錢門輝，王緒龍，黎茂穩(wěn)，李志明，冷筠瑩，孫中良

（1.中國(guó)石化a.石油勘探開發(fā)研究院 無(wú)錫石油地質(zhì)研究所；b.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；c.油氣成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214126；2.中國(guó)石油 新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000）

頁(yè)巖油主要以游離態(tài)和吸附態(tài)2 種形式賦存[1]。游離油主要分布于以中孔、大孔為主的次生溶蝕孔和殘留粒間孔中，以非極性或弱極性的低碳數(shù)直鏈烷烴為主。吸附油主要分布于以中—小孔為主的有機(jī)質(zhì)孔和晶間孔中，以極性較強(qiáng)的高碳數(shù)重?zé)N為主。勘探開發(fā)實(shí)踐表明，以吸附態(tài)賦存的滯留油在現(xiàn)有的開發(fā)條件下動(dòng)用難度大，游離油才是天然彈性能量開采方式下頁(yè)巖油產(chǎn)能的主要貢獻(xiàn)者。如北美Williston 盆地Bakken 組頁(yè)巖油系統(tǒng)中可動(dòng)用油主要為碳數(shù)低于15 的輕烴部分[2-3]；濟(jì)陽(yáng)凹陷可動(dòng)頁(yè)巖油主要貢獻(xiàn)者則是賦存于孔隙中的輕質(zhì)烷烴[4-5]；四川盆地侏羅系涼高山組頁(yè)巖油∑C21-/∑C22+為4.06，油質(zhì)較輕；鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段頁(yè)巖油地面原油密度為0.83 g/cm3，黏度為5～20 mPa·s，整體為輕質(zhì)原油；準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖目前采出原油主要為直徑300 nm以上大孔中的中質(zhì)原油，游離油含量是控制水平井產(chǎn)油量的關(guān)鍵因素。因此，泥頁(yè)巖體系烴類滯留量及烴類賦存狀態(tài)是確定頁(yè)巖油甜點(diǎn)的重要依據(jù)。泥頁(yè)巖體系烴類滯留量是頁(yè)巖油甜點(diǎn)存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，而烴類賦存狀態(tài)則是決定頁(yè)巖油資源能否有效動(dòng)用的關(guān)鍵。

