2l烃源岩生源由湖泊藻类与陆生植物组成的特殊性。C27-C28-C29甾烷内组成指纹表现为 C27

注：图中线条代表不同样品。　　图6　JZK1井规则甾烷C27-C28-C29分布特征

4结论

1)准噶尔盆地南缘大龙口剖面JZK1井P2l烃源岩有机质丰度高，有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ型为主，主要为藻类与部分高等植物混合输入，有机质处于成熟演化阶段，该套烃源岩达到了好-最好烃源岩标准，是一套优质的烃源岩且生烃潜力巨大。

2)JZK1井P2l烃源岩正构烷烃缺失严重，表明该套烃源岩可能在沉积或早期成岩阶段遭受了微生物降解改造作用。

3)通过对JZK1井P2l烃源岩生物标志物分析，β-胡萝卜烷、伽马蜡烷、规则甾烷、升藿烷等参数均反映该套烃源岩形成于还原性较强的盐湖相沉积环境。

[参考文献]

[1]阿布力米提,唐勇,苗刚,等.准南前陆盆地天然气富集规律与勘探目标评价[Z].克拉玛依:新疆油田分公司勘探开发研究院,2003.

[2]旷理雄,郭建华,梅廉夫,等.从油气勘探的角度论博格达山的隆升[J].吉林大学学报(地球科学版),2005,35(3):346~350.

[3]陈涛,魏东涛,杨海波,等.准南前陆冲断带构造特征及其对油气成藏的影响[J].天然气地球科学,2006，17(5):711~718.

[4]王东营.博格达山北麓二叠系芦草沟组油页岩地质特征与沉积成矿作用研究[D].北京:中国地质大学,2008.

[5]高苑,王永莉,何大祥,等.准噶尔盆地东南缘油页岩有机地球化学特征及含气潜力[J].天然气地球科学,2013,24(6):1196~1204.

[6]黄第藩，李晋超 .中国陆相油气生成[M].北京:石油工业出版社，1982.

[7]黄第藩,李晋超,周翥虹，等.陆相有机质演化和成烃机理[M].北京:石油工业出版社,1984.

[8]文志刚,张爱云,王正允，等.基质镜质体成烃新认识[J].石油与天然气地质,2001,22(2):102～104.

[9]徐耀辉,文志刚,唐友军.准噶尔盆地南缘上二叠统烃源岩评价[J]. 石油天然气学报(江汉石油学院学报),2007,29(3):20～22.

[10]向宝力,廖健德,周妮，等.吉木萨尔凹陷吉174井二叠系芦草沟组烃源岩地球化学特征[J].科学技术与工程，2013,13(32)：9636~9640.

[11]Tissot B P,Welte D H. Petroleum formation and occurrence[M]. New York: Springer-Verlag,1984.

[12]曾国寿,徐梦红.石油地球化学[M].北京:石油工业出版社,1990.

[13]包建平. 未降解原油和生油岩中的25-降霍烷系列[J].科学通报，1996,41(20)：1875~1878.

[14]杜宏宇,王铁冠,胡剑梨，等. 三塘湖盆地上二叠统烃源岩中的252降藿烷系列与微生物改造作用[J].石油勘探与开发，2004,30(2)：42~44.

[编辑]邓磊

[引著格式]庞建春，徐耀辉，马可聪，等.准噶尔盆地南缘JZK1井二叠系芦草沟组烃源岩地球化学特征[J].长江大学学报(自科版) ,2015,12(26):5~8.

[中图分类号]TE122.1

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2015)26-0005-04

[作者简介]庞建春(1987-)，男，硕士生，现主要从事油气地质与地球化学方面的学习和研究，332152363@qq.com。

[收稿日期]2015-03-06