表2 烃源岩的划分标准(据Peters和Cassa,1994) 级别 有机碳(%) S1(mg/g) S2(mg/g) 沥青(%) 烃量(%) 不好 0~0.5 0~0.5 0~2.5 0~0.05 0~0.03 一般 0.5~1 0.5~1 2.5~5 0.05~0.1 0.03~0.06 较好 1~2 1~2 5~10 0.1~0.2 0.06~0.12 好 2~4 2~4 10~20 0.2~0.4 0.12~0.24 很好 〉4 〉4 〉20 〉0.4 〉0.24 我国海相油气勘探实践也证实了高有机质丰度烃源岩对形成商业性油气藏的重要性。据40年勘探实践经验,目前认识到四川盆地存在4套主力气源岩:中、下寒武统碳酸盐岩、下志留统泥岩、二叠系碳酸盐岩和煤系(包括煤和暗色泥岩)、三叠系泥岩和煤层,它们均为有机质丰度大于0.5%的层段。塔里木盆地正是由于存在高有机质丰度(0.5%~5.4%)的中、上奥陶统海相烃源岩,才找到了古生界商业性油藏[2],而存在高有机质丰度(0. 5%~5.52%)的寒武系烃源岩使台盆区相当富气,发现了和田河气田和吉拉克气藏。鄂尔多斯中部大气田的气源并非来自低有机质丰度(平均0.2%)的奥陶系灰岩本身,而是来自上覆石炭系的泥岩和灰岩,其有机质丰度泥岩大于2%、灰岩平均1%。
早在“九五”国家重点攻关项目研究前期,梁狄刚[5]等就明确提出:“海相商业性烃源岩,有机碳含量不应低于0.5%,高-过成熟的烃源岩可低至0.4%,有机碳含量低到0.1 %~0.2%的纯碳酸盐岩,不能成为商业性烃源岩。”这种“商业性烃源岩”被亨特称为“有效烃源岩”。
张水昌[6]认为目前评价海相碳酸盐岩的下限标准用0.5%比较合适, 尽管目前的理论尚不能确定有机质下限的精细标准(0.3%还是0.4%),但有机碳丰度大于0.5%的烃源岩无疑是有效烃源岩,厚度不一定要大但要有一定的分布范围。
夏新宇和戴金星[4]认为即使对于原始生烃较能力高的Ⅰ型烃源岩,高-过成熟阶段的有机碳含量下限值也不应低于0.4%。刘宝泉认为有机碳含量下限值为0.05%。郝石生认为对成熟烃源岩(Ro<1.3%)有机碳含量下限值为0.09%,高过成熟烃源岩(Ro>1.3%)有机碳含量下限值为0.04%。
综上所述,可见碳酸盐岩烃源岩下限的选择考虑其沉积环境、沉积相特征较少,大部分学者认为与烃源岩的丰度、类型及成熟度联系密切,所以大都从这三个方面进行碳酸盐岩烃源岩下限的确定,尤其是烃源岩的成熟度。
2.南华北地区下古生界烃源岩评价标准
南华北地区下古生界主要发育寒武系和奥陶系两套碳酸盐岩烃源岩,寒武系地层发育情况:下统包括辛集组和馒头组,中统包括毛庄组、徐庄组和张夏组,上统包括崮山组、长山组和凤山组;奥陶系主要发育中统的下马家沟组和上马家沟组,别的地层大都缺失。从表3可知,寒武系碳酸盐岩有机碳含量以汝南-东岳凹陷、襄城凹陷和倪丘集凹陷较高,最高为0.3%;太康隆起区和鹿邑凹陷有机碳含量较低,大多在0.15%以下,而鹿邑凹陷毛庄组有机碳含量为0.22%,出现一个相对的高值。奥陶系碳酸盐岩有机碳含量相对寒武系高些,其中以鹿邑凹陷的上马家沟组含量最高,达0.58%。
从原始有机质的组成及地球化学角度分析,南华北盆地下古生界碳酸盐岩有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型,从生物演化角度看泥盆纪之前尚未出现高等植物,其烃源岩构成主要是低等生物,它们所形成的有机质一般为腐泥型干酪根。
表3 南华北地区下古生界寒武系-奥陶系碳酸盐岩烃源岩有机碳含量(%)统计表 层位 汝南-东岳凹陷 襄城凹陷 倪丘集凹陷 太康隆起 鹿邑凹陷 上马家沟组 0.02~2.79/0.23(83) 0.21~1.76/0.58(13) 下马家沟组 0.02~0.66/0.26(16) 0.05~1.06/0.14(29) 0.09~0.45/0.27(3) 凤山组 0.02~0.16/0.07(17) 长山组 0.02~0.15/0.09(11) 崮山组 0.08~0.42/0.22(16) 0.02~0.14/0.08(7) /0.04(1) 张夏组 0.09~0.2/0.14(13) 0.22~0.4/0.27(5) 0.04~0.22/0.11(59) 徐庄组 0.09~0.83/0.21(17) 0.12~0.47/0.28(7) 毛庄组 0.11~0.19/0.15(12) /0.11(1) 0.08~0.1/0.09(4) 0.19~0.25/0.22(6) 馒头组 0.04~0.25/0.16(17) 0.1~1.1/0.30(12) 0.06~0.18/0.13(11) 辛集组 0.02~0.25/0.14(15) 注:表中数据格式为最小值~最大值/平均值(样品数)