準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷下二疊統(tǒng)風(fēng)城組發(fā)育一套堿湖環(huán)境下的白云巖與碎屑巖過(guò)渡的白云質(zhì)混積巖，分布面積大，有機(jī)質(zhì)生烴能力強(qiáng)，平面上與烴源巖發(fā)育中心區(qū)疊置，為頁(yè)巖油的形成提供了有利的物質(zhì)基礎(chǔ)[6]。自20世紀(jì)60年代起，多口井在瑪湖凹陷北部風(fēng)城組白云巖獲得工業(yè)油流，展現(xiàn)良好勘探前景，但未形成大規(guī)模突破。2016 年，吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁(yè)巖油區(qū)的勘探階段成功以后，受此啟發(fā)以及全球非常規(guī)頁(yè)巖油氣勘探熱潮的影響，在瑪湖凹陷風(fēng)城組相繼部署了頁(yè)巖油風(fēng)險(xiǎn)探井瑪頁(yè)1 井以及老井復(fù)查風(fēng)南14 井，均在風(fēng)二段—風(fēng)三段頁(yè)巖段獲得高產(chǎn)工業(yè)油流?，敽枷蒿L(fēng)城組成為繼吉木薩爾凹陷蘆草溝組之后，準(zhǔn)噶爾盆地頁(yè)巖油又一新的接替領(lǐng)域，引起了高度重視。前期圍繞風(fēng)城組的形成環(huán)境、烴源巖、成藏特征等進(jìn)行了研究，但整體處于起步階段。頁(yè)巖油地質(zhì)甜點(diǎn)分布特征及優(yōu)選、烴類賦存狀態(tài)及頁(yè)巖油可動(dòng)性研究薄弱，制約了瑪湖凹陷風(fēng)城組頁(yè)巖油下一步的勘探部署。本文以瑪頁(yè)1 井風(fēng)城組頁(yè)巖為研究對(duì)象，通過(guò)X 射線衍射、巖石熱解、多溫階熱解、熒光薄片等分析方法，系統(tǒng)開展風(fēng)城組頁(yè)巖的含油性地質(zhì)甜點(diǎn)評(píng)價(jià)與優(yōu)選以及烴類賦存狀態(tài)研究，以期為風(fēng)城組頁(yè)巖油下一步的勘探部署與有效開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地位于西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊交會(huì)區(qū)，面積約13×104km2，是中國(guó)西部典型的大型疊合富油氣盆地?，敽枷菸挥跍?zhǔn)噶爾盆地中央坳陷的西北部，東北側(cè)與石英灘凸起和英西凹陷相鄰，東南側(cè)為三個(gè)泉凸起、夏鹽凸起和達(dá)巴松凸起，西側(cè)緊鄰烏夏斷裂帶和克百斷裂帶（圖1）?，敽枷蒿L(fēng)城組沉積時(shí)期為典型的半干旱閉塞堿湖環(huán)境[7]，發(fā)育扇三角洲和湖泊沉積體系。受季節(jié)性潮濕環(huán)境與干旱環(huán)境交替以及局部火山活動(dòng)影響[8]，主要發(fā)育內(nèi)源化學(xué)沉積、近源扇三角洲陸源碎屑沉積和火山物質(zhì)?，敽枷蒿L(fēng)城組自下而上依次可分為風(fēng)一段、風(fēng)二段和風(fēng)三段，風(fēng)一段形成于湖盆發(fā)育初期，火山活動(dòng)頻繁，主要發(fā)育火山巖類、砂礫巖類和砂巖類[9]；風(fēng)二段經(jīng)歷了沉積早期的湖盆擴(kuò)展期和晚期的湖盆萎縮期2 個(gè)階段，主要發(fā)育泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)粉砂巖等[10]；風(fēng)三段形成于湖盆再次擴(kuò)展期，主要發(fā)育灰色頁(yè)巖、白云質(zhì)頁(yè)巖、泥質(zhì)白云巖等[11]。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷構(gòu)造位置及風(fēng)城組綜合柱狀剖面Fig.1.Structural location of Mahu sag and stratigraphic column of Fengcheng formation in the sag,Junggar basin

總體而言，風(fēng)城組沉積韻律強(qiáng)，紋層與薄紋層、薄互層發(fā)育，淺色含堿性礦物層與暗色層形成互層，具有巖石類型復(fù)雜、巖性縱向變化快等特征。其中，風(fēng)二段和風(fēng)三段為典型的源儲(chǔ)一體型頁(yè)巖油藏，風(fēng)一段主要為火山巖致密油藏?，敽枷蒿L(fēng)城組具整體含油、甜點(diǎn)厚度大、甜點(diǎn)分布相對(duì)分散、油層厚度小等特征[8，12]。

2 樣品與實(shí)驗(yàn)

2.1 樣品采集

研究樣品取自瑪頁(yè)1 井風(fēng)城組取心段，其中，風(fēng)一段28 塊，風(fēng)二段67 塊，風(fēng)三段15 塊，采樣深度為4 585.35～4 937.04 m，巖性主要包括粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖、粉砂巖、凝灰?guī)r、陸源碎屑巖、火山碎屑巖等（圖2）。不同層段之間的巖性組合存在明顯差異，風(fēng)一段主要為深灰色—灰色石灰質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)泥巖夾白云質(zhì)砂巖、白云巖、凝灰質(zhì)白云巖、泥質(zhì)白云巖和凝灰?guī)r，火山活動(dòng)相對(duì)強(qiáng)烈，火山碎屑巖發(fā)育，并且含豐富的鹽巖及堿性礦物；風(fēng)二段發(fā)育白云質(zhì)砂巖、灰色泥巖夾泥質(zhì)白云巖，并且發(fā)育大量堿性礦物，以層狀堿性礦物與暗色白云質(zhì)泥巖組成厚度不等的韻律為主要特征；風(fēng)三段發(fā)育灰色泥巖、泥質(zhì)白云巖和白云質(zhì)泥巖，堿性礦物含量相對(duì)較小。

