涂建琪　董義國　張　斌南紅麗李成建　王曉梅　費(fèi)軒冬周文寶

1.中國石油勘探開發(fā)研究院石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究中心 2.中國石油油氣地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院 4.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院

鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組規(guī)模性有效烴源巖的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義

涂建琪1,2董義國1,3張斌1,2南紅麗1,4李成建1,4王曉梅1,2費(fèi)軒冬1,2周文寶1,2

1.中國石油勘探開發(fā)研究院石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究中心 2.中國石油油氣地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院 4.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院

涂建琪等.鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組規(guī)模性有效烴源巖的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義.天然氣工業(yè)，2016,36(5):15-24.

盡管對于鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組天然氣的來源問題一直都存在著不同的認(rèn)識，但所有觀點(diǎn)均不認(rèn)為馬家溝組自身發(fā)育TOC＞0.5%的規(guī)模性烴源巖。通過分析該盆地中東部奧陶系近年來大量新鉆井的巖心和巖屑樣品，揭示了馬家溝組不同巖石類型烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度特征，首次發(fā)現(xiàn)并證實(shí)馬家溝組存在有機(jī)質(zhì)豐度高的規(guī)模性有效烴源巖。研究結(jié)果表明：①馬家溝組有效烴源巖的巖性主要為暗色薄層—厚層狀含云泥巖、云質(zhì)泥巖和泥云巖，其富集分布明顯受沉積相的控制，馬家溝組沉積期間海退期較海侵期更有利于規(guī)模性有效烴源巖的發(fā)育，層位上主要集中分布在馬五上段，其次為馬五中—下段、馬三段和馬一段；②平面上有效烴源巖圍繞米脂鹽洼呈雙環(huán)帶狀分布，次級洼陷有效烴源巖呈中厚—厚層狀，累計(jì)厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高；③有效烴源巖在米脂凹陷中心和次級隆起則呈薄層狀，累計(jì)厚度小、有機(jī)質(zhì)豐度低；④有效烴源巖的有機(jī)碳含量變化范圍為0.30%～8.45%，其生烴母質(zhì)為浮游藻類和疑源類，有機(jī)質(zhì)類型為腐泥型或偏腐泥混合型。結(jié)論認(rèn)為：該盆地奧陶系有效烴源巖普遍處于過成熟階段，以產(chǎn)干氣為主，生氣量大，是馬家溝組天然氣的主要貢獻(xiàn)者。

鄂爾多斯盆地 奧陶紀(jì) 規(guī)模性有效烴源巖 有機(jī)質(zhì)豐度 含云泥巖 云質(zhì)泥巖 泥云巖 沉積相

NATUR. GAS IND. VOLUME 36, ISSUE 5, pp.15-24,5/25/2016. (ISSN 1000-0976; In Chinese)

1　研究背景

自20世紀(jì)80年代末鄂爾多斯盆地靖邊氣田（即中部氣田）被發(fā)現(xiàn)和勘探以來，有關(guān)奧陶系馬家溝組天然氣的成因來源長期以來便爭議不斷，主要存在著以下3種觀點(diǎn)：①自生自儲(chǔ)油型氣為主，主要由有機(jī)碳含量（TOC）小于0.2%的高—過成熟碳酸鹽巖烴源巖生成［1-3］；②煤型氣為主，主要由石炭系—二疊系高—過成熟煤系烴源巖生成的煤型氣與石炭系石灰?guī)r生成的少量油型氣的混合氣“倒灌”后側(cè)向運(yùn)移成藏［4-7］；③外生內(nèi)儲(chǔ)油型氣為主，主要是盆地西部/西南部中—上奧陶統(tǒng)泥灰?guī)r和頁巖生成的液態(tài)烴類長距離運(yùn)聚于中央古隆起控制的斜坡部位，而后進(jìn)一步裂解擴(kuò)散運(yùn)移進(jìn)入盆地內(nèi)部馬家溝組儲(chǔ)層，和石炭系—二疊系生成的煤型氣相混合［8-10］。上述3種觀點(diǎn)雖然看法迥異，但均認(rèn)為奧陶系馬家溝組為淺水碳酸鹽巖臺地沉積，屬于非烴源巖發(fā)育的“消耗”—“稀釋”模式，馬家溝組不發(fā)育TOC＞0.5%的規(guī)模性油氣源巖［9-17］。

近年來有關(guān)國內(nèi)外海相烴源巖發(fā)育特征及有機(jī)質(zhì)豐度下限的研究成果表明，大面積分布、具有一定厚度、TOC介于1%～2%的暗色泥質(zhì)巖和泥質(zhì)碳酸鹽巖是海相大油（氣）田形成的必要條件，而TOC值很低的純碳酸鹽巖則形成不了大油氣田［18-19］。對于高—過成熟階段的海相烴源巖評價(jià)來說，有效油源巖的TOC下限不應(yīng)低于0.5%，而有效氣源巖的TOC下限不應(yīng)低于0.3%，優(yōu)質(zhì)烴（油）源巖的TOC下限則不應(yīng)低于1.0%［20-22］。因此，鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組除存在TOC＜0.2%低有機(jī)質(zhì)豐度的巨厚海相純碳酸鹽巖之外，是否還發(fā)育TOC＞0.5%，甚至TOC＞1.0%的規(guī)模性有效烴源巖無疑就成為人們普遍關(guān)注的問題。這不僅關(guān)系到對奧陶系馬家溝組氣源等長期爭論不休的焦點(diǎn)問題的進(jìn)一步認(rèn)識，更直接關(guān)系到該盆地奧陶系下一步天然氣勘探方向的抉擇。

