吳紅燭，黃志龍，楊柏松，柳 波，閆玉魁，桑廷義，文川江

1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249

2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司對(duì)外合作部，北京 100007

3.中國(guó)石油吐哈油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 哈密 839009

0 引言

頁(yè)巖油是以游離（含凝析態(tài)）、吸附及溶解（可溶解于天然氣、干酪根和殘余水等）態(tài)等多種方式賦存于有效生烴泥頁(yè)巖地層層系中且具有勘探開(kāi)發(fā)意義的非氣態(tài)烴類(lèi)［1－2］。頁(yè)巖油的概念有狹義和廣義之分，廣義頁(yè)巖油含義與廣義致密油一致［3］，還包括油頁(yè)巖資源。文中的頁(yè)巖油是直接產(chǎn)自泥頁(yè)巖層，并非是產(chǎn)自與作為烴源巖的泥頁(yè)巖具有密切關(guān)系的砂巖、粉砂巖和碳酸鹽巖。因此，筆者所討論的頁(yè)巖油屬于廣義致密油范疇，但有別于狹義的致密油。

馬朗凹陷是三塘湖盆地中央坳陷帶油氣最富集區(qū)帶，經(jīng)過(guò)20年的勘探，在二疊系蘆草溝組源內(nèi)及上覆侏羅系等地層中發(fā)現(xiàn)大量油氣。蘆草溝組源內(nèi)油氣富集規(guī)律復(fù)雜，不僅碎屑巖和碳酸鹽巖儲(chǔ)層有活躍的油氣顯示，而且細(xì)粒的泥質(zhì)巖基質(zhì)也普遍含油（尤其頁(yè)理和裂縫發(fā)育時(shí)含油性更好），這種源內(nèi)油氣實(shí)質(zhì)為頁(yè)巖油，是二疊系蘆草溝組烴源巖所生，也是典型的低熟油［4－7］。隨著勘探程度的提高，蘆草溝組高成熟度烴源巖并未顯示出良好的生烴潛力，鉆井接連失利。在鉆井尚未鉆遇的凹陷深部，蘆草溝組是否存在傳統(tǒng)有機(jī)質(zhì)生油理論預(yù)示的第二生烴高峰即成熟生烴高峰［8］，是值得討論的。

本次研究針對(duì)蘆草溝組高成熟烴源巖未顯示出良好勘探潛力的反常現(xiàn)象，在蘆草溝低熟頁(yè)巖油及其烴源巖地球化學(xué)特征分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)源巖有機(jī)巖石學(xué)和地球化學(xué)特征的詳細(xì)分析，確定馬朗凹陷低熟頁(yè)巖油成烴機(jī)制和演化模式。

1 源巖沉積學(xué)特征

馬朗凹陷二疊系蘆草溝組自下而上發(fā)育蘆一段、蘆二段和蘆三段，為微咸－半咸水湖泊相沉積。從蘆一段－蘆二段－蘆三段沉積時(shí)期，湖盆沉積水體經(jīng)歷了由淺－深－淺的演變過(guò)程。其中，蘆二段湖盆面積最大，主體為半深湖－深湖相沉積，由于陸源粗碎屑輸入量較少，水體咸化，巖性以灰質(zhì)（或云質(zhì)）泥巖、泥巖和頁(yè)巖為主，顏色多呈灰黑色或灰色。在凹陷邊緣物源輸入方向，可見(jiàn)灰質(zhì)砂礫巖，但砂礫巖分布范圍不大。蘆一段濱淺湖面積廣，沉積時(shí)水體淺，常見(jiàn)棕紅色泥巖和砂礫巖，也發(fā)育淺灰色泥巖。蘆三段沉積水體較淺，發(fā)育淺灰色泥巖和凝灰質(zhì)泥巖，偶見(jiàn)凝灰?guī)r。