圖2 瑪頁(yè)1井風(fēng)城組典型巖心照片F(xiàn)ig.2.Typical photos of cores from Fengcheng formation in Well Maye-1

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

全巖X 射線衍射礦物分析遵循SY/T 5163—2018《沉積巖中黏土礦物和常見非黏土礦物X射線衍射分析方法》，使用直徑約80 μm 粉末樣品，采用德國(guó)布魯克公司D8 AD-VANCE 型X 射線衍射儀分析，每一種礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)通過(guò)分析軟件計(jì)算，并參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)樣品的參比強(qiáng)度。巖石熱解和多溫階熱解分別遵循GB/T 18602—2012《巖石熱解分析》和Q/SH 0754—2019《泥頁(yè)巖中不同賦存狀態(tài)的滯留烴含量測(cè)定方法》，實(shí)驗(yàn)儀器為HAWK 頁(yè)巖分析儀，巖心樣品在冷凍狀態(tài)下粉碎，避免粉碎過(guò)程中輕烴受熱損失[13]。首先將粉末樣品加熱到300 ℃，持續(xù)3 min，獲取游離烴含量；之后以25 ℃/min 加熱到650 ℃，獲得裂解烴含量，最高熱解峰溫來(lái)自于熱解烴的裂解峰；同時(shí)開展多溫階熱解實(shí)驗(yàn)分析，200 ℃恒溫1 min獲取輕質(zhì)游離烴含量，然后以25 ℃/min 升溫至350 ℃，恒溫1 min 獲取中質(zhì)游離烴含量，再以25 ℃/min 升溫至450 ℃，恒溫1 min 獲取吸附烴含量，最后以25 ℃/min 升溫至600 ℃，恒溫1 min獲取裂解烴含量。

3 結(jié)果與討論

3.1 巖相特征

巖石礦物組成是泥頁(yè)巖儲(chǔ)集空間發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，而巖相則是連接微觀研究與宏觀預(yù)測(cè)的橋梁[14]，反映了泥頁(yè)巖儲(chǔ)集層的沉積構(gòu)造、孔隙結(jié)構(gòu)類型、有機(jī)質(zhì)豐度等地球化學(xué)、地質(zhì)和巖石物理信息[15-16]。有機(jī)相是指有機(jī)質(zhì)的沉積相，涉及沉積巖中有機(jī)質(zhì)的巖石學(xué)特征、地球化學(xué)特征、生物學(xué)特征、沉積環(huán)境、沉積巖體的展布特征等諸多因素，其中最重要的是有機(jī)質(zhì)的生源特征，它不僅反映有機(jī)質(zhì)的生烴質(zhì)量，也反映有機(jī)質(zhì)的形成環(huán)境[17]。富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的巖相和有機(jī)相是頁(yè)巖油氣甜點(diǎn)評(píng)價(jià)的基本單元[18]，對(duì)頁(yè)巖油氣最終開采效果具有重要控制作用[19]，其組合分析，對(duì)泥頁(yè)巖的古沉積環(huán)境和資源潛力的判識(shí)提供了快速手段。

本文利用全巖礦物組成測(cè)試結(jié)果，結(jié)合巖相和有機(jī)相劃分方案[19]，對(duì)風(fēng)城組不同層段的巖石礦物組成、巖相類型和有機(jī)相開展分析。結(jié)果顯示，瑪頁(yè)1井風(fēng)城組主要的巖石礦物組成按含量高低依次為長(zhǎng)英質(zhì)礦物（鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英等）、碳酸鹽礦物（方解石、白云石、鐵白云石、菱鐵礦等）和黏土礦物，整體表現(xiàn)為混積巖特征，不同層段礦物組成發(fā)育不同，縱向非均質(zhì)性較強(qiáng)（圖3a）。

