摘　要：鲁西地区上古生界煤系烃源岩发育，为落实其煤成气的勘探潜力，通过野外剖面细测和钻井资料分析等手段，确定了该区烃源岩的类型和分布特征为：上古生界烃源岩主要由煤层、碳质泥岩组成，绝大部分地区烃源岩的有机质类型为腐殖型；煤层主要分布于石炭系太原组和二叠系山西组，具有层数多、单层厚度薄的特点。根据有机质丰度、干酪根组分等指标，结合构造演化史将各凹陷烃源岩的生烃演化过程划分为3种类型，在此基础上，评价了各凹陷烃源岩的生烃能力。结论认为：①济宁、巨野凹陷烃岩为印支期一次生烃型，汶上凹陷烃源岩为印支—喜马拉雅山期二次生烃型，这两种类型烃源岩的热演化程度不高，对该区煤成气成藏贡献较小；②黄口、成武、鱼台凹陷烃源岩为印支—燕山期、喜马拉雅山期二次生烃型，烃源岩在古近纪大面积成熟，生烃潜力最大（鲁西区喜马拉雅山期生成气资源量为970.81×10⁸m³，其中黄口、成武、鱼台3个凹陷占据总资源量的93.6%）。为最有利的勘探目标区。

关键词：鲁西地区　晚古生代　烃源岩　生烃演化　生烃潜力　干酪根　煤成气　勘探区

Hydrocarbon generation potential of the Upper Paleozoic coal measure source rocks in the Luxi area,western Shandong,China

Abstract：The Upper Paleozoic coal measure source rocks are well developed in the Luxi area,western Shandong ,China.In order to determine the exploration potential of coal-derived gas there,we studied the types and their distribution features of the source rocks through outcrop observation and drilling data analysis.In this area,the Upper Paleozoic source rocks are mainly composed of coal beds,carbonaceous mudstones and dark mudstones,and most source rocks have humic-type organic matters.The coal beds are mainly distributed in the Carboniferous Taiyuan and the Permaian Shanxi Formations,and are characterized by a large number of layers and a small thickness of each layer.Three types of hydrocarbon generation processes were recognized in the source rocks in each depression according to the organic abundance,composition with the tectonic evolution history.The hydrocarbon-generation potential of the source rock in each depression was evaluated,from which the following conclusions were drawn.The source rocks in the Jining and Juye depressions belong to the primary hydrocarbon generation type of the Indosinian-Himalayan epoch.Both of them are low in thermal maturity and minor in contribution to coal-derived gas accumulation．The source rocks in H uangkou，Chengwu and Yutai depressions belong to the secondary hydrocarbon generation types of the Indosinian-Yanshanian and Himalayanepochs，and got mature in a large area in the Paleogene Period and have the greatest hydrocarbon generation potential，thus are the most favorable exploration targets．Among the total CBM gas-in-place of 970.81×10⁸m³ generated in the Himalayan epoch in the Luxi area．the resource reserves in the above three depressions account for 93.6％．

Key words：Luxi area，Late Paleozoic，source rock，hydrocarbon generation evolution，hydrocarbon generation potential，kerogen，coal-derived gas，exploration block

鲁西地区是指郯庐断裂以西、兰聊断层以东、渤海湾盆地以南、南华北盆地黄Ll凹陷及以北的广大区域。该区上古生界煤系烃源岩发育，区内发育多个中、新生代含盐凹陷(图1)，其中规模较大的凹陷包括覆盖于鲁西隆起之上的汶上、济宁、巨野、成武、鱼台凹陷和南华北盆地的黄口凹陷^[1]。这些凹陷内的古近系盐膏岩十分发育，与东濮凹陷文23煤成气田具有相似的成藏条件^[2-9]。

凹陷内部及斜坡带发育多处低凸起，拥有上古生界上石盒子组的泥岩和煤层、古近系盐膏岩为区域性盖层，上古生界、中生界、古近系发育多套陆相碎屑岩，可以作为有利储集层^[10-11]，可形成有利的生储盖组合，继承性发育的断层、区域不整合可以作为煤成气运移的通道^[12-14]。

进一步研究认为，烃源岩的生烃潜力是制约该区油气勘探的主要因素，研究烃源岩的分布、类型、生烃演化过程，评价其生烃潜力对该区的油气勘探至关重要。

1　烃源岩类型及分布特征

鲁西地区的主要烃源岩为煤层、暗色泥岩、碳质泥岩，纵向上分布于石炭系太原组、二叠系山西组和下石盒子组。其中煤层主要分布于太原组和山西组，具有层数多、单层厚度薄的特点，平面上总厚度分布介于8～18m，厚度较大的地区分布在成武、鱼台、巨野凹陷，厚度大于l3m；暗色泥岩主要分布于下石盒子组，厚度介于200～220m，部分分布于石炭系本溪组，厚度多在15～20m；碳质泥岩则分布于太原组、下石盒子组，厚度介于25～35m。

