天然气地球科学 >

2021 , Vol. 32 >Issue 12: 1839 - 1848

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2021.10.013

天然气地球化学

鄂尔多斯盆地志丹地区长73亚段泥页岩地球化学特征及页岩油地质意义

  • 李继宏 , 1, 2 ,
  • 侯景涛 3 ,
  • 杨艳宁 4 ,
  • 谢先奎 5 ,
  • 李程善 5 ,
  • 刘广林 1, 2 ,
  • 李树同 6, 7
展开
  • 1. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710018
  • 2. 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西 西安 710018
  • 3. 中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏 银川 750006
  • 4. 中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西 西安 710018
  • 5. 中国石油长庆油田分公司勘探事业部，陕西 西安 710018
  • 6. 中国科学院西北生态环境资源研究院，甘肃 兰州 730000
  • 7. 甘肃省油气资源研究重点实验室，甘肃 兰州 730000

李继宏（1981-），男，陕西蒲城人，高级工程师，硕士，主要从事油气地质综合研究.E-mail：.

收稿日期: 2021-09-15

  修回日期: 2021-10-16

  网络出版日期: 2021-12-27

收起

Geochemical characteristics and geological significance of Chang 73 sub-member mud shale in Zhidan area， Ordos Basin

  • Jihong LI , 1, 2 ,
  • Jingtao HOU 3 ,
  • Yanning YANG 4 ,
  • Xiankui XIE 5 ,
  • Chengshan LI 5 ,
  • Guanglin LIU 1, 2 ,
  • Shutong LI 6, 7
Expand
  • 1. National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low Permeability Oil & Gas Fields，Xi'an 710018，China
  • 2. Exploration and Development Research Institute of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an 710018，China
  • 3. No. 3 Oil Production Plant，PetroChina Changqing Oilfield Company，Ningxian 750006，China
  • 4. No. 6 Oil Production Plant，PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an 710018，China
  • 5. Branch Exploration Department of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an 710018，China
  • 6. Northwest Institute of Eco⁃Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
  • 7. Key Laboratory of Petroleum Resources，Gansu Province，Lanzhou 730000，China

Received date: 2021-09-15

  Revised date: 2021-10-16

  Online published: 2021-12-27

Supported by

The China National Science & Technology Major Project(2016ZX05050)

Fold

本文亮点

基于鄂尔多斯盆地志丹地区长73亚段泥页岩岩心资料，通过有机碳、岩石热解、生物标志化合物、微量元素、有机质族组分等实验测试分析，运用多种有机地球化学参数，综合判识了研究区长73亚段泥页岩形成环境、母质类型、成熟度以及含油性。研究表明，志丹地区长73亚段泥页岩沉积环境为弱氧化-还原环境，母质具有水生生物和高等植物的混源特征；长73亚段泥页岩的TOC平均值为4.65%，生烃潜量（S 1+S 2）平均值为20.86 mg/g，热解T max平均值为447 ℃，泥页岩的成熟度较高；长7段泥页岩氯仿沥青“A”族组成中烃类组分含量高（平均为52%）、沥青质含量低（平均为3.48%）、饱/芳平均值大（为4.2）；长73亚段泥页岩样品中饱和烃碳数分布在nC13—nC33之间，主峰碳以nC15、nC16为主，偏向低分子量烷烃， Σ C 21 - / Σ C 22 +平均值为1.34，体现出烷烃具有短链优势；长7段泥页岩沉积厚度较大、有机质含量高、含油性好，是该地区页岩油潜在的接替目标，未来具有重要的勘探意义。

本文引用格式

李继宏 , 侯景涛 , 杨艳宁 , 谢先奎 , 李程善 , 刘广林 , 李树同 . 鄂尔多斯盆地志丹地区长73亚段泥页岩地球化学特征及页岩油地质意义[J]. 天然气地球科学, 2021 , 32(12) : 1839 -1848 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2021.10.013

Highlights

Based on the core data of Chang 73 sub-member mud shale in Zhidan area， through the experimental test and analysis of organic carbon， rock pyrolysis， biomarker compounds， trace elements and organic matter group components， and using a variety of organic geochemical parameters， the formation environment， parent material type， maturity and oil content of Chang 73 sub-member mud shale in the study area were comprehensively identified. The results show that it is a weak oxidation-reduction sedimentary environment， and the parent material has the mixed source characteristics of aquatic organisms and higher plants in Chang 73 sub-member mud shale of the study area. Its TOC is avg. 4.65%， hydrocarbon generation potential （S 1+S 2） is avg. 20.86 mg/g， pyrolysis Tmax is avg. 447 ℃， and the maturity is high. The hydrocarbon component content is high （avg. 52%）， the asphaltene content is low （avg. 3.48%）， and the average saturated/aromatic hydrocarbon ratio is large （avg. 4.2） in the asphalt "A" composition of Chang 7 Member. The carbon number of saturated hydrocarbons is distributed between nC13-nC33， and the main peak carbon is mainly nC15 and nC16 of Chang 73 sub-member mud shale in the study area， which is biased towards low molecular weight alkanes. Σ C 21 - / Σ C 22 + average ratio is 1.34， which reflects the short chain advantage of alkanes. It has large sedimentary thickness， high organic matter content and good oil content of Chang 73 sub-member mud shale in the study area. It is a potential exploration target of shale oil in this area， which has important significance of shale oil.

