鄂尔多斯盆地马家沟组碳酸盐岩有机质特征及烃源岩研究

鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组碳酸盐岩分布广,但有机质丰度较低,且成熟度高。通过对民家沟组碳酸盐岩中的有机质丰度、类型及成熟度在三给空间分布特征的研究,指出盆地中部马五段、马三段蒸发台地相碳酸盐岩为较好的烃源岩,盆地内其余地区和层位的碳酸盐岩为较差的烃源岩。烃源岩的分布受碳酸盐岩沉积相和盆地基底构造所控制。     

鄂尔多斯盆地海相烃源岩的成藏有效性分析

明确海相烃源岩的勘探前景对于鄂尔多斯盆地下古生界勘探非常重要。鄂尔多斯盆地中东部广布的下奥陶统马家沟组碳酸盐岩动荡、富氧的古地理环境决定了其有机质丰度低、有机质类型差、生烃潜力低的先天性,不能成为有效烃源岩。盆地西、南缘广大地区呈“L”型连片分布的深水斜坡相中奥陶统平凉组泥页岩和泥灰岩有效烃源岩厚度80～200 m,有机质类型好（以Ⅰ型为主）,有机质丰度高（>02%）,存在大面积中等以上烃源岩,并基本处于高、过成熟阶段,有过较高程度的生排烃过程。生烃热模拟实验表明平凉组烃源岩在演化程度达到Ro值21%时,产烃率（TOC产烃）可高达22433 kg/t,原始生烃潜力巨大,地质历史上已累计生成资源量约432亿 t 油气当量,勘探前景广阔。     

泥岩/页岩:中国元古宙—古生代海相沉积盆地主要烃源岩

在中国元古宙—古生代海相沉积体系中,碳酸盐岩是最主要的沉积岩类型,长期以来研究的重点也一直是碳酸盐岩,对海相泥岩/页岩的关注比较少,并且认为碳酸盐岩是海相沉积盆地中主要的烃源岩。对中国南方上、中、下扬子地区、滇黔桂地区、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、华北地区等147条剖面、289口探井及浅井约11200余个样品有机碳含量的分析与统计表明,泥岩/页岩有机质丰度高,是中国元古宙—古生代海相沉积盆地中主要的烃源岩类型,而碳酸盐岩有机质丰度普遍较低,仅仅是次要的烃源岩类型。海相碳酸盐岩中有机质的含量与碳酸盐含量呈现弱的负相关性,泥质输入有利于形成高有机质丰度的碳酸盐岩烃源岩,但并不是高有机质丰度碳酸盐岩烃源岩发育的必要条件,决定碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的主要因素是有机质的生产率、有机质的沉积与保存环境。中国元古宙—古生代海相沉积盆地中并不缺乏高有机质丰度泥岩/页岩类好烃源岩,上、中、下扬子地区主要发育于上震旦统陡山沱组、下寒武统、上奥陶统—下志留统、上二叠统;华南地区主要发育于中、下泥盆统;塔里木盆地主要发育于下寒武统、下奥陶统及中上奥陶统;华北地区为中新元古界洪水庄组、下马岭组。泥灰岩类碳酸盐岩烃源岩在塔里木盆地相对比较发育,在中国南方地区只有下二叠统相对发育。     

泥岩/页岩：中国元古代－古生代海相沉积盆地主要烃源岩

在中国元古宙—古生代海相沉积体系中,碳酸盐岩是最主要的沉积岩类型,长期以来研究的重点也一直是碳酸盐岩,对海相泥岩/页岩的关注比较少,并且认为碳酸盐岩是海相沉积盆地中主要的烃源岩。对中国南方上、中、下扬子地区、滇黔桂地区、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、华北地区等147条剖面、289口探井及浅井约11200余个样品有机碳含量的分析与统计表明,泥岩/页岩有机质丰度高,是中国元古宙—古生代海相沉积盆地中主要的烃源岩类型,而碳酸盐岩有机质丰度普遍较低,仅仅是次要的烃源岩类型。海相碳酸盐岩中有机质的含量与碳酸盐含量呈现弱的负相关性,泥质输入有利于形成高有机质丰度的碳酸盐岩烃源岩,但并不是高有机质丰度碳酸盐岩烃源岩发育的必要条件,决定碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的主要因素是有机质的生产率、有机质的沉积与保存环境。中国元古宙—古生代海相沉积盆地中并不缺乏高有机质丰度泥岩/页岩类好烃源岩,上、中、下扬子地区主要发育于上震旦统陡山沱组、下寒武统、上奥陶统—下志留统、上二叠统;华南地区主要发育于中、下泥盆统;塔里木盆地主要发育于下寒武统、下奥陶统及中上奥陶统;华北地区为中新元古界洪水庄组、下马岭组。泥灰岩类碳酸盐岩烃源岩在塔里木盆地相对比较发育,在中国南方地区只有下二叠统相对发育。     