区内的煤层、碳质泥岩的TOC普遍大于50％，是品质最好的气源岩；而暗色泥岩具有下好上差的特点，深部太原组和山西组的暗色泥岩有机质丰度较高(1.5％左右)，属中等好烃源岩，上、下石盒子组暗色泥岩的生烃能力相对较差，多属于非差烃源岩。通过对干酪根镜下鉴定发现，暗色泥岩主要含镜质组和惰质组，干酪根以腐殖型为主。黄口凹陷的部分干酪根中腐泥组和壳质组的总含量大于50％，以偏腐殖混合型一腐殖型为主(表1)；煤岩的氢碳原子比均在0.5～1.0，氧碳原子比小于0.1，均为腐殖型干酪根。

2　烃源岩生烃演化过程

白上古生界煤系烃源岩沉积以后，因该区覆于稳定的华北地台之上，接受的沉积厚度相差不大(2500m左右)，各地区地温梯度基本相同，煤系烃源岩的R。达到0.5％左右，开始少量生烃。三叠纪末期受印支运动影响，该区大规模抬升^[12-15]，有机质演化得到抑制。此后，凹陷区进入差异演化阶段，导致地温梯度也开始分异：黄口、成武、鱼台等凹陷因接受大规模的中生界沉积，煤系烃源岩埋深超过3500m，开始二次生烃；此时的汶上、济宁、巨野等凹陷中生界沉积厚度较薄、埋藏较浅，烃源岩未能满足液态烃生烃条件。

白垩纪末期，受燕山运动影响，差异演化进一步加剧：济宁、巨野等凹陷持续抬升，直至新近纪才开始接受少量沉积，烃源岩一直未达到液态烃生烃条件；汶上凹陷古近纪埋深达到5000m，仅局部达到二次生烃条件；黄口、成武、鱼台等凹陷在古近纪剧烈沉降，烃源岩R。超过2.0%，普遍达到成熟—过成熟高热演化阶段（图2）。

3　不同凹陷烃源岩的生烃能力

根据凹陷的热演化历程，可以将不同凹陷烃源岩划分为以下3种类型：①济宁、巨野凹陷为印支期一次生烃型，R。在0.5%左右，基本不具备液态烃生烃能力；②汶上凹陷为印支喜马拉雅山期二次生烃型，R。在0.8%o左右，生烃能力较有限；③黄口、成武、鱼台凹陷为印支一燕山期、喜山期二次生烃型，各凹陷沉降中心烃源岩R。超过2．5％，进人大量生烃阶段。3种类型中，印支—燕山期、喜马拉雅山期二次生烃潜力最大，可形成煤成气有利的勘探目标，印支—喜马拉雅山期二次生烃次之，印支期一次生烃型最差。使用热模拟产烃率法对鲁西地区煤成气资源量为970.81×10⁸m³，其中黄口凹陷为381.48×10⁸m³，成武凹陷为291.15×10⁸m³，鱼台凹陷为235.82×10⁸m³，3个凹陷占总资源量的93.6％，具有较大的勘探潜力。

煤系烃源岩除平面上的差异演化外(图3)，不同历史阶段的生烃量也有巨大的差异。

三叠纪末期烃源岩基本不具备生烃能力，其后的隆升对有机质的聚集和保存十分有利；白垩纪末期的燕山运动阶段，仅有部分地区达到生烃条件，生烃量有限；古近纪以后，黄口、成武、鱼台等凹陷开始大量生烃，其上部沉积的巨厚盐膏岩盖层对煤成气的保存十分有利，黄口凹陷商l、黄l井中生界见油气显示，表明该类型的凹陷具有良好的煤成气勘探前景^[16-17]。

4　结论

1)鲁西地区上古生界烃源岩主要由煤层、碳质泥岩、暗色泥岩组成，除黄口凹陷部分泥岩的干酪根为偏腐殖混合型一腐殖型外，绝大多数地区的烃源岩为腐殖型；煤层、碳质泥岩的有机质丰度较高，是优质气源岩，暗色泥岩有机质丰度低，生烃能力相对较差。

2)各凹陷烃源岩的热演化过程有3种类型：济宁、巨野凹陷为印支期一次生烃型，生烃能力极差，对该区煤成气成藏贡献不大；汶上凹陷为印支一喜马拉雅山期二次生烃型，但仅局部达到二次生烃条件，生烃潜力有限；黄口、成武、鱼台等凹陷为印支一燕山期、喜马拉雅山期二次生烃型，烃源岩大面积成熟，生烃潜力最大。

3)煤系烃源岩平面差异演化的同时，不同阶段的生烃强度也有明显差异，三叠纪、白垩纪末期局部成熟，生烃量极为有限；古近纪是最主要的生烃阶段，此时大量生烃的黄口、成武、鱼台等凹陷可形成有利的煤成气勘探目标。

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本文作者：冯阵东　程秀申　王生朗　张继标　李建国

作者单位：中国石化中原油田勘探开发科学研究院

　　　 　　中国石化中原油田勘探事业部

　　　 　　中国石化石油勘探开发研究院