昌濰坳陷侯鎮(zhèn)凹陷孔二段生烴條件

李丙喜，高世臣，張明星

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院，北京100083；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）數(shù)理學(xué)院北京100083；3.中國石化勝利油田分公司石油開發(fā)中心，山東東營257000）

昌濰坳陷侯鎮(zhèn)凹陷孔二段生烴條件

李丙喜1，高世臣2，張明星3

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院，北京100083；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）數(shù)理學(xué)院北京100083；3.中國石化勝利油田分公司石油開發(fā)中心，山東東營257000）

為重新認(rèn)識(shí)侯鎮(zhèn)凹陷勘探潛力，對(duì)其開展了構(gòu)造、古地理環(huán)境、烴源巖地球化學(xué)參數(shù)及生烴條件研究。結(jié)果表明，侯鎮(zhèn)凹陷具有與鄰區(qū)濰北凹陷相近的構(gòu)造背景，孔二段沉積時(shí)期主要發(fā)育扇三角洲、濱淺湖和半深湖3種沉積相。濱淺湖相控制了研究區(qū)的大部分區(qū)域，扇三角洲相主要發(fā)育于研究區(qū)的北部和南部邊緣，半深湖相主要分布于壽光凸起東部、侯2井南部以及緊鄰圩河斷層一帶，是烴源巖發(fā)育的有利相帶。孔二段有機(jī)質(zhì)評(píng)價(jià)為差—中等烴源巖，熱演化達(dá)到了大量生烴階段。鉆井與地震資料預(yù)測結(jié)果表明，孔二段暗色泥巖大于100 m的區(qū)域面積為530 km2。采用蒙特卡羅法對(duì)侯鎮(zhèn)凹陷孔二段資源量進(jìn)行了計(jì)算，在風(fēng)險(xiǎn)程度中等即累積概率為50%時(shí)，資源量為0.238×108t。

生烴條件有機(jī)質(zhì)特征生烴量蒙特卡羅法孔二段侯鎮(zhèn)凹陷

侯鎮(zhèn)凹陷構(gòu)造上位于魯西隆起區(qū)東部邊緣、昌濰坳陷西北部，面積約為730 km2。凹陷內(nèi)主要發(fā)育一套以古近系始新統(tǒng)孔店組、沙河街組四段為主的地層；被新近系館陶組以區(qū)域性不整合所覆蓋。研究區(qū)現(xiàn)有3口探井及0.6 km×1.2 km二維地震資料，侯1、侯2和侯3井均未見油氣顯示，1995年后該區(qū)的勘探工作逐漸停滯。隨著濰北凹陷孔二段烴源巖相關(guān)油氣藏勘探取得成功，對(duì)同屬昌濰坳陷的侯鎮(zhèn)凹陷孔二段烴源巖開展生烴條件研究，對(duì)重新認(rèn)識(shí)侯鎮(zhèn)凹陷勘探潛力具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

1.1 構(gòu)造特征

侯鎮(zhèn)凹陷東鄰沂沐斷裂帶，以圩河斷層與濰北凹陷、濰縣凸起為界；南部與朱鹿凹陷以斷層相接；北部以廣南斷層、古城—濰河口斷層與廣饒凸起、昌北凸起為界。從鉆井、地震、地質(zhì)和重力資料來分析，研究區(qū)為古近紀(jì)早期孔店組沉積時(shí)期形成的斷陷盆地，與濰北凹陷基本相似，基底為中生界。由于古城—濰河口斷層在古近紀(jì)活動(dòng)較強(qiáng)烈，致使凹陷北部與南部沉降速度存在差異，形成了一個(gè)區(qū)域性北傾的不對(duì)稱箕狀凹陷，現(xiàn)今最大埋深約為3 300 m。

1.2 地層及巖性特征

侯鎮(zhèn)凹陷孔店組自下而上分為3段：孔三段為灰紫色、灰色、棕紅色泥巖與致密堅(jiān)硬的灰色凝灰?guī)r不等厚互層，中間夾數(shù)層灰黃色質(zhì)地疏松的泥質(zhì)膠結(jié)粉細(xì)砂巖，與下伏中生界為不整合接觸；孔二段主要是一套以暗色泥巖為主的深水還原環(huán)境沉積，為該區(qū)主要潛在烴源巖，地層由北向南減薄趨勢明顯；孔一段為一套較淺水氧化環(huán)境的紅色砂泥巖沉積。沙四段為紫紅色、棕紅色厚層泥巖、砂質(zhì)泥巖夾少量薄層粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，與下伏孔店組為不整合接觸。

