王寶萍，李艷承，董小剛 .

(延長油田股份有限公司，陜西延安 716000)

鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部山西組古沉積環(huán)境及烴源巖評價

王寶萍，李艷承，董小剛 .

(延長油田股份有限公司，陜西延安 716000)

利用鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部上古生界山西組烴源巖的無機(jī)地球化學(xué)微量元素、總有機(jī)碳含量、氯仿瀝青“A”、生烴潛量、鏡質(zhì)組反射率、干酪根δ13C同位素和最高熱解峰溫等資料，采用無機(jī)地球化學(xué)與有機(jī)地球化學(xué)相結(jié)合的分析方法對研究區(qū)山西組進(jìn)行古沉積環(huán)境及烴源巖綜合分析評價。研究表明：研究區(qū)山西組總體沉積古環(huán)境表現(xiàn)為過渡相混合水沉積，氣候溫濕，其沉積時古水體比太原組沉積時水體深，有機(jī)質(zhì)豐度較高；但總體上處于弱還原環(huán)境，水深較淺，不利于有機(jī)質(zhì)保存，對后期生烴有一定影響。山西組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，屬于好烴源巖。有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型腐殖型干酪根為主，生物來源主要為陸生高等植物，鏡質(zhì)組反射率普遍大于2.0%，最高熱解峰溫大多高于505℃，顯示烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度主要處于過成熟階段。

沉積古環(huán)境；烴源巖評價；山西組；鄂爾多斯盆地

近年來，非常規(guī)油氣已逐漸成為石油地質(zhì)學(xué)界的熱點(diǎn)，致密氣、頁巖氣也已成為我國非常規(guī)油氣資源領(lǐng)域中最為重要的類型[1-7]。鄂爾多斯盆地是富含多種能源的大型疊合盆地，非常規(guī)油氣資源類型眾多且含量巨大。多年來勘探實(shí)踐表明，盆地整體上呈現(xiàn)“南油北氣”[8-9]的油氣分布格局，北部多以古生界天然氣為主，先后發(fā)現(xiàn)并探明了靖邊、榆林、烏審旗、蘇里格、子洲等千億立方米大氣田，且萬億立方米級的天然氣田均分布于盆地北部，顯示出巨大的勘探開發(fā)潛力[10-12]。上古生界山西組是二疊系主要的含氣層位之一，賦存源儲共生的頁巖氣和源儲緊鄰的致密砂巖氣，均是非常規(guī)天然氣勘探的重點(diǎn)領(lǐng)域。山西組烴源巖屬海陸交互相的含煤層系，具廣覆式沉積的特點(diǎn)，受后期構(gòu)造運(yùn)動抬升影響，盆地中東部烴源巖保存較好，而盆地西部和南部保存較差[13]，前人針對烴源巖的研究也主要面向盆地東部和北部[14-15]。近些年隨著非常規(guī)油氣勘探理論和技術(shù)的提高，全盆地天然氣勘探逐漸轉(zhuǎn)向西南部。廖志偉等[16]通過泥巖稀土元素研究對鄂爾多斯盆地南部山西組物源進(jìn)行了判別和分類。李慧等[17]運(yùn)用沉積巖石學(xué)方法對盆地西南部山西組物源進(jìn)行了研究。龔宇等[18]以巖心資料等為依據(jù)對盆地西南部山西組沉積相進(jìn)行了研究。李得路等[19]結(jié)合鑄體薄片、掃描電鏡等對盆地西南部山西組成巖作用進(jìn)行了分類。但鄂爾多斯盆地西南部受天環(huán)凹陷和西緣逆沖帶影響，地質(zhì)條件復(fù)雜，基礎(chǔ)地質(zhì)資料相對較少，一直制約著山西組的勘探。本文從烴源巖評價這一天然氣勘探首要地質(zhì)工作入手，對盆地西南部山西組古沉積環(huán)境及烴源巖品質(zhì)進(jìn)行分析，以指導(dǎo)下一步勘探。