鄂爾多斯盆地馬家溝組分布于盆地的中東部地區(qū)，靖邊氣田（即中部氣田）即位于此區(qū)域；縱向上自下而上分為馬一段—馬六段共6個(gè)明顯的巖性段，馬二段、馬四段和馬六段沉積期為海進(jìn)期，巖性以石灰?guī)r、白云巖為主，馬一段、馬三段和馬五段沉積期為海退期，巖性以含泥云巖、泥云巖、云質(zhì)泥巖以及膏鹽巖為主［23］；馬五段進(jìn)一步細(xì)分為10個(gè)亞段，并可分為上、中、下3個(gè)部分，即馬五上段（馬五1—馬五4）、馬五中段（馬五5）和馬五下段（馬五6—馬五10）。從國內(nèi)外的油氣研究和勘探實(shí)踐來看，含油氣盆地和含膏鹽盆地存在著密切的關(guān)系，局限蒸發(fā)臺地環(huán)境有利于高有機(jī)質(zhì)豐度烴源巖的發(fā)育。為此，筆者將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組的膏鹽湖沉積體系，在過去研究成果的基礎(chǔ)上［24］，通過對盆地中東部奧陶系近年來大量新鉆井的巖心和巖屑樣品進(jìn)行有機(jī)地球化學(xué)分析，進(jìn)一步揭示了奧陶系馬家溝組不同巖石類型烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度特征，發(fā)現(xiàn)并證實(shí)奧陶系馬家溝組存在有機(jī)質(zhì)豐度高的規(guī)模性有效烴源巖，闡明了馬家溝組有效烴源巖的發(fā)育層段和分布特征，計(jì)算了有效烴源巖的生烴強(qiáng)度和資源量，揭示了馬家溝組巨大的生烴能力和勘探潛力。

2　烴源巖的有機(jī)地球化學(xué)特征

2.1有機(jī)質(zhì)豐度

對于海相沉積巖來說，并非所有巖性的巖石都能成為烴源巖，高能環(huán)境或過于氧化的環(huán)境不利于海相烴源巖的發(fā)育，較好的海相烴源巖通常發(fā)育于低能水體及相對還原的環(huán)境中。因此根據(jù)巖性，鄂爾多斯盆地馬家溝組的可能烴源巖應(yīng)是暗色（深灰色、灰黑色和黑色）的純碳酸鹽巖類（包括石灰?guī)r、白云巖、含泥灰?guī)r和含泥云巖）和泥質(zhì)碳酸鹽巖類（包括含云泥巖、云質(zhì)泥巖、泥云巖、灰質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r）兩大類；由于鄂爾多斯盆地馬家溝組現(xiàn)今處于高—過成熟階段，巖石熱解指標(biāo)、氯仿瀝青“A”含量等地球化學(xué)指標(biāo)受成熟度的影響難以用于有機(jī)質(zhì)豐度評價(jià)，巖石的有機(jī)碳含量（TOC）成為唯一可用指標(biāo)。

馬家溝組916個(gè)暗色泥質(zhì)碳酸鹽巖類樣品的TOC變化范圍為0.17%～8.45%，平均值為0.83%，整體上接近優(yōu)質(zhì)油源巖標(biāo)準(zhǔn)；其中TOC＞0.3%、TOC＞0.5%和TOC＞1.0%的樣品分別占全部分析樣品數(shù)的86%、66%和33%，即有效氣源巖占86%，有效油源巖占66%，優(yōu)質(zhì)油源巖占33%；與此相對比，馬家溝組823個(gè)暗色純碳酸鹽巖類樣品TOC變化范圍為0.03%～0.32%，幾乎均小于0.3%，平均值僅為

0.18%，且超過70%樣品的TOC＜0.2%，屬于非烴源巖或差烴源巖，既不能作為有效氣源巖，更不能作為有效油源巖（圖1）。因此，鄂爾多斯盆地馬家溝組存在著大量的暗色泥質(zhì)碳酸鹽巖（包括泥質(zhì)巖）有效烴源巖。

圖1　奧陶系馬家溝組可能烴源巖有機(jī)碳頻率分布圖

2.2有效烴源巖的巖石類型

馬家溝組有效烴源巖的巖石類型頗具特色，主要為黑色、灰黑色、深灰色等暗色的含云泥巖、云質(zhì)泥巖和泥云巖（這與上覆的上古生界石炭系—二疊系煤系中含有的灰質(zhì)泥巖和泥灰?guī)r等烴源巖的巖性截然不同），頁理或紋層十分發(fā)育，肉眼清晰可辨（圖2-a～圖2-d），進(jìn)一步的顯微鏡下分析表明，有效烴源巖頁理或紋層十分發(fā)育的原因是普遍存在顯微紋層，顯微紋層分別為富泥晶白云石紋層、富有機(jī)質(zhì)紋層的藻紋層以及富黏土紋層，三者縱向上相互疊置，組成了二層式或三層式沉積結(jié)構(gòu)，這與中國酒西盆地主力生油巖——下白堊統(tǒng)湖相云質(zhì)泥巖、泥云巖的巖石類型及其顯微紋層結(jié)構(gòu)非常類似［25］，藻紋層為微透明或不透明的褐色—黑色，由于熱演化程度較高，已無熒光（圖2-e）。

圖2　奧陶系有效烴源巖巖心的宏觀和微觀特征圖

2.3有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型是烴源巖有機(jī)質(zhì)生源構(gòu)成的綜合反映。顯微鏡下分析表明，浮游藻類和疑源類是該區(qū)馬家溝組有效烴源巖的主要生烴母質(zhì)；有效烴源巖的干酪根顯微組分以腐泥組為主，腐泥無定形體占絕對優(yōu)勢，一般超過85%，并可見少量保存較完整的藻類體和疑源類個(gè)體（圖2-f～圖2-g），其他顯微組分為海相鏡質(zhì)體和海相惰質(zhì)體，除個(gè)別樣品外，兩者含量加起來一般不超過15%（圖3）；有效烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型為腐泥型或偏腐泥混合型。

