神府地区太原组—本溪组烃源岩特征及生烃潜力评价

池建强

（西北大学地质学系，陕西 西安 710069）

神府地区拥有世界八大煤田之一的神府煤田，并且研究区还是我国能源重化工的重要基地，矿产资源开发成为该区经济发展的支柱。神府地区位于鄂尔多斯盆地的东北缘，跨越伊陕斜坡和晋西挠褶带2个构造单元。鄂尔多斯盆地东缘上古生界含有丰富的致密气资源，是油气勘探的重要区域。在盆地内已探明储量超过千亿立方米的致密气田有乌审旗、苏里格、神木等。

随着近年来在神府地区的致密气藏勘探开发取得了重大突破，表明该区致密气勘探的广阔前景。本文在前人研究的基础上，以神府地区太原组—本溪组烃源岩为研究对象，利用试气成果和分析化验等资料，研究了烃源岩特征，为神府地区以及周缘下一步油气勘探提供科学依据。

鄂尔多斯盆地处于西北部，是一个多旋回沉积型克拉通类含油气盆地。鄂尔多斯盆地共有六个一级构造单元盆地形态为一个向斜盆地。研究区位于鄂尔多斯盆地的东北角，横跨伊陕斜坡和晋西挠褶带2个构造单元（图1）。

神府地区地势起伏较大，水土流失严重，植被稀少，环境恶劣。本溪组和太原组都发育有煤系烃源岩,属于海陆过渡相到陆相的沉积环境。研究区地层自下而上为石炭系本溪组、二叠系太原组。石炭系本溪组岩性为深灰色泥岩、灰黑色炭质泥岩和煤层，分为本1段、本2段，与下伏马家沟组为平行不整合接触关系。二叠系太原组岩性为灰黑色煤层和深灰色泥岩较为发育，分为太1段、太2段。太原组煤层和泥岩具有较强的生烃能力，为本区天然气成藏提供较好的源岩条件。与下伏本溪组为整合接触关系。太2段：岩层颜色较深，包括灰黑色泥岩、灰色生物碎屑灰岩、泥晶生物碎屑灰岩以及黑色煤层，砂岩为中—粗砂岩以及粉砂岩。太1段：由底部斜道灰岩至顶板北岔沟砂岩，包含生物碎屑灰岩、灰白色细—粗砂岩、粉砂岩、煤层等。

其他条件相差不大，则有机质的含量越高，其生烃能力就越高。本文采用总有机碳（TOC）和生烃潜量（S1+S2）作为衡量岩石中有机质的丰度的指标。有机碳是指岩石中存在于有机质中的碳。它不包括碳酸盐岩、石墨中的无机碳。通常用占岩石质量的百分比表示。本次研宄分别统计了神府地区本溪组、太原组和山西组的煤的总有机碳含量和生烃潜量（S1+S2）。

从表1得出不同层位中的煤岩TOC平均值本溪组和太原组接近，高于山西组。其中山西组TOC平均最小为56.86%，本溪组是62.68%，太原组为62.97%。最大值为太原组TOC含量达到77.2%，山西组最小为18.3%，太原组TOC含量在48.3%～77.2%，山西组TOC含量在18.3%～74.1%，本溪组TOC含量在43.19%～75.5%。

表1 神府地区烃源岩总有机碳与热解分析结果

煤岩中的生烃潜能（S1+S2）在16.52～321.55mg/g，其中最大为山西组达到321.55，总有机碳含量也高达74.1%，本溪组有机碳含量最高为75.5%，太原组也高达69.2%。

基于烃源岩定性评价标准，从总有机碳含量来看，本溪组、太原组和山西组的煤岩都能够成为烃源岩，本溪组和太原组要好于山西组；
从生烃潜力来看本溪组煤岩最好，生烃潜力达到了184.46mg/g。因此，本溪组的煤岩是最好的烃源岩。

从有机质到油气需要经过一定的变化，衡量这种变化程度（有机质向油气转化程度）的参数为成熟度指标，在这方面的研究即为有机质的成熟度评价（表2）。

表2 烃源岩有机质程烃演化阶段划分

通过对神府地区各组分镜质组反射率分析，从图2可以看出镜质组反射率平均值在1.053%～1.260%之间分布，其中本溪组镜质组反射率平均值最高为1.260%，山西组镜质组反射率平均值最小为1.002%。山西组镜质组反射率在0.783%～1.355%之间，对应的有机质热演化为成熟—高成熟阶段，在该阶段主要生成的是成熟中质油、高成熟轻质油、湿气和凝析油；
太原组镜质组反射率在0.888%～1.195%，其对应的有机质热演化为成熟阶段，在该阶段主要生成成熟中质油；
本溪组镜质组反射率在1.22%～1.28%之间，对应的有机质热演化为成熟阶段，在该阶段主要生成的是成熟中质油（表2）。总体来说，本溪组镜质组反射率高于太原组和山西组，从本溪组到太原组再到山西组镜质组反射率总体趋势是降低的。因此，本溪组相对于太原组和山西组生烃潜力更大（表3）。

图2 神府地区不同地层镜质组反射率图

表3 神府地区不同组分镜质组反射率表

研究区绝大部分有机质为Ⅲ型，部分为Ⅱ型，产气倾向非常明显。其中:本溪组和太原组泥质岩有机质大部分都为Ⅲ型[10]。

煤层在研究区本溪组和太原组均有分布，也是主要的烃源岩层段。煤层厚度分布在17.81～30.97m之间，平均厚度为23.17m，大部分地区煤层总厚度在13～32m之间。深灰色泥岩在本区的本溪组和太原组同样也较为发育，泥岩厚度在37.23～81.37m。本溪组泥岩厚度23m以上，最大厚度在71m以上；
太原组泥岩厚度在15～48m之间。山西组比太原组泥岩厚度更大，厚度范围在50～100m，沉积厚度在79m以上，最大厚度也超过75m。由此看来，无论是煤岩还是暗色泥岩在本区广泛分布，为煤系有机质生气提供了良好的物质基础。

神府地区太原组和本溪组烃源岩在全区均有一定分布，研究发现，本区烃源岩成熟度高，进入了大量生气阶段，能够为天然气的成藏提供充足的气源。

对天然气成藏的静态条件进行了分析，通过总有机碳含量、有机物成熟度等分析了研究区烃源岩，煤层在该区稳定发育，得出煤岩TOC平均值非常接近，其值在56.86%～62.97%，其中本溪组，高于太原组和山西组；
从本溪组到山西组自下而上有机质平均含量越来越小，并且本溪组的生烃潜力和有机物生熟度远高于太原组和山西组。以此，本溪组煤系烃源岩有很好的的生烃潜力，为今后的勘探重点层位。