馬朗凹陷蘆草溝組泥巖脆性礦物體積分?jǐn)?shù)較高，平均體積分?jǐn)?shù)高達(dá)53%。其中，石英體積分?jǐn)?shù)為20%～40%，碳酸鹽總體積分?jǐn)?shù)為5%～48%，長(zhǎng)石體積分?jǐn)?shù)為20%～30%，塑性黏土礦物體積分?jǐn)?shù)較低。該類(lèi)型儲(chǔ)層易形成裂縫，可改造性強(qiáng)。灰質(zhì)泥巖和云質(zhì)泥巖等過(guò)渡巖性?xún)?chǔ)集性能好，尤其是互層狀或頁(yè)理發(fā)育時(shí)，低熟頁(yè)巖油最富集。蘆草溝組巖石致密，孔隙度小于10%，當(dāng)埋深度大于3 000m時(shí)，巖石孔隙度皆不足5%，基質(zhì)也普遍含油。

2 源巖與低熟頁(yè)巖油地球化學(xué)特征

2.1 源巖地球化學(xué)特征

馬朗凹陷二疊系蘆草溝組是一套優(yōu)質(zhì)烴源巖，但蘆一段、蘆二段和蘆三段這3個(gè)層位的泥質(zhì)巖有機(jī)質(zhì)豐度、類(lèi)型差異大。

蘆一段有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高，一般小于1.2%，w（氯仿瀝青“A”）為0.01%～0.05%，生烴潛量（w（S1＋S2））也低，一般小于0.5mg/g（圖1），為較差烴源巖。蘆二段總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w（TOC））為0.05%～18.0%，90%以上的泥巖樣品w（TOC）值為1.0%～12.0%，w（氯仿瀝青“A”）為0.1%～1.0%，w（S1＋S2）一般大于10.0mg/g，為好烴源巖。蘆草溝組三段絕大多數(shù)泥巖樣品w（TOC）為1.0%～5.0%，氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)與生烴潛量分布范圍寬（圖1），有機(jī)質(zhì)豐度介于蘆一段和蘆二段之間。

圖1 蘆草溝組各段泥質(zhì)巖樣品有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)圖Fig.1 Statistical chart of Lucaogou group each interval mudstone organic matter abundance

研究區(qū)蘆一段與鄰近的條湖凹陷的有機(jī)質(zhì)母質(zhì)類(lèi)型以 Ш 型為主，氫指數(shù)（IH）低（＜150mg/g），惰質(zhì)組含量高，生油潛力低。蘆二段泥質(zhì)巖樣品氫指數(shù)平均達(dá)548mg/g，60%以上的樣品氫指數(shù)大于600mg/g，以I型和II1型為主（圖2），有機(jī)質(zhì)顯微組分以富氫的腐泥組和殼質(zhì)組質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，總質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)40%以上（圖3）。蘆草溝組三段腐殖組和腐泥組質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高，介于蘆一段和蘆二段之間（圖3），生烴潛力也介于二者之間。

2.2 低熟頁(yè)巖油地球化學(xué)特征

與我國(guó)其他地區(qū)低熟油物理特征相似，馬朗凹陷蘆草溝組低熟頁(yè)巖油密度和黏度均較高，其油質(zhì)偏重，原油密度為0.87～0.95g/cm3，均值為0.90 g/cm3，黏度變化范圍為20～2 650mPa·s，均值為437mPa·s，主要為中質(zhì)稠油－稠油。且該原油飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般低于60%，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.86%～25.74%，非烴＋瀝青質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.58%～38.73%，飽芳比為1.95～2.96（均小于4），非瀝比變化范圍廣，為7.03～89.19（均大于5）。原油這種相對(duì)較低飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)、較高“非烴＋瀝青質(zhì)”質(zhì)量分?jǐn)?shù)、低飽芳比和高非瀝比的特點(diǎn)，是其低演化的重要標(biāo)志，與成熟原油形成明顯對(duì)照［9］。

