珠江口盆地惠州凹陷古近系文昌組優(yōu)質(zhì)湖相烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)

張向濤，史玉玲，劉杰，溫華華，楊興業(yè)

［中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518052］

惠州凹陷及其周緣地帶是珠江口盆地最為重要的油氣富集區(qū)，僅惠西南地區(qū)（惠州凹陷西南部）便已發(fā)現(xiàn)數(shù)個(gè)儲(chǔ)量達(dá)億噸級(jí)的油田和含油構(gòu)造［1-2］。2019年，HZ26-6構(gòu)造中生界潛山與古近系獲重大油氣勘探突破，其中，潛山儲(chǔ)層烴類以凝析油氣為主，而古近系以油層主，具有“上油下氣”的成藏組合模式，該油氣田也是珠江口盆地淺水區(qū)首次探明的大規(guī)模凝析油氣田［3］，它的發(fā)現(xiàn)拓寬了富油洼陷（惠州26洼）油氣并舉的勘探思路。惠州26洼（HZ26洼）是惠西南地區(qū)典型的富生烴洼陷，平均生烴強(qiáng)度高達(dá)1 800×104t/km2［4］。油氣源對(duì)比研究表明［5-9］，古近系文昌組半深湖-深湖相泥巖為該區(qū)主力烴源巖，為周緣地區(qū)油氣大規(guī)模成藏提供了充足的烴類來源。目前，在惠西南地區(qū)已探明的油氣藏中，有機(jī)成因氣主要為干酪根初次降解成因，未見原油裂解氣的顯著貢獻(xiàn)，原油主要源自文昌組淺湖-半深湖相烴源巖［3］。

盡管前人已就惠州凹陷文昌組烴源巖開展了大量相關(guān)研究，但普遍聚焦于烴源巖品質(zhì)［10-12］、生物標(biāo)志化合物特征［11，13-16］、地球物理預(yù)測［12，17-20］等領(lǐng)域，對(duì)生烴模擬及生烴動(dòng)力學(xué)方面的研究幾乎為空白，嚴(yán)重制約了文昌組烴源巖生烴演化過程的深入研究，不利于油氣勘探成效規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大。

生烴模擬實(shí)驗(yàn)可通過實(shí)驗(yàn)室條件下短時(shí)間的高溫模擬再現(xiàn)地質(zhì)條件下烴源巖的生烴過程［21-23］。生烴模擬實(shí)驗(yàn)不僅可以提供不同成熟度下產(chǎn)物的產(chǎn)率數(shù)據(jù)，也能為生烴動(dòng)力學(xué)的研究提供精確參數(shù)，是揭示烴源巖的生烴演化進(jìn)程及生烴機(jī)理的重要手段。生烴模擬實(shí)驗(yàn)按體系封閉程度可以分為開放、封閉和半開放3種方式，其模擬實(shí)驗(yàn)方法與特點(diǎn)均不同，分別具有各自的優(yōu)勢(shì)與研究針對(duì)性［24-25］。

基于惠西南地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)與油氣來源的特殊性，本次研究選取A井鉆遇的厚層文昌組半深湖相泥巖，通過玻璃管生烴模擬實(shí)驗(yàn)，最大程度排除烴類裂解影響，聚焦于干酪根熱降解油與干酪根熱降解氣的生成演化過程，厘清烴源巖降解油與降解氣的絕對(duì)產(chǎn)率，首次建立惠西南優(yōu)質(zhì)湖相烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)的理論模型及相關(guān)參數(shù)，為該區(qū)盆地模擬及資源評(píng)價(jià)工作提供了關(guān)鍵證據(jù)及參數(shù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

惠州凹陷隸屬珠江口盆地北部坳陷帶珠一坳陷，可進(jìn)一步劃分為惠西、惠北、惠南3個(gè)半地塹及惠西、惠陸2個(gè)低凸起。其中，惠西南地區(qū)是以惠西半地塹為主體的油氣富集區(qū)（圖1），以HZ26洼的生烴規(guī)模及貢獻(xiàn)最為顯著。

