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　　题 目： 鄂尔多斯盆地直罗油田延长组地球化学特征

　　一、课题研究的目的和意义

　　鄂尔多斯盆地位于华北克拉通西部，是发育在其上的一个叠合盆地[1-2]，发育多套含油气层系，盆地内三叠系延长组是我国陆相三叠系地层中研究最早、发育齐全的地层剖面，也是盆地内最早获得油气发现的地层，因而多年来一直是勘探开发的主要目的层[3]。

　　油气地球化学是应用化学原理，尤其是有机化学的理论和观点来研究地质体中与油气有关的有机质的来源、时空分布、化学组成、结构、性质及演化，探讨有机质向油气转化的过程和机理，研究油气的初次和二次运移、油气的次生改造和蚀变、油气藏聚集特征、油气藏形成过程及油气田开发过程中的有机—无机相互作用、油气组成的变化及其规律和意义，以及运用这些知识来指导油气勘探和开发的一门科学 [4]。

　　本文对鄂尔多斯盆地直罗油田延长组烃源岩和原油地球化学特征进行研究分析 ,旨在充分挖掘蕴藏在资料中的地球化学信息,优选油气勘探靶区,判断油气来源，指导该盆地的油气勘探工作;同时,对于促进油气化探基础理论的研究、 改进油气化探方法和指标的应用、提高油气化探在油气勘探中的地位也具有重要的作用。

　　二、国内外研究现状

　　鄂尔多斯盆地含有丰富的油气资源,为中国第二大沉积盆地,总面积约37×104km2。它东起吕梁山脉,西抵贺兰山、六盘山一线,南到秦岭北坡,北达阴山南麓,行政区划跨陕、甘、宁、蒙、晋五省区。盆地经历了早古生代陆表海、晚古生代滨海平原、中生代内陆湖盆和新生代周边断陷四个阶段。盆地主体构造性质稳定，自古生界以来，盆地一直以整体的升降运动为主，盆内地层产状平缓，倾角<1°。盆地周缘断层发育，盆地内部少见，背斜不发育，油气藏主要以大型岩性、地层圈闭为主。盆地东部上古生界煤层气储层孔隙类型以气孔和植物组织孔占优势;孔隙体积比中，大孔和微孔达80%～90%。目前,鄂尔多斯盆地内已探明天然气储量12337.44×108m3,是中国第一个探明地质储量上万亿的大气区。由于该区特殊的自然地理条件,物探应用效果受到影响,而油气化探由于拥有快速、 经济和适用性广等特点,正好可以广泛使用[5-6,9,11]。

　　鄂尔多斯盆地是一个多构造旋回、多沉积类型的大型克拉通盆地。从地质时代和有机质类型来说,盆地先后沉积发育了寒武一奥陶系海相碳酸盐岩生油岩、石炭一二叠系海陆交互相含煤层系生气岩、上三叠统长2+3半深湖一深湖相黑色泥页岩生油岩和上三叠统中、上段一侏罗系延安组含煤层系生气岩。四套生油、气岩的一些地球化学参数概括于表中。可以清楚地看出, 盆地古生界和中生界各发育了一套偏腐泥型生油岩和一套含煤层系腐殖型生气岩。需要指出的是, 石炭—二叠系煤系生气岩中包含了一定厚度的灰岩, 其母质类型为腐泥型一混合型。

