呼和湖凹陷中低煤阶煤系烃源岩地球化学特征及生烃潜力评价.pdf

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1、石油天然气学报(江汉石油学院学报)2014年7月第36卷第7期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Ju1．2014Vo1．36No．7呼和湖凹陷中低煤阶煤系烃源岩地球化学特征及生烃潜力评价张帆(中石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712)[摘要]通过有机地球化学和有机岩石学方法，．结合热模拟试验，探讨了呼和湖凹陷煤系烃源岩的生烃潜力。研究结果表明：该区煤系烃源岩有机质丰度总体达到中等一好烃源岩标准；有机质类型以腐殖型为主，镜下显微组分以基质镜质体为主；大部分烃源岩处于中低煤阶，煤与煤系泥岩地球

2、化学特征相似，生物标志化合物显示煤层主要来源于高等植物。分别应用高温一高压釜和Rock—Eval生油岩评价仪进行热模拟试验和开放体系生烃动力学研究，热模拟试验总产烃量与热解生烃潜量基本一致，而生烃过程反映了煤系源岩多阶段生烃的特点，表明该区煤系烃源岩具较大的生烃潜力。[关键词]生烃潜力；显微组分；煤系烃源岩；生物标志化合物；呼和湖凹陷[中图分类号]TE122．1[文献标志码]A[文章编号]1000—9752(2014)07—0016—06随着煤成烃理论体系的建立，煤以及在湖沼相环境中形成的煤系泥岩已成为一类重要的烃源岩而受到人们的关注。目前，国内外

3、发现并开采的煤成气田多数为高煤阶煤层，对中、低煤阶油气藏生烃特征及分布规律的研究较少l】j。呼和湖凹陷位于海拉尔盆地东部断陷带，面积约2500km，总体上为东断西超的箕状凹陷，发育南北2个次凹。北部次凹结构宽缓，构造相对简单；南部次凹结构较窄，构造复杂。盆地沉积地层分布从下至上依次为：侏罗系兴安岭群，下白垩统铜钵庙组(Kt)、南屯组(Kn)、大磨拐河组(Kd)及伊敏组(KY)，上白垩统青元岗组(Kq)，古近系，新近系，第四系，其中主要发育下白垩统。构造演化可划分为3个阶段：早期快速充填阶段(K。t和Kn沉积时期)；中期大幅度沉降一稳定沉积阶段(Kd

4、沉积时期)；晚期湖盆回升萎缩阶段(KY及其后沉积时期)。主要发育4种沉积体系：湖泊沉积体系、辫状河三角洲沉积体系、扇三角洲沉积体系和重力流沉积体系。煤系地层主要分布在沼泽相发育的南屯组二段(Knz)、大磨拐河组二段(Kd)和伊敏组一段(KY)，而主要的含油气层系为Kn、K1d和KY。煤系烃源岩地球化学特征1．1烃源岩基本生烃条件评价煤系烃源岩有机质丰度变化范围较大，总有机碳质量分数(们(T0C))介于0．159／6～79．069／6之间，其中煤层W(TOC)多在3O～70之间，煤系泥岩W(TOC)多数在1～5之间；生烃潜量(叫(s+Sz))变化范围

5、为0．02～207．81mg／g，煤层w(S。+S。)多在50～300mg／g之间，而煤系泥岩叫(S+Sz)多在2～lOmg／g之间；煤层与煤系泥岩氢指数()多介于100～300mg／g之间。以上指标均表明，该区煤系烃源岩有机质丰度总体达到中等一好烃源岩标准]。从有机质类型来看，呼和湖凹陷烃源岩以Ⅱ(腐泥一腐殖型)～Ul(腐殖型)型有机质为主，镜下显微组分以镜质体为主。Kd和Kn：煤系泥岩有机质类型相对较好，部分为lI(腐殖一腐泥型)型。从有机质成熟度来看，Kd以下层位烃源岩镜质体反射率(R。)大于0．5％，处于低熟一成熟阶[收稿日期]2013—1

6、0～09[作者简介]张帆(1981一)，男，2002年大学毕业，硕士，工程师，现主要从事油气地球化学方面的研究工作。·18·石油天然气地质2014年7月煤系烃源岩饱和烃GC—MS(气相色谱一质谱仪)特征：在Kn：煤、煤系泥岩m／z一191和m／z一217谱图中(图3)，萜烷系列中的Ts／Tm接近1，C。aBp构型甾烷含量较高，表明源岩处于成熟阶段；含一定量三环萜烷，具C。甾烷系列优势，表明有机质有高等植物的输入；伽马蜡烷含量低，表明有机质沉积于淡水环境。煤系烃源岩芳烃GC—MS特征：在／z一231和／2—245谱图(图4)中可见三芳甾烷和三芳甲藻烷

7、系列化合物，在煤系泥岩中异构体更多，但在TIC图(总离子流图)上响应较弱，表明其绝对含(a)和xl井，K。I12，2335m·煤饱和烃Gc·Ms圈圈m／z=19l．．．．．I。一一TsITmLl‘J．．．⋯⋯一．．．．IJ_-I．。从。亡l-^．．圃．(b)和5井，Kl12，2104m，煤系泥岩饱和烃Gc—Ms图图3呼和湖凹陷煤系烃源岩饱和烃GC-MS图(a)和9井，K．nz·163294m，煤样芳烃Gc—Ms图(b)和2井，K．n2，154706m，煤系泥岩芳烃Gc-MSI~t图4呼和湖凹陷煤系烃源岩芳烃GC-MS图第36卷第7期张帆：呼和湖凹陷

8、中低煤阶煤系烃源岩地球化学特征及生烃潜力评价量低。据Peters等研究认为，三芳甾烷一般起源于水生真核生物。研究区煤层中基