0 引言

鄂尔多斯盆地中生界三叠系延长组7段（长7段）页岩油勘探开发取得了重大突破，探明了十亿吨级庆城油田，长7段页岩油已经成为长庆油田增储上产的新领域［1］。目前，鄂尔多斯盆地长7段页岩油可分为3类［2］，Ⅰ类页岩油储层砂地比大于15%，发育厚度较大的富有机质泥页岩，砂岩发育层段总体上夹于富有机质泥页岩之中；Ⅱ类页岩油为页岩夹薄层砂岩型，砂地比为5%~15%，整体以富有机质暗色泥岩和黑色页岩为主；Ⅲ类页岩油为纯泥页岩，砂地比小于5%［2］。该盆地长7段纯泥页岩类页岩油初步估算可动烃资源量为60×108 t，是未来长7段页岩油勘探开发潜在的重要领域，勘探前景十分广阔，油气战略意义重大［1］。纯泥页岩型（Ⅲ类）页岩油的研究主要集中在湖盆中部的陇东和姬塬地区，如陇东地区长73亚段黑色页岩和暗色泥岩最大累计厚度分别可达50 m、40 m以上，TOC平均值分别为13.81%、3.75%，游离烃平均含量分别为4.02 mg/g、2.11 mg/g，平均生烃强度分别为235.4×104 t/km2、34.8×104 t/km2，残留氯仿沥青“A”法计算表明高TOC的黑色页岩和暗色泥岩排烃效率分别可达85%和20%以上［1-3］，且陇东和姬塬地区长7段纯泥页岩型页岩油的勘探已经取得了先导性实验的成功和突破［1，3］。
志丹地区位于鄂尔多斯盆地一级构造单元伊陕斜坡的中南部（图1），研究区三叠系长7段为湖侵、缺氧的深湖—半深湖沉积环境，沉积了较厚的暗色泥岩和黑色页岩，该套泥页岩的有机质含量高、类型好、成熟度高且分布面积大［4-6］，是研究区长10油层组至长3油层组的主力烃源岩，为该区提供了丰富油源。研究区构造处于伊陕斜坡，长7期湖盆底部形态平缓［7］，构造活动稳定，物源为东北物源，沉积环境相对陇东和姬塬地区水体要浅、还原性弱［8］。
图1 研究区位置（a）及长7段泥岩厚度分布（b）

Fig.1 Location of the study area（a） and thickness distribution（b） of Chang 7 mudstone

因此，不同的沉积环境及背景致使研究区长7段泥页岩的岩性主要以暗色泥岩为主，且凝灰岩层不发育，其沉积厚度相对较薄，岩石成分、有机质类型、TOC含量、有机质族组分等均与其他地区存在着明显的差异。
长期以来，长7段泥页岩研究偏重于烃源岩方面［5-6］，长7段泥页岩作为未来页岩油的潜在勘探对象，应加强其形成环境、储层特征、含油性、排烃效率等基础地质研究，以便为长7段纯泥页岩型（Ⅲ类）页岩油的勘探开发提供基本地质参数和相关理论依据。本文以志丹地区长7段泥页岩为研究对象，重点利用岩心资料，通过有机碳、岩石热解、生物标志化合物、微量元素、有机质族组分等实验测试分析，开展了长7段泥页岩的形成环境、母质类型、成熟度以及含油性等相关研究，旨在为志丹地区长7段纯泥页岩型页岩油下一步的勘探开发提供地质理论指导，同时，以期能为相同地质背景的陕北地区长7段纯泥页岩型页岩油的研究提供可借鉴的研究思路和方法。

1 样品与实验

1.1　样品概述

研究区长7段主要为暗色泥岩，部分地区发育黑色页岩，整体以块状为主，植物碎片丰富，多成层富集（图2），长7段泥岩厚度（包括长73、长72和长71 共3个亚段）分布范围为5~30 m，其中累计厚度最大达30 m，主要分布于吴起—吴堡—志丹一带（图1）。本文研究对区内长73亚段泥页岩样品进行了地球化学测试分析，其中对90块岩石样品进行了有机碳分析，31块岩石样品进行岩石热解分析，11块岩石样品采用气相色谱—质谱法进行饱和烃组分的分析，7块岩石样品进行了微量元素分析。
图2 研究区长7段泥页岩岩心特征

（a） 桥9井，长7段，898.62 m，暗色泥岩；（b） 安68井，长7段，2 334.29 m，暗色泥岩；（c） 高50井，长7段，1 476.60 m，暗色泥岩；（d） 高58井，长7段，1 475.40 m，暗色泥岩