　　在晚三叠纪, 鄂尔多斯地区经历了陆相湖盆形成、发育及其衰亡的演化过程, 在湖盆发育的鼎盛时期(长8—长6期), 发育了半深湖一深湖相的腐殖一腐泥型生油岩。该套生油岩伴随着湖盆的扩张而发育, 并随着湖盆的收缩, 而逐步消失, 即在长8期湖盆坳陷中心及邻近地区开始形成, 长7期最为发育, 无论是厚度还是分布范围均达到最大, 长6—长4+5期伴随着湖盆的逐步收缩, 该套生油岩的分布范围明显缩少, 仅在湖盆沉积中心可能仍有发育。该套生油岩以黑色泥、页岩为主、单层厚度相对较大, 一般在5m以上, 累计厚度一般为几十米,最大可达一百几十米。该套生油岩的有机质丰度高,平均有机碳含量达5%左右, 沥青“A ” 和烃含量也高, 有机母质类型为腐泥型和腐殖一腐泥型。模拟实验表明, 该套生油岩的生烃能力很强, 产油率可达400kg/t(残余有机碳), 其产烃率与渤海湾盆地下第三系好的生油岩相当。该套生油岩的总生烃量、排烃量均很大。

　　作为我国最老的油区，自1907年延长第一口钻井出油至今，鄂尔多斯盆地油气勘探已有近百年的历史，大致走过了石油勘探初期(1907-1949)、现代油气综合勘探期(1950-1979)、油气勘探协调发展期(1980-1990)和天然气勘探快速发展期(1991年至今)4个阶段的辉煌历程(长庆油田石油地质志编写组，1992)。目前，盆地油气勘探区域已由陕北延长一隅扩展到全盆，勘探深度由浅层转向浅层与深层并举，勘探层位由中生界扩展到古生界，勘探对象由背斜油气藏扩展到地层、岩性、古地貌、古岩溶、不整合面及构造等多种因素不同程度控制的隐蔽油气藏;已累计建成30多个大中型、超大型油气田，占据盆地主体的长庆油田，其年产油量已从1970年的0.48×104t发展到2000年的464×104t。2000年全盆年产石油710×104t、天然气20×108m3。特别最近30年来，以马岭油田(1970)、安塞三叠系亿吨级大油田(1983)、长庆气田(1989)及苏里格气田(2000)等为代表的几个具有里程碑重大意义的发现，铸就了鄂尔多斯盆地油气勘探的辉煌，使它成为我国北方最大的天然气勘探生产基地、国家“西气东输”重大工程的主要天然气气源地之一。

　　半个多世纪的勘探实践中，先后有长庆油田、地矿部第三普查大队、西北大学、成都理工大学、中科院地质所等多家单位的众多科研人员对鄂尔多斯盆地的形成演化、地层系统、沉积体系和储层特征做了大量的研究工作，对盆地的认识形成了丰富的理论体系，同时也积累了可靠的实践经验。从勘探的实践来看，20世纪70年代，勘探重点集中在西缘断褶带长8、长10油层组;进入80年代，随着对全盆地的系统研究，在三角洲沉积理论的指导下，相继发现了安塞、志靖、靖安等亿吨级油田;近年来，随着隐蔽性油气藏勘探理论的引入，在西峰发现了大规模的油田，在姬塬、白豹。合水等地也初步形成探明储量超亿吨的资源，展现出非常广阔的勘探前景。

　　三叠系延长组的油气勘探，从1907年延长第一口钻井出油到近年来西峰油田的建成，基本贯穿了盆地油气勘探的整个历程。在1907-1949年的石油勘探初期，延长组油气主要集中于陕北局部地区，发现了延长、永平两个延长组油田;而大规模的延长组石油勘探主要是最近30年，先后发现和建成投产马家滩、红井子、马岭、甘谷驿、直罗、下寺湾、子长、安塞、西峰等以延长组为主要产层的油田，建立起以长庆油田和延长油田为主体的石油工业基地[7]。

