鄂爾多斯盆地甘泉地區烴源巖分子地球化學特征

陳立軍，師愉航，冷丹鳳，何文忠，段玉良

(1.延長油田股份有限公司 勘探開發技術研究中心，陜西 延安 716000;2.西安交通大學 電氣工程學院，陜西 西安 710049)

甘泉地區位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的南部，目前勘探開發的層位為上三疊統延長組。上三疊統延長組是鄂爾多斯盆地內陸湖盆形成后發育的第一套生儲油巖系，也是盆地中生界最主要的勘探層系，為一套以砂、泥巖為主，局部見煤(線)和油頁巖(長7)的沉積建造［1］。在研究區，晚三疊世后期，湖侵－湖退的沉積沉積旋回，發育了長6期、長4+5期的暗色泥巖。前人針對鄂爾多斯南部烴源巖特征進行了研究，認為長7油頁巖(暗色泥巖)為最有利的烴源巖［2～3］。

本文在前人研究的基礎上，擬對不同層段烴源巖地球化學特征進行進一步研究，關注高有機質豐度泥質烴源巖分子標志物特征。樣品采自巖芯，共取烴源巖樣品20塊，并進行巖石熱解篩選，開展GC、GC－MS測試分析。

1 飽和烴色譜特征

正烷烴的特征可以應用與生源分析和成熟度分析。一般認為姥鮫烷和植烷來源于葉綠素側鏈上的植醇。還原條件下植醇脫水、加氫還原形成植烷;在氧化條件下形成植烷酸，而后脫羧基形成姥鮫烷，所以姥鮫烷和植烷的分布特征反映了沉積環境，高Pr/Ph比指示著氧化條件下陸源有機質輸入為主的沉積環境;在一些強還原環境的沉積物及其產物中，Pr/Ph 較低［4］。

Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18也是烴源巖有機質類型的重要指標。Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18低值反映了較好的有機質類型，高的 Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18值則反映有機質類型較差。一般來說，腐泥型干酪根的Pr/Ph為 0.7 ～1.7、Pr/nC17為 0.2 ～0.5、Ph/nC18為0.15～0.6，而腐殖型干酪根的 Pr/Ph＞1.7、Pr/nC17＞0.9、Ph/nC18＞ 0.6。另外，Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18也可反映有機質的熱演化程度，熱演化程度越高，Pr/Ph 越大，Pr/nC17和 Ph/nC18越?。?］。

研究區延長組烴源巖飽和烴餾分中，絕大多數樣品主峰碳數為nC21和nC23，均呈單峰態分布型式，正構烷烴序列分布完整，表明未受到明顯的生物降解作用，生物來源為低等水生生物(圖1)。

長4+5烴源巖有機質色譜特征，主峰碳數大都為nC23，略具奇碳數優勢，CPI為1.00～1.17，平均值為1.11;OEP為0.91～1.08，平均值為1.05;Pr/Ph為0.88～4.16，平均值為2.78，Pr/nC17分布在0.22～1.04之間，平均為0.60;Ph/nC18分布在0.2～0.26 之間，平均為0.20(圖 1a、b)。

長6烴源巖有機質色譜特征，主峰碳數為nC23，具奇碳數優勢，CPI為0.95～1.22，平均值為1.09;OEP為0.96～1.16，平均值為1.05;Pr/Ph為0.88～6.37，平均值為 2.70，Pr/nC17分布在 0.2 ～1.14之間，平均為0.44;Ph/nC18分布在0.09～0.28之間，平均為0.15(圖1c、d)。

長7烴源巖有機質色譜特征，主峰碳數為nC21，具奇碳數優勢，CPI為0.97～1.12，平均值為1.08;OEP為0.96～1.81，平均值為1.19;Pr/Ph為1.84～4.69，平均值為 3.31，Pr/nC17分布在 0.21～1.14之間，平均為0.58;Ph/nC18分布在0.09～0.21之間，平均為0.14(圖 1e、f)。

長4+5、長6和長7各烴源層Pr/Ph值較高，反映了氧化條件下陸源有機質輸入。Pr/nC17、Ph/nC18值低，反映有機質類型好且演化程度高。碳優指數CPI和OEP值接近1，反映烴源巖有機質成熟度為成熟階段。

圖1 研究區延長組延長組烴源巖飽和烴色譜圖

2 萜類化合物特征

研究區有機質萜類化合物主要由三環萜烷系列、藿烷類系列和伽馬蠟烷所組成。其中，藿烷類是原核生物(細菌)的生源產物;三環萜烷是微生物(細菌或藻類)的生源產物;伽馬蠟烷具有原生動物生源［5］。本區有機質萜類化合物三環萜烷系列相對藿烷系列分布較低，藿烷類系列主要分布Tm、Ts、C29、C30、C31、C32(見圖 2)，分布穩定，可用于油 － 源對比。

γ蠟烷是一種C30三萜烷，γ蠟烷指數(γ蠟烷/αβC30藿烷)對超鹽環境具有高效性，源巖沉積時水體鹽度的提高會導致高γ蠟烷指數和低Pr/Ph，大量γ蠟烷指示有機質沉積時的強還原超鹽度條件［10］。研究區長4+5、長6和長7烴源巖γ蠟烷指數分布在0.06～0.18之間，均較低，表征原始有機質的沉積水體咸度較低，為陸相沉積環境(表1)。