首先通過地球化學(xué)微量元素分析該區(qū)山西組古沉積環(huán)境，探討沉積環(huán)境對烴源巖保存及生烴的影響。通過實(shí)測總有機(jī)碳含量(TOC)、氯仿瀝青“A”和生烴潛量評價烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度，結(jié)合H/C、O/C、最高熱解峰溫(Tmax)、δ13C同位素、氫指數(shù)(IH)、干酪根類型指數(shù)(TI)及Ro等參數(shù)對烴源巖有機(jī)質(zhì)類型和成熟度進(jìn)行綜合評價。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地一級構(gòu)造單元伊陜斜坡的西南部，面積約6200 km2(圖1)，主要包括志丹、吳起等縣區(qū)。該區(qū)上古生界山西組受海西運(yùn)動影響主要發(fā)育湖相沉積體系，厚度為75.60～145.68 m，平均為111.18 m；山西組下部是研究區(qū)主要含氣層段，巖性以灰黑色、深灰色泥巖和灰色、灰白色細(xì)砂巖不等厚互層和深灰色粉砂質(zhì)泥巖、黑色煤層組成。上覆石盒子組底部盒8段的“駱駝脖子砂巖”為山西組和石盒子組的界限，山西組底部的“北岔溝砂巖”為山西組和太原組的界限，山西組與上覆石盒子組和下伏太原組均為整合接觸關(guān)系。山西組電性特征主要表現(xiàn)為高電阻、高聲波時差、大井徑、低密度的測井曲線組合特征，與石盒子組和太原組測井曲線差異明顯。上覆石盒子組的自然伽馬、聲波時差值較低，且波動幅度較大；下伏太原組自然伽馬、聲波時差曲線形態(tài)較山西組起伏幅度小；自然電位曲線在石盒子組底部相對山西組較低，補(bǔ)償中子曲線變化不明顯。

2 樣品來源及實(shí)驗(yàn)方法

上古生界山西組實(shí)驗(yàn)樣品采集位置如圖1所示，共采集泥頁巖樣品17塊，其中，無機(jī)地球化學(xué)微量元素分析17件、烴源巖巖石熱解測試分析17件、干酪根顯微組分和C同位素分析13件。TOC、氯仿瀝青“A”、Ro、生烴潛量、巖石熱解分析測試在中國石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院有機(jī)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。TOC測定采用美國力可(LECO)公司生產(chǎn)的CS-400儀器，先將巖樣粉碎后用鹽酸將無機(jī)碳除去，再放入高溫氧氣流中燃燒，結(jié)果通過紅外檢測儀檢測。氯仿瀝青“A”測定使用索氏抽提法，先將樣品粉碎至粒徑為0.09 mm以下，再放入抽提器內(nèi)將樣品中的有機(jī)質(zhì)萃取出。Ro測定采用MPV-Ⅱ型顯微光度計(jì)，先將樣品拋光，后在30～40℃烘箱中干燥4h后測定，實(shí)驗(yàn)遵循中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6948—1998。樣品的地球化學(xué)微量元素測試采用ICP-MS，實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格遵循中國國家標(biāo)準(zhǔn)DZ/T 0223—2001。所有測試巖石樣品均由人工挑選新鮮樣品，并用軟紙包裹保存，最大限度保證樣品實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。

3 討論

3.1 沉積古環(huán)境分析

巖石地球化學(xué)指標(biāo)是恢復(fù)沉積古環(huán)境的一種重要方法，可以進(jìn)行古氣候、古氧化還原條件、古鹽度、古水深、古有機(jī)質(zhì)豐度等的判斷。

表1是山西組無機(jī)地球化學(xué)微量元素分析表，元素平均富集因子(EF=樣品值/全球上陸殼平均值)分別為：Rb=0.67，Sr=0.34，Zr=1.12，Ba=0.47，V=1.52，Cr=0.96，Co=1.36，Ni=1.21，Cu=1.33，Zn=2.04，與全球上陸殼平均值(UCC)對比[20]，可以看出Sr和Ba元素平均含量明顯偏低，說明這兩種元素在該環(huán)境中存在消耗，而V和Zn元素較為富集。Rb、Zr、Cr、Co、Ni、Cu平均值均和其對應(yīng)UCC值[20]接近(圖2)。