Fig.2 Characteristics of core of Chang 7 Member mudstone in the study area

1.2　实验方法

本文实验岩石热解分析、可溶有机质含量测定、微量元素测定、族组分分析以及饱和烃分析均在中国科学院西北生态环境资源研究院油气资源研究中心分析测试部完成。首先，泥页岩样品粉碎至200 目，防止微量元素分析时样品受到污染，本次碎样用碳化钨锅进行粉碎。其次，将碎好的泥岩样品用索氏抽提72 h，将泥岩样品抽提物沉淀沥青质，可溶部分用氧化铝/硅胶柱进行族组分分离，分别用正己烷、正己烷/二氯甲烷混合溶剂（体积比为3∶2）及甲醇洗脱饱和烃、芳烃和非烃组分。饱和烃使用安捷伦科技有限公司6890N-GC/5973N-MS进行分析。分析条件：炉温初始温度80 ℃，以4 ℃/min程序升温至290 ℃，恒温30 min，色谱进样口离子源温度为280 ℃，载气为高纯氦（99.999%），载气流量1.2 mL/min；弹性石英毛细管柱为美国HP-5（30 m×0.25 mm×0.25 μm），无分流进样，使用全扫描模式和选择离子模式进行检测，进样量1 mL。MS条件：离子源为EI源，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃，离子源电离能70 eV，质谱与色谱接口为280 ℃。本文研究利用ICP-MS仪器测定了烃源岩原岩样品中的微量元素（Sc、V、Cr、Fe、Co、Ni、Zn、Cu、Ti、Cu）以及稀土元素（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Gd、Dy、Ho）。

2 泥页岩地球化学特征

2.1　沉积环境

古沉积环境是湖相泥页岩的沉积形成过程及机理研究的关键要素。目前，借助泥页岩中的矿物成分、微量元素、生物标志化合物、孢粉等的分析，可恢复泥页岩沉积形成的气候、物源、水深及盐度等古沉积环境。本文根据泥页岩样品的微量元素特征对样品的沉积环境进行了分析，其中铈异常指数（Ceanom）被作为判断古水介质氧化还原条件的标志，而铈异常指数（Ceanom）是指Ce、La、Nd之间相关的变化特征，其计算公式为Ceanom=Log10［3Cen/（2Lan+Ndn）］（n代表北美页岩标准化）。当Ceanom大于-0.1时表示Ce富集，反映水体为缺氧的还原环境，而当Ceanom小于-0.1时表示Ce亏损，反映水体为富氧的氧化环境［9-11］，根据V/Ni—Ceanom交会图的投点结果来看，长7段泥页岩沉积环境均为还原环境（图3）。
图3 研究区长73亚段泥页岩Ceanom—V/Ni交会图

Fig.3 The crossplot of Ceanom-V/Ni of mudstone in Chang73 sub-member in the study area

生物标志化合物是指来源于之前活生物体中的生物化学物质演化而成的复杂的分子化石，它们在有机质的演化过程中表现了一定程度的稳定性，基本保持了原始生物化学组分的碳骨架特征，因此又被称为指纹化石，利用生物标志化合物能够判识岩石的形成环境。样品中的姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）值是指示岩石母质类型及沉积环境的良好参数之一［12］。植烷丰度高反映了强还原、高盐环境，姥鲛烷有较强优势则反映了氧化环境［13］。研究区长7段泥页岩样品中Pr/Ph值分布在0.65~2.97之间，平均值为1.3（表1），表现为姥植均势，反映出母质来源于弱氧化—还原的沉积环境。岩石样品中的伽马蜡烷的含量通常与沉积环境的水体咸度有关［14］，通常用伽马蜡烷指数（γ-蜡烷/C30藿烷）作为判断指标。研究区长7段泥页岩γ-蜡烷/C30藿烷值的分布范围为0.01~1.35，平均值为0.35，而长7段泥页岩升藿烷占比为8.66%~20.88%（表2），这种低丰度的伽马蜡烷以及低含量的升藿烷的特征反映了低盐度的沉积环境特征［15-16］。
表1 研究区长73亚段泥页岩正构烷烃及类异戊二烯烃参数

Table 1 Parameters of n-alkanes and isoprenoids in Chang 73 sub-member mudstone in the study area

序号 层位 井号 峰型 碳数范围 主峰碳 Pr/nC17 Ph/nC18 Pr/Ph ΣC21 -/ΣC22 + CPI
1 长73 D81 单峰 nC11—nC33 nC16 0.45 0.38 1.18 1.23 1.02
2 长73 Q146 单峰 nC12—nC34 nC17 0.35 0.60 0.66 1.78 1.04
3 长73 G50 单峰 nC12—nC33 nC15 0.34 0.30 1.30 1.51 1.04
4 长73 G52 单峰 nC12—nC35 nC16 0.47 0.56 0.89 1.09 1.04
5 长73 Q27 单峰 nC12—nC33 nC17 0.49 0.28 1.83 1.42 1.02
6 长73 Q99 单峰 nC12—nC35 nC17 0.34 0.59 0.65 2.48 1.05
7 长73 G77 单峰 nC13—nC33 nC16 0.47 0.17 2.97 1.30 1.05
8 长73 G135 单峰 nC13—nC35 nC20 0.32 0.26 1.19 1.04 1.08
9 长73 G20 单峰 nC12—nC34 nC17 0.42 0.35 1.08 1.21 1.06
10 长73 D49 单峰 nC14—nC35 nC19 0.27 0.18 1.37 0.81 1.16
11 长73 D13 单峰 nC14—nC35 nC19 0.31 0.24 1.20 0.92 1.12

