東濮凹陷膏鹽巖對烴源巖成烴演化的控制作用及其石油地質(zhì)意義

陳湘飛，李素梅,，張洪安，徐田武，張?jiān)偏I(xiàn)，萬中華，紀(jì) 紅，郭振乾

(1.中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249;2.中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249;3.中國石油東方地球物理公司研究院 庫爾勒分院，新疆 庫爾勒 841001;4.中國石化 中原油田分公司，河南 濮陽 457001)

0 引 言

世界上大的含油氣區(qū)都廣泛發(fā)育有膏鹽巖，并且油氣藏的形成與膏鹽巖密切相關(guān)。一般認(rèn)為，膏鹽巖是優(yōu)質(zhì)蓋層，對油氣的保存意義重大[1-2]。然而，膏鹽巖對烴源巖的性質(zhì)及其成烴演化也有較強(qiáng)的控制作用，膏鹽巖發(fā)育區(qū)通常也發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，如我國柴達(dá)木盆地、江漢盆地均為典型鹽湖相盆地，該類鹽湖盆地一般盛產(chǎn)低熟油氣。膏鹽巖中的各種鹽類礦物能夠?qū)N源巖生烴產(chǎn)生催化與抑制作用，從而影響生排烴特征[3-6]；一定厚度的膏鹽巖還可因其較高的熱導(dǎo)率對相鄰烴源巖的地溫產(chǎn)生影響[7]。東濮凹陷是渤海灣盆地典型的鹽湖相富油氣凹陷，膏鹽巖異常發(fā)育，目前油氣探明儲(chǔ)量的90%以上都分布在凹陷中北部的含鹽區(qū)。前人對區(qū)內(nèi)膏鹽巖的研究主要集中在膏鹽巖的成因[8-11]、膏鹽巖對油氣運(yùn)聚成藏的影響[12-13]，膏鹽巖對烴源巖的性質(zhì)及成烴演化的影響[14-15]研究比較薄弱。本文采用地質(zhì)地球化學(xué)相結(jié)合的方法，探討膏鹽巖對烴源巖性質(zhì)及成烴演化的影響及其影響程度、揭示其石油地質(zhì)意義，為研究區(qū)及同類含鹽盆地下一步油氣勘探提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

東濮凹陷位于渤海灣盆地西南端，是發(fā)育于古-中生界基底之上的新生代含鹽斷陷盆地，其構(gòu)造演化主要經(jīng)歷了古近紀(jì)斷陷、新近紀(jì)拗陷兩個(gè)演化階段[16-17]，形成現(xiàn)今“兩洼一隆一斜坡”(東部洼陷帶、西部洼陷帶、中央隆起帶、西部斜坡帶)的構(gòu)造格局(圖1)。根據(jù)斷層的性質(zhì)和活動(dòng)時(shí)期，古近紀(jì)的構(gòu)造演化歷史可進(jìn)一步劃分為初始裂陷期(沙四段沉積時(shí)期)、主裂陷期(沙三段沉積時(shí)期)、斷陷萎縮期(沙二-沙一段沉積時(shí)期)、斷陷衰亡期(東營組沉積時(shí)期)4個(gè)演化階段。

圖1 東濮凹陷北部地區(qū)油氣分布及油氣藏剖面圖(剖面位置見圖1(a))Fig.1 Petroleum distribution and reservoir cross section of the Wenliu Oilfield(See Fig.1(a) for the location of the cross section)