1.3 古地理特征

侯鎮(zhèn)凹陷侯1井泥巖和礫巖均以灰色、深灰色為主，主要表現(xiàn)為較深水沉積特征，鄰近研究區(qū)西北側(cè)的鎮(zhèn)參1井泥巖及礫巖顏色以紫紅色為主，表現(xiàn)出沉積水體較淺的特征。結(jié)合巖心、測井相、區(qū)域構(gòu)造特征、原型盆地恢復(fù)成果及地震屬性提取分析獲得的砂地比成果對(duì)研究區(qū)孔二段進(jìn)行了壓實(shí)量恢復(fù)。從孔二段沉積時(shí)期的古地理特征（圖1）來看，物源區(qū)主要位于侯1井北部及稻田東南部的斷層上升盤。原始沉積厚度以侯1井附近最大，達(dá)到1 050 m以上，侯3井北部也達(dá)到650 m以上，總體具有北厚南薄的特點(diǎn)。侯鎮(zhèn)凹陷在孔二段沉積時(shí)期主要發(fā)育扇三角洲、濱淺湖和半深湖3種沉積相類型。濱淺湖沉積控制了研究區(qū)的大部分區(qū)域，是該時(shí)期最主要的沉積相。扇三角洲沉積主要發(fā)育于研究區(qū)的北部和南部邊緣，其中古城—濰河口斷層、圩河斷層控制的扇三角洲沉積規(guī)模較大、砂體較發(fā)育，壽光凸起南部的扇三角洲沉積厚度較小，但分布面積較大，廣南斷層?xùn)|部、研究區(qū)西南部的扇三角洲發(fā)育規(guī)模相對(duì)較小。半深湖沉積主要分布于壽光凸起東部、侯2井南部以及緊鄰圩河斷層一帶，是烴源巖發(fā)育的有利相帶（圖1）。

圖1 侯鎮(zhèn)凹陷孔二段沉積時(shí)期古地理特征

2 有機(jī)質(zhì)特征

2.1 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型是表征烴源巖質(zhì)量的重要指標(biāo)，是決定有機(jī)質(zhì)生烴潛力和屬性的重要因素［1-2］。采用可溶有機(jī)質(zhì)組成、巖石熱解參數(shù)及干酪根鏡檢等指標(biāo)對(duì)研究區(qū)烴源巖進(jìn)行綜合分析。根據(jù)陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)［3］，侯鎮(zhèn)凹陷侯1、侯2井孔二段干酪根均為Ⅲ型干酪根。鄰區(qū)濰北凹陷孔二段在凹陷中心部分發(fā)育Ⅰ—Ⅱ1型干酪根，其余地區(qū)主要發(fā)育Ⅲ型干酪根［4］；東營凹陷孔二段干酪根類型主要以Ⅱ2—Ⅲ型為主；惠民凹陷孔二段主要以Ⅲ型干酪根為主［5-6］。對(duì)比結(jié)果表明，侯鎮(zhèn)凹陷干酪根類型與鄰區(qū)差異不大，均以Ⅲ型干酪根為主。

2.2 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度是衡量烴源巖生烴潛力的物質(zhì)基礎(chǔ)，常用的烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)包括有機(jī)碳含量（TOC）、氯仿瀝青“A”含量、熱解生烴潛量（S1+S2）等［7-8］。侯鎮(zhèn)凹陷有機(jī)質(zhì)豐度整體較低，其中侯2井部分樣品有機(jī)質(zhì)豐度略高。TOC值為0.09%～3.38%，平均為0.65%，主峰為0.58%。氯仿瀝青“A”含量為0.001 9%～0.142%，平均為0.019%，主峰為0.01%。生烴潛量為0.02～0.17 mg/g，平均為0.054 mg/g，主峰為0.04 mg/g?？傮w上，研究區(qū)孔二段烴源巖為差—中等烴源巖。

從侯鎮(zhèn)凹陷侯2井孔二段與濰北凹陷孔二段有機(jī)質(zhì)豐度對(duì)比（圖2）來看，侯2井有機(jī)質(zhì)豐度在同一深度缺少與昌51井和昌3-1井類似的高有機(jī)質(zhì)豐度數(shù)據(jù)，與濰北凹陷多數(shù)井處于同一水平，表明侯鎮(zhèn)凹陷孔二段烴源巖具備一定的生烴條件。