圖3 瑪湖凹陷風(fēng)城組頁(yè)巖礦物組成及巖相、有機(jī)相劃分Fig.3.Mineral compositions and division of lithofacies and organic facies of Fengcheng formation shale in Mahu sag

風(fēng)一段底部（4 913.26—4 933.06 m）灰質(zhì)細(xì)砂巖段，長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量為51.30%～61.11%，平均為54.90%；碳酸鹽礦物含量為14.10%～31.80%，平均為25.50%；黏土礦物含量為7.50%～27.90%，平均為12.50%。風(fēng)一段中部（4 864.87—4 913.26 m）火成巖夾泥巖、砂礫巖段，長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量為10.30%～78.40%，平均為49.00%；碳酸鹽礦物含量為8.80%～68.40%，平均為21.90%；黏土礦物含量為6.10%～37.50%，平均為17.30%，黃鐵礦異常發(fā)育，平均為8.20%。風(fēng)一段上部（4 835.75—4 864.87 m）灰色泥巖及白云質(zhì)泥巖段，長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量為10.30%～81.00%，平均為37.00%；碳酸鹽巖礦物含量為11.80%～67.90%，平均為34.90%；黏土礦物含量為4.30%～37.50%，平均為15.80%。

風(fēng)二段較風(fēng)一段黏土礦物含量明顯降低，長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量增加，表現(xiàn)為低黏土礦物含量、高碳酸鹽礦物含量和高長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量的特征。其中，黏土礦物含量為2.62%～34.57%，平均僅為8.70%；碳酸鹽礦物含量為7.70%～73.60%，平均為34.40%；長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量為18.50%～86.50%，平均為49.90%，整體上以紋層狀頁(yè)巖為主，沒有明顯分段界限。

風(fēng)三段較風(fēng)二段黏土礦物含量有所增高，平均為18.90%；碳酸鹽礦物含量為8.60%～61.40%，平均為33.30%；長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量為30.10%～53.90%，平均為42.00%，與風(fēng)二段類似，巖相組合界線不明顯。

3.2 有機(jī)相特征

依據(jù)風(fēng)城組主要礦物組成進(jìn)行巖相及有機(jī)相劃分（圖3b），可以看出，風(fēng)城組巖心主要集中在中—低碳長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖相、中—低碳混積頁(yè)巖相和中—低碳碳酸鹽質(zhì)頁(yè)巖相，不同層位巖相分布存在差異，風(fēng)一段上部頁(yè)巖巖相主要集中于中—低碳碳酸鹽質(zhì)頁(yè)巖相以及長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖相，風(fēng)二段3 種巖相均有分布，而風(fēng)三段主要集中于混積頁(yè)巖相。

從有機(jī)相類型劃分結(jié)果來(lái)看（圖3b），風(fēng)城組頁(yè)巖以有機(jī)相A 類（高含硫海相碳酸鹽/蒸發(fā)巖相）、A/B類（高含硫海相碳酸鹽/蒸發(fā)巖相與中含硫海相硅質(zhì)碎屑巖混合相）和C類（低含硫淡水湖相）為主[19]，D/E/F 類（低含硫陸相）不發(fā)育，有機(jī)質(zhì)含量不高，平均為1%左右，風(fēng)二段以陸相富碳酸鹽質(zhì)頁(yè)巖為主，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型—Ⅱ型，碳酸鹽巖與頁(yè)巖呈互層或夾層形式，沉積有機(jī)質(zhì)在早期成巖作用階段通過(guò)微生物硫酸鹽還原作用形成富硫干酪根，降低了干酪根熱降解成熟度門限[20-21]，由此表現(xiàn)為低演化階段生烴特征[22]。

