齐家—古龙凹陷是松辽盆地中央坳陷区的主力生油凹陷之一，其中浅层地层主要包括青一段、青二三段和嫩一段等三套烃源岩。国内学者对齐家—古龙凹陷中浅层的烃源岩进行多方面的研究，包括分析烃源岩有机岩石学特征^[1]；厘定主力烃源岩层生油门限^{[2, 3, 4]}；研究青一段、嫩一段烃源岩排烃特征及排烃量^{[5, 6]}；估算古龙凹陷生烃量和石油资源量^{[6, 7]}；建立评价青一段有效烃源岩的图版^[8]；探讨由齐家—古龙凹陷地区油气运移输导体系及油源对比^{[9, 10]}。然而，关于齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩的生烃量至今仍然缺少定量评价。而且随着近些年大庆油田的勘探和开发，以及实验室化验分析手段的提高，油田积累了一大批新的化验分析资料。因此有必要充分利用这些新获得的分析化验资料，结合前人对齐家—古龙凹陷中浅层烃源的认识，进行更加深入、全面的研究，尤其是对齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩的地球化学特征、生烃门限和资源潜力等进行定量评价。 1 研究区概况

齐家—古龙凹陷位于松辽盆地中央坳陷区西部，是盆地的一个二级构造单元，面积约为5 500 km²，为长期发育的继承性凹陷，东侧紧邻大庆长垣，西侧与龙虎泡大安阶地接壤^[11~13]。齐家—古龙凹陷沉积地层包括断陷、坳陷和反转等三个构造层，由下至上沉积并保存了下白垩统火石岭组(K₁h)、沙河子组(K₁sh)、营城组(K₁yc)、登娄库组(K₁d)和泉头组(K₁q)；上白垩统青山口组(K₂qn)、姚家组(K₂y)、嫩江组(K₂n)、四方台组(K₂s)和明水组(K₂m)；古近系依安组(E₂y)；新近系大安组(N₂d)和泰康组(N₂t)等^[13~20]。主要的烃源岩为青山口组青一段(K₂qn¹)、青二三段(K₂qn²⁺³)和嫩江组嫩一段(K₂n¹)^[16]，油气储层为青二三段(K₂qn²⁺³)高台子油层、泉头组三、四段(K₁q³、K₁q⁴)扶杨油层(扶余、扬大城子油层)和姚家组(K₂y)葡萄花油层、萨尔图油层^[13] (图 1)。

图 1 齐家—古龙凹陷沉积地层概况 Fig. 1 Stratigrahic column of the Qijia-Gulong depression

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对齐家—古龙凹陷内646口钻遇中浅层烃源岩的探井和评价井共6 546个样品点的地化特征进行统计(图 2、表 1)。在有机碳含量TOC分布范围进行统计，青一段烃源岩TOC值分布于0.11%~6.95%，青二三段烃源岩TOC值分布于0.08%~6.56%，嫩一段烃源岩TOC值分布于0.19%~6.66%，均值分别为2.50%、1.27%和2.47%；对烃源岩生烃潜力(S₁+S₂)含量分布范围进行统计，青一段烃源岩S₁+S₂值分布于0.04~65.33 mg/g，青二三段烃源岩S₁+S₂值分布于0.01~55.40 mg/g，嫩一段烃源岩S₁+S₂值分布在0.02~53.04 mg/g，均值分别为42.45 mg/g、28.08 mg/g和38.32 mg/g；对烃源岩氯仿沥青“A”值分布范围进行统计，青一段烃源岩氯仿沥青“A” 值分布在0.01%~1.75%，青二三段烃源岩氯仿沥青“A” 值分布范围为0.01%~1.40%，嫩一段烃源岩氯仿沥青“A” 值分布在0.01%~1.43%，平均值分别为0.49%、0.57%和0.55%。依据黄第藩等^[21~23]对中国陆相沉积盆地烃源岩的划分标准，齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩(即青一段、青二三段和嫩一段烃源岩)有机质丰度均较高，达到好—优质烃源岩的标准。

图 2 齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩有机质丰度分布直方图 A.有机碳TOC；B.生烃潜力S1+S2；C.氯仿沥青“A” Fig. 2 Distribution histogram of richness of organic matter from the middle-shallow source rocks in Qijia-Gulong depression