HZ26洼古近系發(fā)育始新統(tǒng)文昌組與恩平組兩套湖相烴源巖，具有“厚文昌、薄恩平”的地層分布特征。文昌期為研究區(qū)強(qiáng)烈裂陷期，區(qū)域沉降量大，發(fā)育半深湖-深湖相沉積，水體較深且藻類勃發(fā)。文昌組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，總有機(jī)碳含量（TOC）普遍大于2%，有機(jī)質(zhì)類型偏向腐泥型，為研究區(qū)主力（優(yōu)質(zhì)）烴源巖［5，26］。恩平期為斷拗轉(zhuǎn)換期，該時(shí)期具有“淺水廣盆”的特點(diǎn)，湖沼相、河流三角洲相沉積廣泛分布，發(fā)育大量煤系烴源巖。盡管恩平組煤系泥巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，但氫指數(shù)（HI）值較低，有機(jī)質(zhì)類型偏向腐殖型，以生氣為主，為研究區(qū)次要烴源巖［27］。

2 樣品信息及實(shí)驗(yàn)

A井位于HZ26-6構(gòu)造，毗鄰HZ26洼（圖1），首次鉆遇了惠西南地區(qū)真正意義上的文昌組半深湖相烴源巖。本次研究針對(duì)A井文昌組半深湖相發(fā)育層段的泥巖進(jìn)行取樣，并完成了相應(yīng)地化測試（表1）。測試結(jié)果表明，樣品為高有機(jī)質(zhì)豐度泥巖，總有機(jī)碳含量為4.8 %，生烴潛量（S1+S2）達(dá)31.2 mg/g。樣品氫指數(shù)達(dá)到554.8 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型偏向腐泥型。此外，最高熱解峰溫（Tmax）與鏡質(zhì)體反射率（Ro）分別為443℃與0.6%，指示較低的樣品成熟度。因此，認(rèn)為此次采集的泥巖樣品為典型的半深湖相Ⅱ1型低熟優(yōu)質(zhì)烴源巖，適合開展生烴模擬研究。

表1 HZ26洼文昌組生烴模擬樣品基礎(chǔ)地化參數(shù)Table1 Basic geochemical parameters of samples from the Wenchang Formation in Huizhou-26 low for hydrocarbon generation simulation

本次生烴模擬實(shí)驗(yàn)在中科院廣州地球化學(xué)研究所完成，為真實(shí)揭示烴源巖生烴能力與演化過程，最大程度排除裂解對(duì)于生烴動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算帶來的不利影響，特采用玻璃管封閉體系生烴模擬實(shí)驗(yàn)。本次實(shí)驗(yàn)使用的樣品類型為烴源巖原巖樣品。為排除烴源巖中可溶有機(jī)質(zhì)對(duì)后續(xù)精確量化與生烴模擬產(chǎn)物的潛在影響，通過二氯甲烷與甲醇的混合液（9∶1）作為抽提溶劑，使用索氏抽提法對(duì)原巖樣品連續(xù)抽提72 h。為增加烴類產(chǎn)量、便于后續(xù)收集，本次實(shí)驗(yàn)選擇規(guī)格較大的玻璃管完成實(shí)驗(yàn)（玻璃管長度為30 cm，外徑10 mm，玻璃管壁厚度為1 mm）。分別在兩種升溫速率（5℃/min與10℃/min）下進(jìn)行，每種速率均設(shè)置12個(gè)模擬溫度點(diǎn)。具體實(shí)驗(yàn)流程如下：首先，將全巖樣品粉碎至80～100目，并分為24份，每份重量約100 mg，分別對(duì)應(yīng)兩種速率24個(gè)目標(biāo)溫度點(diǎn)（表2）。其次，將每份樣品分別裝入一側(cè)已封閉的玻璃管底部，并在樣品上方放置少量石英棉。石英棉一方面可以有效避免樣品顆粒逸散，另一方面可吸附部分烴源巖生成的原油。抽真空后用氫火焰將玻璃管另一側(cè)封閉。最后，將玻璃管裝載樣品的一側(cè)斜插入管式爐中進(jìn)行加熱，使玻璃管保持傾斜狀態(tài)，而未裝樣部分（占據(jù)玻璃管主體空間）則暴露于空氣中并處于相對(duì)較低位置。在此狀態(tài)下，烴源巖生成的原油便可在重力作用下向相對(duì)較低處移動(dòng)，進(jìn)而被石英棉吸附或運(yùn)移至未裝樣的玻璃管空間中。烴源巖生成的天然氣亦可在壓力差驅(qū)動(dòng)下，穿過石英棉運(yùn)移至未加熱一側(cè)。需要說明的是，加熱過程中，暴露于空氣中的玻璃管溫度較低，測溫顯示其不超過人體體表溫度，可有效保存運(yùn)移至此的烴類組分。