华北地区东部下古生界烃源岩分布特征及其发育模式

华北地区下古生界烃源岩研究对前第三系油气战略资源选区具有重要意义。从沉积学角度出发,通过对研究区有机碳含量、生烃潜力和氯仿沥青"A"等参数的统计分析和平面制图,划分了烃源岩类型,并进行了品质评价,分析了烃源岩的成因,总结了烃源岩发育模式。研究认为:华北东部奥陶系上、下马家沟组及峰峰组为较好的烃源岩,平均有机碳含量分别为0.183%、0.21%和0.181%;下寒武统发育优质烃源岩(TOC平均值为6.46%,最高值为11.2%),但分布范围局限。华北地区东部烃源岩按岩石类型不同可分为两套,即下寒武统泥质烃源岩,中、下奥陶统的碳酸盐岩烃源岩。烃源岩的成因取决于沉积环境,泥质烃源岩发育于陆棚浅海环境,而碳酸盐岩烃源岩则受控于云坪和局限台地环境。对烃源岩空间展布规律研究发现,合肥盆地为潜在的泥质烃源岩发育区,而东濮拗陷、临清拗陷、冀中拗陷为潜在的碳酸盐岩烃源岩发育区。     

塔里木盆地寒武系—奥陶系烃源岩发育模式及分布规律

塔里木盆地寒武系—奥陶系烃源岩主要分布于3套层系中,即中—下寒武统的碳酸盐岩烃源岩和泥质岩烃源岩,上寒武统—中、下奥陶统的泥质岩烃源岩和上奥陶统的台缘灰泥丘烃源岩。这些烃源岩在纵向演化上受海平面升降控制,即层序体系域属性不同,烃源岩发育不同;在平面分布上与古水深、沉积相密切相关。泥质类烃源岩主要形成于广海陆棚—深海盆地,深海相泥质类烃源岩的形成是由于表层水体中大量生物的死亡堆积到深水环境中,由于深水缺氧,有利于有机质保存,加上远离陆地,沉积速率低,使得有机质富集;广海陆棚相泥质类烃源岩的形成与上升洋流的作用有关。碳酸盐岩烃源岩的形成是受层序体系域和沉积相控制,分布于下斜坡的高位体系域或与膏盐岩伴生。     

塔里木盆地东部古城地区奥陶系碳酸盐岩微相特征和沉积环境

对塔里木盆地东部的勘探程度较低,是塔里木盆地未来油气勘探的新远景区,对其沉积微相类型及沉积演化认识较薄弱.采用碳酸盐岩微相分析的方法,以沉积学理论为指导,充分利用岩心、录井、测井、地震及岩石薄片等资料,分析了塔里木盆地东部古城地区中-下奥陶统碳酸盐岩微相类型、沉积特征及分布规律.研究表明,塔里木盆地东部古城地区中—下奥陶统碳酸盐岩发育8种微相类型,根据微相类型组合特征,尝试建立了研究区碳酸盐岩微相的空间展布模式,同时将研究区划分出局限台地、开阔台地、台地边缘和台缘斜坡等4个沉积相带;探讨了古城地区早-中奥陶纪沉积环境的演化,认为广泛发育的台地边缘浅滩形成了奥陶系碳酸盐岩是最为有利的储集相带.     