圖3　奧陶系有效烴源巖干酪根顯微組分組成特征圖

2.4有機(jī)質(zhì)成熟度

早古生代海相烴源巖由于缺乏高等植物的發(fā)育而無鏡質(zhì)體的存在，無法直接用鏡質(zhì)體反射率標(biāo)定有機(jī)質(zhì)成熟度，目前國內(nèi)外主要選擇鏡狀體（海相鏡質(zhì)體）作為反射率測定對象，直接用鏡狀體（海相鏡質(zhì)體）反射率作為早古生代烴源巖的有機(jī)質(zhì)成熟度指標(biāo)來反映其熱演化程度，尤其是在高—過成熟階段［26-27］。馬家溝組有效烴源巖的等效鏡質(zhì)體反射率（Ro）普遍超過2.0%，處于過成熟階段，以產(chǎn)干氣為主，吳起—安塞—石樓一帶以南的等效鏡質(zhì)體反射率（Ro）超過2.5%，區(qū)域上變化趨勢呈南高北低，向東北方向逐漸變低，在神木—府5井一帶等效鏡質(zhì)體反射率（Ro）為1.5%左右，處于高成熟早期階段（圖4）。

3　烴源巖的規(guī)模性發(fā)育與分布

3.1烴源巖的縱向發(fā)育層段

表1為鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組各層段可能烴源巖的有機(jī)碳含量分布情況?？梢钥闯觯?/p>

圖4　奧陶系頂面等效鏡質(zhì)體反射率等值線圖

1）馬五上段的449個(gè)暗色泥質(zhì)碳酸鹽巖類樣品的TOC變化范圍為0.18%～7.48%，平均值為1.14%，整體上達(dá)到了優(yōu)質(zhì)油源巖標(biāo)準(zhǔn)，有效氣源巖占88%，有效油源巖占72%，優(yōu)質(zhì)油源巖占43%，有效烴源巖的巖性為含云泥巖、云質(zhì)泥巖和泥云巖，且多呈中厚層—厚層狀分布，說明馬五上段存在大量的有效烴源巖。

2）馬五中—下段的225個(gè)暗色泥質(zhì)碳酸鹽巖類樣品TOC變化范圍為0.19%～8.45%，平均值為0.96%，接近于1.0%，整體上達(dá)到了優(yōu)質(zhì)油源巖標(biāo)準(zhǔn)，有效氣源巖占93%，有效油源巖占80%，優(yōu)質(zhì)油源巖占33%，有效烴源巖的巖性為含云泥巖、云質(zhì)泥巖和泥云巖，且多呈中厚層—厚層狀分布，說明馬五中—下段存在大量的有效烴源巖。

3）馬四段的38個(gè)暗色泥質(zhì)碳酸鹽巖類樣品TOC變化范圍為0.17%～1.80%，平均值為0.53%，整體上達(dá)到有效油源巖標(biāo)準(zhǔn)，有效氣源巖占71%，有效油源巖占39%，優(yōu)質(zhì)油源巖占10%，有效烴源巖的巖性為灰質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r和泥云巖，但多呈薄層狀?yuàn)A層分布，累計(jì)厚度只占各自井馬四段厚度的1%～2%，說明馬四段只存在少量的有效烴源巖。

4）馬三段的98個(gè)暗色泥質(zhì)碳酸鹽巖類樣品TOC變化范圍為0.18%～4.15%，平均值為0.71%，整體上達(dá)到了有效油源巖標(biāo)準(zhǔn)，有效氣源巖占77%，有效油源巖占43%，優(yōu)質(zhì)油源巖占17%，有效烴源巖的巖性為含云泥巖、云質(zhì)泥巖和泥云巖，且多呈中厚層—厚層狀分布，說明馬三段存在大量的有效烴源巖。

5）馬二段的35個(gè)暗色泥質(zhì)碳酸鹽巖類樣品TOC變化范圍為0.17%～0.99%，平均值為0.41%，整體上達(dá)到了有效氣源巖標(biāo)準(zhǔn)，有效氣源巖占79%，有效油源巖占36%，有效烴源巖的巖性為灰質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r和泥云巖，且灰質(zhì)泥巖或泥灰?guī)r多呈薄層狀?yuàn)A層分布、泥云巖多呈中厚層狀分布，說明馬二段存在一定數(shù)量的有效烴源巖。

6）馬一段的41個(gè)暗色泥質(zhì)碳酸鹽巖類樣品TOC變化范圍為0.18%～1.41%，平均值為0.42%，整體上達(dá)到了有效氣源巖標(biāo)準(zhǔn)，有效氣源巖占58%，有效油源巖占19%，優(yōu)質(zhì)油源巖占7%，有效烴源巖的巖性為含云泥巖、云質(zhì)泥巖和泥云巖，且多呈中厚層—厚層狀分布，說明馬一段存在較多的有效烴源巖。