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对齐家—古龙凹陷20口探井共103个中浅层烃源岩岩芯样品有机元素组成开展分析，依据齐家—古龙凹陷中浅层有机质氢碳原子比和氧碳原子比H/C与O/C关系图(图 3)，齐家—古龙凹陷青一段烃源岩的有机质属于II₁~I型，青二三段烃源岩的有机质属于II₁~III型，嫩一段烃源岩的有机质属于II₁~II₂型。齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩属于有利于生成石油的烃源岩。

图 3 齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩有机质氢碳—氧碳原子比 Fig. 3 H/C-O/C diagram of organic matter from the middle-shallow source rocks in Qijia-Gulong depression

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镜质体反射率(Ro,%)是评价烃源岩热演化程度(即成熟度)最直接、最可靠的参数。国内大多数学者认为Ro<0.5%指示未成熟烃源岩，Ro为0.5%~1.3%指示低熟—成熟烃源岩，Ro为1.3%~2.0%指示高成熟烃源岩，Ro>2.0%指示过成熟烃源岩^{[22, 23]}。分析并统计齐家—古龙凹陷钻遇中浅层烃源岩的124口探井共627个样品点的成熟度(表 1、图 4)，青一段、青二三段和嫩一段烃源岩有机质Ro范围分别为0.37%~1.42%、0.41%~1.39%和0.38%~0.88%，平均值分别为0.84%、0.81%和0.53%。统计结果表明：青一段烃源岩基本属于低熟—成熟演化阶段，仅有少量样品点处于未成熟阶段；青二三段烃源岩成熟度略低于青一段烃源岩，大部分样品点在低熟—成熟阶段，少量样品点处于未成熟阶段；嫩一段烃源岩成熟度明显低于青一段和青二三段烃源岩，处于未成熟—成熟阶段。另外，H/C与O/C关系也显示齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩热演化程度从未成熟至成熟等阶段均有分布(图 3)。

图 4 齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩有机质镜质体 反射率(Ro/%)分布直方图 Fig. 4 Distribution histogram of Ro from the middle-shallow source rocks in Qijia-Gulong depression

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为确定齐家—古龙凹陷烃源岩有机质成烃转化率随深度的变化规律，选取未成熟阶段(Ro值为0.41%)且具有典型代表性的盛1井青一段烃源岩样品进行热模拟实验。在Rock-EvalⅡ型热解仪上分别以10 ℃/h、20 ℃/h和40 ℃/h的升温速率将三份平行样品由200℃开始加热至600℃，并在一定时间间隔记录单位质量烃源岩样品的产油量、产气量随温度或者时间的变化规律^{[23, 26]}。获得样品在3种不同升温速率下各个温度点或者时间点有机质生油、生气转化率，利用它们标定有机质生油、生气的化学动力学参数(图 5)，具体方法见文献^{[24, 25, 26]}。

图 5 盛1井青一段烃源岩样品热模拟实验结果 反射率(Ro/%)分布直方图 Fig. 5 The result of high temperature thermal simulation from K1qn1 source rocks of Well Sheng1

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通过化学动力学标定，获得齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩有机质生油和生气转化率随埋深的变化规 律(图 6)。依据干酪根生油转化率随埋深的变化规律，认为齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩生烃门限大约为1 500 m，约在1 750 m进入生烃高峰。该方法计算的生烃门限与生烃高峰所对应的埋深与前人统计结果^[4]基本一致。

图 6 齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩有机质成烃转化率随深度变化规律 Fig. 6 Transformation ratio section of organic matter from the middle-shallow source rocks in Qijia-Gulong depression

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处于未成熟—成熟阶段的齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩在其演化过程中已经有部分油气发生了二次运移。实验室分析的残余有机碳(TOC)和残余氢指数(HI)已经不能代表烃源岩有机质原始丰度和原始生烃潜力^{[22, 23]}。为此，开展烃源岩生烃量计算时有必要对烃源岩原始有机碳(TOC₀)和原始氢指数(HI₀)进行计算。