陕甘宁盆地下奥陶统马家沟组层序沉积有机相特征及其烃源岩分布

沉积有机相是具有相似沉积环境、生物组合、成岩环境、氧化-还原条件以及相近有机质特征的地层单元,其分布受沉积盆地中层序地层格架所控制。因此,层序沉积有机相分析可成为确定和预测烃源岩分布的一种有效工具。本文采用层序地层分析与沉积有机相分析相结合的方法,将陕甘宁盆地下奥陶统马家沟组划分为三个层序,并探讨了每个层序中沉积有机相的分布特征。研究表明,沉积有机相在层序地层格架中的分布呈显出一定的规律性,在盆地西部及南部的较深水层序中,沉积有利相类型主要为开阔台地C相,在垂向上变化不大,有机碳含量为 0.0 8%～ 0.1 8%。在盆地中部浅水层序中,海侵体系域的沉积有机相类型主要为开阔台地C相及局限台地D相,有机碳含量为 0.1 2 %～ 0.2 5 %,而高位体系域的沉积有机相类型主要为局限台地D相和蒸发台地E相,有机碳含量为 0.1 7%～ 0.49%,反映出盆地中部浅水层序中的高位体系域是烃源岩分布的最有利地带。     

塔里木盆地东部古城地区奧陶系碳酸盐岩微相特征和沉积环境

对塔里木盆地东部的勘探程度较低,是塔里木盆地未来油气勘探的新远景区,对其沉积微相类型及沉积演化认识较薄弱。采用碳酸盐岩微相分析的方法,以沉积学理论为指导,充分利用岩心、录井、测井、地震及岩石薄片等资料,分析了塔里木盆地东部古城地区中—下奥陶统碳酸盐岩微相类型、沉积特征及分布规律。研究表明,塔里木盆地东部古城地区中—下奥陶统碳酸盐岩发育8种微相类型,根据微相类型组合特征,尝试建立了研究区碳酸盐岩微相的空间展布模式,同时将研究区划分出局限台地、开阔台地、台地边缘和台缘斜坡等4个沉积相带;探讨了古城地区早-中奥陶纪沉积环境的演化,认为广泛发育的台地边缘浅滩形成了奥陶系碳酸盐岩是最为有利的储集相带。     

黑龙江鸡西盆地鱼亮子沟城子河组海相泥岩有机地球化学特征

应用Rock-eval、饱和烃气相色谱、色谱-质谱、有机显微组分分析等分析测试手段,对鸡西盆地鱼亮子沟城子河组海相泥岩进行了有机地球化学分析。从有机碳含量、热解参数、可溶有机质含量、饱和烃生物标志化合物等方面综合分析了烃源岩的有机质丰度、类型和成熟度,并探讨了有机质的沉积环境和生源特征。结果表明:鸡西盆地鱼亮子沟海相泥岩有机碳含量高,属于中等—好的生油岩范畴;有机质类型为ⅡA型,处于成熟阶段;沉积环境为含盐度较高、咸化的开阔水体环境;有机质生源以低等水生生物为主,也有部分陆生生源。     

Source Rock Characterization and Petroleum Systems in North Ghadames Basin,Southern Tunisia

This paper presents geochemical analysis of drilled cutting samples from the OMZ‐2 oil well located in southern Tunisia. A total of 35 drill‐cutting samples were analyzed for Rock‐Eval pyrolysis, total organic carbon (TOC), bitumens extraction and liquid chromatography. Most of the Ordovician, Silurian and Triassic samples contained high TOC contents, ranging from 1.00 to 4.75% with an average value of 2.07%. The amount of hydrocarbon yield (pyrolysable hydrocarbon: S2b) expelled during pyrolysis indicates a good generative potential of the source rocks. The plot of TOC versus S2b, indicates a good to very good generative potential for organic matter in the Ordovician, Silurian and Lower Triassic. However, the Upper Triassic and the Lower Jurassic samples indicate fair to good generative potential. From the Vankrevelen diagram, the organic matter in the Ordovician, Silurian and Lower Triassic samples is mainly of type II kerogen and the organic matter from the Upper Triassic and the Lower Jurassic is dominantly type III kerogen with minor contributions from Type I. The thermal maturity of the organic matter in the analyzed samples is also evaluated based on the T_max of the S2b peak. The Ordovician and Lower Silurian formations are thermally matured. The Upper Silurian and Triassic deposits are early matured to matured. However, Jurassic formations are low in thermal maturity. The total bitumen extracts increase with depth from the interval 1800–3000 m. This enrichment indicates that the trapping in situ in the source rocks and relatively short distance vertical migration can be envisaged in the overlying reservoirs. During the vertical migration from source rocks to the reservoirs, these hydrocarbons are probably affected by natural choromatography and in lower proportion by biodegradation.     