本次生烴模擬實(shí)驗(yàn)的起始溫度為250℃，模擬的目標(biāo)溫度介于300～650℃（表2），升溫過程由電腦程序全自動(dòng)進(jìn)行，可通過溫度傳感器監(jiān)測實(shí)時(shí)溫度。玻璃管一旦達(dá)到目標(biāo)溫度，便將其從爐體中取出、冷卻。

表2 HZ26洼文昌組烴源巖生烴模擬實(shí)驗(yàn)升溫方案Table 2 Heating procedure scheme for hydrocarbon generation simulation with samples from Wenchang Formation source rocks，Huizhou?26 low

待熱模擬實(shí)驗(yàn)完成后，在真空條件下切開玻璃管口，釋放氣體產(chǎn)物，并采用安捷倫氣相色譜儀在線分析各目標(biāo)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的烴類氣體組分產(chǎn)量（C1—C5）。由于本次使用的玻璃管規(guī)格體積較大，不利于輕烴組分（C6—C14）的準(zhǔn)確測量。加之輕烴組分與天然氣組分的同時(shí)精確定量需要在相同的實(shí)驗(yàn)條件下開展重復(fù)實(shí)驗(yàn)方可獲得測試樣本。故本次不做不針對(duì)輕烴組分定量研究，主要針對(duì)天然氣及重?zé)N進(jìn)行定量研究。完成氣體組分定量后，使用二氯甲烷清洗玻璃管內(nèi)壁，收集管壁上附著的原油。在此基礎(chǔ)上，采用索式抽提法進(jìn)一步抽提熱模擬樣品殘?jiān)械臏粲?，最終將兩部分重?zé)N（C14+）累加獲得烴源巖生成的重?zé)N產(chǎn)量。

3 產(chǎn)烴率及生烴動(dòng)力學(xué)模型

基于玻璃管封閉體系生烴模擬實(shí)驗(yàn)，分別獲得了烴源巖熱降解形成的烴類絕對(duì)產(chǎn)率［C1-5（烴氣）與C14+（重?zé)N）］的演化曲線。圖2顯示，半深湖相泥巖生烴產(chǎn)物不同組分在兩種升溫速率下的產(chǎn)率及變化趨勢(shì)較為一致，不同升溫速率下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠互為驗(yàn)證，表明本次實(shí)驗(yàn)較為準(zhǔn)確可靠。

3.1 重?zé)N產(chǎn)率

隨模擬溫度的不斷上升，HZ26洼半深湖相烴源巖樣品的重?zé)N產(chǎn)率迅速增加（圖2），并在Ro為1.1%時(shí)重?zé)N產(chǎn)率達(dá)到最高峰（490 mg/g）。本次研究中，當(dāng)Ro超過1.1%后，盡管熱演化程度持續(xù)增加，但泥巖樣品重?zé)N產(chǎn)率變化幅度并不大，表明生成的原油并未遭受大規(guī)模裂解。而在以往其他類型的封閉體系實(shí)驗(yàn)中（如黃金管溫-壓共控模擬實(shí)驗(yàn)），烴源巖一旦達(dá)到產(chǎn)油高峰后，便開始進(jìn)入原油大量裂解階段，加之封閉體系中原油無法有效排出，當(dāng)Ro達(dá)到2.5%時(shí)，烴源巖生成的原油便消耗殆盡［28］。