3.1.1 古氣候判別

判斷古氣候的指標(biāo)很多，例如Sr/Cu[21]，黏土礦物含量[22]、Al和Fe元素[23]、Ca/Sr等[24]。通常Sr/Cu值為1.3～5.0時，顯示為溫濕氣候；當(dāng)Sr/Cu大于5.0時，表現(xiàn)為干熱氣候。研究區(qū)山西組樣品Sr/Cu比值平均為4.03(表1)，總體表現(xiàn)為溫濕氣候。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖和山西組地層特征圖Fig.1 Tectonic position of the study area and Shanxi Formation characteristic chart

樣品編號RbSrZrBaVCrCoNiSX?03470．6187．0290．0376．088．458．013．726．4SX?03564．0143．0208．0232．084．348．021．020．0SX?036106．0144．0144．0345．090．292．325．442．0SX?03767．1139．4170．4225．068．314．63．634．0SX?038114．0120．0135．0362．0134．017．027．817．0SX?03958．5125．0408．0293．047．410．68．312．0SX?04085．2154．0217．0254．078．838．817．525．2SX?04174．6197．0339．0236．099．247．710．619．0SX?042110．0183．0152．0341．0144．038．032．012．0SX?04331．5128．0369．0172．081．583．714．146．3SX?04463．265．8236．0253．0138．722．57．013．6SX?04559．132．3144．0168．0124．713．68．211．8SX?04651．051．4101．0146．048．119．82．524．8SX?04772．866．7133．0208．0121．214．84．48．7

續(xù)表

圖2 山西組烴源巖樣品微量元素蜘蛛網(wǎng)圖Fig.2 Spider diagram of trace element of Shanxi Formation mud shale

黏土礦物也具有良好的古氣候指示作用。通常高嶺石是潮濕氣候下由長石、云母和輝石經(jīng)強(qiáng)烈淋濾形成，因此氣候溫暖潮濕有利于高嶺石的形成和保存。自生蒙皂石易形成于干濕交替的氣候環(huán)境。伊利石形成于寒冷少雨的氣候，由長石、云母等鋁硅酸鹽礦物在風(fēng)化脫K+的情況下形成，隨著氣候變得濕熱，礦物持續(xù)脫K+，伊利石將會進(jìn)一步分解為高嶺石。山西組黏土礦物中高嶺石含量明顯高于伊利石[19]，說明山西組整體上處于溫濕的氣候環(huán)境中，大氣降水淋濾作用較弱，與Sr/Cu值得出的結(jié)果吻合。

巖心也是指示古氣候環(huán)境的重要標(biāo)志之一。研究區(qū)山西組巖心泥巖層面上可見大量高等植物化石碎片(圖3a、3b)，顯示山西組沉積時期氣候溫濕，有利于高等植物發(fā)育。

圖3 山西組巖心照片F(xiàn)ig.3 Drilling core photographs of Shanxi Formationa.W1井，3274.18 m，碳質(zhì)泥巖，富含植物碎片；b.W2井，3516.24 m，灰黑色泥巖，泥巖質(zhì)純，內(nèi)含植物葉片； c.W3井，3816.45 m，平行層理；d.W4井，3845.20 m，逆粒序?qū)永?/p>

3.1.2 古水深判別

在沉積巖中，鋯石是元素Zr的主要宿主礦物。因?yàn)殇喪旧矸浅７€(wěn)定，且以碎屑礦物的形式進(jìn)行搬運(yùn)，從河流相—沖積平原環(huán)境到濱湖、淺湖、半深湖、深湖環(huán)境，其含量整體呈遞減趨勢，所以元素Zr可以用來指示深水泥巖中陸源物質(zhì)的輸入程度[25]。Rb元素為堿土元素，化學(xué)性質(zhì)活潑，易于遷移，并且容易被黏土礦物吸附富集，有隨著水深變深而增加的趨勢[26]。根據(jù)Rb和Zr不同的地球化學(xué)性質(zhì)，選擇Rb/Zr作為水體深度判別的指標(biāo)，其比值越高說明水體越深[25]。

