渤海灣盆地青東凹陷古近紀(jì)烴源巖評(píng)價(jià)

王文通

(華南理工大學(xué) 設(shè)計(jì)學(xué)院，廣東 廣州 510006)

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渤海灣盆地青東凹陷古近紀(jì)烴源巖評(píng)價(jià)

王文通

(華南理工大學(xué) 設(shè)計(jì)學(xué)院，廣東 廣州 510006)

為了在青東凹陷古近紀(jì)找到油藏富集的有利區(qū)域，指導(dǎo)生產(chǎn)開發(fā)，對(duì)控制油藏分布和形成起關(guān)鍵性因素的烴源巖進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。受郯廬斷裂體系影響，構(gòu)造復(fù)雜，沉積物源來(lái)自凹陷四周，沉積類型多。在對(duì)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、地層發(fā)育特征、沉積相類型等進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，綜合測(cè)井、地震以及地球化學(xué)資料，采用綜合研究的手段對(duì)渤海灣盆地青東凹陷沙三、沙四段烴源巖厚度、有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)成熟度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：沙三下亞段和沙四上亞段暗色泥巖十分發(fā)育，在凹陷中部厚度較大，向凹陷四周暗色泥巖厚度逐漸變小；沙四上亞段有機(jī)質(zhì)的豐度、成熟度都比沙三下亞段好，評(píng)級(jí)在好—優(yōu)質(zhì)；沙三下亞段和沙四上亞段干酪根類型以Ⅰ、Ⅱ1型為主，含少量Ⅱ2、Ⅲ型干酪根；沙三下亞段和沙四上亞段烴源巖都具有較強(qiáng)的生烴能力。

青東凹陷；烴源巖評(píng)價(jià)；生烴潛量

0 引 言

渤海灣盆地青東凹陷古近紀(jì)為小型斷陷盆地，四周環(huán)繞凸起區(qū)，沉積物源方向多，物源供給量小，物源方向受不同時(shí)期的區(qū)域構(gòu)造翹傾的控制[1]。凹陷內(nèi)儲(chǔ)層沉積類型多，成巖作用存在很大差異，縱向和橫向上變化都很快，不同沉積時(shí)期的構(gòu)造格局控制了沉積體系的類型與分布，儲(chǔ)層物性受沉積相帶和成巖作用共同控制。青東凹陷孔店組-沙四下亞段，區(qū)域內(nèi)部古地勢(shì)整體北部高南部低，發(fā)育來(lái)自墾東-青坨子物源區(qū)的沖積扇儲(chǔ)集體系；沙四上亞段南北較平緩，發(fā)育來(lái)自四周環(huán)帶狀分布的扇三角洲儲(chǔ)集體系；沙三段-沙二段南高北低，發(fā)育南部物源區(qū)的三角洲儲(chǔ)集體系。青東凹陷油氣儲(chǔ)藏和分布受區(qū)域構(gòu)造演化以及郯廬斷裂帶的影響，新生代經(jīng)歷了三期斷陷和兩次抬升，構(gòu)造形成于古近紀(jì)晚期和新近系沉積之間。區(qū)域內(nèi)發(fā)育構(gòu)造、巖性、地層和復(fù)合圈閉4大類圈閉類型，油氣藏類型以構(gòu)造油藏為主。通過(guò)地球化學(xué)的方法對(duì)烴源巖進(jìn)行分析，明確了青東凹陷發(fā)育2套烴源巖，主力烴源巖層系為沙四上亞段。青東地區(qū)存在青南洼陷和青東凹陷北部洼陷帶2個(gè)油源體系，具有4億噸左右的遠(yuǎn)景資源潛力。通過(guò)對(duì)青東凹陷的構(gòu)造、沉積儲(chǔ)層與油氣成藏等方面深入細(xì)致的研究，綜合評(píng)價(jià)該區(qū)的勘探潛力，優(yōu)選勘探目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)、部署與鉆探，可指導(dǎo)該區(qū)的油氣勘探。目前對(duì)青東凹陷的研究取得了一定勘探成果，但還有很多問(wèn)題需要深入研究，如凹陷內(nèi)部構(gòu)造發(fā)育的樣式，斷裂分布特征以及對(duì)油氣成藏的控制作用，沉積體系分布及儲(chǔ)層特征的系統(tǒng)性研究，烴源巖發(fā)育特征、生烴潛力、油氣資源潛力的系統(tǒng)評(píng)價(jià)；油氣藏分布規(guī)律、各層系圈閉類型及分布特征、不同油氣藏類型的成藏主控因素。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