從原油飽和烴色譜－質(zhì)譜特征來(lái)看（圖4），該低熟頁(yè)巖油正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布范圍為C11－C35，主峰碳分布為nC21、nC23或nC25，呈后單峰型，其高碳數(shù)部分陡坎狀下降（圖4）。CPI（碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)）為1.27～1.44，ααα20RC29甾烷w（20S）/w（20S＋20R）為0.25～0.38，w（ββ）/w（ββ＋αα）值為0.25～0.40，重排甾烷含量不高，w（Ts）?w（Tm）（w（Ts）/w（Ts＋Tm）為0.10～0.24），表明該原油為典型低熟油。規(guī)則甾烷ααα20RC27、ααα20RC28、ααα20RC29呈“/”型分布，4-甲基甾烷和甲藻甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)極低，低豐度三環(huán)萜、低w（甾烷）/w（藿烷）值（0.2～0.8）及高豐度藿烷系列，顯示了陸源高等植物與菌藻類(lèi)混合生源的特點(diǎn)。w（Pr）/w（Ph）值較低（小于1.0），具有高豐度的β－胡蘿卜烷和γ－蠟烷（伽瑪蠟烷指數(shù)0.33～0.48），說(shuō)明其生烴母質(zhì)形成于咸水－半咸水還原環(huán)境。低豐度重排甾烷與本區(qū)缺氧、貧黏土的碳酸鹽巖烴源巖的存在相關(guān)［10－11］。

圖2 條湖、馬朗凹陷蘆草溝組泥質(zhì)巖熱解IH－Tmax對(duì)比Fig.2 Comparison of Tiaohu，Malang sag Lucaogou Group mudstone pyrolysis IH－Tmax

圖3 馬朗凹陷蘆草溝組泥質(zhì)巖干酪根鏡檢顯微組分三角圖Fig.3 Triangular chart of Malang sag Lucaogou Group mudstone kerogen maceral

3 低熟頁(yè)巖油成烴機(jī)制

頁(yè)巖氣是指以游離和吸附狀態(tài)賦存于富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖地層中、具有商業(yè)價(jià)值的連續(xù)分布的自生自?xún)?chǔ)型非常規(guī)資源［12］，處于生油窗的特殊烴源巖則發(fā)育頁(yè)巖油。馬朗凹陷低熟頁(yè)巖油具有低熟油和頁(yè)巖油的雙重特征，其成藏機(jī)理有別于常規(guī)，預(yù)示著生成該原油的烴源巖——蘆草溝組泥巖，可能具有特殊母質(zhì)特征和生烴演化模式。

3.1 生烴母質(zhì)及其成因剖析

低熟油氣的形成是與一定的地質(zhì)環(huán)境因素（生源母質(zhì)、古沉積環(huán)境條件、沉積特征等）緊密相關(guān)的。生烴母質(zhì)和沉積－成巖環(huán)境條件的差異導(dǎo)致了低熟源巖生烴物質(zhì)基礎(chǔ)的差異，從而使低熟源巖具有不同的生烴機(jī)理和生烴潛力。

低熟油理論指出，低溫早期生烴母質(zhì)（如樹(shù)脂體、富硫大分子等）是形成低熟油的物質(zhì)基礎(chǔ)［13］。在熒光顯微鏡下，研究區(qū)蘆草溝組泥質(zhì)巖顯微組分包括結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)組（圖5a）、無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)組（圖5b）、樹(shù)脂體（圖5c）和無(wú)定形組（礦物瀝青基質(zhì)）。在泥巖和灰質(zhì)（或云質(zhì)）泥巖中，發(fā)強(qiáng)黃綠色熒光的無(wú)定形組（礦物瀝青基質(zhì)）豐富（圖5d，e，f），其質(zhì)量分?jǐn)?shù)與有機(jī)碳成正相關(guān)（圖6）；也可見(jiàn)樹(shù)脂體發(fā)育，但體積分?jǐn)?shù)并不高。這些熒光特征明顯的無(wú)定形組和樹(shù)脂體多為富氫顯微組分，即前文提及的腐泥組分（或I型有機(jī)質(zhì)），是蘆草溝組的主要生油母質(zhì)［8］。在有機(jī)質(zhì)類(lèi)型方面，與松遼盆地青山口組低熟烴源巖類(lèi)似，馬朗凹陷低熟頁(yè)巖油富集層蘆二段源巖，有機(jī)質(zhì)以I型和II1型為主，有機(jī)顯微組分中富氫的腐泥組和殼質(zhì)組質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)54.3%，這種類(lèi)型的有機(jī)質(zhì)以類(lèi)脂化合物為主，直鏈烷烴多，熱解所需熱能低，能較早進(jìn)入生油門(mén)限。