這種現(xiàn)象主要與實(shí)驗(yàn)儀器、方法有關(guān)。本次實(shí)驗(yàn)過程中僅將玻璃管載有樣品的一側(cè)置于管式爐內(nèi)完成加熱。這一過程中，烴源巖生成的原油在重力作用下（天然氣還受氣壓影響）運(yùn)移至玻璃管另一側(cè)，由于該側(cè)暴露于空氣中且溫度較低，因此，運(yùn)移至此的烴類能夠得到有效保存，從而減少了烴類的大規(guī)模裂解。圖2顯示，高溫階段烴源巖重?zé)N產(chǎn)率僅觀察到微弱下降的趨勢(shì)，最終穩(wěn)定在460 mg/g左右，計(jì)算表明高-過成熟階段原油裂解率僅在6 %左右，遠(yuǎn)低于其他類型的封閉體系生烴模擬實(shí)驗(yàn)。

圖2 HZ26洼文昌組烴源巖兩種升溫速率下烴氣與重?zé)N產(chǎn)率演化Fig.2 Light and heavy hydrocarbon yields of source rock samples from Wenchang Formation in Huizhou?26 low under two?heating?rate simulation scheme

因此，認(rèn)為本次生烴模擬實(shí)驗(yàn)極大程度減少了原油裂解，排除了原油大規(guī)模裂解對(duì)天然氣產(chǎn)率造成的不確定性影響（裂解氣產(chǎn)率無法確定），有助于揭示研究區(qū)干酪根熱降解氣產(chǎn)率的演化特征。

3.2 天然氣產(chǎn)率

相比烴源巖生油進(jìn)程，HZ26洼半深湖相泥巖樣品的生氣演化過程更為持久（圖2），幾乎貫穿了烴源巖的整個(gè)生烴演化進(jìn)程（0.5%

研究區(qū)烴源巖樣品的生氣過程呈“慢—快—慢”三段式的演化特征（圖2）：低-中等成熟階段（0.5%

圖3 HZ26洼文昌組烴源巖不同成熟度階段產(chǎn)氣量占比Fig.3 Percentages of gas generation of source rock samples from Wenchang Formation of Huizhou?26 low at different thermal stages

3.3 生烴動(dòng)力學(xué)模型

地質(zhì)過程中有機(jī)質(zhì)向烴類物質(zhì)的轉(zhuǎn)換是一種地質(zhì)時(shí)間尺度上發(fā)生的、影響因素多元且多變的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)過程［29-30］。由于技術(shù)及認(rèn)識(shí)的限制，目前對(duì)生烴過程中的一些化學(xué)反應(yīng)仍然缺乏透徹的理解，因此，任何動(dòng)力學(xué)模型都只能在假定條件下計(jì)算生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)的近似值。

基于生烴模擬實(shí)驗(yàn)獲得的精確產(chǎn)率數(shù)據(jù)，本次研究遵循平行一級(jí)反應(yīng)熱動(dòng)力學(xué)原理，借助Kinetics軟件，首次建立了惠西南地區(qū)文昌組半深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖生烴（熱降解重?zé)N、熱降解氣）動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)。生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)涵蓋指前因子與活化能分布（Ea），本次研究參考中海油深圳分公司在珠江口盆地的研究經(jīng)驗(yàn)，將指前因子設(shè)定為1.91×1013s-1，并將活化能分布的間隔設(shè)置為1 kcal/mol（4.184 kJ/mol）。

以往的封閉體系生烴模擬實(shí)驗(yàn)中往往存在大量裂解，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法準(zhǔn)確捕捉生油高峰，或無法判斷熱降解與烴類裂解天然氣的相對(duì)比例。即便是半封閉體系生烴模擬實(shí)驗(yàn)，亦存在巖石中滯留原油在晚期大量裂解的問題，無法區(qū)分降解氣與裂解氣［31］。而本次研究不僅針對(duì)這一問題開展了玻璃管模擬實(shí)驗(yàn)，彌補(bǔ)了這一方面的不足，而且首次建立了研究區(qū)主力烴源巖生油與生（降解）氣動(dòng)力學(xué)的理論模型與參數(shù)。圖4展示了研究區(qū)烴源巖樣品的生烴動(dòng)力學(xué)模型。其中，生成重?zé)N的活化能分布相對(duì)集中，介于48～52 kcal/mol，呈典型“單峰”型，活化能主峰位于52 kcal/mol，均值僅50.8 kcal/mol。