渤海灣盆地面積約20 104 km2，包括陸地和海域2部分[2]。盆地四周為中-新生代隆起區(qū)：西北側(cè)燕山隆起、西側(cè)太行山隆起、東側(cè)膠遼隆起和西南側(cè)魯西隆起等[3]。渤海海域及周邊劃分為5個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元：埕寧隆起、遼東灣坳陷、渤中坳陷、黃驊坳陷和濟(jì)陽(yáng)坳陷[4]。研究區(qū)青東凹陷位于渤海灣盆地東南部，屬濟(jì)陽(yáng)坳陷的次級(jí)凹陷，位于濟(jì)陽(yáng)坳陷東部、郯廬斷裂西支西側(cè)(圖1)。西北以墾東-青坨子凸起為界，東南緊鄰濰北凸起，西南與東營(yíng)凹陷的青南洼陷相通，凹陷面積近1 200 km2[4-6]。

圖1 研究區(qū)域構(gòu)造位置圖

青東凹陷是在中生界基底上發(fā)育的一個(gè)新生代盆地，為四周環(huán)凸的小型斷陷盆地，這種盆地周緣結(jié)構(gòu)，具有沉積物源多，物源供給量小而且充足的特征，凹陷內(nèi)沉積類型多，縱橫向變化快，不同沉積時(shí)期的構(gòu)造格局控制沉積體系類型與分布。凹陷邊緣扇三角洲發(fā)育，有利于物性較好儲(chǔ)層的形成及油氣的側(cè)向運(yùn)移。青東凹陷自下而上發(fā)育古近系孔店組、沙河街組和新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組及第四系平原組，局部缺失沙河街組上部和東營(yíng)組。在沙四段上、下亞段和古近系、新近系之間發(fā)育2個(gè)區(qū)域不整合，自下而上形成了孔店組—沙四段下亞段、沙四段上亞段—沙二段、新近系—第四系這3個(gè)構(gòu)造層。

2 烴源巖特征評(píng)價(jià)

青東地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，目前開發(fā)成熟度低[7]，勘探資料少，因此，本次研究主要采用地球化學(xué)分析方法對(duì)青東地區(qū)沙四上亞段和沙三下亞段烴源巖進(jìn)行了評(píng)價(jià)，所采用樣品來(lái)自青東凹陷中的青東1井、青東12井、KL20-1-1,KL20-1-2,KL20-1-3井。明確了青東地區(qū)發(fā)育2套烴源巖，有效烴源巖層系主要為沙四上亞段，該地區(qū)地區(qū)存在青南洼陷和青東凹陷北部洼陷帶2個(gè)油源體系。

2.1 烴源巖厚度

理論上烴源巖的體積是決定生烴量的重要因素之一，烴源巖的體積受控于地層發(fā)育厚度和分布面積[8-9]，在實(shí)際應(yīng)用中，必須要研究烴源巖的發(fā)育厚度和分布面積，以確定烴源巖的體積[9-10]。經(jīng)過(guò)對(duì)青東凹陷多個(gè)井的鉆井資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)青東凹陷沙三段及沙四上亞段暗色泥巖十分發(fā)育。從青東凹陷暗色泥巖等厚圖上可以看到，沙四上亞段暗色泥巖在凹陷中部厚度較大，向四周厚度變小，沙三下亞段暗色泥巖的沉積特征繼承了沙四上亞段的沉積特征，也是由中部向四周泥巖厚度變小?？傮w上，沙四上亞段暗色泥巖的沉積厚度和分布范圍都比沙三下亞段大。

