珠一坳陷文昌組烴源巖發(fā)育特征及控制因素

胡小強，王曉龍，龔 屹，羅文龍，付 崇

(1.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州 510760; 2.國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點實驗室，廣東 廣州 510760; 3.長江大學，湖北 武漢 430100)

珠一坳陷文昌組烴源巖發(fā)育特征及控制因素

胡小強1，2，王曉龍3，龔 屹3，羅文龍3，付 崇3

(1.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州 510760; 2.國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點實驗室，廣東 廣州 510760; 3.長江大學，湖北 武漢 430100)

針對珠江口盆地珠一坳陷烴源巖發(fā)育的主控因素問題，結合油氣地球化學方法、層序地層學和沉積學分析方法，對烴源巖發(fā)育特征進行分析;同時，基于浮游藻類化石含量、鈾釷比、姥植比和米蘭科維奇旋回等，對影響優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的生源條件、氧化還原條件、沉積速率、體系域等控制因素進行綜合分析。結果表明:文昌組優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育于湖侵體系域晚期和高位體系域早期;生源條件、氧化還原環(huán)境、沉積速率、體系域等因素協(xié)同控制優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育。優(yōu)質(zhì)烴源巖的研究將為珠江口盆地儲量突破和深水區(qū)有利勘探目標發(fā)現(xiàn)奠定基礎。

優(yōu)質(zhì)烴源巖;有機質(zhì)豐度;珠一坳陷;控制因素;珠江口盆地

0 引言

優(yōu)質(zhì)烴源巖是中國近海新生代盆地拓展勘探領域，實現(xiàn)新的儲量發(fā)現(xiàn)的關鍵問題之一。國內(nèi)外大型油氣田離不開烴源巖的存在，因此“源控論”的思路在油氣勘探中發(fā)揮著重要的作用［3］。珠江口盆地位于中國南海北部，是在復雜基底上發(fā)育起來的被動大陸邊緣第三紀斷陷一坳陷盆地，盆地由北部斷階帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶及南部隆起帶組成了三隆兩坳南北分帶、東西分塊的構造格局。

珠江口盆地30多年的勘探歷程證明，富烴凹陷是大型油氣田存在的基礎［1］。烴源巖的貢獻是困擾石油勘探者的一個重要的科學問題。針對珠江口盆地勘探現(xiàn)狀，對珠江口盆地珠一坳陷富烴凹陷優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育特征和控制因素進行總結，分別從生源、氧化還原環(huán)境、沉積速率等方面對優(yōu)質(zhì)烴源巖的控制因素進行綜合分析。

1 地質(zhì)概況

珠江口盆地位于中國南海北部，是在復雜基底上發(fā)育起來的被動大陸邊緣第三紀斷陷一坳陷盆地［1］。珠一坳陷從東向西依次劃分為韓江凹陷、海豐凸起、陸豐凹陷、惠州凹陷、西江凹陷和恩平凹陷(圖1)。研究區(qū)域主要為珠一坳陷富烴凹陷，主要研究層位為湖相文昌組。

珠一坳陷主要發(fā)育的沉積相類型為三角洲相、濱淺湖相、中深湖相、扇三角洲相等 (圖1)。珠一坳陷烴源巖發(fā)育的有利相帶為濱淺湖相和中深湖相［2］。其中，韓江凹陷主要發(fā)育扇三角洲相、濱淺湖相和三角洲相，勘探結果表明，該凹陷不發(fā)育大規(guī)模烴源巖;海豐凸起主要發(fā)育扇三角洲相和濱淺湖相，該凹陷的烴源巖也不發(fā)育［3］。陸豐凹陷、惠州凹陷和西江凹陷和恩平凹陷是已證實富烴凹陷，主要發(fā)育中深湖相和濱淺湖相烴源巖［1］。

圖1 珠一坳陷文昌組沉積相

2 優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育特征

2.1 優(yōu)質(zhì)烴源巖的定義

對于優(yōu)質(zhì)烴源巖的劃分標準，國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的劃分標準，眾多學者已經(jīng)對優(yōu)質(zhì)烴源巖給出過明確定義［4-7］。通過對珠一坳陷文昌組的地球化學數(shù)據(jù)進行分析，并與國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)烴源巖定義進行綜合對比［8-9］，給出珠一坳陷文昌組優(yōu)質(zhì)烴源巖的定義:文昌組優(yōu)質(zhì)烴源巖干酪根類型為Ⅰ—Ⅱ1型，且TOC≥1%時為優(yōu)質(zhì)烴源巖;當干酪根類型為Ⅱ2—Ⅲ型，且TOC≥2%時為優(yōu)質(zhì)烴源巖。

