陳奕奕，高棟臣，孫細寧.

(陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西西安 710075)

多年來的勘探實踐表明，鄂爾多斯盆地中生界延長組長7、長9泥頁巖是盆地內(nèi)重要的生烴層系[1-5]。隨著近年來非常規(guī)油氣資源的興起，其作為探區(qū)內(nèi)頁巖油氣的主要目的層系而備受關注。烴源巖被定義為在天然條件下曾經(jīng)產(chǎn)生和排出過烴類并且已形成工業(yè)性油氣聚集的細粒沉積[6]。泥頁巖能否成為烴源巖關鍵在于是否有油氣生成并產(chǎn)生聚集，而有機質(zhì)作為油氣生成的物質(zhì)基礎，其自身的有機地球化學特征對烴源巖的生烴潛力起著決定性的作用。同時，由于頁巖油氣藏具有自生自儲的特點，有機質(zhì)的含量、成熟度等在一定程度上影響著泥頁巖儲層儲集，包括孔隙發(fā)育程度、滲透率、比表面積等。并且頁巖有機質(zhì)作為頁巖氣吸附的重要載體，與泥頁巖的總含氣量密切相關[7]。因此，正確認識和精細評價泥頁巖有機地球化學特征對于指導后期勘探部署和工業(yè)化開采具有重要意義。

1 地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地是我國華北地臺西部經(jīng)歷了古生代穩(wěn)定沉降、中生代坳陷遷移、新生代周邊扭動、斷陷的多旋回疊合的陸相大型含油氣盆地。依據(jù)該盆地的構造演化史和現(xiàn)今的構造形態(tài)可劃分為伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、陜北斜坡、天環(huán)坳陷及西緣沖斷構造帶6個一級構造單元[8-10]。在鄂爾多斯盆地的演化進程中，中生代是盆地內(nèi)部油氣生成聚集的重要階段，火山活動事件及構造運動加劇，湖盆擴張?zhí)峁┝素S富的有機質(zhì)生成條件和保存條件，為油氣的生成與運移成藏提供了良好的動力學背景。

延長組是在盆地演化過程中秦嶺海槽關閉后逐漸形成的，中三疊世盆地進入了坳陷發(fā)育階段，沉積物主要為河流—湖泊陸源碎屑巖。延長組在其沉積過程中經(jīng)歷了湖盆發(fā)育初期平原河流及三角洲環(huán)境、中期湖泊環(huán)境以及晚期三角洲—泛濫平原—河流環(huán)境3個階段[11-12]。其中，長7和長9分別沉積了一套湖泊相暗色泥頁巖層系，并壓裂成功獲得工業(yè)油氣流[13]，是本文研究的主要目標層系。

2 有機質(zhì)豐度

泥頁巖中的有機質(zhì)是生烴的物質(zhì)基礎，生烴量與泥頁巖中的有機質(zhì)數(shù)量往往有著密切的聯(lián)系[14-16]。一般說來，有機質(zhì)的豐度越高，體積越大，其生烴潛力越大[17-18]。通過對有機質(zhì)的豐度進行評價，可以明確源巖生烴母質(zhì)的數(shù)量，同時為資源量計算提供參數(shù)，為資源評價提供依據(jù)。

根據(jù)本次測試結果，延長組泥頁巖有機碳含量較高，其質(zhì)量分數(shù)為3.2%～15.2%，平均為6.8%(圖1a)；氯仿瀝青“A”的含量為0.31%～1.15%，最高可達1.72%，峰值為0.6%～0.8%，平均為0.71%(圖1b)；生烴潛量為10.2～69.93 mg/g，平均為18.28 mg/g(圖1c)。參照我國陸相烴源巖地球化學評價方法標準(表1)[19]，延長組泥頁巖總體達到了好—最好烴源巖級別。

表1 陸相烴源巖地球化學評價方法(SY/T 5735—1995)Table 1 Geochemical evaluation method of continental source rocks (SY/T 5735—1995)

3 有機質(zhì)類型

3.1 泥頁巖熱解參數(shù)

巖石熱解參數(shù)也是用來劃分泥頁巖有機質(zhì)類型的良好指標[20-21]。本次熱解分析的樣品中，氫指數(shù)(HI)分布在59～408 mg/gTOC之間，平均為192.8 mg/gTOC；最大熱解峰溫(Tmax)分布在339～474 ℃之間，平均為457 ℃；降解率(D)分布在5.8%～42.0%，平均為22.4%。根據(jù)Tmax-D圖版(圖2)，泥頁巖有機質(zhì)類型以Ⅰ型—Ⅱ1型為主。但根據(jù)Tmax-HI圖版(圖3)，多數(shù)樣品在Ⅰ型—Ⅱ1型有機質(zhì)范圍內(nèi)，部分樣品落入Ⅱ2型有機質(zhì)范圍內(nèi)。由于多數(shù)樣品的氫指數(shù)小于300 mg/gTOC，總體偏低，而Tmax較高，分析其是由于有機質(zhì)生烴并運移出源巖造成的，進而影響了Tmax-HI版圖法的有機質(zhì)類型識別。因此，研究區(qū)長7、長9頁巖樣品的有機質(zhì)類型主要以Ⅰ型—Ⅱ1型為主。