注：   C P I = 1 2 ∑ C 25 - C 33 ∑ ( C 24 - C 32 ) + ∑ C 25 - C 33 ∑ C 26 - C 34

表2 研究区长73亚段泥页岩萜类化合物相关参数

Table 2 Related parameters of terpenoids in Chang 73 sub-member mudstone in the study area

序号 层位 井号 Ts /（Ts+Tm） C 30 +/% C3122S /（22S+22R） γ-蜡烷/C30藿烷 C30DiaH/C30H
1 长73 D81 0.67 17.06 0.61 0.95 7.77
2 长73 Q146 0.92 8.66 0.66 1.35 9.76
3 长73 G50 0.81 16.25 0.46 0.01 0.45
4 长73 G52 0.77 10.48 0.63 0.08 1.27
5 长73 Q27 0.82 14.28 0.47 0.06 0.48
6 长73 D49 0.63 15.33 0.43 0.16 1.10
7 长73 Q99 0.85 20.88 0.49 0.05 0.43
8 长73 G77 0.86 11.20 0.50 0.13 0.57
本文研究发现，长7段泥页岩C30DiaH/C30H值分布范围为0.43~9.76，平均值为2.73，从整体来看，长7段烃源岩的C30DiaH的相对丰度较低，从谱图特征中也能识别出来［图4（e），图4（f）］，一般深湖相缺氧环境下的C30DiaH相对丰度较低。
图4 研究区长73亚段泥岩正构烷烃（a）、（b）、萜类化合物（c）、（d）、甾类化合物（e）、（f）色谱图特征

Fig.4 Chromatogram characteristics of normal alkanes （a），（b）， terpenoids （c），（d） and steroids （e），（f） of Chang 73 sub-member mudstone in the study area

本文结合微量元素V/Ni—Ceanom交会图、姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）值、伽马蜡烷含量、C30DiaH/C30H值等指标的综合判识认为，志丹地区长7段泥页岩沉积环境为弱氧化—还原的微咸水沉积环境。

2.2　泥页岩有机质特征

生物标志化合物能够提供有关岩石或原油中有机质来源、沉积时期和埋藏时期的环境条件、石油或岩石所经历的热成熟过程、生物降解程度等诸多方面的信息，在研究过程中应用比较广泛。

2.2.1　泥页岩母质类型

鄂尔多斯盆地志丹地区长7段泥页岩样品中饱和烃正构烷烃谱图主要以单峰型为主［图4（a），图4（b）］， Σ C 21 - / Σ C 22 +值分布范围在0.81~2.48之间，大于1.0的占比较高，主峰碳数不一致（表1），说明母质来源具有混源特征。地质体中的甾烷是由生物合成的甾醇演化而来的，甾烷类化合物一般用于生油母质类型的判别、母质沉积环境的识别［17］，根据不同生物中的C27、C28和C29甾醇的分布不同，HUANG等［18］利用C27、C28和C29 3个碳数的常规甾烷相对含量分析了母源的输入信息，C27甾烷通常来源于低等水生生物和藻类，C29甾烷主体以陆生高等植物来源为主［19］。研究区长7段泥页岩样品甾类化合物的C30藿烷丰度值较高、重排藿烷丰度较低，C27、C28、C29甾烷之间呈“L”或“V”型展布（图4（e），图4（f）］，表明有机质母质为陆相混合型母质，包括低等水生生物及浮游动物和陆生高等植物。同时，研究区长7段泥页岩常规甾烷C27、C28和C29的相对含量范围分别为29.32%~52.62%、17.36%~30.20%和25.30%~42.00%（表2），根据母源对比图版分析来看，长7段泥页岩具有混源的特征（图5）。另外，Pr/nC17和Ph/nC18是一个常用的母质类型判识参数，一般用Pr/nC17—Ph/nC18交会图进行投点判识。通过Pr/nC17—Ph/nC18交会图投点分析表明，长7段泥页岩母源具有陆源和混源的特征（图6）。因此，依据上述多个有机地球化学成熟度判识指标，志丹地区长7段泥页岩母质为水生生物和高等植物的混源类型。
图5 研究区长73亚段泥岩C27、C28、C29规则甾烷三角图

Fig.5 Regular sterane triangle map of C27, C28 and C29 of mudstone of Chang 73 sub-member in the study area

图6 研究区长73泥岩Pr/nC17—Pr/nC18交会图

Fig.6 Pr/nC17-Pr/nC18 crossplot of Chang 73 sub-member mudstone in the study area

