胡林楠，龐長(zhǎng)旭

(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安710065)

鄂爾多斯盆地東南部上古生界從本溪組、太原組、山西組、石盒子組到石千峰組基本上都有氣層發(fā)現(xiàn)，多個(gè)氣藏在平面上復(fù)合形成了大中型氣田。隨著油氣勘探形式的需要和研究技術(shù)不斷提高、烴源巖成烴理論不斷完善，正確認(rèn)識(shí)烴源巖的發(fā)育規(guī)模、生烴潛力等，將對(duì)研究烴源巖對(duì)天然氣富集有十分重要的意義，進(jìn)而對(duì)今后的有利區(qū)選擇有指導(dǎo)的作用［1］。

1 氣藏地球化學(xué)特征

研究區(qū)上古生界氣源巖主要為石炭、二疊系炭質(zhì)泥巖與煤層，廣泛發(fā)育且厚度穩(wěn)定［2］。表1說明盒8，山1，山2，本溪四個(gè)層段天然氣主要組分含量相似，以烴類氣體為主，含量在95% ～99%之間，其中尤以甲烷含量最高。

1.1 甲烷

研究區(qū)盒8，山1，山2三個(gè)層段中，甲烷含量分布差異不大，在81.04% ～97.30%的范圍內(nèi)(表1)，下部本溪組甲烷含量相對(duì)較高，分布在88.71% ～99.04%之間。主頻率也表現(xiàn)出相同的分布趨勢(shì)，埋深較淺的三個(gè)層位甲烷含量主體分布在92%～97%之間，而下部本溪甲烷主體分布在93%～98%之間(見圖1)。

表1 研究區(qū)天然氣組分分析表

1.2 重?zé)N

研究區(qū)重?zé)N含量很少，均小于2%。盒8段分布范圍為0.16% ～1.09%(表 1)，平均 0.74%，重?zé)N含量最高。山 1段分布范圍同盒8一致，平均含量略低，為0.66%。山2段分布范圍變小，為0.14% ～0.95%，平均值最小，為0.44%。本溪組分布范圍最廣，在0.22% ～1.93%之間，平均含量0.52%。

1.3 干燥系數(shù)

干燥系數(shù)被定義為甲烷與烴類氣體總量的體積比，是通過甲烷與重?zé)N豐度來判斷氣體的干濕程度的參數(shù)。研究區(qū)個(gè)層系干燥系數(shù)最低98%(表1)，最高99.84%。平均干燥系數(shù)以山2段最大99.54%，盒8段最低99.23%。為典型的干氣。

2 烴源巖分布特征

鄂爾多斯盆地東南部上古生界石炭系本溪組、二疊系太原組和山西組沉積期氣候溫暖潮濕，為一套海陸過渡相和河流－三角洲相的煤系沉積，灰黑色泥巖發(fā)育，為含煤地層，其中煤層、暗色泥巖及生物灰?guī)r為盆地上古生界的主要烴源巖［3］。從下石盒子組沉積期至石千峰組沉積期氣候逐漸變得干燥，植被稀少，泥巖雖發(fā)育，但有機(jī)質(zhì)貧乏，不具有生烴能力。

目前，關(guān)于鄂爾多斯盆地上古生界天然氣的成因國內(nèi)外學(xué)者一致認(rèn)為是煤成氣，氣源為已達(dá)高－過成熟的上古生界海－陸交互相煤系氣源巖(陳安定，1994，2002;戴金星等，1989，1993，2005)。石炭－二疊系烴源巖，形成于濱海平原環(huán)境，主要由煤層、暗色泥巖和含泥的生物灰?guī)r構(gòu)成，發(fā)育層位主要有山西組、太原組和本溪組。鉆井及地震資料揭示，鄂爾多斯盆地石炭－二疊系煤系烴源巖分布廣泛，無論是煤層還是暗色泥巖，其分布幾乎遍及整個(gè)盆地，但由于古地形和沉積環(huán)境的影響，各類烴源巖在盆地不同區(qū)帶存在著一定差異，表現(xiàn)為東西厚、中部薄，西部最厚、東部次之，中部最?。?］。

圖1 研究區(qū)各層段甲烷分布頻率直方圖

2.1 煤層分布特征

鄂爾多斯盆地東南部上古生界煤層主要分布于本溪組以及太原組和山西組的山2段。其中山西組山2段煤層形成于濕地沼澤沉積環(huán)境，煤層中夾層較多，本溪組和太原組的煤層則形成于濱海沼澤或?yàn)a湖環(huán)境［5］。橫向上本溪組、太原組和山西組煤層基本覆蓋了整個(gè)盆地，為上古生界天然氣的主力烴源巖。研究區(qū)煤層累計(jì)厚度大致在4～15 m之間，具有“東西薄中間厚、北厚南薄”的特點(diǎn)，為“廣覆式”生烴奠定了烴源巖基礎(chǔ)(見圖2)。煤層厚度高值區(qū)發(fā)育于西北部子長(zhǎng)一帶和延長(zhǎng)以東一帶，厚度均大于10 m;延安東北部絕大地區(qū)煤層厚度大于7 m，局部地區(qū)煤層厚度不足5 m。