東濮凹陷沉積地層自下而上發(fā)育古近系沙河街組(Es)、東營組(Ed)；新近系館陶組(Ng)、明化鎮(zhèn)組(Nm)及第四系平原組(Qp)。以黃河為界，東濮凹陷北部主要發(fā)育鹽湖相，而南部發(fā)育淡水湖相。古近系沙河街組發(fā)育兩套烴源巖，分別為沙一段和沙三段—沙四上亞段，以后者為主，在這兩套烴源巖中發(fā)育4套膏鹽巖層，分別為沙一鹽、文9鹽、衛(wèi)城下鹽和文23鹽。沉積于主裂陷期的沙三段是本區(qū)最主要的勘探目的層，也是最主要的烴源巖發(fā)育層段。沙三段沉積期凹陷南部為淡水湖相沉積，烴源巖主要分布在葛崗集洼陷；凹陷北部為鹽湖相沉積，地層厚度大，根據(jù)其沉積特征可以進(jìn)一步劃分為上、中、下3個(gè)亞段。沙三下亞段為厚層鹽巖(文23鹽)與暗色泥巖組成的鹽韻律層，向北逐漸相變?yōu)楸←}層及砂泥巖，其中文23鹽累計(jì)最大厚約450 m。沙三中亞段中下部主要為一套深灰色泥巖夾油頁巖，并與砂巖組成互層段，油頁巖分布穩(wěn)定，北部衛(wèi)城以及戶部寨地區(qū)相變?yōu)楦帑}巖(稱衛(wèi)城下鹽)，最大厚度約150 m；上部為一套膏鹽巖(稱文9鹽)與泥巖組成的韻律層，文9鹽最大厚度約500 m。沙三上亞段為一套灰色厚層狀泥巖夾砂巖及油頁巖，底部為文9鹽上部。平面上，膏鹽巖分布于凹陷的中央及斜坡部位，而泥頁巖則主要分布于砂巖和鹽巖之間的較廣闊區(qū)域[11]?？v向上，在膏鹽巖沉積中心，膏鹽巖與泥頁巖、砂巖間互，在膏鹽巖發(fā)育邊緣二者呈指狀交叉形態(tài)，構(gòu)成了良好的生儲(chǔ)蓋組合，使得北部含鹽區(qū)成為東濮凹陷油氣最富集的地區(qū)(圖1)。

2 樣品與實(shí)驗(yàn)

含鹽區(qū)烴源巖樣品采自東濮凹陷文留地區(qū)、柳屯洼陷含鹽層系，無鹽區(qū)樣品采自杜寨地區(qū)。樣品巖性包括暗色泥頁巖、油頁巖、碳質(zhì)泥巖、含膏頁巖等。同時(shí)還搜集油田以往分析測試的TOC數(shù)據(jù)及Ro數(shù)據(jù)。

樣品分析在中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，主要測定樣品的有機(jī)碳(TOC)以及巖石熱解分析。有機(jī)碳分析采用OGM-Ⅱ型儀器，用5%的稀鹽酸去掉碳酸鹽礦物，然后在900 ℃高溫有氧條件下將有機(jī)質(zhì)灼燒成CO2，測得有機(jī)碳含量。巖石熱解用Rock-Eval儀，載氣為高純N2。在300 ℃下恒溫3 min，檢測吸附烴S1；然后以50 ℃/min的速度升溫到500 ℃，恒溫1 min，檢測熱解烴S2。

3 含膏鹽巖層系烴源巖性質(zhì)

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

圖2 東濮凹陷烴源巖TOC含量統(tǒng)計(jì)Fig.2 Statistics of TOC for the source rocks from the Dongpu Depression (a)樣品按構(gòu)造位置分類；(b)樣品按巖性分類

結(jié)合以往及本次分析測試的共5 203個(gè)樣品，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，東濮凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度整體不高，但存在優(yōu)質(zhì)烴源巖。平面上，北部含鹽區(qū)有機(jī)質(zhì)豐度高于南部無鹽區(qū)，前者超過20%的樣品TOC含量大于1.0%，還有6.6%的樣品TOC含量大于2.0%(圖2(a)和表1)；而南部無鹽區(qū)接近70%的樣品的TOC含量小于0.4%，TOC含量大于1.0%的樣品比例僅為10%(圖2(a))。以沙三中亞段烴源巖為例，橋口-白廟一線以南，烴源巖TOC含量普遍都小于0.5%，僅新霍寨局部地區(qū)稍高，而凹陷北部含鹽區(qū)烴源巖TOC含量普遍都大于0.5%，特別是文東地區(qū)、柳屯洼陷及濮衛(wèi)洼陷較高。