7）馬家溝組各層段的暗色純碳酸鹽巖類樣品TOC值幾乎均小于0.3%，平均值僅為0.18%，屬于非烴源巖或差烴源巖，既不能作為有效氣源巖，更不能作為油源巖。

通過以上分析可以看出，該區(qū)馬家溝組有效烴源巖發(fā)育層段縱向上表現(xiàn)為明顯的非均質(zhì)性，有效烴源巖在海退期沉積的馬五段、馬三段、馬一段較海進(jìn)期沉積的馬四段、馬二段更為發(fā)育富集，說明海退期較海侵期更有利于有效烴源巖的發(fā)育，有效烴源巖發(fā)育層段主要集中于馬五上段（尤以馬五3亞段和馬五4亞段最為集中和呈規(guī)模），其次為馬五中—下段（主要為馬五6亞段，其次為馬五8亞段和馬五10亞段）、馬三段、馬一段和馬二段部分層段；有效烴源巖的TOC變化范圍為0.30%～8.45%。需要指出的是，由于鉆遇馬三段、馬二段和馬一段的鉆井較少，因而目前關(guān)于這3個(gè)層段相應(yīng)的烴源巖樣品的有機(jī)質(zhì)豐度評價(jià)數(shù)值可能偏低。

表1　奧陶系馬家溝組各層段可能烴源巖的有機(jī)碳含量分布表

奧陶系馬家溝組有效烴源巖單層厚度在數(shù)十厘米到數(shù)米不等，巖性為深灰色、灰黑色、黑色等暗色含云泥巖、云質(zhì)泥巖和泥云巖，其巖性和厚度受控于其發(fā)育時(shí)的沉積微相，TOC與黏土礦物含量基本呈正相關(guān)關(guān)系，與白云石含量、石膏含量則呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，高豐度的烴源巖測井圖上表現(xiàn)為自然伽馬曲線呈高鋸齒狀、指狀，含云泥坪、云泥坪沉積微相最有利于高豐度有效烴源巖的發(fā)育，其次為泥云坪沉積微相（圖5）。

3.2烴源巖的平面分布與生氣強(qiáng)度

通過對鉆遇馬家溝組的300多口鉆井資料的統(tǒng)計(jì)分析表明，馬五上段和馬五中—下段有效烴源巖平面分布均呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的非均一性，分別存在數(shù)量眾多的富集區(qū)，且有效烴源巖富集區(qū)在平面上環(huán)繞米脂鹽洼呈雙環(huán)帶狀分布（“神木北—烏審旗—蘇里格南—靖邊西—吳起—黃陵”環(huán)帶和“神木—榆林—安塞—宜川”環(huán)帶）（圖6）；富集區(qū)有效烴源巖多呈中厚—厚層狀，累計(jì)厚度大，有機(jī)質(zhì)豐度高，為有效烴源巖的主要發(fā)育區(qū)，如烏審旗附近的召26井、蘇里格南的召86井、吳起以東的蓮8井和高橋附近的陜303井，其馬五上段有效烴源巖累計(jì)厚度均大于40 m，各自占馬五上段厚度的40%～50%，有機(jī)碳含量普遍介于1%～4%；蘇里格南的桃43井馬五中—下段有效烴源巖累計(jì)厚度達(dá)60 m，占該井馬五中—下段厚度的40%左右，有機(jī)碳含量普遍高達(dá)1%～5%；在米脂鹽洼中心（如榆9井一帶）和次級隆起區(qū)（即白云巖儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，如陜參1井一帶）有效烴源巖則均呈薄層狀，累計(jì)厚度小，有機(jī)質(zhì)豐度低，為有效烴源巖的相對不發(fā)育區(qū)，如榆9井和陜參1井馬五上段和馬五中—下段有效烴源巖累計(jì)厚度均小于5 m，占各自井相應(yīng)地層厚度的5%以下。

圖5　典型探井奧陶系馬家溝組有效烴源巖發(fā)育剖面圖

圖6　奧陶系馬家溝組有效烴源巖等厚線圖

馬家溝組有效烴源巖規(guī)模性發(fā)育與分布的上述特征與當(dāng)時(shí)的古構(gòu)造背景和沉積環(huán)境密切相關(guān)。在奧陶紀(jì)馬家溝組沉積期，鄂爾多斯盆地北部為伊盟古陸，西部和西南部為“L”形中央古隆起，東南部發(fā)育有韓城古陸，東部邊緣發(fā)育有較低的水下隆起（離石隆起），其所環(huán)繞的中東部地區(qū)為一由西向東緩傾且西翼緩東翼陡的南北走向的大型凹陷（米脂—延安凹陷），凹陷中心位于米脂—綏德一帶，且在凹陷區(qū)內(nèi)發(fā)育分布著數(shù)量眾多、軸向各異的次級隆起和次級洼陷，古隆起和次級隆起對海水起到阻隔或半阻隔作用［28］，沉積海退期（低海平面期，即馬五段、馬三段和馬一段沉積期）容易在大型凹陷形成有利于高有機(jī)質(zhì)豐度烴源巖發(fā)育的半局限—局限的蒸發(fā)性潮坪—潟湖等局限蒸發(fā)臺地沉積環(huán)境，平面上從西部的中央古隆起和東部的水下隆起分別往中部的凹陷中心，沉積相帶依次為盆緣含膏云坪→盆緣膏云坪→膏巖鹽巖洼地，巖性上表現(xiàn)為白云巖、泥云巖、云質(zhì)泥巖、含云泥巖→泥云巖、膏質(zhì)白云巖、云質(zhì)膏巖→膏巖、鹽巖，越往凹陷中心白云巖沉積厚度越小，顯示了海水鹽度逐漸增高的趨勢，大型寬緩凹陷區(qū)內(nèi)西、東兩翼“中等鹽度”（鹵水的鹽度介于4%～12%）的環(huán)繞鹽洼的盆緣含膏—膏云坪上的次級洼陷則有利于這類高有機(jī)質(zhì)豐度的有效烴源巖和優(yōu)質(zhì)烴源巖的規(guī)模性發(fā)育，且由于馬家溝組沉積期間振蕩性海侵—海退的短周期頻繁變化，從而造成了有效烴源巖在縱向上呈多層疊置發(fā)育和在平面上環(huán)繞米脂鹽洼呈廣覆式環(huán)帶狀分布的特點(diǎn)。