3.2 干酪根顯微組分

通過對研究區(qū)內(nèi)的泥頁巖樣品進行干酪根顯微組分鏡下分析，結果表明，區(qū)內(nèi)樣品的顯微組分為腐泥組、鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組，未觀測到殼質(zhì)組。其中，腐泥組只觀察到無定形體，透射光下顏色以棕色為主，可見較淺的棕黃色和較深的棕褐色，紫外光下熒光顯示較強，顏色為黃色、黃綠色，以無一定形態(tài)為顯著特征，呈不均勻絮狀、團塊狀、花朵狀或顆粒狀彌漫于整個光片視域，百分含量從46%～91%不等，平均可占到干酪根總含量的65%(圖4)。

鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組二者均具有一定形態(tài)，常呈棱角狀、棒狀、顆粒狀，但鏡質(zhì)組相對惰質(zhì)組的透光性更好，透射光下為棕紅色、棕褐色，紫外光下呈褐色、暗褐色，具有弱熒光或局部熒光，而惰質(zhì)組組分在透射光下為黑色，完全不透明，不具熒光顯示。通過鏡下顯微組分的含量估算，樣品的鏡質(zhì)組含量平均為20%，惰質(zhì)組的含量平均為15%(圖5)。綜上，探區(qū)內(nèi)延長組泥頁巖的干酪根顯微組分腐泥組最為發(fā)育，鏡質(zhì)組次之，而惰質(zhì)組最不發(fā)育。根據(jù)中國石油勘探開發(fā)科學研究院地質(zhì)實驗室提出的分類標準，研究區(qū)長7、長9頁巖樣品的有機質(zhì)干酪根類型總體以Ⅰ型和Ⅱ1型為主(表2)。

表2 有機質(zhì)類型鏡下鑒定結果Table 2 Microscopic identification of organic matter types

4 有機質(zhì)成熟度

泥頁巖有機質(zhì)成熟度是烴源巖評價的重要指標，只有當有機質(zhì)達到或超過一定溫度和時間相互作用的門限值時，才能在熱力作用下大量生成烴類[13]。目前，評價有機質(zhì)熱演化程度常用的指標有鏡質(zhì)體反射率和最大熱解峰溫等[20-23]。

樣品實測數(shù)據(jù)表明，研究區(qū)長7泥頁巖鏡質(zhì)體反射率Ro值為0.51%～1.25%，長9泥頁巖鏡質(zhì)體反射率Ro值為0.48%～1.32%。參照陸相烴源巖成熟階段劃分標準，長7樣品均已進入生烴門限，33%的樣品處于低成熟階段，67%的樣品處于成熟階段(圖6a)；長9處于未成熟階段和高成熟階段的樣品各占總樣品數(shù)的3%，低成熟階段樣品占比為33%，61%處于成熟階段(圖6b)。熱解數(shù)據(jù)表明，極少數(shù)樣品的最大熱解峰溫低于440 ℃，處于未成熟或低成熟階段，其余分布在440～474 ℃，平均為450.9 ℃，說明探區(qū)內(nèi)除去極少數(shù)泥頁巖樣品處于未成熟階段外，其余大部分樣品均已進入低成熟—成熟階段，甚至有部分樣品達到高成熟階段。

5 結論

(1)研究區(qū)延長組泥頁巖總有機碳含量為3.2%～15.2%，平均為6.8%；氯仿瀝青“A”峰值為0.6%～0.8%，平均為0.71%；生烴潛量為10.2～69.93 mg/g，平均為18.28 mg/g，均顯示其含有較高的有機質(zhì)豐度，具有較高的生烴潛力，總體評價為好—最好烴源巖。

(2)綜合巖石熱解參數(shù)指標和干酪根顯微組分分析結果，延長組泥頁巖有機質(zhì)類型主要以Ⅰ型和Ⅱ1型為主。

(3)延長組泥頁巖有機質(zhì)鏡質(zhì)體反射率值為0.48%～1.32%，最大熱解峰溫Tmax主要分布在440～474 ℃，平均為450.9 ℃，表明研究區(qū)大部分樣品已進入生烴門限，處于低成熟—成熟階段。