圖2 侯2井與濰北凹陷孔二段有機(jī)質(zhì)豐度對(duì)比

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

鏡質(zhì)組反射率 從鏡質(zhì)組反射率（Ro）與深度的關(guān)系（圖3）來看，濰北凹陷在埋深為1 600 m左右時(shí)，Ro值就可以達(dá)到0.5%，烴源巖進(jìn)入成熟階段，當(dāng)埋深達(dá)到2 600 m時(shí)，Ro值達(dá)到0.85%。從侯鎮(zhèn)凹陷實(shí)測Ro值與濰北凹陷對(duì)比來看，在相同深度侯鎮(zhèn)凹陷實(shí)測值略高，表明2個(gè)凹陷孔二段具有相近的熱演化條件，均已達(dá)到了生烴高峰期。侯鎮(zhèn)凹陷孔二段頂面埋深約為1 400～2 400 m，底面埋深約為2 400～4 000 m，孔二段底面Ro值在侯3井及其以北區(qū)域大于0.5%，在侯1井以北區(qū)域熱演化程度最高，Ro值超過1.2%（圖4），表明侯鎮(zhèn)凹陷孔二段烴源巖在大部分區(qū)域內(nèi)已達(dá)到成熟階段。

圖3 侯2井和濰北凹陷孔二段鏡質(zhì)組反射率與深度的關(guān)系

圖4 侯鎮(zhèn)凹陷孔二段底面鏡質(zhì)組反射率平面分布

生物標(biāo)記物 反映有機(jī)質(zhì)成熟度的生物標(biāo)記物參數(shù)主要有Tm/Ts，αααC29S/（S+R）和C29ββ/（αα+ ββ）等。其中αααC29S/（S+R）在小于0.4時(shí)處于未成熟—低熟階段（Ro＜0.7%），大于0.4時(shí)達(dá)到成熟階段［1］；C29ββ/（αα+ββ）的平衡點(diǎn)為0.67～0.71，相當(dāng)于Ro值為0.9%左右，進(jìn)入早期生油階段（Ro值為0.6%）C29ββ/（αα+ββ）值約為0.35［3］。研究區(qū)孔二段Ts/Tm值為0.75～1.19，與鄰區(qū)相比，略高于東營凹陷，略低于濰北凹陷，表明侯鎮(zhèn)凹陷孔二段烴源巖成熟度介于二者之間。侯鎮(zhèn)凹陷αααC29S/（S+R）值為0.35～0.57，C29ββ/（αα+ββ）值為0.38～0.42，表明侯鎮(zhèn)凹陷孔二段烴源巖處于成熟階段。

總體來看，侯鎮(zhèn)凹陷孔二段烴源巖Ro值已超過0.5%，有機(jī)質(zhì)已達(dá)成熟階段，具備生烴熱演化條件。

3 生烴潛力評(píng)價(jià)

3.1 烴源巖分布

侯鎮(zhèn)凹陷孔二段灰色、深灰色和灰黑色泥巖TOC值多大于0.2%，侯2井部分樣品TOC值為2%，達(dá)到好烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)。因此將錄井的灰色泥巖、深灰色泥巖及灰黑色泥巖作為烴源巖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。侯1、侯2和侯3井孔二段暗色泥巖厚度分別為83.2，542.5和38 m。鎮(zhèn)參1井孔二段暗色泥巖厚度較薄，僅為6 m。從單井暗色泥巖厚度統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，孔二段沉積時(shí)期以侯2井暗色泥巖厚度最大，且其暗色泥巖與地層比也最大，表明侯2井可能位于沉積中心或鄰近沉積中心。與鄰區(qū)濰北凹陷對(duì)比來看，侯2井的暗色泥巖厚度及其所占比例較濰北凹陷的昌51和昌參1井更大（表1）。

表1 侯鎮(zhèn)凹陷及濰北凹陷烴源巖厚度統(tǒng)計(jì)

將地震解釋資料與鉆井資料相結(jié)合，進(jìn)行了烴源巖分布預(yù)測。結(jié)果（圖5）表明，烴源巖厚度大于100 m的區(qū)域主要分布在侯鎮(zhèn)凹陷中部、東部及西北部，面積約為530 km2。厚度大于350 m的區(qū)域主要有4個(gè)，分別為侯鎮(zhèn)區(qū)域，面積為26.5 km2；侯2井—侯1井南區(qū)域，面積為44.1 km2；侯2井東區(qū)域，面積為28.1 km2；侯3井東區(qū)域，面積為9.7 km2，以侯2井—侯1井南區(qū)域面積最大。

