烴源巖地球化學(xué)研究論文范文

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1有機質(zhì)含量對比

本次采集的烴源巖樣品包括鉆井和露頭的泥質(zhì)巖（泥巖）與碳酸鹽巖（石灰?guī)r），其中野外露頭8個，鉆井6口（圖1）。對采集的鉆井和露頭樣品分別進(jìn)行了有機碳含量（TOC）測定、氯仿瀝青“A”抽提與計量、族組分分離與定量、巖石熱解、飽和烴氣相色譜等分析測試。其中，有機碳含量通過LECOCS-400碳硫測定儀進(jìn)行測定；氯仿瀝青“A”含量通過索氏抽提法利用氯仿溶劑進(jìn)行抽提獲得；族組分采用層析柱法進(jìn)行分離、定量；巖石熱解數(shù)據(jù)通過OGE-II油氣評價儀（Rock-Eval）進(jìn)行測定；飽和烴組成主要通過日本島津GC-17A氣相色譜儀進(jìn)行分析。將測試數(shù)據(jù)與前人分析數(shù)據(jù)相結(jié)合，其中石炭系露頭石灰?guī)r、鉆井泥巖和下二疊統(tǒng)露頭泥巖的樣品分析較多，其他樣品的分析數(shù)據(jù)較少，樣品少其實與該類可能烴源巖樣品不發(fā)育有一定關(guān)系。露頭與鉆井不同巖性的有機碳含量與氯仿瀝青“A”含量總體成呈正相關(guān)特征（圖2）。據(jù)圖2和表1可以較清楚地觀測到鉆井樣品與露頭樣品的有機質(zhì)含量差異。總體來看，鉆井樣品的可溶有機質(zhì)氯仿瀝青“A”含量偏高，位于上部區(qū)域。露頭樣品氯仿瀝青“A”含量偏低，位于左下部和右下部區(qū)域。仔細(xì)觀察可以看到，左下部區(qū)域主要為石炭系和下二疊統(tǒng)露頭石灰?guī)r樣品，右下部區(qū)域的樣品主要為下二疊統(tǒng)露頭泥巖樣品。很顯然，二者相比，露頭泥巖的有機碳含量和氯仿瀝青“A”含量均總體高于石灰?guī)r，所有石灰?guī)r有機碳含量在0.01%～0.83%，均值為0.09%；氯仿瀝青“A”含量分布在0.0004%～0.0247%，均值為0.0034%。下二疊統(tǒng)露頭泥巖有機碳含量在0.08%～4.45%，均值為1.79%；氯仿瀝青“A”含量0.0002%～0.0108%，均值為0.0042%（表1）。鉆井樣品主要是石炭系泥巖、石灰?guī)r與下二疊統(tǒng)泥巖，其中石炭系石灰?guī)r有機碳和氯仿瀝青“A”含量偏低，但是鉆井石灰?guī)r的氯仿瀝青“A”含量仍高于露頭石灰?guī)r，而有機碳含量最高值分布于露頭石灰?guī)r（圖2）。鉆井泥巖有機碳含量大體介于露頭石灰?guī)r和露頭泥巖之間，其氯仿瀝青“A”含量總體偏高，有部分樣品與露頭泥巖接近（圖2）。上述特征一方面反映了井下保存條件好，尤其對于可溶有機質(zhì)。但無論露頭還是井下，泥巖有機碳含量和氯仿瀝青“A”含量均高于石灰?guī)r，側(cè)面說明了石灰?guī)r作為烴源巖確實不如泥巖好。總烴含量分布與氯仿瀝青“A”含量具有類似的分布特征（圖3）。露頭泥巖的總烴含量總體高于露頭石灰?guī)r，石炭系與下二疊統(tǒng)石灰?guī)r沒有明顯不同。石炭系與下二疊統(tǒng)鉆井泥巖總烴含量分布基本一致，鉆井石灰?guī)r總烴含量沒有明顯低于鉆井泥巖，主要分布在鉆井泥巖的低值區(qū)域，但明顯高于露頭石灰?guī)r樣品。同時，還可以清楚地看到，石炭系鉆井石灰?guī)r的可溶有機質(zhì)（總烴和氯仿瀝青“A”）含量總體高于下二疊統(tǒng)露頭泥巖（圖3）。此外，熱解S1+S2也表現(xiàn)為露頭樣品明顯低于鉆井樣品（表1）。可見，上述各種有機質(zhì)豐度特征對比分析反映了鉆井樣品的保存條件確實好于露頭樣品，風(fēng)化作用對可溶有機質(zhì)的破壞比對固體有機質(zhì)（有機碳）要強。

2可溶有機質(zhì)組成對比

巖石可溶有機質(zhì)氯仿瀝青“A”由飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組成，不同組分抵抗風(fēng)化作用的能力不同，因而會在鉆井樣品與露頭樣品組成中表現(xiàn)出差異。烴類包括飽和烴和芳香烴，非烴包括膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，烴與非烴含量顯示二者具有反相關(guān)關(guān)系（圖4），鉆井樣品的烴類含量總體偏高，非烴含量偏低，露頭樣品烴類含量總體偏低，非烴含量總體偏高(表2)。飽和烴和瀝青質(zhì)含量的對比也顯示類似特征，即相同巖性的露頭樣品飽和烴含量基本都低于鉆井樣品，瀝青質(zhì)含量基本都高于鉆井樣品。作為中間組分的芳香烴和膠質(zhì)具有微弱的正相關(guān)關(guān)系（圖5），但露頭樣品與鉆井樣品看不出明顯的差別，可見風(fēng)化作用對飽和烴含量影響比較大，對瀝青質(zhì)有一定影響，對芳香烴和膠質(zhì)的影響則顯示較弱。飽和烴氣相色譜圖可以反映正構(gòu)烷烴組成特征。通過大量對比（圖6）發(fā)現(xiàn)，鉆井樣品的飽和烴組成中中低碳數(shù)烴相對含量高于露頭樣品，而露頭樣品飽和烴組成中中高碳數(shù)相對含量明顯較高。鉆井樣品和烴氣相色譜顯示的雙峰特征較為明顯，表現(xiàn)出后峰高、前鋒低的特征；露頭樣品一般也顯示雙峰型，但前峰明顯減弱，高碳數(shù)為主的后峰強度顯著加強。可見，風(fēng)化作用對低分子烴類的影響更為明顯，使得其相對含量顯著減少。

