松辽盆地上古生界烃源岩特征及有效性分析

摘 要：松辽盆地石炭系—二叠系烃源岩经历了较为复杂的构造演化，不同地区烃源岩的埋藏史、热演化史及生烃史不相同。通过对收集的资料和采集的上古生界烃源岩样品进行地球化学分析，探讨了松辽盆地不同地区石炭系—二叠系烃源岩演化特征及其有效性。结果表明：松辽盆地上古生界烃源岩有机质丰度低，有机质类型较差（主要为Ⅲ型和[KG-30x]型），现今热演化程度高（已达到成熟和过成熟阶段），后期生烃潜力有限，但不代表地质历史时期生烃贡献小；肇源、长岭地区上古生界烃源岩为后期深埋藏型，存在二次生烃，为上古生界有效烃源岩主要分布区，对天然气资源有贡献；杜尔伯特地区由于受周边侵入岩烘烤、后期浅埋深等因素的影响，古地温远高于现今地温，不能发生二次生烃，烃源岩基本无效。因此，松辽盆地肇源、长岭地区为上古生界烃源岩有利生气区。

关键词：烃源岩；热演化史；上古生界；地球化学；二次生烃；松辽盆地

中图分类号：P618.130.2；TE122 文献标志码：A

0 引 言

松辽盆地浅层勘探程度已经很高，但近几年在盆地深层也有大气田发现[117]，因此探索具有含油气远景的深部层系是有必要的。松辽盆地深部层系地质和油气资源评价是一个新的研究领域，前人在这方面所做的工作甚少，因此，可用资料少且资料品质差。上古生界石炭系—二叠系烃源岩经历的构造演化较为复杂，不同地区烃源岩的埋藏史、热演化史及生烃史有差异[1820]。针对上述情况，开展前期的盆地评价和油气资源战略选区，通过实施少量勘探工作，实现战略发现和突破，为油气资源战略选区提供理论和技术支持。笔者以松辽盆地上古生界烃源岩为研究目的层，结合前人研究成果，采用地球化学手段对烃源岩进行化验分析，对上古生界烃源岩进行有效性判识，指出烃源岩的二次生气有利区带，为该区长远勘探战略提供参考。

1 沉积演化及地层

早古生代，中朝板块和西伯利亚板块拼合形成的复杂构造带构成了松辽盆地的原始基底。在这个基底上发育了石炭系—二叠系沉积，局部地区接受了少量中下三叠统沉积。之后， 晚三叠世—早中侏罗世，印支末期的抬升运动导致前期沉积的地层被剥蚀[21]。石炭系—二叠系之上揭示的地层主要为上侏罗统和白垩系。其中，部分地区上侏罗统发育火石岭组；白垩系分为上、下两统，下白垩统自下而上划分为沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组，上白垩统主要包括青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组。嫩江组末期和明水组末期的构造运动造成上、下地层之间区域性的角度不整合，新生代以来沉积厚度较小。

松辽盆地基底及周边地区广泛分布石炭系—二叠系， 这套地层厚度大， 分布范围广。松辽盆地哲斯组、林西组、杨家沟组和杨木岗组中发育有利烃源岩，以泥岩为主[22]。盆地内上古生界钻遇烃源岩可能包括泥岩、泥板岩和灰岩。研究已经证实，上古生界并未发生大面积的区域变质，泥岩、原岩为泥岩的轻微变质岩类（板岩）和灰岩，在成岩过程中，发生变质之前可能发生过生烃过程[23]。

松辽盆地钻遇的上古生界为二叠系，烃源岩分布在2个层位：上二叠统林西组和中二叠统哲斯组。林西组在区域上可对比，主要为一套泥岩砂岩互层，暗色泥岩发育厚度较大。哲斯组在盆地内揭示的厚度较小，烃源岩以泥岩为主，少量井发现灰岩。

2 烃源岩特征

烃源岩的有机地球化学特征主要包括有机质丰度、类型与成熟度3个方面。这3个方面控制了烃源岩的生烃潜力。由于哲斯组灰岩钻遇少、样品少（主要取自昌27井、长深14井），笔者主要以泥岩样品的试验分析为基础，对松辽盆地上古生界烃源岩的地球化学特征进行评价（表1）。