圖4 蘆草溝組低熟頁(yè)巖油生標(biāo)譜圖特征Fig.4 Biomarker GC-MS of Lucaogou Group low maturity shale oil

蘆草溝組泥質(zhì)巖基質(zhì)中，無(wú)定形體（或稱(chēng)礦物瀝青基質(zhì)）多呈較均勻狀分布，尤其是泥頁(yè)巖中呈層分布（圖5c，d），表明其為原生有機(jī)質(zhì)，即這些礦物瀝青基質(zhì)應(yīng)是沉積過(guò)程中進(jìn)入礦物中的“原生”①王鐵冠，張林曄，鐘寧寧，等.臨清坳陷（東部）石油勘探地球化學(xué)綜合研究.1992.②王鐵冠，于志海，鐘寧寧，等.板橋地區(qū)烴源巖有機(jī)顯微組合特征、成烴機(jī)制與評(píng)價(jià).1992.有機(jī)質(zhì)顯微顆粒［14］。為消除泥頁(yè)巖中滯留烴的影響，選取泥質(zhì)巖樣品，進(jìn)行抽提前后w（TOC）對(duì)比，發(fā)現(xiàn)泥質(zhì)巖抽提前后w（TOC）變化不大（圖7），進(jìn)一步證明了蘆草溝組泥質(zhì)巖中異常高豐度有機(jī)質(zhì)不是滯留烴，而是原生沉積成因。烴源巖（主要指泥質(zhì)巖）w（TOC）與腐泥組分（主要是礦物瀝青質(zhì)）質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)性（圖6），也說(shuō)明了烴源巖中礦物瀝青基質(zhì)的原生性。

低熟頁(yè)巖油和源巖可溶組分具有明確的生源構(gòu)成、沉積－成巖環(huán)境等地球化學(xué)意義。與本區(qū)低熟頁(yè)巖油相似，蘆草溝組泥巖可溶餾分中正構(gòu)烷烴也呈單峰型，主峰碳為nC23或nC25，高碳數(shù)烷烴呈陡坎狀下降，質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，中等碳數(shù)正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，反映中高等植物蠟質(zhì)生源的貢獻(xiàn)。通常，蠟質(zhì)易水解，在低溫下便能形成C＋22正構(gòu)烷烴，無(wú)須高活化能。蘆草溝組源巖和低熟頁(yè)巖油都含有豐富的細(xì)菌生源標(biāo)志物，即藿烷系列化合物，在總離子流圖上，藿烷系列絕對(duì)豐度異常高（圖4），m/z＝191譜圖上三環(huán)萜烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，甾烷/藿烷比值小于0.9，顯示細(xì)菌生源貢獻(xiàn)大。無(wú)獨(dú)有偶，板橋凹陷沙一段和德南洼陷沙三段、沙四段低熟源巖也都表現(xiàn)出該特征［9，13］。這種高豐度細(xì)菌生源輸入生物標(biāo)志物表明蘆草溝組源巖中的有機(jī)質(zhì)可能經(jīng)歷了細(xì)菌的改造作用。王志勇［7］、杜宏宇［15］對(duì)二疊系蘆草溝組烴源巖地化特征進(jìn)行研究后指出，該烴源巖抽提物中含微量C－25降藿烷，有機(jī)質(zhì)沉積早期有細(xì)菌改造作用存在［8］。沉積有機(jī)質(zhì)由于遭受細(xì)菌等微生物的改造作用后碳同位素會(huì)變輕，從而導(dǎo)致蘆草溝組源巖所生的低熟頁(yè)巖油的全油碳同位素異常輕（小于－31.0‰），因此，蘆草溝組源巖中富氫組分與微生物（主要是細(xì)菌）活動(dòng)密切相關(guān)。被細(xì)菌改造過(guò)的有機(jī)質(zhì)，多留下原始物質(zhì)的類(lèi)脂化合物餾分和細(xì)菌的類(lèi)脂化合物，該有機(jī)質(zhì)不僅類(lèi)型好，而且細(xì)菌等微生物的這種降解改造作用會(huì)使生烴組分活化能大大降低，能促使其在低溫早熟階段生烴。