研究區(qū)山西組樣品Rb/Zr值變化劇烈，在0.09～0.84之間，平均值為0.43，說明當(dāng)時水體深度相對較淺(表1)；山西組巖心中多見高等植物化石(圖3a、3b)，且多見平行層理和逆粒序?qū)永?圖3c、3d)，說明山西組沉積時期水動力較強(qiáng)。綜合判斷山西組沉積時期水體整體較淺。太原組Rb/Zr平均值為0.07，小于山西組的Rb/Zr平均值，說明由太原組到山西組水體逐漸加深。

3.1.3 古鹽度判別

若淡水與海水相混，淡水中的Ba2+與海水中的SO2-4結(jié)合生成BaSO4而沉積下來，而SrSO4的溶解度較大，能夠持續(xù)遷移至遠(yuǎn)海。因此，從淡水到海水環(huán)境，沉積物的Sr/Ba值具有急劇增大的趨勢。通常，Sr/Ba值大于1時指示海相咸水沉積，該值小于0.6時指示陸相淡水沉積，Sr/Ba為0.6～1指示過渡相的混合沉積[27-30]。

不同年代沉積巖中Sr/Ba值的界限值是不同的，但總體變化趨勢相同，即海水沉積物中Sr/Ba值高，淡水沉積物中Sr/Ba值較低。研究區(qū)樣品中Sr/Ba平均值為0.47(表1)，反映山西組沉積時期為陸相淡水沉積。

3.1.4 有機(jī)質(zhì)豐度判別

過渡族元素V、Cr、Ni、Cu、Zn、Co和有機(jī)質(zhì)的含量及沉積介質(zhì)存在聯(lián)系，有機(jī)質(zhì)對V、Cr、Ni、Cu、Zn、Co有富集作用[31]，因此將V+Cr+Ni+Cu+Zn+Co累加值作為有機(jī)質(zhì)豐度的判別指標(biāo)。研究區(qū)太原組樣品該指標(biāo)平均值為113.8，而山西組為341.6(表1)。說明山西組的有機(jī)質(zhì)豐度較太原組高，山西組沉積物中有機(jī)質(zhì)保存相對較好。

3.1.5 古氧化還原條件判別

在氧化還原反應(yīng)中元素不同價態(tài)發(fā)生分離和重新分配，因此微量元素在泥頁巖中的富集程度受沉積時水體氧化還原條件控制，這些氧化還原敏感元素是確定古氧化還原條件的重要指標(biāo)[32]。

前人對古氧化還原條件的判別參數(shù)選取較多，但評價標(biāo)準(zhǔn)目前尚未完全統(tǒng)一，常采用的判別參數(shù)主要有：V/Cr、Ni/Co、V/(V+Ni)、δU、Th/U等。Cr常見的化合價為+2、+3和+6，在富氧環(huán)境下易以Cr6+的形式存在，在貧氧環(huán)境下易形成含Cr3+的水合離子。V在氧化環(huán)境中以V5+的形式賦存，至缺氧環(huán)境下易被還原為V3+，因此V/Cr為2時認(rèn)為是氧化還原的臨界條件，V/Cr大于2時指示還原環(huán)境，V/Cr小于2時為氧化環(huán)境[33]。Jones and Manning[34]認(rèn)為，通常Ni/Co小于5為氧化環(huán)境，Ni/Co值在5～7之間為貧氧環(huán)境，Ni/Co大于7為次氧至缺氧環(huán)境。此外，微量元素V/(V+Ni)值也是指示沉積環(huán)境氧化還原條件的常用參數(shù)，當(dāng)V/(V+Ni)值大于0.60時，指示厭氧的還原環(huán)境；當(dāng)V/(V+Ni)值介于0.46～0.60時，指示貧氧的沉積環(huán)境；當(dāng)V/(V+Ni)值小于0.46時，指示富氧的沉積環(huán)境[35]。