2.2 有機(jī)質(zhì)豐度

烴源巖中有足夠的有機(jī)質(zhì)才可以生產(chǎn)油氣，因此，有機(jī)質(zhì)豐度是評(píng)價(jià)烴源巖生烴能力的重要參數(shù)之一[11]。烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度是指單位重量的烴源巖中的有機(jī)質(zhì)的百分含量，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)常用有機(jī)碳含量(TOC)、巖石熱解參數(shù)生烴潛量(S1+S2)[12]。有機(jī)碳是指巖石中的剩余有機(jī)碳含量，在生油層中，能轉(zhuǎn)化為油氣的有機(jī)質(zhì)只占很小的一部分，因此，大部分有機(jī)質(zhì)會(huì)留在生油層中。有機(jī)質(zhì)中碳元素是最穩(wěn)定且所占比例最大的元素，在實(shí)驗(yàn)室中檢測(cè)生油層中的剩余有機(jī)碳含量，是能夠近似的表示烴源巖中有機(jī)質(zhì)豐度的(圖2)。

青東凹陷古近系暗色泥巖有機(jī)碳含量分布在0.5%～5.88%之間。對(duì)沙三下亞段樣品進(jìn)行地球化學(xué)分析顯示，凹陷內(nèi)有機(jī)物的沉積來(lái)源既有低等水生生物，也有陸源高等植物，其有機(jī)碳含量平均含量為2.064%，烴源巖級(jí)別較好。沙四上亞段的樣品有機(jī)碳含量平均值為1.564%，烴源巖級(jí)別較好，生烴能力較強(qiáng)。沙三下亞段和沙四上亞段有機(jī)質(zhì)豐度均較好，有機(jī)碳含量平均大于1.5%，生烴潛量很高。綜合分析認(rèn)為沙三下亞段及沙四上亞段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到了優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 青東凹陷暗色泥巖等厚度圖

表1 烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)表Tab.1 Evaluation of organic abundance in source rock of hydrocarbon

圖3 青東凹陷烴源巖有機(jī)碳與生烴潛量分布直方圖

圖4 干酪根類型分析圖

2.3 有機(jī)質(zhì)類型

沙三下亞段及沙四上亞段干酪根類型以Ⅰ，Ⅱ1型為主，少量為Ⅱ2、Ⅲ(圖4)。

經(jīng)過(guò)地球化學(xué)特征分析，發(fā)現(xiàn)青東凹陷沙四上亞段和沙三下亞段烴源巖地球化學(xué)特在具有明顯的差異性(圖5，6)。

沙四上亞段烴源巖具植烷優(yōu)勢(shì)，高伽馬蠟烷。青東凹陷Es4烴源巖C29甾烷含量較高，表明其高等植物來(lái)源有機(jī)質(zhì)含量較高，離物源區(qū)較近，湖盆面積小。

沙三下亞段烴源巖具姥鮫烷優(yōu)勢(shì)，C27甾烷含量較高，表明其有機(jī)質(zhì)來(lái)源以低等水生生物為主，同時(shí)也有高等植物來(lái)源(圖6)；伽馬蠟烷都較低，代表了一種弱氧化-弱還原的環(huán)境。有一定量的重排甾烷和4-甲基甾烷，但2種成分含量較低，說(shuō)明青東凹陷沙三下段還原程度偏高；同時(shí)，青東沙三下成熟度較低。

2.4 有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度是指沉積有機(jī)質(zhì)在溫度(主要與埋藏深度有關(guān))、時(shí)間等因素的綜合作用下向石油和天然氣演化的程度[11]。常用的有機(jī)質(zhì)成熟度指標(biāo)為鏡質(zhì)體反射率(Ro)。鏡質(zhì)體是高等植物木質(zhì)素經(jīng)過(guò)一系列降解、凝膠化作用而形成的凝膠體。在泥盆紀(jì)以前，高等植物尚未出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)的沉積地層中不含鏡質(zhì)體，并且在海相碳酸鹽巖中鏡質(zhì)體的含量也很低[12]。鏡質(zhì)體的反射率會(huì)隨著成熟度的增加而增大的，其成熟過(guò)程具有不可逆性，是溫度隨著時(shí)間累積的過(guò)程。鏡質(zhì)體成熟演化的過(guò)程和干酪跟的熱解過(guò)程一致，所以在油氣勘探中，鏡質(zhì)體反射率可以有效的反應(yīng)有機(jī)質(zhì)的成熟度。結(jié)合青東凹陷的沉積時(shí)期及沉積特征，鏡質(zhì)體反射率可以用來(lái)反應(yīng)烴源巖的有機(jī)質(zhì)成熟度。