碳酸盐烃源岩有机质分布与排烃特征

通过碳酸盐岩地层中的纯碳酸盐岩、缝合线缝隙物和泥质条带有机质含量和残留烃量分析表明,碳酸盐岩地层中不同的组成部分之间有机质的分布是不均匀的,其中缝合线缝隙物和泥质条带具有高的TOC值和较低的S1/ TOC 值,而纯碳酸盐岩TOC值则很低,但其S1/ TOC 却很高。这说明缝合线缝隙物和泥质条带发生了明显的排烃作用,而纯碳酸盐岩排烃作用不明显。因此可以认为高有机质丰度的缝合线缝隙物和泥质条带是碳酸盐岩地层烃源的主要贡献者。压溶作用对碳酸盐岩的排烃起重要作用。     

鄂尔多斯奥陶系碳酸盐岩碳氧同位素特征及其意义*

鄂尔多斯古生代海相地层沉积厚度巨大。鄂尔多斯奥陶系碳酸盐岩的碳氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成： δ¹³C值分布于-7.30‰～2.26‰之间,均值-0.30‰;δ¹⁸O值分布于-13.14‰～-1.94‰之间,均值-6.38‰,碳氧同位素组成与全球基本一致。区域上,鄂尔多斯西缘具有相对较高的δ¹³C值,南缘次之,而东缘最低。纵向上,碳同位素组成逐渐增重,并在中晚奥陶世发生明显的正向偏移,δ¹³C均值由马家沟组的-0.36‰增加到平凉组的0.15‰,至背锅山组增加至0.68‰。碳同位素的区域分布差异表明鄂尔多斯西缘水体相对较深,南缘次之,东缘相对较浅,由早奥陶世至晚奥陶世水体逐渐加深,碳同位素组成反映的海平面变化趋势与沉积相演化一致。鄂尔多斯西南缘中晚奥陶世碳同位素组成的正向偏移,标志着较高的生产力和有机碳埋藏率,具有重要的石油地质学意义,西南缘的平凉组/乌拉力克组和背锅山组是下古生界最重要和有效的烃源岩层。     

蒸发背景沉积序列精细刻画及沉积学解译:以鄂尔多斯盆地中部中奥陶统马五6亚段为例*

云膏共生组合是受化学沉积分异作用控制而形成的岩石组合,对其沉积序列精细刻画,有利于揭示诸多蒸发环境下的沉积学信息。依据鄂尔多斯盆地中部奥陶系马家沟组五段6(简称“马五₆亚段”)亚段钻井、岩心资料,开展了岩石宏观和微观观察、典型沉积序列刻画等工作。研究结果表明: (1)鄂尔多斯盆地中部马五₆亚段普遍发育碳酸盐岩与蒸发岩共生组合,主要由10种岩石类型构成;(2)主要发育5种沉积序列,下云上膏的岩性组合和序列顶部多发育暴露面等特征表明单个序列具有向上变浅、变咸的演化特征,是蒸发台地叠合海水渐次补给作用的结果;(3)在局限—蒸发台地环境下,主要发育潟湖/滩间海、颗粒滩、灰泥丘、台坪4种沉积亚相及11种沉积微相,与经典的蒸发潮坪序列在岩性组合与沉积构造方面存在明显的差异;(4)马五₆亚段沉积期发育2次海平面升降,沉积环境可分别对应于云(膏)质潟湖—灰泥丘/颗粒滩—膏质潟湖—蒸干膏质潟湖和灰泥丘/颗粒滩—膏质潟湖—蒸干膏质潟湖—台坪。该研究结果可为鄂尔多斯盆地马五₆亚段沉积环境与海平面变化研究提供系统的岩石学证据。     

Geochemical and Geological Characterization of Marine-Continental Transitional Shale: A Case Study in the Ordos Basin, NW China