縱向上，凹陷北部含鹽區(qū)烴源巖TOC含量與膏鹽巖層關(guān)系密切，通過巖屑錄井剖面及巖心觀察發(fā)現(xiàn)，膏鹽巖層常常與灰黑色、深灰色、褐色頁巖，泥巖及灰色粉細(xì)砂巖呈不等厚互層。以文留構(gòu)造帶為例，含鹽層段泥頁巖的TOC值明顯高于無鹽層段，縱向上發(fā)育3個(gè)富TOC層段，其中最主要的富TOC層段位于文9鹽之下、文23鹽之上的沙三中亞段地層，最大TOC含量可達(dá)到8.0%(圖3)。4 500～5 000 m之間的高TOC樣品主要是文東南部前參2井文23鹽鹽間樣品，該井4 400 m之上不發(fā)育膏鹽巖，泥頁巖有機(jī)質(zhì)豐度較低，TOC值一般小于0.6%，而該深度以下是文23鹽的主要發(fā)育層段，鹽間泥頁巖有機(jī)質(zhì)豐度明顯高于上覆無鹽層段，TOC值最高可達(dá)5.7%。反映膏鹽巖環(huán)境有利于形成富有機(jī)質(zhì)烴源巖。

文留地區(qū)含膏鹽巖層系內(nèi)烴源巖性質(zhì)具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，表現(xiàn)在：(1)烴源巖與膏鹽巖呈薄互層或指狀交互的伴生關(guān)系。(2)烴源巖有機(jī)質(zhì)含量變化范圍廣(圖2(a))。(3)烴源巖顏色及巖石類型多樣，并且不同巖石類型烴源巖TOC含量差異顯著(圖2(b))。通過對文留地區(qū)含鹽層系不同巖性烴源巖的實(shí)測TOC數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示深灰色、褐色具紋層狀頁巖的有機(jī)質(zhì)含量明顯較高，深灰色、褐色泥巖次之，而灰色頁巖、灰色及雜色泥巖、泥灰?guī)r、含膏泥巖的有機(jī)質(zhì)豐度相對較低(表1和圖2(b))。例如濮深18-1、濮深18-8這兩口井位于柳屯洼陷東翼，該區(qū)是文9鹽(衛(wèi)城上鹽)的厚度中心，膏鹽巖與泥頁巖呈不等厚互層。通過對這兩口井含鹽層段烴源巖系統(tǒng)取樣，實(shí)測TOC表明，深灰色、褐色具紋層狀頁巖，油頁巖的TOC值一般大于1.50%，最高可達(dá)6.79%，而灰色泥巖、泥灰?guī)r、含膏泥巖的有機(jī)質(zhì)豐度相對較低，TOC值一般介于0.50%～1.50%之間(表1)。

表1 文留地區(qū)部分烴源巖熱解資料

注：表中“空白”表示未測。

3.2 有機(jī)質(zhì)類型

圖3 東濮凹陷文留構(gòu)造帶烴源巖TOC含量隨深度變化關(guān)系Fig.3 Relationship between TOC content and buried depth of source rocks in the Wenliu area, Dongpu Sag

圖4 文留地區(qū)含膏鹽巖層系烴源巖有機(jī)質(zhì)類型圖Fig.4 Kerogen type of source rocks in the Wenliu area indicated by pyrolysis data

烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型是影響其生油氣能力一個(gè)重要因素，而有機(jī)質(zhì)的類型很大程度上受到沉積水體中生物種屬的影響[18]，咸水-鹽水湖盆中大型生物十分少見，但卻是各種藻類和細(xì)菌等地質(zhì)微生物最為繁盛的場所，這些地質(zhì)微生物是鹽湖環(huán)境中有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)、富集和分解的重要參與者[19]。前人的研究表明，咸水-鹽水湖盆中不僅有利于形成富有機(jī)質(zhì)烴源巖，還有利于形成腐泥型有機(jī)質(zhì)[20-21]。

根據(jù)烴源巖熱解資料，位于文23鹽厚度中心的文留東部地區(qū)大部分烴源巖氫指數(shù)大于200 mg HC/g TOC，降解率高于20%，部分小于200 mg HC/g TOC，降解率小于20%(表1)，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型、Ⅰ型和Ⅲ型(圖4)，同樣位于文9鹽厚度中心的柳屯東翼濮深18井區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型也以Ⅱ1型和Ⅰ型為主，而膏鹽巖欠發(fā)育的文西地區(qū)主要為Ⅲ型和Ⅱ2型，還有少量的Ⅱ1型(圖4)。反映膏鹽巖發(fā)育區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型好于膏鹽巖欠發(fā)育區(qū)，這主要是由于靠近鹽湖中心陸源有機(jī)質(zhì)較少，主要為藻類和細(xì)菌等地質(zhì)微生物，更有利于形成腐泥型有機(jī)質(zhì)。杜寨無鹽區(qū)烴源巖氫指數(shù)普遍都小于100 mg HC/g TOC，降解率小于10%(表1)，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型(圖4)，與含鹽區(qū)相比明顯較差。

烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型也很大程度上受到巖性的影響，通過對含鹽區(qū)不同巖性烴源巖有機(jī)質(zhì)類型的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)深灰色-褐色頁巖的有機(jī)質(zhì)類型

主要為Ⅱ1型以及少量的Ⅰ型，深灰色泥巖的有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型和Ⅱ2型，還有部分Ⅲ型，而灰色泥巖、灰色頁巖的有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型。含鹽層段內(nèi)不同巖性烴源巖之間有機(jī)質(zhì)和類型的巨大差異表明含鹽層段烴源巖非均質(zhì)性較強(qiáng)，并不是所有的烴源巖都是優(yōu)質(zhì)烴源巖，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度與膏鹽巖層所處的距離沒有必然聯(lián)系，而主要取決于烴源巖的巖性和顏色。朱光有等[21]將東營凹陷沙三下亞段-沙四上亞段中TOC>2%，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ2型為主的暗色泥巖稱為優(yōu)質(zhì)烴源巖；Lu等[22]也把TOC>2%、有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ2型為主的暗色泥巖稱為優(yōu)質(zhì)烴源巖。由于東濮凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)含量整體較低，本文把TOC>1.5%、有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型和Ⅰ型的深灰色、褐色等暗色頁巖劃分為區(qū)內(nèi)最主要的優(yōu)質(zhì)烴源巖，其次為深灰色、褐色泥巖。

4 含膏鹽巖層系烴源巖的生烴演化特征

4.1 膏鹽巖對烴源巖生烴過程的影響

國內(nèi)外研究表明，膏鹽巖對烴源巖的生烴演化有較強(qiáng)的控制作用，如Mello等[7]利用有限元方法模擬，發(fā)現(xiàn)鹽構(gòu)造頂部地層出現(xiàn)溫度正異常，使鹽上烴源巖長時(shí)間保持在生油窗范圍，而鹽下地層出現(xiàn)低溫異常，使區(qū)域范圍內(nèi)同等深度下烴源巖已過生油窗時(shí)，鹽巖下的烴源巖可以仍保持在生油窗范圍。卓勤功等[23]通過數(shù)值模擬表明，隨膏鹽巖厚度增大，鹽下深層烴源巖地層溫度和熱演化程度均降低，1 500 m厚度膏鹽巖可使鹽下烴源巖地層溫度和Ro值分別降低15 ℃、0.35%。前人已發(fā)現(xiàn)東濮凹陷膏鹽巖對烴源巖的生烴有影響，如孫波等[24]發(fā)現(xiàn)膏鹽巖中心及邊緣地區(qū)出現(xiàn)熱異常，并促進(jìn)了烴源巖熱演化；慕小水[25]、劉景東等[15]也提出膏鹽巖能夠擴(kuò)大烴源巖生烴窗范圍。

通過對比東濮凹陷無鹽區(qū)以及含鹽區(qū)具有不同厚度膏鹽巖層地區(qū)烴源巖的熱演化剖面，發(fā)現(xiàn)膏鹽巖區(qū)與無鹽區(qū)烴源巖的熱演化存在明顯差異。杜寨地區(qū)(濮深4—濮深12井區(qū)及鄰區(qū))不發(fā)育膏鹽巖，烴源巖的生烴門限深度約為3 000 m，4 800 m達(dá)到過成熟階段(圖5(a))。濮深7井靠近文23鹽的厚度中心，膏鹽巖厚度約450 m，烴源巖主要位于文23鹽之上，實(shí)測Ro表明烴源巖開始生烴(Ro=0.5%)、生烴高峰(Ro=0.8%)和高成熟階段(Ro=1.2%)的門限深度要明顯小于前者，而達(dá)到過成熟階段的深度要大于前者(圖5(e))。文211、文33-105、文33-155等井位于文23鹽厚度中心側(cè)翼，膏鹽層厚度約350 m；前參2井膏鹽層厚度約200 m；文203-59井位于文23鹽邊緣，膏鹽層厚度約50 m，這幾口井烴源巖開始生烴、生烴高峰和過成熟階段的門限深度介于無鹽區(qū)(圖5(a))與厚鹽區(qū)(圖5(e))之間?？偟膩碚f，膏鹽巖一方面能夠促進(jìn)鹽上烴源巖的熱演化，另一方面能夠抑制鹽下烴源巖的熱演化。