表1 研究區三疊系烴源巖生標參數表

3 甾類化合物特征

甾烷是生物體中的甾醇在還原條件下，經甾烯(甾二烯)等中間產物轉化而來。在成巖作用過程中，生物甾醇在熱力等作用下形成各種生物甾烷，生物甾烷對熱不穩定，進一步受熱或經過催化作用形成地質構型甾烷。不同生物來源各碳數甾烷的相對含量不盡相同，因而地質體中規則甾烷的內分布特征是確定有機質母源的較為可靠的參數之一。一般情況下，規則甾烷內組成以C27甾烷為主，則表征以低等水生生物和藻類為主的有機質輸入;而C29甾烷占優勢，說明陸生高等植物的輸入占主導地位［6］。一般認為，煤系烴源巖的規則甾烷αααRC27－C28－C29構型一般為反“L”型，而湖相泥巖一般為“V”字型或偏“V”字型分布［7］。

本次烴源巖的飽和烴餾分中，檢測出完整的甾烷系列化合物，包括C21～C22孕甾烷、C27～C29重排甾烷和規則甾烷(圖2)。在甾烷m/z217質量色譜圖上，研究區烴源巖樣品(長4+5、長6和長7)的規則甾烷 αααRC27－C28－C29構型均表現為“V”字型或偏“V”字型，即C27＞C28＜C29，反映源巖有機質來源為混源型［8～10］。然而各層源巖的有機質來源是不一樣的(表1)，長4+5源巖甾烷 αααRC27/C29介于1.15 ～2.95，長 7 源巖甾烷 αααRC27/C29介于2.05～2.65，顯示生源為低等水生生物和高等植物雙重貢獻，但以前者甾烷C27占優勢，反映有機質類型較好，偏腐泥型，相對來說，長7源巖有機質類型較好。而長6源巖甾烷 αααRC27/C29介于0.41～1.07，同樣顯示生源為低等水生生物和高等植物雙重貢獻，但后者甾烷C29占優勢，有機質類型偏腐殖型。從不同程度上，間接反映了湖盆沉積的水體深度的變化。

圖2 研究區延長組烴源巖抽提物藿烷和甾烷質量色譜圖

4 成熟度分子地球化學特征

生物標志化合物隨著熱演化程度的加深，不穩定的生物構型將向熱力學更穩定的構型轉化。因此各種有機化學構型參數將是成熟度的良好指標。常用 C29ββ/(ββ + αα)、αααC29S/(S+R)、C31霍烷22S/22R+22S等。其中αααC29S/(S+R)的平衡點為0.52 ～0.55(Seifert和 Moldowan，1986)，相當于R0為 0.8% 左右。C29ββ/(ββ + αα)的平衡點為0.67～0.71(Seifert和 Moldowan，1986)，相當于 R0為0.9%左右;其進入早期生油階段(Ro為0.6%)的比值大約為0.25。C31霍烷22S/22R+22S的平衡 點 為 0.57 ～0.6(Seifert和 Moldowan，1986)［10～12］。

從C31霍烷22S/22R+22S參數來看，長4+5烴源層為0.55～0.62，長6為0.54～0.59，長7為0.51～0.56，均已達到平衡點，顯示各層烴源巖均已進入成熟階段。甾烷參數長4+5烴源層C29S/(S+R)為 0.39 ～0.66，C29ββ/(ββ + αα)為 0.41 ～0.55;長 6 層 C29S/(S+R)為 0.37 ～0.52，C29ββ/(ββ+αα)為 0.42～0.60;長 7層 C29S/(S+R)為0.48～0.49，C29ββ/(ββ + αα)為 0.56 ～0.59。同樣，C29S/(S+R)參數顯示各層烴源巖演化程度進入了成熟階段，而 C29ββ/(ββ+αα)皆未達到平衡點，顯示未至高成熟階段(表1)。綜合分析，長4+5、長6和長7各層烴源巖演化程度皆為成熟－高成熟階段。

5 結論

(1)該區長4+5、長6和長7各烴源層有機質飽和烴 Pr/Ph值較高，Pr/nC17、Ph/nC18值低，偶奇優勢CPI和OEP值接近1，反映了氧化條件下陸源有機質輸入，有機質類型好且演化程度高，進入成熟階段。

(2)該區長4+5、長6和長7烴源巖γ蠟烷指數分布在0.06～0.18之間，均較低，表征原始有機質的沉積水體咸度較低，為陸相沉積環境。

(3)烴源巖有機質規則甾烷 αααRC27－C28－C29構型均表現為“V”字型或偏“V”字型，即C27＞C28＜C29，反映源巖有機質來源為混源型，為低等水生生物和高等植物雙重貢獻。其中長7水體較深，生源低等水生生物占比重大，有機質類型偏腐泥型。

(4)通過生物標志物成熟度參數反映，長4+5、長6和長7各層烴源巖演化程度皆為成熟－高成熟階段。

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