2.2 烴源巖評價

優(yōu)選了LF13-2-1、HZ25-4-1、PY5-8-1和 EP17-3-1井作為烴源巖評價代表井。這4口井的烴源巖有機地化數(shù)據(jù)揭示了珠一坳陷文昌組烴源巖的有機碳含量分布范圍(圖2)。其中LF3-2-1井文昌組湖相大套泥巖段實測TOC含量為2%～9%;HZ25-4-1井文昌組湖相大套泥巖實測TOC含量為1%～3%;PY5-8-1井文昌組泥巖實測TOC值較低，為2%～10%;EP17-3-1井文昌組泥巖實測TOC值較低，為1%～2%。最大熱解峰溫和氫指數(shù)關系顯示，有機質(zhì)類型為Ⅰ—Ⅱ1型;少量點分布在Ⅱ2—Ⅲ型之間;極少部分點分布于圖外。因此，珠一坳陷文昌組有機質(zhì)類型主要屬于Ⅰ—Ⅱ1型，并且其TOC含量普遍大于1%，因此，珠江口盆地文昌組發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖。從鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)分析珠一坳陷文昌組烴源巖處于生烴高峰期或者高成熟期。

圖2 珠一坳陷LF13-2-1、HZ25-4-1、PY5-8-1和EP17-3-1連井對比剖面

2.3 優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育特征

優(yōu)選的4口探井分別代表了不同凹陷、不同沉積環(huán)境下的烴源巖特征。LF13-2-1井揭示了中深湖相烴源巖，其巖性組合以凝灰質(zhì)泥巖和暗色泥巖為主，凝灰質(zhì)泥巖和暗色泥巖累計連續(xù)厚度接近100 m，泥巖含量高達56%(圖2)。HZ25-4-1井也揭示了中深湖相烴源巖，其巖性組合以暗色泥巖為主，暗色泥巖連續(xù)厚度接近90 m，暗色泥巖含量高達61%。PY5-8-1井揭示淺湖相烴源巖，其巖性組合以砂泥巖互層為主，暗色泥巖含量達53%。EP17-3-1井揭示了淺湖相烴源巖，其巖性組合以灰色泥巖為主，夾少量暗色泥巖和砂巖，其灰色泥巖含量達63%，暗色泥巖含量為10%。

3 優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的控制因素

富烴凹陷是大型油氣藏存在的基礎。分別從烴源巖發(fā)育的生源條件、氧化還原環(huán)境、沉積速率、體系域等方面來綜合論述優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的主要控制因素。

3.1 生源條件的控制作用

珠一坳陷文昌組時期發(fā)育大面積湖相沉積，浮游藻類是烴源巖有機質(zhì)的重要來源［5］。同時豐富的浮游藻類化石含量也說明烴源巖形成的生源條件充分。單井浮游藻類含量分布顯示文昌組時期浮游藻類繁盛，其中以生活在淡水湖泊的盤星藻和球藻為主。浮游藻類相對豐度較高也說明當時的保存條件較好，屬于缺氧的水體環(huán)境。

3.2 氧化還原環(huán)境的控制作用

氧化還原條件是影響烴源巖發(fā)育的重要因素。確定氧化還原環(huán)境的方法很多，前人主要用生物標志化合物等指標來確定氧化還原環(huán)境，該文主要用生標化合物和鈾釷比相結合的方法來確定氧化還原環(huán)境。梅博文等認為姥植比低值對應的是還原環(huán)境，其界限值為2.8～3.0，大于這一比值為氧化環(huán)境或者弱氧化弱還原環(huán)境，但是利用姥植比來確定氧化還原環(huán)境具有實際取樣點少，不連續(xù)，實測數(shù)據(jù)獲得效率低等缺點;而鈾釷比鑒定法剛好彌補了這一缺點。鈾釷比高值對應的是還原環(huán)境，鈾釷比確定氧化還原環(huán)境的臨界值是隨著研究區(qū)地質(zhì)背景的變化而不同的。

珠一坳陷取樣井姥植比與鈾釷比對比(表1)確定:當鈾釷比小于0.2時，為氧化環(huán)境;當鈾釷比介于0.2和0.4之間時，為弱氧化弱還原環(huán)境;當鈾釷比大于0.4時，為還原環(huán)境?；谝陨戏治鼋Y果，對珠一坳陷PY10-2-1井、HZ25-4-1井和HJ15-1-1井的氧化還原環(huán)境進行了解釋。發(fā)育于惠州凹陷的HZ25-4-1井的鈾釷比介于0.2和0.4之間，因此，該地區(qū)屬于弱氧化、弱還原沉積環(huán)境。

表1 珠一坳陷主要探井姥植比與鈾釷比對比

3.3 沉積速率的控制作用

利用頻譜分析和小波分析技術計算了LF13-2 -1、HZ25-4-1、PY5-8-1和EP17-3-1井的沉積速率(圖3)。由于計算出來的沉積速率沒有經(jīng)過壓實校正，因此，沉積速率為視沉積速率。