4.2 膏鹽巖對烴源巖生烴過程的控制機(jī)理

根據(jù)傳統(tǒng)的干酪根熱降解生烴理論，溫度和時(shí)間是油氣生成過程中至關(guān)重要的一對因素，其中，溫度的影響是最主要的[28]。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，沉積盆地中膏鹽巖熱導(dǎo)率是一般砂泥巖熱導(dǎo)率的2～3倍[26]，更有利于深部熱量向淺部傳遞，因此，理論上含鹽區(qū)鹽下地層溫度要低于無鹽區(qū)同一深度地層溫度，而含鹽區(qū)鹽上地層溫度要高于無鹽區(qū)同一深度的地層溫度。通過對比東濮凹陷無鹽區(qū)和含鹽區(qū)實(shí)測地層溫度，結(jié)果表明，無鹽區(qū)地層溫度隨埋深增加線性增高，地溫梯度約為28 ℃/km(圖6(a))。含鹽層系地層溫度剖面一般呈現(xiàn)兩段式，膏鹽層之上地溫梯度相對較高(35～40 ℃/km)，而膏鹽層中及以下地溫梯度低溫梯度相對較低(12～24 ℃/km)，地溫梯度轉(zhuǎn)折點(diǎn)對應(yīng)膏鹽巖發(fā)育層位(圖6(c)、(d)、(e))。烴源巖Ro異常的深度段與膏鹽巖層也具有很好的對應(yīng)關(guān)系(圖5(e))。這表明正是由于膏鹽巖層的存在，因其具有較好的導(dǎo)熱性，膏鹽巖層內(nèi)部近似熱均質(zhì)體，有利于將鹽下地層的熱量傳遞到鹽上地層，使得鹽上地層溫度較高，鹽下地層溫度相對偏低。進(jìn)而影響烴源巖熱演化，使鹽上烴源巖提前進(jìn)入生油窗范圍；使鹽下烴源巖在區(qū)域范圍內(nèi)同等深度下烴源巖已過生油窗時(shí)仍保持在生油窗范圍。

圖7 文留地區(qū)膏鹽巖影響烴源巖生烴特征圖解Fig.7 Diagram illustrating effect of gypsum-salt rock on source rocks evaluation

Petersen和Lerche[27]認(rèn)為膏鹽巖能引起周圍地層溫度出現(xiàn)異常，異常程度主要與鹽構(gòu)造的形態(tài)和規(guī)模有關(guān)。文留地區(qū)主要發(fā)育3套膏鹽巖，即沙一鹽、文9鹽、文23鹽。由于沙一鹽厚度較小，且埋藏較淺，在此不做考慮。文9鹽和文23鹽在文留地區(qū)不同構(gòu)造單元厚度不一，通過對比文留地區(qū)不同構(gòu)造單元的實(shí)測地溫剖面，結(jié)果表明，膏鹽巖能否對其上部和下部地溫梯度產(chǎn)生明顯的差異主要取決于膏鹽巖的厚度(圖6)。文南西部位于膏鹽巖發(fā)育區(qū)邊緣，文9鹽厚度一般小于50 m，文23鹽厚度多介于50～100 m之間，該區(qū)的地溫剖面為單段式，地溫梯度約為34 ℃/km(圖6(a))，表明膏鹽巖對該區(qū)地層溫度沒有明顯影響。文東滾動(dòng)背斜帶是文9鹽東部厚度中心，膏鹽巖厚度約為50～100 m，且發(fā)育一定厚度的文23鹽；文東南部地區(qū)是文23鹽的厚度中心，膏鹽巖厚度可達(dá)500 m；柳屯東翼是文9鹽的西部厚度中心，其膏鹽巖厚度平均可達(dá)450 m，從圖6(b)、(c)、(d)可以看出，這3個(gè)地區(qū)的地溫剖面呈現(xiàn)兩段式，鹽上地溫梯度較高，鹽下地溫梯度較低。由于各構(gòu)造單元所處的大地構(gòu)造背景基本相同，因此其地溫場應(yīng)基本相似，各構(gòu)造單元所表現(xiàn)出來的地溫梯度的差異可能主要是受膏鹽巖的影響，并且厚度在50 m以下的膏鹽巖層對地層溫度的影響不大，只有厚度較大的膏鹽巖層才能對地溫梯度產(chǎn)生明顯的影響。