3.3 烴源巖特征

烴源巖是生油的基礎(chǔ)，烴源巖品質(zhì)是影響成藏質(zhì)量的重要因素，從有機(jī)地球化學(xué)角度看，烴源巖生烴潛力主要取決于有機(jī)質(zhì)豐度、類型和成熟度[23]，三者互為補(bǔ)充，有機(jī)質(zhì)豐度高、Ⅰ型或Ⅱ型有機(jī)質(zhì)中等成熟的烴源巖具有較大的生烴潛力。本文主要從有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度、類型和形成環(huán)境4 個(gè)方面對(duì)瑪湖凹陷風(fēng)城組烴源巖進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

總有機(jī)碳含量可以被認(rèn)為是烴源巖中碳含量的直接量度，由于有機(jī)質(zhì)類型、成熟度等因素影響，不同類型有機(jī)質(zhì)的生烴潛量存在差異，因此不能僅依靠總有機(jī)碳含量對(duì)烴源巖品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)合生烴潛量進(jìn)行烴源巖品質(zhì)評(píng)價(jià)是目前應(yīng)用較多的方法[24-25]。前人研究表明，相較于淡水或半咸水湖烴源巖，堿湖烴源巖具有生烴轉(zhuǎn)化率高且持續(xù)生烴的特點(diǎn)[26]，因此即使總有機(jī)碳含量較低，其生烴潛量可能較高，應(yīng)用傳統(tǒng)的烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)低估風(fēng)城組的資源潛力。前人結(jié)合瑪湖凹陷情況以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，依據(jù)總有機(jī)碳含量和生烴潛量將烴源巖品質(zhì)分為非烴、一般、好、較好和優(yōu)秀5類[27]。本文借鑒其分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)瑪湖凹陷風(fēng)城組烴源巖品質(zhì)進(jìn)行劃分，主要為較好—優(yōu)秀烴源巖；風(fēng)二段烴源巖品質(zhì)最好，主要為好—優(yōu)秀烴源巖，風(fēng)一段烴源巖的品質(zhì)一般，主要為好烴源巖，少量烴源巖的品質(zhì)較差，但主體上為好—較好烴源巖；風(fēng)三段的烴源巖品質(zhì)相對(duì)較差，在每個(gè)分類標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)均有分布（圖4）。

圖4 瑪湖凹陷風(fēng)城組頁(yè)巖烴源巖品質(zhì)評(píng)價(jià)Fig.4.Source rock quality evaluation of Fengcheng formation shale in Mahu sag

3.3.2 有機(jī)質(zhì)成熟度

熱演化程度是決定頁(yè)巖油藏資源潛力的重要參數(shù)[28-29]，而熱解峰溫是評(píng)價(jià)熱演化程度最常用的參數(shù)之一[30]。研究區(qū)頁(yè)巖樣品熱解峰溫分布于410～460 ℃（圖5），不同層位的熱解峰溫存在較大差異，其中，埋藏較深的風(fēng)一段熱解峰溫普遍偏低，主要為415～445 ℃，位于中部的風(fēng)二段熱解峰溫相對(duì)升高，主要為430～445 ℃，埋藏最淺的風(fēng)三段的熱成熟度最高，熱解峰溫主要為430～450 ℃，該異?，F(xiàn)象反映風(fēng)一段可能對(duì)運(yùn)移油有貢獻(xiàn)。風(fēng)一段下部4 915～4 940 m 游離烴含量普遍較高，但是裂解烴含量和氫指數(shù)偏低，顯示出典型的儲(chǔ)集層特征，表明該層位的油氣多為運(yùn)移而來(lái)。且風(fēng)一段下部堿湖白云質(zhì)混積巖中滯留烴豐富，造成了熱解峰溫偏低，因此風(fēng)城組烴源巖的熱演化程度更高[2，31]。整體上，風(fēng)城組熱解峰溫主要為430～450 ℃，其隨深度的變化特征可以看出，瑪頁(yè)1井風(fēng)城組頁(yè)巖已經(jīng)達(dá)到了成熟階段?，旐?yè)1 井風(fēng)城組的平均鏡質(zhì)體反射率為1.1%[32]，為成熟階段。