盆地模擬計(jì)算結(jié)果表明，馬家溝組有效烴源巖在晚侏羅世—白堊紀(jì)達(dá)到生排烴高峰期，生氣強(qiáng)度介于2×108～26×108m3/km2，總生氣量為56.6×1012m3，總資源量達(dá)到2.8×1012m3，存在3個(gè)主要生烴中心，從北向南依次為蘇里格—烏審旗一帶、吳起—安塞一帶和黃陵—洛川一帶（圖7）；馬家溝組有效烴源巖產(chǎn)生排出的烴類，容易近距離垂向或側(cè)向運(yùn)移至馬家溝組內(nèi)部的白云巖儲(chǔ)層中聚集，從而形成自生自儲(chǔ)型天然氣藏和天然氣富集帶。

圖7　奧陶系馬家溝組烴源巖生烴強(qiáng)度平面圖

4　結(jié)論

1）首次發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組存在TOC＞0.5%（很多區(qū)域TOC＞1.0%）的規(guī)模性有效烴源巖，其主要以暗色薄層—厚層狀含云泥巖、云質(zhì)泥巖和泥云巖存在，有效烴源巖的富集分布明顯受沉積相控制，縱、橫向表現(xiàn)出明顯的非均質(zhì)性，海退期較海侵期更有利于規(guī)模性有效烴源巖的發(fā)育，層位上主要集中分布在馬五上段（尤以馬五3亞段和馬五4亞段最為集中和呈規(guī)模），其次為馬五中—下段（主要為馬五6亞段，其次為馬五8亞段和馬五10亞段）、馬三段和馬一段；平面上有效烴源巖圍繞米脂鹽洼呈雙環(huán)帶狀分布，次級洼陷有效烴源巖呈中厚—厚層狀，累計(jì)厚度大，有機(jī)質(zhì)豐度高；在米脂凹陷中心和次級隆起則呈薄層狀，累計(jì)厚度小，有機(jī)質(zhì)豐度低。有效烴源巖的有機(jī)碳含量變化范圍為0.30%～8.45%。

2）奧陶系有效烴源巖的生烴母質(zhì)為浮游藻類和疑源類，干酪根顯微組分以腐泥組為主，有機(jī)質(zhì)類型為腐泥型或偏腐泥混合型。有效烴源巖普遍處于過成熟階段，總趨勢是南高北低，以產(chǎn)干氣為主；總生氣量為56.6×1012m3，總資源量為2.8×1012m3，從北向南存在蘇里格—烏審旗一帶、吳起—安塞一帶和富縣—洛川一帶3個(gè)主要生烴中心。

3）鄂爾多斯盆地馬家溝組規(guī)模性有效烴源巖的發(fā)現(xiàn)與證實(shí)，說明馬家溝組本身存在十分重要的油氣源巖，應(yīng)該是馬家溝組天然氣藏真正的主要貢獻(xiàn)者。

致謝：本文長達(dá)十年的研究工作得到了中國石油勘探與生產(chǎn)分公司、中國石油勘探開發(fā)研究院和中國石油長慶油田分公司領(lǐng)導(dǎo)和專家們的大力支持和幫助，樣品測試分析由中國石油勘探開發(fā)研究院石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究中心地球化學(xué)分析室完成。在此一并表示衷心的感謝！

[1]楊俊杰. 陜甘寧盆地下古生界天然氣的發(fā)現(xiàn)[J]. 天然氣工業(yè), 1991, 11(2): 1-6. Yang Junjie. Discovery of the natural gas in Lower Palaeozoic in Shanganning Basin[J]. Natural Gas Industry, 1991, 11(2): 1-6.

[2]黃第藩, 熊傳武, 楊俊杰, 徐正球, 王可仁. 鄂爾多斯盆地中部氣田氣源判識和天然氣成因類型[J]. 天然氣工業(yè), 1996, 16(6): 1-5. Huang Difan, Xiong Chuanwu, Yang Junjie, Xu Zhengqiu, Wang Keren. Gas source discrimination and natural gas genetic types of central gas fi eld in Ordos Basin[J]. Natural Gas Industry, 1996, 16(6): 1-5.

[3]陳安定, 代金友, 王文躍. 靖邊氣田氣藏特點(diǎn)、成因與成藏有利條件[J]. 海相油氣地質(zhì), 2010, 15(2): 45-55. Chen Anding, Dai Jinyou, Wang Wenyue. Characteristics and origin of gas reservoirs and the favorable geological conditions in Jingbian Gasfi eld, Ordos Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2010, 15(2): 45-55.

[4]關(guān)德師, 張文正, 裴戈. 鄂爾多斯盆地中部氣田奧陶系產(chǎn)層的油氣源[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 1993, 14(3): 191-199. Guan Deshi, Zhang Wenzheng, Pei Ge. Oil-gas sources of Ordovician reservoir in gas fi eld of central Ordos Basin[J]. Oil & Gas Geology, 1993, 14(3): 191-199.

[5]張士亞. 鄂爾多斯盆地天然氣氣源及勘探方向[J]. 天然氣工業(yè), 1994, 14(3): 1-4. Zhang Shiya. Natural gas source and explorative direction in Ordos Basin[J]. Natural Gas Industry, 1994, 14(3): 1-4.