　　而研究区直罗油田位于葫芦河中游的和尚塬地区。地质构造位于盆地东部陕北斜坡带，构造背景为西倾大单斜，油田在直罗鼻褶群的葫芦河鼻状背斜上。含油层系为延长组的长2，油层组厚50m, 属三角洲分流河道沉积。砂层总厚度30m，含油砂层厚5-18m。纵向上由5-14个单砂体组成，其间夹5-12个单层厚度小于1m的致密砂岩，各砂体有相互叠加或下切的现象，具有多期河流摆动沉积的特点。储层的岩性为浅灰色、灰绿色岩屑质长石细粒砂岩，填隙物含量10%～15%，成分以绿泥石、高岭石为主，微细层理发育，局部可见斜交或垂直裂缝。储层以粒间空隙为主，次为晶间孔。孔隙结构细微，平均孔径6～8μm，喉道半径0.11～7.25μm，喉道半径主峰值为1.5～3.75μm,喉道半径大于0.1μm的有效孔隙体积占58.5%。油层平均空孔隙度17.1%，渗透率差，平均渗透率7.3×10-3μm2。油层原始含油饱和度低，油基泥浆取小饱和度仅42%。油藏实际含油高度42.8m,全部处于油水过渡带内，构造高部位油气界面附近含水20%～50%，油水边缘含水达90%。储油层属亲水型，自吸水量达20%，不吸油[5]。

　　在研究烃源岩地球化学特征时，主要从烃源岩有机质丰度、有机质类型、饱和烃气相色谱特征、甾萜化合物组成特征等方面入手。烃源岩有机质丰度指标有残余有机碳含量〔TOC，%)、氯仿沥青“A”含量(EOM，%)、总烃含量(HC，%)、岩石热解生烃潜量(S1+S2，mg/g)等。有机质类型是衡量烃源岩的质量指标，主要从显微组分、岩石热解、氯仿沥青“A”族组分等方面分析。饱和烃气相色谱图包含了丰富的饱和烃资料，一般常用正烷烃分布曲线、主峰碳数、轻重比∑C21-/∑C22+或(C21+ C22)/(C28+ C29)、碳数分布范围、奇偶优势指数(OEP)和碳优势指数(CPI)以及姥鲛烷和植烷的相对含量来反映有机质的来源、成熟度和沉积环境 [8,13]。

　　在研究原油地球化学特征时，主要从原油物理性质、原油族组成与饱和烃气相色谱特征、原油同位素特征、原油甾萜化合物特征、原油芳香烃地球化学特征等方面入手。

　　王传远、段毅等于2009年发表的论文对鄂尔多斯盆地延长组地球化学特征和油源进行了分析研究。研究结果表明，鄂尔多斯盆地上三叠统延长组原油属于同一成因类型;原油有机母质为藻类和高等植物的混源型，原油形成于弱还原和淡水或微咸水环境，为成熟原油。油源对比表明，鄂尔多斯盆地上三叠统延长组原油主要来自长7油层组烃源岩。

　　三、毕业设计(论文)的主要内容

　　(1) 区域地质概况

　　简要介绍研究区的地层、储层及盖层等基本石油地质条件;

　　(2) 直罗油田延长组烃源岩生物标志特征

　　从烃源岩有机质丰度、类型及成熟度等方面及抽提物族组成等方面论述其特征;

　　(3) 直罗油田长2、长6油层组原油地球化学特征

　　从原油的饱和烃、芳烃等主要生物标志物方面进行研究;

　　(4) 直罗油田延长组油源对比

　　根据烃源岩与原油中生物标志物特征进行对比。

　　四、研究方法及技术路线

　　1. 研究方法

　　广泛收集和学习前人的研究成果和资料，根据实际的地质资料，运用sufer8.0、Excel等工具作出相关图件。根据延长组烃源岩有机碳含量分析、氯仿沥青“A”族组分分离、热解分析，对烃源岩做出评价。对烃源岩和原油做族组成分析、氯仿沥青“A”饱和烃色谱分析、氯仿沥青“A”饱和烃色质色谱—质谱(GC一MS)分析，得出烃源岩与原油的地球化学特征。

　　2.技术路线

　　(1) 采集研究区具代表性的长4+5、长6、长7烃源岩样品及长2、长6油层组的原油样品;