3烴源巖熱解參數(shù)對比

巖石熱解是評價烴源巖的有效方法之一，由此方法建立的指標(biāo)，不僅可評價有機質(zhì)豐度，也可評價有機質(zhì)類型[20]，尤其對于成熟度較低的泥質(zhì)巖往往更為有效。通過鉆井與露頭樣品的熱解分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)化作用對熱解參數(shù)的影響也很明顯（圖7、圖8）。露頭泥巖的氧指數(shù)和氫指數(shù)明顯偏低，石灰?guī)r明顯偏高；鉆井樣品的氫指數(shù)和氧指數(shù)大體位于露頭泥巖和露頭石灰?guī)r之間的區(qū)域，其中泥巖氧指數(shù)總體低于石灰?guī)r，氫指數(shù)總體高于石灰?guī)r（表3、圖7）。圖8清楚地展示了不同樣品氧指數(shù)與有機碳含量的反相關(guān)關(guān)系，露頭石灰?guī)r氧指數(shù)最高，有機碳含量最低；與之相比，鉆井石灰?guī)r氧指數(shù)偏低，有機碳含量偏高。下二疊統(tǒng)露頭泥巖氧指數(shù)偏低，有機碳含量偏高，下二疊統(tǒng)鉆井泥巖分布與之相近。石炭系鉆井泥巖與下二疊統(tǒng)鉆井泥巖相比，氧指數(shù)偏高，有機碳含量偏低。根據(jù)熱解S1、S2和S1+S2均值對比（圖9）來看，無論是泥巖，還是石灰?guī)r，基本都是鉆井樣品的參數(shù)值高于露頭樣品，露頭樣品石炭系石灰?guī)r參數(shù)值低于下二疊統(tǒng)石灰?guī)r，鉆井樣品下二疊統(tǒng)泥巖參數(shù)值低于石炭系泥巖。熱解Tmax與S1/(S1+S2)關(guān)系（圖10）顯示，各種鉆井樣品的S1/(S1+S2)都有較大的變化范圍，多數(shù)露頭碳酸鹽巖樣品未測出Tmax值，說明風(fēng)化作用對碳酸鹽巖的熱解S2峰影響很大，從而影響Tmax。泥巖分析數(shù)據(jù)較多，鉆井泥巖與露頭泥巖相比，S1/(S1+S2)沒有明顯差異；而Tmax差異顯著，下二疊統(tǒng)露頭泥巖明顯偏高，石炭系和下二疊統(tǒng)鉆井泥巖明顯偏低，露頭石灰?guī)r樣品的數(shù)據(jù)與鉆井泥巖接近，基本分布于同一區(qū)域。上述不同樣品間熱解參數(shù)的差異，一方面與沉積特征有關(guān)，另一方面與風(fēng)化作用密切相關(guān)。不同層位鉆井或露頭樣品間參數(shù)的差異與沉積境、水體性質(zhì)等原始沉積特征有關(guān)，石灰?guī)r和泥巖有機質(zhì)特征的差異主要與沉積特征的不同有關(guān)，而同一層位同一巖性樣品在鉆井和露頭上的差異主要與風(fēng)化作用有關(guān)，泥巖比石灰?guī)r抵抗風(fēng)化作用的能力要強。

4結(jié)論

本次采集了大量野外露頭烴源巖樣品和鉆井樣品，彌補了前人露頭樣品不足和鉆井樣品分析數(shù)據(jù)較少的實際，但仍有部分層位不同巖性如下二疊統(tǒng)鉆井泥巖和石炭系鉆井石灰?guī)r樣品少，這與鉆井泥巖取心少有關(guān)，有待以后新井鉆探后補充。但總體上，不同巖性烴源巖有機質(zhì)特征的差異還是比較清楚的。石炭系與下二疊統(tǒng)泥巖有機碳含量和氯仿瀝青“A”含量均高于石灰?guī)r，石灰?guī)r作為烴源巖其有機質(zhì)豐度確實總體比泥巖差，主要與沉積環(huán)境和物質(zhì)來源不同有關(guān)。鉆井樣品的保存條件好于露頭樣品。同一層位同一巖性樣品在鉆井和露頭上的有機質(zhì)特征差異與風(fēng)化作用有關(guān)。風(fēng)化作用不僅影響可溶有機質(zhì)的總體組成，也破壞低分子烴類，對可溶有機質(zhì)的破壞總體比對固體有機質(zhì)要強。泥巖比石灰?guī)r抵抗風(fēng)化作用的能力要強。在利用露頭樣品評價烴源巖尤其是碳酸鹽巖烴源巖時必須考慮風(fēng)化作用的影響，這對于其他地區(qū)類似的烴源巖研究可以提供借鑒。

作者：高崗剛文哲梁浩焦立新單位：江蘇大學(xué)馬克思主義學(xué)院