山西組樣品V/Cr值范圍為0.97～9.17，平均為3.98(表1)，指示山西組的古沉積環(huán)境為還原環(huán)境。V/(V+Ni)值范圍為0.58～0.93，平均為0.79，表明山西組古沉積環(huán)境以還原條件為主。Ni/Co值范圍為0.38～9.78，平均為2.6，顯示沉積環(huán)境偏氧化，該值指示沉積環(huán)境和上兩個參數(shù)略有出入，分析發(fā)現(xiàn)本區(qū)山西組菱鐵礦平均含量為6.88%[19]，含量很高，因此該值的異?？赡苁橇忤F礦含量高造成的[36]。掃描電鏡下觀察到顯示還原環(huán)境的黃鐵礦，與該比值得出的結(jié)論矛盾，故該參數(shù)在今后的研究中應(yīng)用需謹(jǐn)慎。結(jié)合氧化還原參數(shù)及古水深指標(biāo)綜合判斷，研究區(qū)山西組沉積時為弱還原環(huán)境。

綜上，研究區(qū)山西組沉積時期為過渡相的混合水弱還原環(huán)境，氣候溫濕，有機(jī)質(zhì)豐度較高。由于水深整體較淺，不利于有機(jī)質(zhì)的良好保存，對后期烴源巖生烴有一定影響。

3.2 烴源巖評價

烴源巖評價主要通過3個最常用的地球化學(xué)指標(biāo)，即有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型和有機(jī)質(zhì)成熟度。

3.2.1 烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度

烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價通常采用總有機(jī)碳含量(TOC)、氯仿瀝青“A”和生烴潛量3個參數(shù)。TOC為巖石中的有機(jī)物質(zhì)，以占干燥巖石的質(zhì)量百分比形式表達(dá)[37]。氯仿瀝青“A”是用氯仿從巖石中抽提出來的有機(jī)質(zhì)，即能溶于氯仿的可溶有機(jī)質(zhì)[38]。巖石熱解生烴潛量是巖石中烴類質(zhì)量與巖石質(zhì)量之比，包括殘留烴(S1)和熱解烴(S2)。研究區(qū)山西組烴源巖TOC為0.13%～5.11%，平均為1.59%；氯仿瀝青“A”含量為0.0011%～0.1122%，平均為0.016%；巖石生烴潛量為0.02～1.13 mg/g，平均為0.22 mg/g(表2)。按照黃第幡[39]和程克明[40]

表2 山西組烴源巖Rock-Eval分析結(jié)果表

關(guān)于陸相煤系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價標(biāo)準(zhǔn)(表3)，根據(jù)TOC得出烴源巖級別為好，根據(jù)氯仿瀝青“A”得出烴源巖級別為差，根據(jù)生烴潛量得出的級別為非烴源巖。3個參數(shù)的結(jié)論差別較大，分析原因是研究區(qū)山西組烴源巖鏡質(zhì)組反射率(Ro)平均為2.24%，已進(jìn)入過成熟階段，可溶有機(jī)質(zhì)大量裂解生成輕烴和氣態(tài)烴，因此氯仿瀝青“A”及生烴潛量(S1+S2)指標(biāo)偏低，應(yīng)以TOC作為山西組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價的主要指標(biāo)，即山西組烴源巖級別為好。

表3 陸相煤系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價標(biāo)準(zhǔn)[39-40]

3.2.2 烴源巖有機(jī)質(zhì)類型

烴源巖有機(jī)質(zhì)類型根據(jù)干酪根分類主要包括3種：Ⅰ型腐泥型生油母質(zhì)、Ⅱ型腐泥(殖)-腐殖(泥)型生油氣母質(zhì)和Ⅲ型腐殖型生氣母質(zhì)，其中Ⅱ型干酪根還可進(jìn)一步分為Ⅱ1型腐殖型-腐泥型和Ⅱ2型腐泥型-腐殖型。

H/C值和O/C值常用于干酪根類型劃分。圖4為按Tissot[41]分類作出的干酪根類型3分標(biāo)準(zhǔn)圖，可以看出研究區(qū)投點(diǎn)主要落在圖的左下角，但沒有明顯聚集到某一類型干酪根的區(qū)域內(nèi)。分析其原因是樣品中有機(jī)質(zhì)的熱演化程度過高，目前樣品中測得的參數(shù)值不能反映其原始特征。