2.2 暗色泥巖分布特征

與煤層伴生的暗色泥巖的分布，與煤層略有類似，在本溪組、太原組和山西組均有分布，主要分布于太原組和山西組的山2段。本溪組、太原組暗色泥巖主要形成于濱海沼澤或?yàn)a湖環(huán)境，山西組山2段暗色泥巖則主要形成于濕地沼澤和三角洲環(huán)境。

橫向上太原組和山西組暗色泥巖分布也比較廣，盆地上古生界暗色泥巖厚度整體介于20～100 m之間，且具有從東西兩側(cè)向盆地內(nèi)部變薄的趨勢(shì)。研究區(qū)泥巖厚度主體介于20～60 m，呈現(xiàn)中間厚兩邊薄的特點(diǎn)，東南部泥巖累計(jì)厚度最小，平均厚度小于10 m;貫穿研究區(qū)南北向，北部子長(zhǎng)、清澗之間，南部富縣、宜川之間泥巖累計(jì)厚度最大，平均厚度都大于40 m;研究區(qū)其他區(qū)域整體厚度介于20～30 m(見圖3)。

3 烴源巖對(duì)天然氣富集的控制作用

烴源巖是氣藏形成的前提和物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)天然氣的富集有著極其重要的控制作用，主要表現(xiàn)在烴源巖分布及其生烴強(qiáng)度對(duì)于氣藏形成的控制作用。針對(duì)研究區(qū)烴源巖研究表明，生氣強(qiáng)度是影響大氣田形成與分布最重要的因素之一。對(duì)于形成大中型氣田的生烴強(qiáng)度，石寶珩等(1989)、戚厚發(fā)等(1992)提出 20×108m3/km2的下限值，戴金星院士(1997)提出30×108m3/km2的下限值，楊華、魏新善(2007)提出16×108m3/km2的下限值，趙靖舟(2010)在對(duì)鄂爾多斯盆地上古生界氣源生氣強(qiáng)度研究的基礎(chǔ)上提出10×108m3/km2的下限值，這些認(rèn)識(shí)，有效地指導(dǎo)了我國大中型天然氣田的勘探［6－10］。

就鄂爾多斯整個(gè)盆地來看，生烴強(qiáng)度在10×108m3/km2以上的地區(qū)都有氣藏的分布。本次研究區(qū)位于盆地東南部，整體生烴強(qiáng)度大于10×108m3/km2，且大部分區(qū)域位于生烴強(qiáng)度高值區(qū)，尤其研究區(qū)東部生烴強(qiáng)度大于28×108m3/km2，說明烴源巖的生烴強(qiáng)度對(duì)天然氣的富集具有明顯的控制作用，并且烴源巖具有廣覆式生烴的特征。

圖2 研究區(qū)煤層厚度分布圖

圖3 研究區(qū)泥巖厚度分布圖

［1］李劍鋒.鄂爾多斯盆地西緣古生界烴源巖生烴潛力及油氣地球化學(xué)特征研究［D］.西安:西北大學(xué).2005.5.

［2］付金華，段曉文，席勝利.鄂爾多斯盆地上古生界氣藏特征［J］.天然氣工業(yè).2000，20(6):16 －19.

［3］王杰，張曉寶，陳踐發(fā).蘇里格廟氣田煤系烴源巖生烴特征評(píng)價(jià)［J］.煤田地質(zhì)與勘探.2005，33(2):26 －29.

［4］趙靖舟，曹青，王曉梅，等.中國致密砂巖大氣田成藏模式:中國第4屆石油地質(zhì)年會(huì)論文摘要集［C］.北京:2011.

［5］吳偉濤.鄂爾多斯盆地蘇里格東區(qū)上古生界天然氣成藏動(dòng)力學(xué)研究［D］.西安:西安石油大學(xué).2009.13－17.

［6］趙靖舟，曹青，王曉梅，等.中國致密砂巖大氣田成藏模式:中國第4屆石油地質(zhì)年會(huì)論文摘要集［C］.北京:2011.

［7］趙靖舟，白玉彬，曹青，等.論準(zhǔn)連續(xù)型致密大油氣田成藏模式與形成條件:首屆非常規(guī)油氣成藏與勘探評(píng)價(jià)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文及摘要集［C］.西安:2011.

［8］趙靖舟，白玉彬，曹青，等.鄂爾多斯盆地準(zhǔn)連續(xù)型致密砂巖大油田成藏模式與分布規(guī)律:首屆非常規(guī)油氣成藏與勘探評(píng)價(jià)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文及摘要集［C］.西安:2011.

［9］趙靖舟，付金華，姚涇利，等.鄂爾多斯盆地準(zhǔn)連續(xù)型致密砂巖大氣田成藏模式［J］.石油學(xué)報(bào):2012，33(增刊):1－16.

［10］趙靖舟，白玉彬，曹青，等.鄂爾多斯盆地準(zhǔn)連續(xù)型低滲透－致密砂巖大油田成藏模式［J］.石油與天然氣地質(zhì).2012，33(6):811－827.