圖5 馬朗凹陷蘆草溝組泥質(zhì)巖全巖顯微組分鏡下特征Fig.5 Maceral microscopic characteristics of Malang sag Lucaogou Group argillaceous rock total rock

蘆草溝組低熟頁(yè)巖油的形成不僅與低熟源巖生烴母質(zhì)息息相關(guān)，而且還與源巖的沉積環(huán)境緊密相連。德南洼陷、金湖凹陷和海安凹陷的低熟烴源巖和低熟油都富集β－胡蘿卜烷系列，沉積于強(qiáng)還原－咸化水介質(zhì)下。蘆草溝組低熟頁(yè)巖油及源巖可溶餾分，也具有高豐度伽瑪蠟和β－胡蘿卜烷及較低的w（Pr）/w（Ph）值（小于1.0），各種生物構(gòu)型甾烷較發(fā)育（圖4），屬?gòu)?qiáng)還原環(huán)境和咸化水介質(zhì)條件下細(xì)菌和陸源有機(jī)質(zhì)母質(zhì)成因。前人［16］研究也證實(shí)蘆草溝組沉積環(huán)境為咸水－半咸水湖相環(huán)境。這種強(qiáng)還原咸水－半咸水環(huán)境有利于類(lèi)脂物的保存和生烴轉(zhuǎn)化，為蘆草溝組富氫無(wú)定形組分富集和高豐度有機(jī)碳的形成創(chuàng)造了條件。蘆草溝組半咸化湖相生油巖的熱解峰溫多為425～440℃，比正常湖相泥巖低。

圖6 馬朗凹陷蘆草溝組源巖有機(jī)質(zhì)顯微組分與w（TOC）關(guān)系圖Fig.6 Relationship between organic matter maceral and w（TOC）of Malang sag Lucaogou Group source rock

圖7 馬朗凹陷不同巖性樣品抽提前后有機(jī)碳w（TOC）對(duì)比直方圖Fig.7 w（TOC）contrast histogram of Malang sag different lithologic samples before and after extraction

3.2 有機(jī)質(zhì)演化標(biāo)志及演化階段劃分

馬朗凹陷蘆草溝組現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的低熟油統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，蘆草溝組低熟頁(yè)巖油富集層段的埋深皆大于2 100m，說(shuō)明低熟頁(yè)巖油的形成需要達(dá)到一定的埋深和演化階段。

三塘湖盆地馬朗凹陷蘆草溝組絕大部分泥質(zhì)巖鏡質(zhì)體反射率（Ro）實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分布在0.5%～0.9%，部分樣品超過(guò)0.9%，最高值小于2.0%（圖8），總體處于低熟－早成熟階段。Tmax一般小于440℃，熒光鏡下，泥質(zhì)巖中無(wú)定形組分和樹(shù)脂體皆為中等－強(qiáng)黃綠色熒光（圖5），也反映源巖熱演化程度不高。