[6]Dai Jinxing, Li Jian, Luo Xia, Zhang Wenzheng, Hu Guoyi, Ma Chenghua, et al. Stable carbon isotope compositions and source rock geochemistry of the giant gas accumulations in the Ordos Basin, China[J]. Organic Geochemistry, 2005, 36(12): 1617-1635.

[7]楊華, 張文正, 昝川莉, 馬軍. 鄂爾多斯盆地東部奧陶系鹽下天然氣地球化學(xué)特征及其對靖邊氣田氣源再認(rèn)識[J]. 天然氣地球科學(xué), 2009, 20(1): 8-14.Yang Hua, Zhang Wenzheng, Zan Chuanli, Ma Jun. Geochemical characteristics of Ordovician subsalt gas reservoir and their signifi -cance for reunderstanding the gas source of Jingbian Gasfi eld, East Ordos Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2009, 20(1): 8-14.

[8]寧寧, 陳孟晉, 孫粉錦, 許化政. 鄂爾多斯盆地奧陶系風(fēng)化殼古油藏的確定及其意義[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2007, 28(2): 280-286. Ning Ning, Chen Mengjin, Sun Fenjin, Xu Huazheng. Determination and its signifi cance of ancient oil pools in Ordovician weathering crust, Ordos Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2007, 28(2): 280-286.

[9]王傳剛, 王毅, 許化政, 孫宜樸, 楊偉利, 伍天洪. 論鄂爾多斯盆地下古生界烴源巖的成藏演化特征[J]. 石油學(xué)報(bào), 2009, 30(1): 38-45. Wang Chuangang, Wang Yi, Xu Huazheng, Sun Yipu, Yang Weili, Wu Tianhong. Discussion on evolution of source rocks in Lower Paleozoic of Ordos Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2009, 30(1): 38-45.

[10]馬春生, 許化政, 宮長紅, 孫聯(lián)中. 鄂爾多斯盆地中央隆起帶奧陶系風(fēng)化殼古油藏與靖邊大氣田關(guān)系[J]. 天然氣地球科學(xué), 2011, 22(2): 280-286. Ma Chunsheng, Xu Huazheng, Gong Changhong, Sun Lianzhong. Paleo-oil reservoir and Jingbian natural gasfield of Ordovician weathering crast in Ordos Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2011, 22(2): 280-286.

[11] 陳安定. 陜甘寧盆地奧陶系源巖及碳酸鹽巖生烴的有關(guān)問題討論[J]. 沉積學(xué)報(bào), 1996, 14(增刊1): 90-99. Chen Anding. Carbonate source-rocks of the Ordovician in Shanganning Basin and discussion on the hydrocarbon generation of carbonates[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1996, 14(S1): 90-99.

[12] 夏新宇, 洪峰, 趙林, 張文正. 鄂爾多斯盆地下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖有機(jī)相類型及生烴潛力[J]. 沉積學(xué)報(bào), 1999, 17(4): 638-650. Xia Xinyu, Hong Feng, Zhao Lin, Zhang Wenzheng. Organic facies type and hydrocarbon potential of carbonates in Majiagou Formation, Lower Ordovician in Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1999, 17(4): 638-650.

[13] 李賢慶, 侯讀杰, 胡國藝, 唐友軍, 謝增業(yè), 張愛云. 鄂爾多斯盆地中部地區(qū)下古生界碳酸鹽巖生烴潛力探討[J]. 礦物巖石地球化學(xué)通報(bào), 2002, 21(3): 152-157. Li Xianqing, Hou Dujie, Hu Guoyi, Tang Youjun, Xie Zengye, Zhang Aiyun. The discussion on hydrocarbon-generated potential of Lower Paleozoic carbonates in the central part of Ordos Basin[J]. Bulletin of Mineralogy Petrology and Geochemistry, 2002, 21(3): 152-157.

[14] 謝增業(yè), 胡國藝, 李劍, 蔣助生, 伍大茂, 嚴(yán)啟團(tuán). 鄂爾多斯盆地奧陶系烴源巖有效性判識[J]. 石油勘探與開發(fā), 2002, 29(2): 29-32. Xie Zengye, Hu Guoyi, Li Jian, Jiang Zhusheng, Wu Damao, Yan Qituan. A study on validity identifi cation of source rock by new experimental techniques for Ordovician in Ordos Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2002, 29(2): 29-32.

[15] 劉德漢, 付金華, 鄭聰斌, 肖賢明, 米敬奎. 鄂爾多斯盆地奧陶系海相碳酸鹽巖生烴性能與中部長慶氣田氣源成因研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào), 2004, 78(4): 542-550. Liu Dehan, Fu Jinhua, Zheng Congbin, Xiao Xianming, Mi Jingkui. Research on hydrocarbon generation of Ordovician marine carbonatite of the Ordos Basin and genesis of Changqing Gas Fields[J]. Acta Geologica Sinica, 2004, 78(4): 542-550.

[16] 王傳剛. 鄂爾多斯盆地海相烴源巖的成藏有效性分析[J]. 地學(xué)前緣, 2012, 19(1): 253-263. Wang Chuangang. Availability analysis of oil pool forming for marine source rock in Ordos Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2012, 19(1): 253-263.