5 東濮凹陷含膏鹽巖層系烴源巖生烴演化模式及其油氣勘探啟示

5.1 膏鹽巖對烴源巖生烴窗的控制作用

前文分析表明，一方面，膏鹽巖最大能使鹽上烴源巖生烴門限深度提升近400 m，同時(shí)也能提升生烴高峰、高成熟的門限深度，膏鹽巖厚度越大，提升幅度越大(圖7)，其中，達(dá)到高成熟的門限深度的提升量受膏鹽巖層厚度的影響最大。另一方面，膏鹽巖能夠增加鹽下烴源巖達(dá)到過成熟演化階段的深度，膏鹽巖厚度越大，增加的幅度也越大(圖7)。因此，膏鹽巖能夠擴(kuò)大烴源巖生烴窗的范圍，擴(kuò)大范圍與膏鹽巖厚度成正相關(guān)關(guān)系(圖7)。

膏鹽巖層能擴(kuò)大烴源巖的生烴窗范圍，但擴(kuò)大的是生油窗范圍還是生濕氣窗范圍取決于膏鹽巖層的厚度。當(dāng)膏鹽層厚度為50 m時(shí)，能使生烴門限和高成熟門限分別提升約160 m、20 m，而對過成熟門限幾乎沒有影響，此時(shí)主要擴(kuò)大了生油窗的范圍(圖7)。隨著鹽巖厚度的增加，烴源巖達(dá)到過成熟階段的深度開始降低，此時(shí)，不僅擴(kuò)大了生油窗范圍，也擴(kuò)大了生濕氣范圍。隨著膏鹽巖厚度進(jìn)一步增加，雖然生烴門限和高成熟門限深度都得到提升，但兩者的幅度逐漸接近，因此，生油窗擴(kuò)大范圍逐漸減小，而生濕氣范圍進(jìn)一步增大(圖7)。當(dāng)膏鹽巖厚度達(dá)到一定值時(shí)(約410 m)，高成熟門限的提升幅度大于生烴門限的提升幅度，此時(shí)生油窗范圍不僅沒有擴(kuò)大，反而有所減小，增大的主要為生濕氣的范圍(圖7)。

5.2 含膏鹽巖層系烴源巖生烴演化模式

圖8 無鹽區(qū)((a))及含鹽區(qū)((b),(c))烴源巖生烴演化模式圖((a)、(b)、(c)分別以圖5(a)、(c)、(e)為地質(zhì)模型而建立)Fig.8 The concept graph of hydrocarbon generation evolution models for source rocks in no-salt area ((a)) and gypsum-saltareas ((b),(c)) (based on geological model of Fig.5(a), (c) and (e) respectively)

通過上述單井剖面分析，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查，建立了東濮凹陷文留地區(qū)不同厚度含膏鹽巖區(qū)烴源巖的生烴演化模式圖(圖8)?？梢苑譃橐韵?種情形：(1)無鹽區(qū)烴源巖生烴演化模式圖，生烴門限約為3 000 m，液態(tài)烴及濕氣的深度底限分別為4 250 m、4 800 m(圖8(a))；(2)中等厚度膏鹽巖區(qū)烴源巖生烴演化模式圖，生烴門限約為2 750 m，液態(tài)烴及濕氣的深度底限分別為4 100 m、4 900 m(圖8(b))；(3)厚層膏鹽巖區(qū)烴源巖生烴演化模式圖，生烴門限約為2 600 m，液態(tài)烴及濕氣的深度底限分別為3 800 m、5 050 m(圖8(c))?？傮w上，含鹽區(qū)烴源巖的生烴高峰期相對于無鹽區(qū)有所提前，并且生烴高峰的深度范圍較大，同時(shí)，隨著膏鹽巖層厚度的增加，生烴高峰期間生油窗的深度范圍具有先增大后減小的趨勢，而生濕氣的深度范圍逐漸增大(圖8)。