圖8 馬朗凹陷蘆草溝組泥質(zhì)巖Ro直方圖Fig.8 Rohistogram of Malang sag Lucaogou Group mudstone

甾萜生物標(biāo)志化合物的一個(gè)重要應(yīng)用在于確定烴源巖成熟度。從馬朗凹陷蘆草溝組源巖可溶餾分生物標(biāo)志物成熟度參數(shù)來(lái)看，w（Ts）?w（Tm），C29ααα甾烷w（20S）/w（20S＋20R）為0.2～0.45，w（ββ）/w（αα＋ββ）值大多數(shù)為0.2～0.4，其孕甾烷系列和重排甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)也不高，表明研究區(qū)馬朗凹陷蘆草溝組烴源巖多處于低成熟演化階段（圖9），這些特征與蘆草溝組低熟頁(yè)巖油的成熟度是相吻合的。C31藿烷異構(gòu)體值w（22S）/w（22S＋22R）與（古）埋深關(guān)系也顯示蘆草溝組烴源巖主要處于低成熟－臨界成熟階段，現(xiàn)今埋深大于2 300m（對(duì)應(yīng)K末2 750m），樣品該比值基本達(dá)到平衡值（約0.6），淺于2 300m的大部分樣品C31藿烷w（22S）/w（22S＋22R）值為0.2～0.4，遠(yuǎn)未達(dá)到演化終點(diǎn)，即2 300m為下文提及的低成熟階段與成熟早期之間的界限（圖10）。

3.3 生烴機(jī)制及模式

前已述及，蘆草溝組烴源巖是以細(xì)菌和中高等植物混合生源輸入為主，原始有機(jī)質(zhì)經(jīng)歷了細(xì)菌等微生物降解改造作用，形成以細(xì)菌的類(lèi)脂化合物和原始物質(zhì)的類(lèi)脂化合物餾分的大量殘留，這類(lèi)有機(jī)質(zhì)多為富氫組分，生油潛力大，且生烴活化能低，利于早熟生烴。同時(shí)，熒光鏡下的樹(shù)脂體和源巖、原油飽和烴餾分中所反映的中高等植物蠟質(zhì)生源，都是形成低熟油的母質(zhì)。因此，蘆草溝組低熟頁(yè)巖油是以生物類(lèi)脂化合物和細(xì)菌改造生烴機(jī)制為主的低溫早熟頁(yè)巖油。該源巖氯仿瀝青“A”轉(zhuǎn)化率高，多為5%～20%。

圖9 馬朗凹陷蘆草溝組源巖可溶有機(jī)質(zhì)C29規(guī)則甾烷w（20S）/w（20S＋20R）-w（ββ）/w（αα＋ββ）關(guān)系Fig.9 Relationship between w（20S）/w（20S＋20R）and w（ββ）/w（αα＋ββ）of Malang sag Lucaogou Group source rock dissoluble organic matter C29regular sterane

綜合分析馬朗凹陷蘆草溝組烴源巖有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率、鏡質(zhì)反射率等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)蘆草溝組在埋藏深度1 800～2 900m，烴源巖生烴潛力w（S1）/w（S1＋S2）和w（氯仿瀝青“A”）/w（TOC）值都達(dá)到最大，出現(xiàn)生烴高峰，該深度段即為蘆草溝組主生油帶，深于或淺于主生油帶，烴源巖生烴潛力急劇降低。以鏡質(zhì)體反射率和生標(biāo)成熟度參數(shù)（C31藿烷w（22S）/w（22S＋22R）、C29甾烷w（ββ）/w（αα＋ββ））作為源巖成熟劃分標(biāo)準(zhǔn)，建立馬朗凹陷蘆草溝組生烴模式（圖10）：在未成熟階段，烴源巖埋深小于1 500m，其Ro小于0.5%，飽和烴C31藿烷w（22S）/w（22S＋22R）未達(dá)到演化終點(diǎn)（0.6），w（S1）/w（S1＋S2）和w（氯仿瀝青“A”）/w（TOC）值低；低成熟－成熟早期階段，烴源巖埋深為1 500～3 200m，Ro為0.5%～0.8%，w（S1）/w（S1＋S2）和w（氯仿瀝青“A”）/w（TOC）值高，以飽和烴C31藿烷w（22S）/w（22S＋22R）縱向上演化轉(zhuǎn)折點(diǎn)（約2 300m）為界，把低成熟階段和成熟早期階段分開(kāi)；成熟階段，烴源巖埋深大于3 200m，烴源巖Ro大于0.8%，飽和烴C31藿烷w（22S）/w（22S＋22R）約為0.6，達(dá)到演化終點(diǎn)，w（S1）/w（S1＋S2）和w（氯仿瀝青“A”）/w（TOC）值快速降低。