2.2.2　泥页岩成熟度

藿烷一般来源于原核生物中多羟基藿烷，其先质物存在于细菌和蓝绿藻，同时一些热带树木、低等植物中也含有其先质物［20-23］。在有机质演化的过程中，藿烷类化合物会发生特定的异构化转变，随着热演化程度的增加，17β（H），21β（H）生物型会向17β（H）， 21α（H）再到17α（H），21β（H）地质型转变，同时22R构型会向22S构型转化［24］。因此C31藿烷22S/（22S+22R）参数可以作为判别母岩成熟度的指标。根据MRM/GC—MS（m/z 191）质量色谱图的结果显示，志丹地区长7段泥页岩中萜类化合物以五环三萜烷系列化合物为主，三环萜和四环萜的含量相对较低，谱图中峰高和峰面积较小、分辨率较低，C31藿烷22S/（22S+22R）值的分布范围分别为0.34~0.63，平均值为0.53，反映了研究区长7段泥页岩成熟度较高。另外，Ts/（Ts+Tm）值一般用来辅助判断有机质成熟度，成熟度越高比值越大［25］，研究区长7段泥页岩Ts/（Ts+Tm）值范围为0.63~0.92，平均为0.79，说明其泥页岩成熟度较高。
碳优势指数（CPI）和奇偶优势指数（OEP）等参数也可以反映母质输入和成熟度的特征，通常而言，高的CPI值意味着低成熟度或者陆生植物的输入，CPI值为1.0左右的岩石则能够反映海相输入占优势或者成熟度演化程度的特征。研究区长7段泥页岩样品CPI值分布范围为1.01~1.16，长7段泥岩的CPI值较低，上述大部分饱和烃具有前峰型的特征，说明研究区泥页岩的成熟度均较高，具体数值见表1。
此外，甾族化合物在演化的过程当中，首先碳原子会发生从R生物构型到S地质构型转化的过程，从而使得规则甾烷14，17（H）发生αα位向ββ位的转变［24］，因此C29甾烷的异构化参数C2920S/（20S+20R）和C29ββ/（ββ+αα）也可以作为泥页岩成熟度指标［18，26-27］，甾烷异构化参数αααC2920S/（20S+20R）和C29ββ/（ββ + αα）是指示有机质成熟度的良好生物标志化合物参数，随着成熟度的增加，二者数值逐渐增大，达到成熟阶段的平衡值分别为0.52~0.55和0.67~0.71［28］。此文分析数据表明长7段泥页岩的C2920S/（20S+20R）和C29ββ/（ββ+αα）值范围分别为0.29~0.55和0.55~0.66（表3），一般认为C2920S/（20S+20R）值0.2是泥页岩生油窗的界限，小于0.2为未成熟阶段，0.55为热演化终点平衡值。根据C2920S/（20S+20R）—C29ββ/（ββ+αα）泥岩成熟度交会图版中的投点结果分析认为，长7段泥页岩成熟度均达到了成熟以上（图7）。
表3 研究区长73亚段泥页岩甾类化合物相关参数

Table 3 Relevant parameters of steroids in Chang 73 sub-member mudstone in the study area

序号 层位 井号 C27/% C28/% C29/% A B C D E
1 长73 D81 52.62 22.09 25.30 0.62 0.55 46.61 21.80 31.59
2 长73 Q146 45.16 23.72 31.12 0.52 0.56 43.99 27.08 28.93
3 长73 G50 32.78 25.22 42.00 0.62 0.48 32.73 35.02 32.25
4 长73 Q27 39.69 27.53 32.78 0.64 0.46 33.46 35.96 30.58
5 长73 G52 29.32 30.20 40.47 0.60 0.56 16.09 53.71 30.20
6 长73 D49 37.18 25.83 37.00 0.60 0.48 24.85 44.08 31.07
7 长73 Q99 37.86 24.14 38.00 0.61 0.50 35.31 34.18 30.52
8 长73 G77 50.74 17.36 31.90 0.66 0.29 27.89 30.63 41.48

注：A: C29ββ/(ββ+αα); B:C2920S/(20S+20R); C:DiaC27βα(20S+20R)/%; D:DiaC28βα(20S+20R)/%; E:DiaC29βα(20S+20R)/%

图7 研究区长73亚段泥页岩C2920S/(20S+20R)和C29ββ/(ββ+αα)交会图

Fig.7 C2920S/（20S+20R） and C29 ββ/（ββ+αα） crossplot of Chang 73 sub-member mudstone in the study area

有机质中重排甾烷和规则甾烷的比值通常作为其成熟度的专属参数来判别是否达到成熟［28］。重排甾烷是指规则甾烷C-10和C-13上的甲基重排到C-5和C-14上形成的新的甾烷结构，重排甾烷的热稳定性高于规则甾烷［12］。本文研究利用MRM/GC-MS/MS的方法（m/z 217；M+=m/z 372、386、400和414分别代表C27、C28、C29和C30进行重排甾烷的检测。通过研究发现，长7段泥页岩重排甾烷DiaC27βα（20S+20R）、DiaC28βα（20S+20R）和DiaC29βα（20S+20R）的相对含量的分布范围分别为29.99%~52.35%、14.41%~32.48%和32.29%~44.71%，表明其已达到成熟阶段。
依据Ts/（Ts+Tm）值平均为0.79，CPI值平均为1.06，干酪根镜质组反射率（R O）平均为0.98%［29］，热解T max值平均为449 ℃，重排甾烷和规则甾烷的比值，C2920S/（20S+20R）—C29ββ/（ββ+αα）泥岩成熟度交会图等，综合判识研究区长73亚段泥页岩成熟度较高。