圖5 瑪湖凹陷風(fēng)城組頁(yè)巖熱解峰溫隨深度的變化Fig.5.Variation of Tmax with the shale depth in Fengcheng formation,Mahu sag

3.3.3 有機(jī)質(zhì)類型

氫指數(shù)和最高熱解峰溫均可用于判斷有機(jī)質(zhì)的類型[33]。結(jié)果表明，研究區(qū)風(fēng)城組頁(yè)巖氫指數(shù)為21.62～304.41 mg/g，平均為164.96 mg/g，以Ⅱ1型及Ⅱ2型干酪根為主，不同層位的有機(jī)質(zhì)類型差異不大（圖6）。有機(jī)質(zhì)顯微組分分析顯示，風(fēng)城組有機(jī)質(zhì)顯微組分主要是鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組，而富氫組分的殼質(zhì)組和腐泥組含量較低，與吉木薩爾凹陷蘆草溝組咸化湖相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)顯微組分構(gòu)成相差較大，與前人分析的細(xì)菌、藻類和無(wú)定型優(yōu)質(zhì)生烴母質(zhì)有很大差異[34]，可能與堿湖環(huán)境對(duì)生烴母質(zhì)的改造有關(guān)。模擬實(shí)驗(yàn)表明，風(fēng)城組油氣同生，生氣能力優(yōu)于咸化湖相頁(yè)巖[35]，反映了堿湖環(huán)境下特殊的有機(jī)質(zhì)構(gòu)成及潛在的頁(yè)巖氣勘探潛力。

圖6 瑪湖凹陷風(fēng)城組有機(jī)質(zhì)類型劃分Fig.6.Classification of organic matters in Fengcheng formation of Mahu sag

3.3.4 有機(jī)質(zhì)形成環(huán)境

黏土礦物中伊蒙混層的層間K+吸附作用較強(qiáng)，對(duì)有機(jī)質(zhì)和液態(tài)烴具有較強(qiáng)的吸附力[36-37]，與有機(jī)質(zhì)發(fā)育有密切關(guān)系[38]，前人研究表明，無(wú)論是泥頁(yè)巖還是現(xiàn)代沉積，黏土礦物含量一般與有機(jī)質(zhì)發(fā)育呈正相關(guān)[39]。然而，風(fēng)城組頁(yè)巖黏土礦物含量整體與總有機(jī)碳含量呈負(fù)相關(guān)（圖7a），一方面可能與堿湖環(huán)境下水中抑制了蒙皂石伊利石化[40]，另一方面也反映出堿湖極端環(huán)境對(duì)生烴母質(zhì)組成的控制和篩選效應(yīng)[41]。碳酸鹽礦物中白云石比例可近似反映Mg/Ca[42]，隨著蒸發(fā)作用增強(qiáng)，鹽度增高，Mg/Ca 逐漸升高，碳酸鹽礦物中白云石比例也逐漸增大。風(fēng)城組頁(yè)巖中白云石比例與總有機(jī)碳含量呈弱正相關(guān)（圖7b），表明高鹽度水體有利于風(fēng)城組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集與保存。因此，風(fēng)城組頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)形成并富集于咸化的低黏土環(huán)境。

圖7 瑪湖凹陷風(fēng)城組頁(yè)巖礦物與總有機(jī)碳含量的關(guān)系Fig.7.Relationship between mineral contents and TOC of Fengcheng formation shale in Mahu sag