上述模式顯示，研究區(qū)3 000m以下源巖處于成熟演化階段，但并未出現(xiàn)有機(jī)質(zhì)熱降解生烴的成熟主帶，即蘆草溝組烴源巖主生油帶略早于傳統(tǒng)有機(jī)生油理論中的生油主帶，這與蘆草溝組特有的生油母質(zhì)和形成環(huán)境是有關(guān)聯(lián)的。為驗(yàn)證此模式的準(zhǔn)確性，并證明成熟主帶是否存在，本次選取馬41井低熟泥質(zhì)巖樣品（埋深1 809m，實(shí)測(cè)Ro＝0.51%），進(jìn)行了熱生烴模擬實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，產(chǎn)油高峰出現(xiàn)的溫度為300～345℃（圖11），運(yùn)用Easy%Ro模型計(jì)算，該產(chǎn)油高峰對(duì)應(yīng)的Ro為0.51%～0.87%，與上述生烴模式基本吻合。

圖10 馬朗凹陷蘆草溝組泥質(zhì)巖成熟度演化階段劃分圖Fig.10 Maturity evolution stage division plan of Malang sag Lucaogou Group mudstone

圖11 馬41井蘆草溝組泥質(zhì)巖熱模擬實(shí)驗(yàn)Fig.11 Thermal simulation experiment of well Ma 41 Lucaogou Group mudstone

3.4 低熟頁(yè)巖油富集的基本條件

低熟頁(yè)巖油是與頁(yè)巖氣具有相類(lèi)似富集機(jī)理的另一種非常規(guī)資源，在頁(yè)巖氣富集核心區(qū)，烴源巖w（TOC）一般大于2.0%［17－18］，那么低熟頁(yè)巖油形成與富集，是否會(huì)對(duì)源巖有機(jī)質(zhì)豐度提出更高要求呢？馬朗凹陷二疊系勘探成果揭示，在取心井段中，蘆一段基本無(wú)油氣顯示，蘆二段油氣顯示最為活躍，現(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)的低熟頁(yè)巖油主要富集于蘆草溝組二段。蘆草溝組低熟頁(yè)巖油的這種分布與該源巖有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其富集特征是密切相關(guān)的，從有機(jī)碳、熱解生烴潛量和氯仿瀝青“A”3個(gè)方面評(píng)價(jià)來(lái)看，蘆草溝組這三層位的泥質(zhì)巖有機(jī)質(zhì)豐度差異大。蘆一段w（TOC）一般小于1.2%，w（氯仿瀝青“A”）和w（（S1＋S2））都不高，有機(jī)質(zhì)豐度總體偏低，缺少低熟頁(yè)巖油富集的物質(zhì)基礎(chǔ)，這是蘆一段不發(fā)育低熟頁(yè)巖油根本原因；蘆二段泥巖樣品平均w（TOC）高達(dá)4.87%，平均w（氯仿瀝青“A”）為0.35%，w（（S1＋S2））平均值為19.06mg/g，其有機(jī)質(zhì)豐度遠(yuǎn)高于我國(guó)陸相好烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，參照王鐵冠等［13］提出的低熟源巖有機(jī)質(zhì)豐度分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，研究區(qū)蘆草溝組二段為好低熟烴源巖，蘆三段為較好低熟烴源巖，這兩段最有利于低熟頁(yè)巖油的富集，以蘆二段最優(yōu)。此外，源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)質(zhì)生烴殘留孔則發(fā)育，這有利于低熟頁(yè)巖油的儲(chǔ)集，因此，相比之下，蘆二段會(huì)更富集低熟頁(yè)巖油。