烴源巖生氣活化能的分布更廣，在高值與低值范圍內(nèi)均有分布，整體介于50～67 kcal/mol（圖4）。生氣活化能主峰位于59 kcal/mol，活化能平均值高達(dá)58.5 kcal/mol，明顯大于生成重?zé)N活化能，這與烴源巖生烴演化進(jìn)程一致，體現(xiàn)了半深湖相烴源巖生氣演化進(jìn)程的持久性與相對(duì)滯后性（相對(duì)生成重?zé)N而言）。

圖4 HZ26洼文昌組優(yōu)質(zhì)烴源巖生烴動(dòng)力學(xué)模型Fig.4 Hydrocarbon generation kinetic model of high?quality source rocks from Wenchang Formation，Huizhou?26 low

已有學(xué)者通過半封閉體系生烴模擬實(shí)驗(yàn)揭示了HZ26洼文昌組優(yōu)質(zhì)烴源巖的生烴動(dòng)力學(xué)模型［32］，為本次實(shí)驗(yàn)的對(duì)比研究提供了素材。前人研究結(jié)果表明，HZ26洼文昌組生油活化能介于47～52 kcal/mol，平均值為49.9 kcal/mol（低于本次研究），生氣活化能在51～68 kcal/mol，平均值為60.1 kcal/mol（高于本次研究）。生烴動(dòng)力學(xué)模型的差異將直接影響對(duì)生烴演化進(jìn)程與生烴特征的認(rèn)識(shí)，而這種差異性主要源自實(shí)驗(yàn)方法與研究對(duì)象的不同。相比干酪根熱降解氣，原油裂解生氣通常發(fā)生在高溫階段（>150℃），更高的活化能是支持此類化學(xué)反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行的前提，因此，干酪根降解氣的活化能低于原油裂解氣。與此同時(shí)，因原油裂解的原因，半封閉體系生烴模擬實(shí)驗(yàn)亦難以準(zhǔn)確捕獲原油產(chǎn)率最高峰及相應(yīng)的成熟度，且會(huì)因裂解而出現(xiàn)產(chǎn)油率曲線“提前”降低，生油過程“提前”結(jié)束的“假象”，這便導(dǎo)致前人得出的生油活化能均值低于本次研究。

實(shí)際上，本次研究建立的生烴動(dòng)力學(xué)模型更具針對(duì)性，與研究區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)、勘探成效更為貼合，能夠更加客觀地揭示研究區(qū)原油與干酪根降解氣的生成特征與演化過程，對(duì)油氣勘探實(shí)踐具有一定的啟示作用。

3.4 地質(zhì)應(yīng)用

基于已建立的生烴動(dòng)力學(xué)模型，通過假定升溫速率的方式，可方便地將生烴動(dòng)力學(xué)參數(shù)外推至地質(zhì)條件下，并獲得地層溫度與生烴轉(zhuǎn)化率的協(xié)變關(guān)系［33-34］。為進(jìn)一步呈現(xiàn)地質(zhì)條件下烴源巖的生烴演化過程，本次研究基于研究區(qū)埋藏史及熱史研究，將地質(zhì)條件下的升溫速率設(shè)定為5℃/Ma，外推結(jié)果如圖5所示。根據(jù)前人研究［35］，通過轉(zhuǎn)化率值可將生烴進(jìn)程劃分為3個(gè)階段，即早期生烴、主力生烴與晚期生烴（圖5）。需要說明的是，圖5并不考慮生烴后各類地質(zhì)作用對(duì)于烴類的疊加影響（如運(yùn)移、裂解），僅從理論角度闡述烴源巖轉(zhuǎn)化為油氣的演變特征。

圖5 HZ26洼文昌組烴源巖生烴轉(zhuǎn)化率演化曲線（地溫梯度為5℃/Ma）Fig.5 Transformation ratio curves of source rock samples from Wenchang Formation，Huizhou?26 low，under assumed heating rate of 5℃/Ma