圖4 山西組干酪根H/C-O/C原子比類型圖版(圖版底圖來源于文獻(xiàn)[41])Fig.4 H/C vs O/C plot for Shanxi Formation (base map plate from [41])

Tmax和IH指數(shù)也可用來判斷干酪根類型。從圖5可以看出，由于樣品熱演化程度過高，數(shù)據(jù)點(diǎn)落在Ⅲ型干酪根區(qū)域的僅有兩個，其余數(shù)據(jù)點(diǎn)無法獲取干酪根類型。成烴母質(zhì)的碳同位素組成同樣含有原始母質(zhì)類型輸入的信息。在干酪根穩(wěn)定碳同位素組成研究中，在一般淡水或微咸水沉積環(huán)境下，高等植物的木質(zhì)素含量較高，其更富含δ13C同位素；藻類等低等水生生物中脂肪類物質(zhì)含量較高，其類脂體中δ12C同位素更豐富。δ13C值在一定的成烴演化范圍內(nèi)(Ro在0.4%～1.60%之間)，尤其在熱演化程度較高時是判別原始母質(zhì)類型的有效指數(shù)。研究區(qū)樣品有機(jī)質(zhì)熱演化程度過高，常規(guī)方法無法判斷干酪根類型，同位素判別方法可作為常規(guī)方法的有效補(bǔ)充。

圖5 山西組干酪根IH-Tmax類型圖版 (圖版底圖來源于文獻(xiàn)[42])Fig.5 IH vs Tmax plot for Shanxi Formation (base map plate from [42])

根據(jù)程克明等[40]的研究，干酪根δ13C同位素小于-28‰為Ⅰ型腐泥型生油母質(zhì)，在-28‰～-25‰之間為Ⅱ型腐泥(殖)-腐殖(泥)型生油氣母質(zhì)，大于-25‰為Ⅲ型腐殖型生氣母質(zhì)。

山西組共13塊泥巖樣品的干酪根碳同位素δ13C值分析結(jié)果見表4，其范圍為-24.20‰～-23.15‰，平均為-23.60‰，說明研究區(qū)山西組中干酪根類型均為Ⅲ型腐殖型生氣母質(zhì)，以生氣為主，反映其生物來源主要為陸生植物。

根據(jù)干酪根各顯微組分對油氣貢獻(xiàn)的不同，通過測定各組分的相對百分含量，進(jìn)而確定干酪根的類型指數(shù)TI，也可進(jìn)行干酪根類型的劃分[43]。類型指數(shù)TI的計(jì)算公式為：TI=[A×100+B×50+ C×(-75)+D×(-100)]÷100，其中A、B、C、D分別代表腐泥組、殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組百分含量。結(jié)合干酪根類型劃分與產(chǎn)油氣性質(zhì)對照表(表5)就可判斷干酪根類型。

表4 山西組樣品干酪根顯微組分、δ13C同位素及H/C、O/C原子比統(tǒng)計(jì)表

注：“—”表示未檢測出。

表5 干酪根類型劃分與產(chǎn)油氣性質(zhì)對照表 (據(jù)文獻(xiàn)[43]，有修改)

研究區(qū)山西組烴源巖干酪根顯微組分主要為殼質(zhì)組，其次為鏡質(zhì)組和腐泥組，未檢測到惰質(zhì)組。類型指數(shù)TI為-45.90～42.79，平均為2.81，主要為Ⅲ型腐殖型，含Ⅱ2型腐泥型-腐殖型。干酪根顯微組分中的殼質(zhì)組和鏡質(zhì)組來源于陸生高等植物木質(zhì)纖維組織、器官及其分泌產(chǎn)物，腐泥組通常來源于藻類低等生物[44]?？梢姡轿鹘M烴源巖物質(zhì)來源主要為陸生高等植物。