從富集機(jī)理上講，低熟頁(yè)巖油是一種源內(nèi)滯留油，這種滯留油要具有開(kāi)采價(jià)值，只有滿(mǎn)足一定標(biāo)準(zhǔn)才行，源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型越好，生油潛力越大，則更有利于低熟頁(yè)巖油的形成和富集。研究區(qū)蘆二段沉積時(shí)水體深，主要發(fā)育半深－深湖相灰質(zhì)泥巖、泥巖和頁(yè)巖沉積，沉積水體為半咸水強(qiáng)還原環(huán)境，這種沉積環(huán)境保存了高豐度有機(jī)質(zhì)，這些有機(jī)質(zhì)經(jīng)歷過(guò)細(xì)菌等微生物改造作用，以I型和II1型為主（圖3），有機(jī)質(zhì)顯微組分中富氫的腐泥組和殼質(zhì)組質(zhì)量分?jǐn)?shù)高（圖4），因此該層段泥巖生油潛力大，這是蘆二段成為低熟頁(yè)巖油最富集層位的重要原因之一。而馬朗凹陷蘆一段與鄰近的條湖凹陷有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ш型為主，惰質(zhì)組質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，生油潛力小，致使馬朗凹陷蘆一段勘探至今，仍無(wú)重大發(fā)現(xiàn)。

根據(jù)蘆草溝組有機(jī)質(zhì)生烴演化模型不難看出，蘆草溝組頁(yè)巖油富集段為處于主生烴帶的半深湖－深湖灰質(zhì)泥巖、頁(yè)巖相帶，處于該演化階段的源巖生烴量大，源內(nèi)滯留的頁(yè)巖油含量高，尤其在斷裂不發(fā)育地區(qū)或遠(yuǎn)離斷層井段的灰質(zhì)（或云質(zhì)）泥巖、頁(yè)巖中，頁(yè)巖油運(yùn)移阻力大，其富集程度更高［19－20］；而蘆三段由于埋藏較淺，源巖生烴量較小，頁(yè)巖油富集量低。此外，蘆草溝組泥巖脆性礦物（主要為石英、長(zhǎng)石和碳酸鹽巖）體積分?jǐn)?shù)高，塑性黏土礦物體積分?jǐn)?shù)較低，易于形成裂縫和溶蝕孔等次生儲(chǔ)集空間［21］，這也是蘆草溝組發(fā)育頁(yè)巖油的有利條件之一。

綜上所述，有機(jī)質(zhì)豐度高、類(lèi)型好、處于生烴高峰是蘆草溝組低熟頁(yè)巖油富集的基本條件。

4 結(jié)論

1）蘆草溝組細(xì)粒巖發(fā)育，巖石致密，基質(zhì)普遍含油，此原油即為頁(yè)巖油。該頁(yè)巖油具有高密度、高黏度、低飽芳比和高非瀝比特點(diǎn)，原油CPI為1.27～1.44，奇偶優(yōu)勢(shì)較明顯，C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)w（20S）/w（20S＋20R）、w（ββ）/w（αα＋ββ）均為0.2～0.4，w（Ts）?w（Tm），顯示低熟原油特征；原油低w（Pr）/w（Ph）（＜1.0）、高伽瑪蠟烷和β－胡蘿卜烷，說(shuō)明其生油母巖——蘆草溝組烴源巖沉積環(huán)境為半咸水強(qiáng)還原環(huán)境。

2）蘆草溝組富氫無(wú)定形體是低熟頁(yè)巖油主要生烴母質(zhì)，具有原生沉積成因和低溫早熟生烴特征。該母質(zhì)是經(jīng)歷細(xì)菌改造作用形成的，導(dǎo)致蘆草溝組烴源巖演化具有特殊規(guī)律：縱向上，烴源巖生烴主峰帶為1 800～2 900m，對(duì)應(yīng)Ro為0.55%～0.75%（即低熟－成熟早期階段），淺于或深于該主生烴帶，烴源巖生烴能力都明顯降低。低熟頁(yè)巖油富集層位——蘆草溝二段，即處于主生烴帶范圍。

3）蘆草溝組烴源巖Ro多為0.5%～0.9%，處于低熟－成熟早期階段，熱演化成熟度適宜，且源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，類(lèi)型好，以I型和II1型為主，是馬朗凹陷低熟頁(yè)巖油富集的基本條件。

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