5.3 含膏鹽巖盆地的油氣勘探啟示

根據(jù)上述生烴演化模式，東濮凹陷含膏鹽巖區(qū)原油勘探主要集中在4 000 m以上，并隨著膏鹽巖層厚度的增加液態(tài)烴底限深度逐漸減小，4000 m以下的深層主要以天然氣勘探為主，這可能也是東濮凹陷既富油又富氣的原因之一。然而，東濮凹陷膏鹽巖的埋深不等，其埋深范圍大致為2 000～6 000 m，且與沙三段—沙四上亞段的烴源巖間互分布，鹽間及鹽下烴源巖的液態(tài)烴下限理應(yīng)下延，加上膏鹽巖對下伏儲(chǔ)集層中的油氣的熱蝕變亦有延緩作用，預(yù)測東濮凹陷深層不僅有較好的天然氣勘探前景，也有一定的液態(tài)烴勘探前景。例如，東濮凹陷西斜坡胡古2井奧陶系潛山工業(yè)油氣流埋深5 233.38 m，原油甾萜類生物標(biāo)志物仍有較低的異構(gòu)化程度，C29甾烷ααα20S/(S+R)、C29甾烷αββ/(ααα+αββ)值分別為0.356，0.305[28]，指示原油熱演化程度不高，反映鹽下烴源巖較低的熱演化程度和/或鹽下儲(chǔ)層較好的油氣保存條件。目前對東濮凹陷鹽下烴源巖與相關(guān)油氣的調(diào)查仍非常有限，相關(guān)研究有待深入。東濮凹陷膏鹽巖對烴源巖及相關(guān)油氣性質(zhì)及其熱演化有顯著的控制作用，理論上適用于中國東西部其他類似的含膏鹽巖盆地，其勢必影響相關(guān)油氣的性質(zhì)與相態(tài)及其資源分布。

6 結(jié) 論

(1)東濮凹陷膏鹽巖影響烴源巖的性質(zhì)及其生烴潛能。含膏鹽巖層系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度、類型明顯好于無鹽層段，富TOC層段與膏鹽巖層密切相關(guān)；含膏鹽巖層系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度及類型具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，其中，深灰色、褐色等暗色頁巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，TOC一般大于1.5%，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型和Ⅰ型為主，是區(qū)內(nèi)主要的優(yōu)質(zhì)烴源巖。

(2)東濮凹陷膏鹽巖顯著控制烴源巖的熱演化特征與生烴窗范圍。一方面，膏鹽巖能促進(jìn)鹽上烴源巖的熱演化，使鹽上烴源巖生烴門限深度上提(可達(dá)400 m)，同時(shí)也能提升生烴高峰、高成熟的門限深度，膏鹽巖厚度越大，提升幅度越大；另一方面，膏鹽巖能延緩鹽下烴源巖的熱演化進(jìn)程，使烴源巖達(dá)到過成熟演化階段的門限深度增加，增加幅度與膏鹽層厚度呈正相關(guān)關(guān)系。膏鹽巖通過其高熱導(dǎo)率屬性影響地溫場，進(jìn)而影響烴源巖的熱演化。

(3)東濮凹陷鹽區(qū)烴源巖的生烴演化模式不同于無鹽區(qū)，其與膏鹽巖厚度密切相關(guān)。當(dāng)膏鹽層厚度為50 m時(shí)，主要擴(kuò)大了生油窗的范圍；隨著鹽巖厚度的增加，不僅能擴(kuò)大生油窗范圍，同時(shí)也擴(kuò)大了生濕氣范圍；隨著膏鹽巖厚度的進(jìn)一步增加，生油窗擴(kuò)大范圍逐漸減小，而生濕氣擴(kuò)大范圍進(jìn)一步增大。當(dāng)膏鹽巖厚度達(dá)到一定值時(shí)(約400 m)，生油窗范圍開始減小，此時(shí)主要擴(kuò)大了生烴高峰期間濕氣的深度范圍。建立了東濮凹陷文留地區(qū)不同厚度含膏鹽巖區(qū)烴源巖的生烴演化模式圖，其對該區(qū)及同類含膏鹽巖盆地的油氣的資源評價(jià)、油氣勘探方向策略的制定具有重要意義。