石炭-二叠系烃源岩

Question

如题所述

Answer 1

1.石炭－二叠系烃源岩的分布

合肥坳陷的石炭－二叠系煤系已被证实是华北地区的重要烃源岩。以地震资料为主，结合电法和重力资料发现，石炭－二叠系残留分布区主要有两大块：一块位于坳陷西南部的肥西－韩摆渡断裂附近，呈条带状分布，属于商城－金寨石炭纪残留盆地的东延部分，面积约2000km²；另一块位于坳陷东北部的郯庐断裂以西地区，称为淮南型石炭－二叠系，面积约5000km²（图6-3）。其中烃源岩主要为煤层（厚约30～40m）、暗色泥岩及炭质泥（页）岩（厚约400～500m）。由于原始沉积环境和后期热演化的差别，烃源岩的成烃母质类型和成熟度不同，其生排烃能力也不同。

2.石炭－二叠系烃源岩的有机地球化学特征

（1）西南区块的石炭系梅山群烃源岩有机地球化学特征

商城－金寨石炭纪残留盆地的石炭系梅山群未曾钻遇，仅于盆地南缘的商城－固始－金寨地区见到浅变质的露头。在盆地西南缘的河南省商城－固始地区出露层位较全，累计厚度大于5000m，其中暗色泥岩厚达500m，煤层厚20～40m（张惠良，1998）。梅山群有机质具有高有机碳、低氯仿沥青“A”、低总烃、低生烃潜量的“三低一高”的煤系烃源岩特点（表6-7）。

图6-3 合肥坳陷石炭-二叠系残余分布及暗色泥岩等厚图

表6-7 石炭-二叠系烃源岩的有机地球化学特征

据原安徽石油勘探开发公司测定，梅山群有机质显微组分以镜质组分为主，含量为53.5%～89.5%，惰质组为10.5%～39.8%，壳质组分含量仅为0～6.7%；干酪根δ¹³C为－19.89‰～－24.27‰，呈Ⅲ型干酪根的特点。暗色泥岩甾烷生物标志物组成为C₂₉>C₂₇>C₂₈，煤岩则为C₂₉>C₂₈>C₂₇，αααR 构型甾烷C₂₇/（C₂₇+C₂₈+C₂₉）的比值为0.22～0.26，显示以陆相高等植物为主。γ蜡烷与C₃₁藿烷的比值小于0.45，反映水体不太深，盐度亦不太高。

（2）东北区块的石炭－二叠系烃源岩有机地球化学特征

在定远－大桥凹陷南缘的安参1井钻遇了含有大套暗色泥岩和灰质泥岩的石炭－二叠系。但该套石炭－二叠系已发生低变质作用而成为板岩甚至千枚岩。地球化学分析表明，其有机碳含量和生烃潜量均远远低于烃源岩评价标准下限（表6-7），其T_max也高于490℃，处于过成熟生干气阶段（许世红等，2002），基本上没有生烃能力了。

然而，在定远－大桥凹陷的合深4井钻遇上二叠统石盒子组（未穿），从有机质丰度（表6-7）看，其中的暗色泥岩属于好烃源岩。据原安徽石油勘探开发公司分析，合深4井二叠系泥岩可溶有机质普遍以高“非烃＋沥青质”含量为特征，一般在50%以上，最高可达78.63%。饱和烃含量在6.89%～11.52%之间，芳烃含量为10.89%～20.66%，且饱和烃/芳烃比值一般小于1，表现为Ⅲ型干酪根的特征。淮南煤田补Ⅷ－2、补Ⅷ－3孔二叠系煤岩氯仿沥青“A”族组分分析结果亦与之一致，显示Ⅲ型干酪根的特点（表6-8，表6-9）。

表6-8 合肥盆地及北缘二叠系烃源岩氯仿沥青“A”及其族组分特征统计

合深4井二叠系泥岩烷烃色谱多为单峰型，主峰碳多为C₁₅、C₁₆，反映以低碳数为主，这正是煤系有机质的特征，少数是双峰型，C₂₁+C₂₂/C₂₈+C₂₉比值多在1～3之间变化，Pr/Ph比的众数值在1～2之间，说明成烃母质多沉积于还原环境。暗色泥岩中的烷烃以正规甾烷为主。其甾烷、萜烷组成在C₃₀左右位置上存在较大鼓状及复杂的不可分辨峰，表明甾、萜烷类含量较大。煤岩和暗色泥岩的萜类分布差别较大，煤岩无三环萜和γ蜡烷，且C₃₂升藿烷含量较高，说明煤岩形成于淡水沼泽环境。此外，合深4井二叠系泥岩有机显微组分以镜质组和壳质组（树脂体、基质体、孢子体）为主，含少量腐泥组和惰质组。显然，有机质以高等植物为主要来源，干酪根以Ⅲ型为主，少量Ⅱ型。岩石热解类型指数显示低值，氢指数仅为53～90m g/g，干酪根碳同位素分布在－22.9‰～－23.7‰之间；干酪根H/C原子比为0.55～0.67,O/C原子比为0.07～0.09，在元素组成分类图中也基本上落在煤和Ⅲ型有机质范围内。因此，该区石炭－二叠系应主要寻找煤成气。

表6-9 合肥盆地合深4井淮南型二叠系烃源岩烷烃色谱数据统计

淮南煤田补Ⅷ－2、补Ⅷ－3孔二叠系煤、暗色泥岩和炭质泥岩的有机质丰度，与合深4井钻遇的石盒子组有类似特征。值得注意的是，那里的石炭系太原组灰岩的有机碳含量平均为0.5%，亦属好烃源岩的范畴。因此，坳陷北部石炭－二叠系的生烃能力值得重视。

3.石炭－二叠系烃源岩的有机质成熟度

在合肥坳陷南部的梅山群，煤和泥岩的R_o值在2.35%～4.37%之间，藿烷C₃₁₂₂S/（₂₂S+₂₂R）比值为0.56～0.60，已达到平衡和过成熟。这表明梅山群已有大量的油气生成，剩余生烃潜力不大。在合肥坳陷中部在安参1井所钻遇的石炭－二叠系已发生低变质作用而成为板岩甚至千枚岩，其T_max高于490℃，处于过成熟生干气阶段，也基本上没有生烃能力了。但是，在合肥坳陷东北部的合深4井2306～2501m 井段的二叠系R_o为0.9%～1.0%,T_max为450℃，表明仍处于成熟阶段，具备二次生气能力。总之，坳陷北部的淮南型石炭－二叠系，可作为在合肥坳陷寻找煤成气藏的重点对象；坳陷南部的梅山群，可作为寻找残留气藏的对象，但须着重研究其成烃过程与圈闭发育史的配套关系；而中部的浅变质石炭－二叠系似乎已经失去了勘探价值。