[17] 夏新宇, 曾凡剛, 洪峰. 中國陸表海碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)的生烴潛力[J]. 石油與天然氣地質(zhì), 2001, 22(4): 287-292. Xia Xinyu, Zeng Fangang, Hong Feng. Hydrocarbon-generating potential of organic matter in epicontinental sea carbonate rocks in China[J]. Oil & Gas Geology, 2001, 22(4): 287-292

[18] 邱中建, 張一偉, 李國玉, 梁狄剛, 吳奇之, 王招明, 等. 田吉茲、尤羅勃?dú)J碳酸鹽巖油氣田石油地質(zhì)考察及對塔里木盆地尋找大油氣田的啟示和建議[J]. 海相油氣地質(zhì), 1998, 3(1): 49-56. Qiu Zhongjian, Zhang Yiwei, Li Guoyu, Liang Digang, Wu Qizhi, Wang Zhaoming, et al. Enlightenment from petroleum geology investigation of Tengiz and Yurubchenskoye carbonate oil-gas fi elds on exploring giant oil-gas fi elds in Tarim Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 1998, 3(1): 49-56.

[19] 騰格爾. 中國海相烴源巖研究進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)[J]. 天然氣工業(yè), 2011, 31(1): 20-25. Tenger. Progress and challenges in the research of marine hydrocarbon source rocks[J]. Natural Gas Industry, 2011, 31(1): 20-25.

[20] 張水昌, 梁狄剛, 張大江. 關(guān)于古生界烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[J]. 石油勘探與開發(fā), 2002, 29(2): 8-12. Zhang Shuichang, Liang Digang, Zhang Dajiang. Evaluation criteria for Paleozoic effective hydrocarbon source rocks[J]. Petroleum Exploration and Development, 2002, 29(2): 8-12.

[21]王兆云, 趙文智, 王云鵬. 中國海相碳酸鹽巖氣源巖評價(jià)指標(biāo)研究[J]. 自然科學(xué)進(jìn)展, 2004, 14(11): 1236-1243. Wang Zhaoyun, Zhao Wenzhi, Wang Yunpeng. Evaluation indicators for marine carbonate as gas source rock in China[J]. Progress in Natural Science, 2004, 14(11): 1236-1243.

[22]彭平安, 劉大永, 秦艷, 于赤靈, 張善文, 隋鳳貴, 等. 海相碳酸鹽巖烴源巖評價(jià)的有機(jī)碳下限問題[J]. 地球化學(xué), 2008, 37(4): 415-422. Peng Ping'an, Liu Dayong, Qin Yan, Yu Chiling, Zhang Shanwen, Sui Fenggui, et al. Low limits of organic carbon content in carbonate as oil and gas source rocks[J]. Geochimica, 2008, 37(4): 415-422.

[23]侯方浩, 方少仙, 董兆雄, 趙敬松, 盧蜀秀, 吳詒, 等. 鄂爾多斯盆地中奧陶統(tǒng)馬家溝組沉積環(huán)境與巖相發(fā)育特征[J]. 沉積學(xué)報(bào), 2003, 21(1): 106-112. Hou Fanghao, Fang Shaoxian, Dong Zhaoxiong, Zhao Jingsong,Lu Shuxiu, Wu Yi, et a1. The developmental characters of sedimentary environments and lithofacies of Middle Ordovician Majiagou Formation in Ordos Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2003, 21(1): 106-112.

[24]涂建琪, 黃第藩, 陳建平, 張斌, 何忠華, 唐黎平, 等. 鄂爾多斯盆地下古生界優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成條件與有利分布區(qū)評價(jià)[R]. 北京: 中國石油勘探開發(fā)研究院, 2008. Tu Jianqi, Huang Difan, Chen Jianping, Zhang Bin, He Zhonghua, Tang Liping, et al. The formation of high quality Lower Paleozoic source rocks and favorable distribution area evaluation in the Ordos Basin[R]. Beijing: PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development, 2008.

[25]涂建琪, 陳建平, 張大江, 程克明, 陳建軍, 楊智明. 湖相碳酸鹽巖烴源巖有機(jī)顯微組分分類及其巖石學(xué)特征——以酒西盆地為例[J]. 巖石學(xué)報(bào), 2012, 28(3): 917-926. Tu Jianqi, Chen Jianping, Zhang Dajiang, Cheng Keming, Chen Jianjun, Yang Zhiming. A petrographic classifi cation of macerals in lacustrine carbonate source rocks and their organic petrological characteristics:A case study on Jiuxi Basin, NW China[J]. Acta Petrologica Sinica, 2012, 28(3): 917-926.

[26]Buchardt BJ, Lewan MD. Reflectance of vitrinite-like macerals as a thermal maturity index for Cambrian-Ordovician Alum shale, southern Scandinavia[J]. AAPG Bulletin, 1990, 74(4): 394-406.

[27]涂建琪, 金奎勵(lì). 表征海相烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度的若干重要指標(biāo)的對比與研究[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展, 1999, 14(1): 18-23. Tu Jianqi, Jin Kuili. Study and comparison on some important indicators with the reference to the degree of organic maturation of marine hydrocarbon source rocks[J]. Advance in Earth Sciences, 1999, 14(1): 18-23.

[28]張軍, 徐黎明, 包國民. 陜甘寧盆地中央古隆起的形成及其與天然氣的關(guān)系[J].天然氣工業(yè), 1994, 14(增刊): 19-23. Zhang Jun, Xu Liming, Bao Guomin. The formation of central uplift and its relationship with natural gas in Ordos Basin[J]. Natural Gas Industry, 1994, 14(Suppl): 19-23.