計算結果顯示，不是沉積速率越高，烴源巖的有機碳含量就越高，因為過高的沉積速率對沉積有機質(zhì)具有稀釋作用;但也不是越低的沉積速率對應越高的有機碳含量，過低的沉積速率不利于有機質(zhì)保存。因此，適中的沉積速率范圍(0.010～0.025 cm/a)才有利于優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育。

綜上所述，生源條件、氧化還原環(huán)境、沉積速率、體系域等協(xié)同控制優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育。在文昌組湖相沉積時期，保存條件好的情況下，最大湖泛面附近有機質(zhì)供給充分，易形成還原環(huán)境，同時適中的沉積速率促使有機質(zhì)高效保存，有利于優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育。

圖3 珠一坳陷LF13-2-1、HZ25-4-1、PY5-8-1和EP17-3-1井沉積速率對比

4 結論

(1)文昌組優(yōu)質(zhì)烴源巖為富含有機質(zhì)的大套暗色泥巖、凝灰質(zhì)泥巖和灰色泥巖。當干酪根類型為Ⅰ—Ⅱ1型，且TOC≥1%時為優(yōu)質(zhì)烴源巖;當干酪根類型為Ⅱ2—Ⅲ型，且TOC≥2%時為優(yōu)質(zhì)烴源巖。

(2)生源條件、氧化還原環(huán)境、沉積速率、體系域等協(xié)同控制優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育。在文昌組時期湖相保存條件好的情況下，最大湖泛面附近，即湖侵體系域晚期和高位體系域早期有機質(zhì)供給充分易形成還原環(huán)境，加上適中的沉積速率促使有機質(zhì)高效保存。

(3)優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育受有機質(zhì)供給和有利于有機質(zhì)高效保存的水體環(huán)境協(xié)同控制，湖侵體系域晚期和高位體系域早期沉積環(huán)境的系統(tǒng)屬性為高有機質(zhì)產(chǎn)率和有機質(zhì)高效保存提供了有利的條件。

［1］朱偉林，鐘鍇，李友川，等.南海北部深水區(qū)油氣成藏與勘探［J］.科學通報:中文版，2012，57(20):1833 -1841.

［2］侯讀杰，張善文，肖建新，等.濟陽坳陷優(yōu)質(zhì)烴源巖特征與隱蔽油氣藏的關系分析［J］.地學前沿，2008，15 (2):137-146.

［3］Gong Chenglin，Wang Yingmin，Zhu Weilin，et al.Upper Miocene to Quaternary unidirectionally migrating deepwater channels in the Pearl River Mouth Basin，northern South China Sea［J］.AAPG Bulletin，2013，97(2):285-308.

［4］秦建中，李志明，劉寶泉，等.海相優(yōu)質(zhì)烴源巖形成重質(zhì)油與固體瀝青潛力分析［J］.石油實驗地質(zhì)，2007，29(3):281-290.

［5］騰格爾，高長林，胡凱，等.上揚子北緣下組合優(yōu)質(zhì)烴源巖分布及生烴潛力評價［J］.天然氣地球科學，2007，18(2):255-261.

［6］陳中紅，查明.斷陷湖盆超壓封存箱形成機理與油氣成藏機制［J］.地質(zhì)科學，2008，43(1):50-64.

［7］高崗，柳廣弟，付金華，等.確定有效烴源巖有機質(zhì)豐度下限的一種新方法［J］.西安石油大學學報，2012，27(2):23-30.

［8］Dix G R，Jolicoeur C.Tectonostratigraphic framework of Upper Ordovician source rocks，Ottawa Embayment(eastern Ontario)［J］.Bulletin of Canadian Petroleum Geology，2011，59(1):7-26.

［9］Sachse V F，Delvaux D，Littke R.Petrological and geochemical investigations of potential source rocks of the central Congo Basin，Democratic Republic of Congo［J］.AAPG bulletin，2012，96(2):245-275.

［10］林治家，陳多福，劉芊.海相沉積氧化還原環(huán)境的地球化學識別指標［J］.礦物巖石地球化學通報，2008，27(1):72-80.

編輯朱雅楠

TE122

A

1006-6535(2015)05-0042-04

20150414;改回日期:20150726

國家重大專項(GZH200700405);構造與油氣資源教育部重點實驗室開放基金(TPR-2014-11)

胡小強(1976-)，男，高級工程師，1999年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(武漢)勘查技術與工程專業(yè)，2002年畢業(yè)于該校礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，獲碩士學位，現(xiàn)從事海洋地質(zhì)及石油地質(zhì)研究工作

王曉龍(1985-)，男，講師，2008年畢業(yè)于長江大學勘查技術與工程專業(yè)，2014年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(武漢)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，獲博士學位，現(xiàn)主要從事地震地質(zhì)綜合解釋、石油地質(zhì)和非常規(guī)油氣地質(zhì)方面的研究和教學工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.008