图1 烃源岩有机碳含量分布

2.1 有机质丰度

松辽盆地上古生界烃源岩的有机质类型在平面上表现为：盆地北部、东部泥质烃源岩有机质类型较差，以Ⅲ型为主，而西部、南部相对较好，主要为Ⅱ2型；盆地南部长深14井和昌27井灰岩样品测试结果揭示该地区灰质烃源岩有机质类型较差，主要为Ⅲ型。综上所述，松辽盆地上古生界烃源岩母质为低等水生生物和陆生高等植物的双重来源，有机质类型主要为Ⅲ型，其次为Ⅱ2型。

2.3 有机质成熟度

3 烃源岩有效性评价

在三叠纪和早—中侏罗世，松辽盆地二叠系地层长时间暴露地表并遭受剥蚀，因此上覆地层沉积之前，二叠系生成的烃类散失严重，原生气藏遭到破坏，次生气藏形成条件不利。之后快速深埋生成的气态烃类达到烃类最大残留量后，可以向上覆地层排烃并得以保存，发生这一过程的烃源岩为有效烃源岩[30]。

3.1 生烃演化阶段

在热演化过程中，烃源岩中有机质自然演化剖面可以反映其生烃演化规律[3133]。

图7 烃源岩镜质体反射率平面分布

分析松辽盆地二

3.2 埋藏史及烃源岩有效性分析

上古生界烃源岩能否作为有效烃源岩，主要取决于其所经历的埋藏史和热演化史，也就是在上覆地层（中生界）沉积后能否再次生烃[34]。因此，笔者针对松辽盆地不同地区构造演化的差异，恢复了四深1井、长深14井、杜101井的单井埋藏史，其分别代表肇源、长岭以及杜尔伯特地区构造埋藏史特征。

埋藏史恢复结果表明：肇源、长岭地区为后期深埋藏，发生二次生烃；北部的杜尔伯特地区为后期浅埋藏，未发生二次生烃。四深1井埋藏史恢复结果显示：该井区二叠系烃源岩早期最大埋深约4 000 m，已达到高成熟—过成熟演化阶段，中生生长期的抬升剥蚀，剥蚀厚度约2 500 m，热演化受到抑制，白垩系开始快速深埋，最大埋深达5 300 m，烃源岩进一步热演化生气[图8（a）]。长深14井埋藏史恢复结果显示：该井区二叠系早期最大埋深约2 100 m，烃源岩处于低成熟—成熟阶段，中生代构造抬升，剥蚀厚度约1 800 m，白垩纪再次深埋，最大埋深达4 300 m，烃源岩达到高成熟—过成熟演化程度，发生二次生气过程[图8（b）]。杜101井埋藏史恢复结果显示：该井区二叠系早期最大埋深约为5 500 m，烃源岩达到过成熟演化阶段，中生代抬升剥蚀量约4 500 m，白垩纪最大深度约2 600 m[图8（c）]，烃源岩不能继续演化生烃，对天然气资源基本无贡献。

松辽盆地石炭系—二叠系烃源岩的热演化主要受控于盆地埋藏史[35]，推测在松辽盆地形成后肇源、长岭地区石炭系—二叠系烃源岩可能发生再次生烃，并得以有效保存。杜尔伯特地区很可能受周边侵入岩的影响导致高地温异常，古地温远高于现今地温，盆地形成后埋深的增加并不能增加烃源岩的热演化程度，该区烃源岩并不能发生再次生烃。因此，松辽盆地不同地区的上古生界烃源岩热演化史差异较大，上古生界烃源岩在地质历史上是否存在生烃贡献，主要取决于源岩的地球化学特征及其经历的地质热演化过程。

4 结 语

（1）松辽盆地石炭系—二叠系烃源岩经历了较为复杂的构造演化，不同地区烃源岩的埋藏史、热演化史及生烃史不相同，因此需要对松辽盆地不同地区石炭系—二叠系烃源岩演化分别进行研究。

（2）石炭系—二叠系烃源岩整体上有机质丰度较低，有机质类型较差，成熟度较高，剩余生烃潜力小，但不代表地质历史上生烃贡献小，部分高演化烃源岩仍具有一定的生气潜力。

（3）埋藏史恢复结果表明：松辽盆地肇源、长岭地区为后期深埋藏，石炭系—二叠系烃源岩可能发生再次生烃，为二次生烃有利区，对天然气资源有贡献；杜尔伯特地区为后期浅埋藏，石炭系—二叠系烃源岩不能发生二次生烃，对天然气资源基本无贡献。

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