3 含油性及页岩油意义

志丹地区长7段泥页岩的TOC值分布范围为1.20%~18.86%，平均为4.65%，有机碳含量主要分布在3%~5%的范围［图8（a）］。因此，从中国湖相生油岩总有机碳含量指标来判识研究区长7段泥页岩属于优质烃源岩（TOC>1.0%）。研究区长7段泥页岩氯仿沥青“A”含量为0.48%~1.03%，属于优质烃源岩（氯仿沥青“A”>0.1%）。研究区长7段泥岩生烃潜量（S 1+S 2）值主要分布在9.44~36.3 mg/g之间，平均为20.86 mg/g［图8（d）］，其中S 1值范围为0.01~5.18 mg/g，平均为2.22 mg/g，其值主要分布在2~5 mg/g范围之内［图8（b）］；S 2值范围为0.27~57.84 mg/g，平均为18.62 mg/g，其值主要分布在10~20 mg/g范围之内［图8（c）］，说明其生烃潜力较大，利用生油潜力指标判识可知研究区长7段泥页岩属于优质烃源岩。氢指数I H分布范围为190.3~376.6 mg/g，长7段泥页岩有机质类型为Ⅱ１—Ⅱ２型；岩石热解T max值的分布范围为435~457 ℃，平均值达447 ℃［图8（e）］，处于生油高峰期，其生成烃应以液态烃为主。
图8 研究区长73亚段泥岩含油性分析

（a）有机碳含量频率分布直方图;(b)S 1频率分布直方图;(c)S 2频率分布直方图;(d)生烃潜力（S 1+S 2）频率分布直方图;(e)氢指数I H频率分布直方图;(f)氯仿沥青“A”族组分百分含量图

Fig.8 Oil bearing analysis of Chang 73 sub-member mudstone in the study area

通常岩石样品或原油中索式抽提出的氯仿沥青“A”族组分主要包括饱和烃、芳烃、非烃和沥青质，不同的比例可反映出有机烃类的物理性质。志丹地区长7段泥页岩氯仿沥青“A”族组成中饱和烃类组分含量高，范围为27%~72%，平均为52%；饱/芳值大，范围为1.2~10.38，平均为4.2；沥青质含量低，范围为1%~9%，平均为3.48%［图8（f）］。研究区长7段泥页岩有机质组分中饱和烃含量高、沥青质低的特点表明其有机烃偏轻，因此，原油具有低密度、低黏度、低凝固点的特点。研究区长7段泥页岩样品的饱和烃碳数分布在nC13—nC33之间，谱图分布形态表现为单峰形态［图4（a），图4（b）］，峰型完整，主峰碳基本以nC15、nC16为主，偏向低分子量烷烃。同时， Σ C 21 - / Σ C 22 +代表轻质组分/重质组分的比值，反映了饱和烃主峰碳数的变化，其中比值大于1的样品体现了短链优势，而比值小于1的样品体现了长链优势， Σ C 21 - / Σ C 22 +值分布在0.81~2.48之间，平均值为1.34大于1（表1），说明研究区长7段泥页岩样品中饱和烃主要以短链为优势的轻质组分为主。
鄂尔多斯盆地延长组长7段蕴藏着丰富的页岩油资源，其中长7段砂岩夹层型页岩油的勘探开发已经取得了实质性突破，纯泥页岩型页岩油的勘探开发潜力巨大，是长庆油田未来重要的油气接替资源［1-3］。志丹地区长7段泥页岩，厚度分布范围为5~30 m，累计厚度最大达30 m，分布面积约2 000 km2。同时，志丹地区长7段泥页岩氯仿沥青“A”含量较高（0.48%~1.03%），饱和烃类组分含量高，沥青质含量低、正构烷烃主峰碳基本以nC15、nC16为主，偏向低分子量烷烃，轻质组分/重质组分值体现了短链优势。因此，志丹地区长7段泥页岩具有Ⅲ类页岩油勘探潜力，在多期砂岩叠置发育型（Ⅰ类）页岩油勘探开发已经取得突破的基础上，下一步应该重视志丹地区长7段Ⅲ类页岩油的勘探，积极开展研究区长7段Ⅲ类页岩油前瞻性与探索性研究，为研究区长7段Ⅲ类页岩油的勘探开发提供地质依据和关键参数。

4 结论

（1）研究区长7段泥页岩沉积环境为弱氧化—还原的环境，母质具有水生生物和高等植物的混源型特征，长７段泥页岩有机质类型为Ⅱ１—Ⅱ２型，其成熟度较高。
（2）研究区长7段的TOC值分布范围为1.20%~18.86%，平均为4.65%，有机碳含量主要分布在3%~5%之间，泥页岩氯仿沥青“A”含量为0.48%~1.03%，生烃潜量（S 1+S 2）主要分布在9.44~36.3 mg/g之间，平均为20.86 mg/g，岩石热解T max值的分布范围为435~457 ℃，平均值达447 ℃，整体上属于优质烃源岩，含油性好。
（3）研究区长7段泥页岩沥青“A”族组成中饱和烃类组分含量高（平均为52%），饱/芳平均值大（平均为4.2）、沥青质含量低（平均为3.48%）。饱和烃碳数分布在nC13—nC33之间， Σ C 21 - / Σ C 22 +值平均为1.34，大于1.00，体现了烷烃具有短链优势，主峰碳以nC15、nC16为主，偏向低分子量烷烃，志丹地区长73亚段泥页岩具有Ⅲ类页岩油勘探潜力。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
1
付金华，李士祥，牛小兵，等.鄂尔多斯盆地三叠系长7段页岩油地质特征与勘探实践［J］.石油勘探与开发，2020，47（5）：870-883.