　　(2) 烃源岩样品经索氏抽提将原油样品与烃源岩抽提物沉淀沥青质，可溶部分用层析法进行族组分分离，分别用正己烷、正己烷/二氯甲烷混合溶剂及甲醇洗脱饱和烃、芳烃和非烃组分;

　　(3) 用色谱-质谱联用仪(GC-MS)对饱和烃馏分进行分析鉴定;

　　(4)运用甾烷萜烷指纹对比法和生物标志化合物参数对比法，从原油的成熟度、母源性质及其形成环境等方面对原油进行分析，对比找出源岩。

　　五 、研究步骤

　　(1)调研科技文献及内部科研报告，完成开题报告;

　　(2) 采集研究区具代表性的原油样品及烃源岩样品，对其进行各项地球化学分析实验，分析实验数据，编制所需图件;

　　(3) 根据烃源岩与原油中生物标志物特征进行对比，探讨原油来源及成因;

　　(4) 编写、修改论文;

　　(5) 论文答辩。

　　六 、阶段进度计划

　　1. 20XX年12月1日至20XX年2月20日：翻译外文文献;

　　2. 20XX年2月21日至3月15日：收集资料及编写开题报告;

　　3. 20XX年4月：制作论文图件;

　　4. 20XX年5月：编写、修改毕业论文及准备幻灯片;

　　5. 20XX年6月：答辩

　　参考文献

　　[1] 孙国凡,谢秋元,刘景平等. 1986.鄂尔多斯盆地的演化叠加与含油气性[J].石油与天然气地质, 7(4): 356-366.

　　[2] 吴崇筠,薛叔浩. 1993.中国含油气盆地沉积学[M].北京:石油工业出版社, 268-293.

　　[3] 杨华，田景春，王峰，夏青松，等.2009.鄂尔多斯盆地三叠纪延长组沉积期湖盆边界与底形及事件沉积研究.北京：地质出版社.1

　　[4] 卢双舫，张敏，等.2008.油气地球化学.北京：石油工业出版社

　　[5] 何自新，贺静，等.2004. 鄂尔多斯盆地中生界储层图册. 北京:石油工业出版社.183

　　[6] 赵克斌.2009.鄂尔多斯盆地地球化学特征与受控因素.石油实验地质，第31 卷第1 期

　　[7] 谢渊，王剑，等.2004. 鄂尔多斯盆地东南部延长组湖盆致密砂岩储层层序地层与油气勘探.北京：地质出版社

　　[8] 张刚庆.2009.板桥凹陷烃源岩地球化学特征及原油成因研究.中国地质大学硕士学位论文

　　[9] 成素琴.2008.鄂尔多斯盆地富县探区地层划分与对比.内蒙古石油化工，2008年第28期

　　[10] 侯林慧，彭平安，于赤灵，张文正，张辉，等.2007.鄂尔多斯盆地姬塬—西峰地区原油地球化学特征及油源分析.地球化学第36卷第5期,497-506

　　[11] 王传远,段毅,等.鄂尔多斯盆地上三叠统延长组原油地球化学特征及油源分析.高校地质学报，第15卷弟3期，380-386

　　[12] 张文正，李剑峰，等.鄂尔多斯盆地油气源研究.中国石油勘探,第6卷第4期,28-36

　　[13] 杨平, 尹福光, 刘建清, 陈文彬等.南羌塘坳陷中侏罗统烃源岩地球化学特征及油源研究.中国西部油气地质,第2 卷第3 辑，297-301

　　[14] 刘洛夫,妥进才,于会娟,等.2000.柴达木盆地北部地区侏罗系烃源岩地球化学特征. 石油大学学报(自然科学版), 第24卷,第1期

　　[15] Kenneth E. Peters, L. Scott Ramos, John E. Zumberge,Zenon C. Valin, Kenneth J. Bird.De-convoluting mixed crude oil in Prudhoe Bay Field,North Slope, Alaska. Organic Geochemistry 39 (2008) 623–645

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