以化学动力学原理为基础，依据计算成烃转化率 并恢复烃源岩原始有机碳(TOC₀)和原始氢指数(HI₀)的方法^[27]，结合有机质成烃转化率随埋深的变化以及研究区埋藏史和热史，计算研究区烃源岩有机质原始有机碳(TOC₀)和原始氢指数(HI₀) (表 2)。烃源岩原始有机碳(TOC₀)和原始氢指数(HI₀)含量均明显高于残余有机碳(TOC)和残余氢指数(HI)。另外，由下至上氢指数恢复系数和有机碳恢复系数呈减小的趋势，与烃源岩有机质转化率一致。

齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩生成的油气资源量计算以K₁qn¹、K₁qn²⁺³和K₁n¹等中浅层烃源岩原始有机碳(TOC₀)平面等值线图、原始氢指数(HI₀) 平面等值线图、有机质成烃转化率随深度变化规律、烃源岩顶底层埋深等值线图和烃源岩密度与深度的关系等数据为基础^{[22, 23]}。前三种数据资料是在地化分析数据的基础上，利用化学动力学方法计算获得；烃源岩顶底埋深等值线图是通过对相应的地震反射层位进行时深转换得到；烃源岩密度与深度的关系通过实测样品点密度校正密度测井曲线而得到。在计算研究区烃源岩的油气生成量时，首先将齐家—古龙凹陷中浅层地层按照300 m×300 m×1 m(长×宽×高)进行网格化；然后对各个单元赋予对应的TOC₀、HI₀、成烃转化率(F)、厚度(H)和密度(ρ)等值；最后利用微积分对各个单元的油气生成量进行求和，获到油气生成量^[23]。

按照油气成因理论，单位体积烃源岩生成油气量与有机质丰度、类型和成熟度等参数相关^{[22, 23]}，分别可以由原始有机碳、原始氢指数和有机质成烃转化率来表征。每个网格单元的油气生成量计算方法为公式^[23](1):

式中，S为网格单元面积，m²；ρ(z)为烃源岩密度(随深度变化)，t/m³；F(z)为由化学动力学模型计算得到的成烃转化率(随深度变化)，%；z₀和z分别为烃源岩的最小和最大埋深，m；n为网格单元个数^[23]。

按照此方法计算齐家—古龙凹陷青一段烃源岩生油、生气量分别为195.95×10⁸ t和36.89×10¹¹ m³；青二三段烃源岩生油、生气量分别为241.79×10⁸ t和17.64×10¹¹ m³；嫩一段烃源岩生油、生气量分别为134.77×10⁸ t和4.02×10¹¹ m³。齐家—古龙凹陷青一段、青二三段和嫩一段烃源岩主要以生油为主，伴生少量天然气。在油气运聚系数方面，周海燕等(2002)统计国内外主要含油气盆地石油运聚系数范围为1%~10%，天然气运聚系数范围为0.1%~1%，石油与天然气运聚系数一般相差一个数量级^[28]；柳广弟等(2003)对松辽盆地等多个油气运聚单元进行解剖，确定松辽盆地石油运聚系数范围为5%~10%^{[29, 30]}。参考前人研究成果^{[22, 23, 29, 30]}，本次研究分别以石油、天然气运聚系数为5%~10%和0.5%~1%，计算齐家—古龙凹陷中浅层石油、天然气资源量分别为(28.63~57.25) ×10⁸ t和(0.29~0.59) ×10¹¹ m³。 4 结论

(1) 齐家—古龙凹陷中浅层烃源岩有机质丰度高、类型好、处于未成熟至成熟的热演化阶段，生烃门限大约为1 500 m，约在1 750 m开始大量生烃。

(2) 齐家—古龙凹陷青一段、青二三段和嫩一段烃源岩以生油为主，生油量分别为195.95×10⁸ t、241.79×10 ⁸ t和134.77×10⁸ t，生气量分别为36.89×10¹¹ m³、17.64×10¹¹ m³和4.02×10¹¹ m³，若分别以石油、天然气运聚系数为5%~10%和0.5%~1%，则齐家—古龙凹陷中浅层石油、天然气资源量分别为(28.63~57.25) ×10⁸ t和(0.29~0.59) ×10¹¹ m³。