文昌組半深湖相烴源巖生成重?zé)N演化進(jìn)程起始較早，埋藏地溫達(dá)到95℃時(shí)，烴源巖便開始進(jìn)入生烴門限，并陸續(xù)生成重?zé)N。當(dāng)?shù)貙訙囟冗_(dá)到110℃時(shí)，烴源巖進(jìn)入早期生成重?zé)N階段，該階段對(duì)應(yīng)的地溫窗較窄，并在地溫達(dá)到118℃時(shí)終止。相對(duì)于早期生成重?zé)N階段而言，主力生成重?zé)N階段對(duì)應(yīng)的地溫窗分布范圍更廣，介于118～144℃，該階段烴源巖生成重?zé)N轉(zhuǎn)化率由0.25快速增加至0.65。隨著埋藏深度不斷增加，烴源巖在地溫介于144～152℃時(shí)進(jìn)入晚期生成重?zé)N階段，在該階段結(jié)束時(shí)生成重?zé)N轉(zhuǎn)化率達(dá)到0.90。而當(dāng)埋藏地溫達(dá)到160℃時(shí)，烴源巖重?zé)N生成潛力最終耗盡，轉(zhuǎn)化率達(dá)到1.00。

不同于重?zé)N生成演化，文昌組半深湖相烴源巖生氣演化進(jìn)程對(duì)應(yīng)的地溫分布范圍更為廣泛（介于119～266℃），對(duì)應(yīng)的地溫值亦明顯高于重?zé)N生成階段（圖5），這也從側(cè)面印證了熱降解氣的形成需要更多的能量積累方能打破干酪根中生氣母質(zhì)化學(xué)鍵的束縛。文昌組半深湖相烴源巖生氣進(jìn)程起始較晚，埋藏地溫達(dá)到119℃時(shí)進(jìn)入生氣門限。直至地溫達(dá)到142℃時(shí)，烴源巖方才進(jìn)入早期生氣階段，該階段對(duì)應(yīng)的地溫窗范圍較廣，早期生氣階段結(jié)束時(shí)（地溫為178℃），重?zé)N生成進(jìn)程早已終止（對(duì)應(yīng)地溫144℃）。相較于早期生氣階段，烴源巖主力生氣期對(duì)應(yīng)的地溫窗跨度較窄，介于178～205℃。至晚期生氣階段，對(duì)應(yīng)的地溫窗范圍再次增加（205～235℃），至晚期生氣階段終止時(shí)，生氣轉(zhuǎn)化率達(dá)到0.90。此后，由于生氣母質(zhì)已大量分解，生氣轉(zhuǎn)化率的變化逐漸趨于平緩，在地溫達(dá)到266℃時(shí)，烴源巖生氣進(jìn)程徹底終止。

圖5提供了文昌組烴源巖生烴演化的理論模式圖，但仍需與具體的埋藏史-熱史研究相結(jié)合方能判斷生烴洼陷內(nèi)烴源巖的生烴進(jìn)程。鑒于區(qū)內(nèi)鉆井多位于構(gòu)造高部位，鉆遇烴源巖成熟度低，難以表征主力洼陷烴源巖生烴演化階段。為進(jìn)一步揭示生烴洼陷內(nèi)烴源巖的演化過程，本次研究在HZ26洼最深處建立1口虛擬井（圖1），虛擬井具體位置參考古近系底界面的構(gòu)造深度分布圖，并選擇埋深最大處。虛擬井新生界各套地層的埋深與沉積時(shí)間均參考構(gòu)造深度圖與前人研究，巖性組成參考周緣實(shí)鉆井與沉積相，而邊界條件參數(shù)（古熱流、古水深、古沉積水界面溫度）主要參考研究區(qū)A井的模擬參數(shù)。A井現(xiàn)今成熟度模擬結(jié)果如圖6a所示，實(shí)測Ro與預(yù)測趨勢(shì)完全一致，表明模擬參數(shù)設(shè)置較為準(zhǔn)確。

HZ26洼深部文昌組可劃分為多個(gè)三級(jí)層序，并以WCSQ2與WCSQ3為主力烴源巖，大規(guī)模發(fā)育半深湖-深湖相沉積。本次研究以WCSQ3底界面（主力烴源巖中間界面）為代表，揭示洼陷深部主力烴源巖的生烴演化進(jìn)程。該界面現(xiàn)今埋深接近6 000 m，Ro達(dá)到2.2%（圖6b），對(duì)應(yīng)地溫為205℃（圖7），即現(xiàn)今洼陷深部文昌組主力烴源巖的重?zé)N生成潛力早已耗盡，但仍處于主力生氣期，當(dāng)前尚在源源不斷地為周緣地區(qū)持續(xù)供給天然氣。虛擬井埋藏史-熱史表明（圖7），HZ26洼主力烴源巖在35.0～33.5 Ma時(shí)便處于重?zé)N生成早期，于22.5 Ma結(jié)束主力生（重）烴期，在15 Ma轉(zhuǎn)化率達(dá)到1.0，至此，重?zé)N的生成演化完全結(jié)束。