The organic-rich shale of the Shanxi and Taiyuan Formation of the Lower Permian deposited in a marine-continental transitional environment are well developed in the Ordos Basin, NW China, which is considered to contain a large amount of shale hydrocarbon resources. This study takes the Lower Permian Shanxi and Taiyuan shale collected from well SL# in the Ordos Basin, NW China as an example to characterize the transitional shale reservoir. Based on organic geochemistry data, X-ray diffraction (XRD) analysis, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM) observations, the desorbed gas contents of this transitional shale were systematically studied and the shale gas potential was investigated. The results indicate that the Lower Permian Shanxi and Taiyuan shale has a relatively high total organic carbon (TOC) (average TOC of 4.9%) and contains type III kerogen with a high mature to over mature status. XRD analyses show that an important characteristic of the shale is that clay and brittle minerals of detrital origin comprise the major mineral composition of the marine-continental transitional shale samples, while the percentages of carbonate minerals, pyrite and siderite are relatively small. FE-SEM observations reveal that the mineral matrix pores are the most abundant in the Lower Permian shale samples, while organic matter (OM) pores are rarely developed. Experimental analysis suggests that the mineral compositions mainly govern the macropore development in the marine-continental transitional shale, and mineral matrix pores and microfractures are considered to provide space for gas storage and migration. In addition, the desorption experiments demonstrated that the marine-continental transitional shale in the Ordos Basin has a significantly potential for shale gas exploration, ranging from 0.53 to 2.86 m3/t with an average value of 1.25m3/t, which is in close proximity to those of terrestrial shale (1.29 m3/t) and marine shale (1.28 m3/t). In summary, these results demonstrated that the Lower Permian marine-continental transitional shale in the Ordos Basin has a significantly potential for shale gas exploration.     

东濮凹陷及其邻区下古生界碳酸盐岩储集层特征及其控制因素分析

分析了东濮凹陷及邻区下古生界碳酸盐岩储集层的特征及控制因素 ,并通过与任丘潜山和鄂尔多斯盆地古风化壳的对比 ,指出成岩演化、沉积相带、构造应力作用等是控制本区下古生界储集层发育的关键因素。本区发育潜山和古风化壳两种类型的风化壳储层。东濮凹陷南部—中牟凹陷与鄂尔多斯地区奥陶系成岩演化历史、沉积相带相似 ,古风化壳储层发育 ,邻近古生界和新生界生烃中心是本区碳酸盐岩油气勘探的有利地区     

鄂尔多斯地区早古生代岩相古地理*

鄂尔多斯地区早古生代沉积了一套以海相碳酸盐岩夹碎屑岩为主的沉积建造,沉积厚度巨大,沉积类型多样,可以划分为海岸沉积、碳酸盐岩台地沉积、台地边缘沉积和深水斜坡—海槽沉积4大沉积类型以及数个亚相和微相,并对各个沉积相带的沉积特征和时空展布进行了归纳和总结。在此基础上,编制了早古生代岩相古地理图1套。岩相古地理研究表明,早寒武世仅在鄂尔多斯西南缘环陆发育了一套泥砂坪、泥云坪沉积;中寒武世海侵扩大,广大的鄂尔多斯中东部逐渐由砂泥坪发展为局限—开阔台地沉积,在其西缘发展为台地边缘—深水海槽沉积;晚寒武世开始海退,中东部主体演变为局限台地云坪沉积,而西侧的深水斜坡—海槽则继续发育。早奥陶世鄂尔多斯主体为一古陆,仅在东南缘形成环陆泥云坪和云灰坪相沉积;中奥陶世的大规模海侵使鄂尔多斯大部地区形成了广阔的浅水陆表海沉积,在陕北凹陷发育膏盐湖沉积,向外依次发育局限台地和开阔台地沉积,中奥陶世晚期西南侧开始发育台地前缘斜坡—深水海槽沉积;晚奥陶世的加里东运动使鄂尔多斯整体抬升为陆,仅在西南缘的狭窄海域接受沉积,由碳酸盐岩台地很快过渡为深水斜坡—海槽沉积,并在南缘发育生物礁建造,形成陆缘海型镶边台地沉积。     

鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系碳酸盐岩生烃能力研究

产率比是有机质在某一成熟度下的气态烃类产物的产率与其最终气态烃产率的百分比,对相同类型有机质的不同阶段的产率比进行分析可建立该类型有机质的产率比与成熟度的关系.元素平衡法是指有机质及其生成物、残留物间存在的一种物质平衡关系.应用产率比法和元素平衡法对鄂尔多斯盆地下古生界奥陶系碳酸盐岩的生烃能力进行了讨论,指出下古生界奥陶系泥质碳酸盐岩具有一定的生烃能力,其气态烃最终产率可达420～430 m3/T*有机碳,相当于Ⅱ型干酪根的生烃能力;纯碳酸盐岩的生烃能力相对较低,气态烃产率只有120 m3/T*有机碳.