圖5 侯鎮(zhèn)凹陷孔二段烴源巖厚度等值線分布

3.2 烴源巖生烴量估算

由于研究區(qū)勘探程度較低，地化分析資料較少，因此在烴源巖分布及熱演化研究的基礎(chǔ)上，采用氯仿瀝青“A”計(jì)算公式［9］結(jié)合蒙特卡羅法［10］對(duì)侯鎮(zhèn)凹陷生烴量進(jìn)行估算。計(jì)算公式為

式中：Q為盆地生烴總量，108t；S為成熟烴源巖面積，km2；H為成熟烴源巖厚度，km；D為烴源巖密度，108t/km3；A為氯仿瀝青“A”含量；Ka為排出系數(shù)（烴源巖排出量與殘留烴量比值），%，一般取值為10%～25%，平均為15%；Qr為資源量，108t；K為運(yùn)聚系數(shù)，%，一般取值為5%～7%。

用蒙特卡羅法進(jìn)行資源量計(jì)算時(shí)，對(duì)地質(zhì)參數(shù)的取值，除烴源巖密度是常數(shù)外，其他參數(shù)都是各參數(shù)本身在其參數(shù)總體中的一個(gè)隨機(jī)抽樣值。烴源巖面積最小值為400 km2，最大值為600 km2，屬于線性分布模型；烴源巖厚度最小值為300 m，最大值為550 m，屬于高斯分布模型；烴源巖密度為2.3 g/ cm3；氯仿瀝青“A”含量最小值為0.019%，最大值為0.089%，屬于指數(shù)分布模型；排出系數(shù)最小值為15%，最大值為25%，屬于高斯分布模型；運(yùn)聚系數(shù)最小值為5%，最大值為7%，屬于高斯分布模型。

根據(jù)以上參數(shù)，采用蒙特卡羅法對(duì)侯鎮(zhèn)凹陷生烴量與資源量進(jìn)行了計(jì)算。采用概率分布表征計(jì)算結(jié)果，累積概率為0時(shí)風(fēng)險(xiǎn)最小，累積概率為100%時(shí)風(fēng)險(xiǎn)最大。結(jié)果（圖6）表明，在累積概率為5%時(shí)，生烴量為2×108t，資源量為0.122×108t；在累積概率為50%時(shí)，生烴量為3.95×108t，資源量為0.238×108t；在累積概率為95%時(shí)，生烴量為6.68× 108t，資源量為0.408×108t。生烴量平均值為4.1× 108t，資源量平均值為0.247×108t。

圖6 侯鎮(zhèn)凹陷孔二段生烴量及資源量分布

4 結(jié)論

侯鎮(zhèn)凹陷為古近紀(jì)早期孔店組沉積時(shí)期形成的區(qū)域不對(duì)稱箕狀凹陷，其成因與濰北凹陷相似。研究區(qū)暗色泥巖主要發(fā)育在孔二段，有利沉積環(huán)境主要為半深湖與濱淺湖相，半深湖相分布較為分散。

侯鎮(zhèn)凹陷孔二段有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型干酪根，有機(jī)質(zhì)豐度略低，為差—中等烴源巖，同鄰區(qū)相比，具有相似性?？锥蔚酌嬖诤铈?zhèn)凹陷中北部鏡質(zhì)組反射率均大于0.5%，熱演化達(dá)到了成熟階段，表明侯鎮(zhèn)凹陷孔二段具備生烴條件。對(duì)孔二段采用蒙特卡羅法進(jìn)行了生烴量與資源量計(jì)算，在累積概率為50%時(shí)，生烴量為3.95×108t，資源量為0.238×108t。

鑒于研究區(qū)主要取心井侯1井位于侯鎮(zhèn)凹陷陡坡區(qū)，離半深湖相較遠(yuǎn)，而侯2井主要利用巖屑開展化驗(yàn)分析，所測生烴資料不能完全代表該凹陷實(shí)際情況，建議在靠近侯1井區(qū)域的半深湖相區(qū)域鉆探1口參數(shù)井，以期取得更具代表性的樣品，進(jìn)而更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)研究區(qū)的生烴及成藏條件。

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編輯經(jīng)雅麗

TE112.115

A

1009-9603（2014）02-0080-04

2013-11-17。

李丙喜，男，博士，從事構(gòu)造地質(zhì)、石油地質(zhì)方面的研究。聯(lián)系電話：13810933067，E-mail：libx@sina.com。