圖5 青東凹陷沙四上亞段烴源巖地球化學(xué)特征

圖6 青東凹陷沙三下亞段烴源巖地球化學(xué)特征

圖7 青東凹陷鏡質(zhì)體反射率與深度關(guān)系圖

經(jīng)過(guò)對(duì)鉆井資料進(jìn)行分析，青東凹陷鏡質(zhì)體反射率Ro值在0.45%～0.85 %，隨著深度的增加，Ro值也隨之增大，呈線性相關(guān)，鏡質(zhì)體反射率Ro值小于0.5 %時(shí)，有機(jī)質(zhì)處于未熟階段。從圖7可以看到，當(dāng)深度在2 200 m時(shí)，有機(jī)質(zhì)成熟度從低熟轉(zhuǎn)為高熟。其中沙三下亞段Ro值在0.5%～0.65%之間，沙四段上亞段Ro值在0.65%～0.8%之間，處于成熟階段。

3 結(jié) 論

沙三下亞段和沙四上亞段暗色泥巖的沉積特征之間存在繼承性，均在中部洼陷處沉積厚度大，向四周沉積厚度變小，沉積厚度大且沉積范圍廣泛；沙三下亞段及沙四上亞段有機(jī)質(zhì)豐度好，達(dá)到了優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)；凹陷內(nèi)沙三下亞段和沙四上亞段烴源巖地球化學(xué)特在具有明顯的差異性，沙三下亞段及沙四上亞段有機(jī)質(zhì)干酪根類型以Ⅰ，Ⅱ1型為主，少量為 Ⅱ2，Ⅲ.沙三下亞段以低等水生生物物源為主，高等植物來(lái)源較少，表明離物源較遠(yuǎn)，湖盆面積較大。沙四上亞段有機(jī)質(zhì)中高等植物含量較高，離物源區(qū)較近，湖盆面積??；鏡質(zhì)體反射率所反映的青東凹陷內(nèi)沙三下亞段、沙四上亞段烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度處于低熟—成熟之間，烴源巖演化程度處于生油窗的中后期，生烴潛力較強(qiáng)。

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Evaluation of paleogene hydrocarbon source rock in Qingdong sag,Bohaiwan Basin

WANG Wen-tong

(DesignInstitute，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510006,China)

In order to find favorable regional enrichment reservoir in Qingdong sag of Paleogene，guiding the production，hydrocarbon source rocks，which is the key factor of controlling reservoir formation and distribution，has been evaluated in comprehensive way.Affected by the Tanlu fault system，this area has complex structures，sedimentary type，sediment source of small and more.Based on the analysis of the regional geological structure，strata development characteristics and sedimentary facies types，combining geochemical data with logging and seismic，the research evaluated Qingdong Sag Es3 and Es4 source rock thickness，organic abundance，type of organic matter and organic maturity on Bohai Bay Basin.The results indicated that: the lower Section Es3 and the upper Section Es4 of dark mudstone develops lushly，the depression of the central of the dark mudstone develops larger thickness than others，Dark mudstone’s thickness in surrounding of the sunken becomes smaller.The abundance and mature of the organic matter of the upper Section Es4 is better than the lower Section Es3 ，in good quality rating.Both of the lower Section Es3 and the upper Section Es4 mainly bases on the type of I and Ⅱ1，and contains small amount of Ⅱ2and Ⅲ.As a whole，the source rock of the lower Section Es3 and the upper Section Es4 have a strong capacity of produce hydrocarbon.

Qingdong sag;hydrocarbon source rock;petroliferous potential

10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2015.0114

1672-9315(2015)01-0083-06

2014-10-20責(zé)任編輯:李克永作者簡(jiǎn)介：王文通(1985-)，男，陜西洋縣人，實(shí)驗(yàn)師，E-mail:wtwang@scut.edu.cn

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