3.4 含油性特征

含油性評(píng)價(jià)是判斷油氣藏是否有商業(yè)開采價(jià)值的重要手段，其中熱解實(shí)驗(yàn)參數(shù)主要包括游離烴含量、裂解烴含量和總有機(jī)碳含量。瑪湖凹陷風(fēng)城組頁(yè)巖游離烴含量、裂解烴含量和總有機(jī)碳含量分布范圍分別為0.04～10.46 mg/g、0.07～26.49 mg/g 和0.28%～4.17%（圖8），其中，風(fēng)一段頁(yè)巖游離烴含量為0.04～5.71 mg/g，平均為1.03 mg/g，裂解烴含量為0.07～26.49 mg/g，平均為3.40 mg/g，總有機(jī)碳含量為0.25%～4.17%，平均為0.91%；風(fēng)二段頁(yè)巖游離烴含量為0.07～10.46 mg/g，平均為1.54 mg/g，裂解烴含量為0.05～7.37 mg/g，平均為2.38 mg/g，總有機(jī)碳含量為0.21%～1.67%，平均為0.93%；風(fēng)三段頁(yè)巖游離烴含量為0.15～9.26 mg/g，平均為2.97 mg/g，裂解烴含量為0.14～4.64 mg/g，平均為1.79 mg/g，總有機(jī)碳含量為0.28%～1.81%，平均為0.77%。依據(jù)深度與含油性的相關(guān)性特征可以發(fā)現(xiàn)，瑪頁(yè)1井風(fēng)城組頁(yè)巖在4 580.00—4 600.00 m、4 613.69—4 637.73 m、4 666.17—4 692.11 m、4 724.85—4 762.93 m、4 786.78—4 810.50 m和4 876.47—4 935.15 m井段含油性相對(duì)較好?？v向上可劃分為6 個(gè)含油性較好的甜點(diǎn)層，其中頁(yè)巖油發(fā)育甜點(diǎn)層為層1—層5，層6為致密油發(fā)育層[10]。

圖8 瑪湖凹陷風(fēng)城組頁(yè)巖含油性綜合柱狀剖面Fig.8.Composite column showing oil-bearing properties of Fengcheng formation shale in Mahu sag

進(jìn)一步通過(guò)對(duì)比不同層段游離烴含量與總有機(jī)碳含量的關(guān)系可知（圖9），層2 以及層4 紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段的含油性最好，平均游離烴含量分別為2.06mg/g和2.69mg/g，含油飽和度指數(shù)大于100mg/gTOC，黏土礦物含量整體較低（圖10a），石英和長(zhǎng)石類脆性礦物的發(fā)育與游離烴含量呈較好的正相關(guān)性（圖10b），表明風(fēng)城組頁(yè)巖儲(chǔ)集層主要是長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖，脆性礦物發(fā)育，可壓性較好，展現(xiàn)了風(fēng)城組頁(yè)巖良好的頁(yè)巖油勘探前景。

圖9 瑪湖凹陷風(fēng)城組頁(yè)巖不同甜點(diǎn)層游離烴含量與總有機(jī)碳含量的關(guān)系Fig.9.Relationship between free hydrocarbon content and TOC of sweet spot intervals in Fengcheng formation of Mahu sag

圖10 瑪湖凹陷風(fēng)城組頁(yè)巖礦物含量與游離烴含量的關(guān)系Fig.10.Relationship between mineral content and free hydrocarbon content of Fengcheng formation shale in Mahu sag

3.5 烴類賦存狀態(tài)