（修改回稿日期 2016-02-17編 輯 羅冬梅）

頁巖氣之后的能源新寵——天然氣水合物

繼“十二五”期間成功開展多個(gè)天然氣水合物重點(diǎn)目標(biāo)區(qū)詳查和多次天然氣水合物鉆探工作后，中國計(jì)劃于2017年開展海域天然氣水合物開采試驗(yàn)，屆時(shí)我國的天然氣水合物勘探將進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。

天然氣水合物的甲烷含量介于80%～99.9%，燃燒污染比煤、石油、天然氣都小得多，而且儲(chǔ)量豐富，全球儲(chǔ)量足夠人類使用1 000年，因而被各國視為未來石油與天然氣的替代能源。盡管儲(chǔ)量巨大，但和頁巖氣相比天然氣水合物的開采卻存在相當(dāng)?shù)碾y度。天然氣水合物通常賦存于水深大于100 m（兩極地區(qū)）和大于400 m（赤道地區(qū)）的深海海底以下，礦藏通常分布在數(shù)百米至1 000多米的海底沉積層內(nèi)。因?yàn)橹挥性谶@里，壓力和溫度等物理?xiàng)l件才能使天然氣水合物處于穩(wěn)定的固態(tài)。盡管難以開采，但每立方米的天然氣水合物可以分解約164 m3的天然氣，資源密度很大。

廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局舉辦了有關(guān)天然氣水合物的科普活動(dòng)。該活動(dòng)同時(shí)也得到了直屬國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局的多學(xué)科、多功能海洋地質(zhì)調(diào)查研究機(jī)構(gòu)的支持。廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局相關(guān)負(fù)責(zé)人員表示，通過在天然氣水合物勘探領(lǐng)域不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、推動(dòng)水合物勘探理念和裝備技術(shù)的進(jìn)步，我國已逐漸摸索建立了適合南海天然氣水合物調(diào)查的一整套勘探模式和技術(shù)方法體系，在天然氣水合物勘探方面已立于強(qiáng)國之列。目前國內(nèi)已經(jīng)就開采和提煉天然氣水合物資源，初步建成了從勘探、開采，到提煉和運(yùn)輸?shù)囊惶坠I(yè)化生產(chǎn)體系。

天然氣水合物儲(chǔ)量豐富，未來有望主導(dǎo)全球能源供給，但目前各國對天然氣水合物的賦存條件、形成機(jī)理和分布特征的研究，以及更進(jìn)一步經(jīng)濟(jì)性開采技術(shù)的研究尚未成熟。根據(jù)有關(guān)部門的規(guī)劃，我國將在2030年前后將該產(chǎn)業(yè)推進(jìn)至商業(yè)化階段。

（天工 摘編自天然氣工業(yè)網(wǎng)）

Discovery of effective scale source rocks of the Ordovician Majiagou Fm in the Ordos Basin and its geological signifi cance

Tu Jianqi1,2, Dong Yiguo1,3, Zhang Bin1,2, Nan Hongli1,4, Li Chengjian1,4, Wang Xiaomei1,2, Fei Xuandong1,2, Zhou Wenbao1,2(1. Laboratory Research Center of Petroleum Geology, PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Beijing 100083, China; 2. CNPC Key Laboratory of Petroleum Geochemistry, Beijing 100083, China; 3. School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 4. College of Geosciences and Surveying Engineering, China University of Mining & Technology, Beijing 100083, China)

There have been different views on the origins of gas reservoirs of Ordovician Majiagou Fm in the Ordos Basin, but none of them supports the opinion that there are scale source rocks (TOC＞0.5%) in the Majiagou Fm. In this paper, a series of analysis was made on cores and cutting samples taken from recent newly-drilled wells in the Ordovician reservoirs in the central–eastern areas of the Ordos Basin. Accordingly, the organic abundance features of different types of source rocks in the Majiagou Fm were presented, and for the first time, it was discovered and verified that there are effective scale source rocks with high organic abundance. Based on these analysis and studies, the following results were achieved. First, the effective source rocks of Majiagou Fm are composed of thin–thick layered dark dolomite-bearing mudstones, dolomitic mudstones and argillaceous dolomites, and their enrichment and distribution are obviously controlled by sedimentary facies. During the sedimentation of Majiagou Fm, the effective scale source rocks developed better at the regressive stage than at the transgressive stage. The effective source rocks are primarily distributed in the upper part of Ma 5 Member (especially concentrated in the third and fourth sub-members) and secondly in Ma 3 Member, Ma 1 Member and the middle–lower part of Ma 5 Member. Second, the effective source rocks are areally distributed in a dual-girdle form around the Mizhi Salt Depression, and those in the secondary depressions are medium–thick layered, with a large total thickness and high organic abundance. Third, the effective source rocks in the center of Mizhi Depression and the secondary uplifts are thin-layered, with a small total thickness and low organic abundance. And fourth, the organic abundance of the effective source rocks varies from 0.30% to 8.45%. Phytoplankton and Acritarchs are the main parent materials of hydrocarbon, and organic matters are of sapropel or sapropel prone type. To sum up, the Ordovician effective source rocks in the Ordos Basin are generally at an over-mature stage and they contribute greatly to the natural gas in the Majiagou Fm. In these effective source rocks, dry gas is mainly generated at a high rate.

Ordos Basin; Ordovician; Effective scale source rocks; Organic abundance; Dolomite-bearing mudstone; Dolomitic mudstone; Argillaceous dolomite; Sedimentary facies

10.3787/j.issn.1000-0976.2016.05.002

中國石油勘探與生產(chǎn)分公司科技項(xiàng)目“鄂爾多斯盆地奧陶系烴源巖評價(jià)研究”（編號：2012-011）、“鄂爾多斯盆地奧陶系鹽下氣源特征與綜合評價(jià)及有利區(qū)帶目標(biāo)優(yōu)選”（編號：2014-008）。

涂建琪，1966年生，高級工程師，博士；主要從事油氣源巖地質(zhì)評價(jià)與有機(jī)巖石學(xué)等方面的研究工作。地址：（100083）北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號。ORCID:0000-0002-7682-0254。E-mail:jqtu@petrochina.com.cn