FU J H， LI S X， NIU X B， et al. Geological characteristics and exploration of shale oil in Chang7 Member of Triassic Yanchang Formation， Ordos Basin， NW China［J］. Petroleum Exploration and Development， 2020，47（5）：870-883.

2
付金华，牛小兵，淡卫东，等.鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段页岩油地质特征及勘探开发进展［J］.中国石油勘探，2019，24（5）：601-614.

FU J H， NIU X B， DAN W D，et al. The geological characteristics and the progress on exploration and development of shale oil in Chang7 Member of Mesozoic Yanchang Formation， Ordos Basin［J］. China Petroleum Exploration，2019，24（5）：601-614.

3
李士祥，牛小兵，柳广弟，等.鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩油形成富集机理［J］.石油与天然气地质，2020，41（4）：719-729.

LI S X， NIU X B， LIU G D， et al. Formation and accumulation mechanism of shale oil in the 7th Member of Yanchang Formation，Ordos Basin［J］. Oil & Gas Geology，2020，41（4）：719-729.

4
丁晓楠，牛小兵，关平，等 .鄂尔多斯盆地长 7 段有机地球化学参数对致密油动用效果的响应［J］.天然气地球科学，2019，30（10）：1487-1495.

DING X N，NIU X B，GUAN P，et al.Response of organic geochemical parameters of Chang 7 Member to the effect of tight oil utilization in Ordos Basin［J］.Natural Gas Geoscience，2019，30（10）：1487-1495.

5
吴江平，高峰博，陈世海.吴起—志丹地区长7优质烃源岩特征及分布研究［J］.石油地质与工程，2016，30（4）：23-25，146.

WU J P，GAO F B，CHEN S H.Study on distribution regularities of high-quality source rocks in Chang-7 reservoirs of Wuqi-Zhidan region［J］. Petroleum Geology and Engineering，2016，30（4）：23-25，146.

6
李添渊.鄂尔多斯盆地志丹地区长7烃源岩特征评价［J］.非常规油气，2017，4（1）：23-29.

LI T Y. Characteristics evaluation of Chang7 source rocks in Zhidan area in Ordos Basin［J］. Unconventional Oil & Gas，2017，4（1）：23-29.

7
李树同，王多云，陶辉飞，等.鄂尔多斯盆地三叠纪延长期湖水分布特征及演化规律［J］.沉积学报，2009，27（1）：41-47.

LI S T， WANG D Y， TAO H F， et al .The lake distribution and evolution law of the Ordos Basin， in Triassic Yanchang Period［J］. Acta Sedimentologica Sinica，2009，27（1）：41-47.

8
李树同，王多云，陶辉飞，等.坳陷湖盆湖泛层沉积特征及其石油地质意义——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例［J］.西安石油大学学报（自然科学版），2011，26（6）：14-20，6-7.

LI S T， WANG D Y， TAO H F， et al. Depositional features and petroleum geological significance of the flooding layers in depression lake basins： A case study of Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin［J］. Journal of Xi′an Shiyou University （Natural Science Edition），2011，26（6）：14-20，6-7.

9
RAISWELL R， BUCKLEY F.Degree of pyritization of iron as a paleoenvironmental indicator of bottom water oxygenation［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1988， 58（5）：812-819.

10
邓宏文， 钱凯. 沉积地球化学与环境分析［M］.兰州： 甘肃科学技术出版社，1993.

DENG H W， QIAN K. Sedimentary Geochemistry and Environmental Analysis［M］.Lanzhou： Gansu Science and Techno-logy Press， 1993.

11
王国茹， 陈洪德， 朱志军， 等. 川东南—湘西地区志留系小河坝组砂岩稀土元素特征及其地质意义［J］.石油实验地质， 2010， 32（5）： 487-495.

WANG G R， CHEN H D， ZHU Z J，et al. The characteristics and geological implications of rare earth elementsin sandstone of Lower Silurian Xiaoheba Formation in the southeastern Si-chuan-western Hunan［J］. Petroleum Geology & Experiment，2010，32（5）：487-495.