綜上，山西組烴源巖有機(jī)質(zhì)演化程度過高，無法通過H/C-O/C圖解法和Tmax-IH圖解法對干酪根類型進(jìn)行判別。δ13C同位素和干酪根顯微組分鑒定結(jié)果顯示，山西組烴源巖干酪根類型以產(chǎn)氣的Ⅲ型腐殖型為主(表6)，生物來源主要為陸生高等植物。

表6 山西組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型綜合判別表

3.2.3 烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度

大量勘探實(shí)踐表明，一般在成熟烴源巖分布區(qū)才具有較高的油氣勘探成功率，因此，烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度是油氣勘探的決定因素。判別烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度的指標(biāo)很多，例如：鏡質(zhì)組反射率、孢粉碳化程度、熱變指數(shù)、可溶抽提物的化學(xué)組成特征、巖石熱解參數(shù)、干酪根顏色及時間溫度指數(shù)(TTI)等，本文采用鏡質(zhì)組反射率(Ro)和最高熱解峰溫(Tmax)兩個參數(shù)進(jìn)行評價。

鑒于山西組烴源巖主要為Ⅲ型腐殖型干酪根，以生氣為主，將Ro=0.9%作為生油和生氣的界限，大于0.9%即為生氣范圍，大于2.0%時為生干氣范圍[40]。測試得出研究區(qū)山西組烴源巖樣品87%的鏡質(zhì)組反射率大于2.0%，說明目前烴源巖熱演化程度很高且已經(jīng)進(jìn)入生干氣階段。

Tmax值低于440℃說明有機(jī)質(zhì)處于未成熟階段；高于448℃說明樣品處于生凝析氣和濕氣的成熟階段[45]；當(dāng)Tmax大于505℃時，進(jìn)入過成熟階段[46]。研究區(qū)山西組烴源巖樣品的Tmax只有一個低于448℃，其余均高于448℃，且80%樣品的Tmax值高于505℃，反映研究區(qū)山西組烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度主要處于過成熟階段，與鏡質(zhì)組反射率分析結(jié)果吻合。

4 結(jié)論

(1)無機(jī)地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，研究區(qū)山西組沉積古環(huán)境總體表現(xiàn)為過渡相的混合水沉積，氣候溫濕，古水深相對太原組逐漸加深，但整體較淺，古有機(jī)質(zhì)豐度比太原組高，處于弱還原環(huán)境，影響后期烴源巖生烴。

(2)有機(jī)地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，研究區(qū)山西組樣品有機(jī)質(zhì)豐度高，干酪根類型以Ⅲ型腐殖型為主，且生物來源主要為陸生高等植物，Ro和Tmax顯示烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度主要處于過成熟階段。

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Sedimentary Paleoenvironment Analysisand Evaluation of Source Rock of Shanxi Formation in the West of Yishaan Slope, Ordos Basin

Wang Baoping， Li Yancheng， Dong Xiaogang

(YanchangOilfiledCo.,Ltd.,Yan＇an,Shaanxi716000,China)

Based on trace elements data, TOC, chloroform asphalt “A”,S1+S2,Ro, kerogen δ13C isotopes andTmaxfrom source rock of Shanxi Formation in the west of Yishaan Slope, Ordos Basin, sedimentary paleoenvironment was analyzed and its source rocks were evaluated as well by using inorganic geochemical method and organic geochemical method. The results show that sedimentary paleoenvironment of Shanxi Formation in study area is transition phase mixed water sediment with humid climate. Water body is deeper compared with underlying Taiyuan Formation and organic matter abundance is high. Organic matter abundance of hydrocarbon source rock is high, being the good hydrocarbon source rocks. Organic matter type is mainly type Ⅲ and biological sources is mainly from higher plants.Rois generally greater than 2.0% and most ofTmaxis higher than 505℃, showing that maturation of organic matter is mainly in the mature stage.

sedimentary paleoenvironment; source rock evaluation; Shanxi Formation; Ordos Basin

TE

A

*第一作者簡介：王寶萍(1983—)，男，工程師，主要從事石油與天然氣地質(zhì)研究工作。郵箱：182172411@qq.com.