對(duì)頁(yè)巖油產(chǎn)能起貢獻(xiàn)的主要是游離態(tài)的可動(dòng)烴，因此可動(dòng)烴含量及其占總烴含量比例是評(píng)價(jià)頁(yè)巖油成藏質(zhì)量的重要參數(shù)[43-44]。多溫階熱解具有準(zhǔn)確表征頁(yè)巖中不同賦存狀態(tài)烴含量的優(yōu)勢(shì)，評(píng)價(jià)參數(shù)主要包括游離烴中輕質(zhì)烴類含量、游離烴中重質(zhì)烴類含量、吸附/互溶束縛態(tài)烴類含量、衍生游離烴含量、游離烴/吸附烴以及游離烴占總烴比例?，敽枷蒿L(fēng)城組頁(yè)巖游離烴中輕質(zhì)烴類含量較高，為0.03～5.09 mg/g，平均為0.70 mg/g。層間非均質(zhì)性較強(qiáng)，含油性較高的部位主要集中在風(fēng)二段頂部、風(fēng)二段中部和風(fēng)一段中—下部。其中，風(fēng)二段頂部和中部平均游離烴含量為1.46～1.50 mg/g，風(fēng)一段中—下部致密油發(fā)育層平均游離烴含量為3.08 mg/g。2 種油氣富集類型的游離烴含量相差較大，但吸附烴含量相差較小，平均為0.31～0.36 mg/g，較高的游離烴/吸附烴是風(fēng)城組頁(yè)巖油賦存狀態(tài)的主要特征，泥頁(yè)巖段平均游離烴/吸附烴為3，灰質(zhì)細(xì)砂巖段游離烴/吸附烴高達(dá)5。游離烴含量總體較高，在泥頁(yè)巖段和灰質(zhì)細(xì)砂巖段平均游離油占總油比例為80%～90%，反映了風(fēng)城組成熟度較高、油質(zhì)較輕及可動(dòng)性較好的特征。

由于礦物、干酪根表面潤(rùn)濕性差異以及分子極性的不同，游離烴含量存在較大差異。游離烴含量主要與長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量有關(guān)（圖11a），吸附烴含量主要與總有機(jī)碳含量相關(guān)（圖11b），前人通過(guò)溶脹實(shí)驗(yàn)得出，有機(jī)質(zhì)吸附能力是礦物的10倍以上[37]。有機(jī)質(zhì)對(duì)于烴類的吸附能力在干酪根演化前期，其生成的烴量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足干酪根的吸附能力，因此其吸附的烴量呈現(xiàn)增加的狀態(tài)；烴生成量大于干酪根吸附能力之后，烴源巖開始向外排烴。緊鄰烴源巖的紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育的大量粒間孔隙、基質(zhì)孔和層理縫（圖12），為烴類的富集提供了較好的賦存空間。

圖11 瑪湖凹陷風(fēng)城組礦物含量和總有機(jī)碳含量與烴類含量的關(guān)系Fig.11.Relationship between mineral content/TOC and hydrocarbon content of Fengcheng formation in Mahu sag

圖12 瑪湖凹陷風(fēng)城組烴類賦存空間特征Fig.12.Spatial characteristics of hydrocarbon occurrence in Fengcheng formation of Mahu sag

4 結(jié)論

（1）瑪湖凹陷風(fēng)城組頁(yè)巖礦物成分主要包括黏土礦物、碳酸鹽礦物和長(zhǎng)英質(zhì)礦物，堿性礦物發(fā)育。巖相組合主要為中—低碳長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖相、中—低碳混積頁(yè)巖相和中—低碳碳酸鹽質(zhì)頁(yè)巖相。

（2）瑪湖凹陷風(fēng)城組風(fēng)二段烴源巖品質(zhì)最好，風(fēng)一段烴源巖品質(zhì)主要為好，部分烴源巖品質(zhì)一般，少數(shù)烴源巖品質(zhì)較差，風(fēng)三段烴源巖品質(zhì)相對(duì)較差。有機(jī)質(zhì)顯微組分以鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組為主，烴源巖主要集中在成熟階段，有機(jī)質(zhì)類型多為Ⅱ1型及Ⅱ2型，主要形成于咸化的低黏土環(huán)境。

（3）風(fēng)城組頁(yè)巖縱向上可劃分為6 個(gè)含油性較好的甜點(diǎn)層，風(fēng)二段頂部以及中部的紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育段的含油性最好，平均游離烴含量均為1.50 mg/g左右，儲(chǔ)集層黏土礦物含量整體較低，脆性礦物發(fā)育。

（4）較高的游離烴/吸附烴是風(fēng)城組頁(yè)巖油賦存狀態(tài)的主要特征，游離烴含量總體較高，平均游離油占總油比例為80%～90%，成熟度較高，油質(zhì)較輕，可動(dòng)性較好，展現(xiàn)了良好的頁(yè)巖油勘探開發(fā)前景。