圖6 惠州凹陷A井Ro模擬曲線（a）及HZ26洼虛擬井Ro模擬曲線（b）Fig.6 Simulated vitrinite reflectance of Well A in the Huizhou Sag（a）and simulated vitrinite reflectance（Ro）of a virtual well in Huizhou?26 low（b）

圖7 HZ26洼虛擬井熱史-埋藏史Fig.7 Thermal and burial history of a virtual well in Huizhou?26 low

而研究區(qū)主力烴源巖生氣進(jìn)程相對(duì)滯后，20 Ma方才進(jìn)入生氣早期，于12 Ma進(jìn)入主力生氣期并持續(xù)至今，當(dāng)前烴源巖達(dá)到主力生氣末期。相比前人研究成果［36］，研究區(qū)烴源巖生烴轉(zhuǎn)化率演化的差異主要受控于生烴活化能的分布。需要說明的是，本次研究聚焦重?zé)N與烴氣，未能提供輕烴相關(guān)證據(jù)。前人研究表明［37］，烴源巖生成輕烴的產(chǎn)率遠(yuǎn)低于重?zé)N，而其活化能則略大于后者。據(jù)活化能的分布特征，推測研究區(qū)烴源巖生成輕烴組分的溫度與地質(zhì)時(shí)間均應(yīng)介于重?zé)N與烴氣之間。因此，本次研究仍能夠有效揭示烴源巖大部分熱降解產(chǎn)物（除輕烴外）的生成演化過程，同時(shí)有效排除大規(guī)模裂解作用的影響。

整體而言，惠西南文昌組半深湖相烴源巖生烴演化呈現(xiàn)出典型的“高油氣產(chǎn)率”與“早油晚氣”的特點(diǎn)。隨著洼陷內(nèi)烴源巖埋藏深度的不斷增加，地層溫度持續(xù)上升，烴源巖率先進(jìn)入生油（重?zé)N與輕烴）演化階段，并在埋藏晚期進(jìn)入主力生氣階段，大量形成熱降解氣，為周緣地區(qū)油氣聚集成藏提供了充注的油氣來源。

4 結(jié)論

1）通過玻璃管封閉體系烴源巖生烴模擬實(shí)驗(yàn)，揭示了惠西南地區(qū)文昌組半深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖的（熱降解）油、（熱降解）氣產(chǎn)率及演化過程。烴源巖重?zé)N生成演化進(jìn)程較為迅速，產(chǎn)率快速增加，最大可達(dá)490 mg/g。而烴源巖產(chǎn)氣過程較為持久，呈“慢—快—慢”三段式演化模式，熱降解氣產(chǎn)率在Ro超過3.5%時(shí)趨于穩(wěn)定，峰值為97 mg/g。

2）基于生烴模擬實(shí)驗(yàn)提供的精確產(chǎn)率數(shù)據(jù)，首次建立了惠西南地區(qū)文昌組半深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖的生成重?zé)N的動(dòng)力學(xué)模型及生（熱降解）氣動(dòng)力學(xué)模型，生成重?zé)N的活化能呈“單峰”、“窄峰”型，介于48～52 kcal/mol。而生氣活化能為“單峰”、“寬峰”型，介于50～67 kcal/mol，后者數(shù)值及分布范圍遠(yuǎn)大于前者。

3）通過生烴動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)的地質(zhì)推演，認(rèn)為惠西南文昌組半深湖相烴源巖生烴演化具有“早油晚氣”的特點(diǎn)，早期石油快速生成，晚期天然氣大量降解生成。烴源巖重?zé)N生成過程對(duì)應(yīng)的地層溫度為95～160℃，地質(zhì)年代介于40～15 Ma，而生氣演化進(jìn)程對(duì)應(yīng)的地溫跨度為119～205℃，現(xiàn)今仍處于主力生氣末期。