12
PETERS K E，WALTERS C C，MOLDOWAN J M．The Biomarker Guide （Volume 2）：Biomarkers and Isotopes in Petroleum Systems and Earth History［M］. 2nd ed. Cambridge：Cambridge University Press，2004：1-184．

13
杨华，张文正.论鄂尔多斯盆地长 7 段段优质油源岩在低渗透油气成藏富集中的主导作用：地质地球化学特征［J］.地球化学，2005，34（2）：147-154．

YANG H，ZHANG W Z. Leading effect of the seventh member high-quality source rock of Yanchang Formation in Ordos Basin during the enrichment of low-penetrating oil-gas accumulation：Geology and geochemistry［J］. Geochimica，2005，34（2）：147-154.

14
MOLDOWAN J M，SEIFEＲT W K，GALLEGOS E J．Relationship between petroleum composition and depositional environment of petroleum source rocks［J］.AAPG Bulletin，1985，69（8）：1255-1268．

15
PHILP R P. FAN P. LEWIS C A.Geochemical characteristics of oils from the Chaidamu， Shanganning and Jianghan Basins， China［J］.Journal of Southeast Asian Earth Sciences，1991，5（1-4）：351-358.

16
段毅，王智平，张辉，等.柴达木盆地原油烃类地球化学特征［J］.石油实验地质，2004，26（4）：359-364.

DUAN Y，WANG Z P，ZHANG H，et al. Geochemical characteristics of hydrocarbons incrude oils from the Qaidam Basin［J］. Petroleum Geology & Experiment，2004，26（4）：359-364.

17
骆垠山，张哨楠，罗小明，等. 鄂尔多斯盆地富县地区延长组原油生物标志物特征及油源对比［J］. 科技导报，2016，34（2）：129-134．

LUO Y S，ZHANG S N，LUO X M，et al. Biomarker characteristics and oil-source correlation of the Yanchang crude oil in Fuxian area，Ordos Basin［J］. Science & Technology Review，2016，34（2）：129-134.

18
HUANG W Y，MEINSHEIN W C.Sterols as ecological indicators［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，1979，43：739-745.

19
MOLDOWAN J M， SEIFERT W K， GALLEGOS E J.Relationship between petroleum compopsition and depositional environment of petroleum source rocks［J］.AAPG Bulletin，1985，69（8）：1255-1268.

20
KILLOPS S D， HOWELL V J. Complex series of pentacyclic triterpanes in a lacustrine sourced oil from Korea Bay Basin［J］.Chemical Geology，1991，91（1）：65-79.

21
MOLDOWANJ M， FAGOF J， CARLSONR M， et al.Rearranged hopanes in sediments and petroleum［J］. Geochimica et Cosmochimica Acta，1991，55（11）：3333-3353.

22
TELNAES N， ISAKSEN G H， FARRIMOND P. Unusual Triterpane distributions in lacustuine oil［J］. Organic Geoche-mistry，1992，18（6）：785-789.

23
NYTOFT H P， LUTNÆS B F， JOHANSEN J E.28-Nor-spergulanes， a novel series of rearranged hopanes［J］.Organic Geochemistry，2006，37（7）：772-786.

24
戴鸿鸣，王顺玉，陈义才.油气勘探地球化学［M］.北京：石油工业出版社， 2000： 160-161.

DAI H M， WANG S Y， CHEN Y C. Geochemistry of Oil and Gas Exploration［M］. Beijing： Petroleum Industry Press， 2000： 160-161.

25
PETERS K E，MOLDOWAN J M. The Biomarker Guide：Interpre-ting Molecular Fossils in Petroleum and Ancient Sediments［M］. New Jersey：Prentice Hall，1993：110-265．

26
PETERS K E， WALTERS C C.The Biomarker Guide：Interpreting Molecular Fossils in Petroleum and Ancient Sediments （2nd）［M］.Cambridge：Cambridge University Press， 2005.

27
HUANG D F， LI J C， ZHANG D J.Maturation sequence of continental crude oils in hydrocarbon basins in China and its significance［J］.Organic Geochemistry，1990，16（1-3）：521-529.

28
朱扬明，张春明，张敏，等. 沉积环境的氧化还原性对重排甾烷形成的作用［J］.沉积学报，1997，15（4）：103-108．

ZHU Y M，ZHANG C M，ZHANG M，et al. The effect of oxidation reduction nature of depositional environmentson the formation of diasteranes［J］. Acta Sedimentologica inica，1997，15（4）：103-108.

29
张文正，杨华，李剑锋，等.论鄂尔多斯盆地长7段优质油源岩在低渗透油气成藏富集中的主导作用——强生排烃特征及机理分析［J］.石油勘探与开发，2006，33（3）：289-293.

ZHANG W Z， YANG H， LI J F，et al. Leading effect of high-class source rock of Chang 7 in Ordos Basin on enrichment of low permeability oil-gas accumulation-hydrocarbon generation and expulsion mechanism［J］.Petroleum Exploration and Development，2006，33（3）：289-293.

Options
文章导航

/

〈 〉

陇ICP备2021001824号-7　 甘公网安备 62010202000678号
版权所有 © 《天然气地球科学》编辑部
地址：甘肃省兰州市天水中路8号　
邮编：730000　
电话：(0931)8277790　
E-mail：geogas@lzb.ac.cn
总访问量 　 今日访问 　 在线人数
技术支持：北京玛格泰克科技发展有限公司