三江盆地濃江凹陷古近系層序地層及主要烴源巖發(fā)育特征

劉玉華 （中石化東北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，吉林 長(zhǎng)春130000）

三江盆地作為東北中新生界疊合殘留盆地，油氣勘探程度較低，一直未取得突破性進(jìn)展。根據(jù)基底性質(zhì)、蓋層分布以及地球物理場(chǎng)特征，盆地由西向東分為4個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元：佳木斯隆起、綏濱斷陷、富錦隆起和前進(jìn)拗陷［1］。東部前進(jìn)拗陷地層的歸屬長(zhǎng)期以來(lái)一直存在爭(zhēng)議，前人研究認(rèn)為三江盆地沉積演化主要始于晚中生代，白堊紀(jì)是其發(fā)展演化的高潮期［2－4］，古近紀(jì)進(jìn)入萎縮消亡階段。筆者通過(guò)對(duì)前進(jìn)拗陷濃江凹陷前參2井的層序地層研究證實(shí)了濃江凹陷主要沉積古近系，而非下白堊統(tǒng)，并且在古近系發(fā)現(xiàn)多套煤層。這一發(fā)現(xiàn)為重新認(rèn)識(shí)濃江凹陷的構(gòu)造、沉積演化史奠定了基礎(chǔ)。

濃江凹陷面積2150km2，受東部斷裂控制，盆地呈現(xiàn)兩凹一凸的構(gòu)造格局。根據(jù)前參2井實(shí)鉆及地震資料顯示，濃江凹陷自下而上鉆遇地層為基底、古近系始新統(tǒng)達(dá)連河組 （達(dá)三段、達(dá)二段、達(dá)一段）、古近系漸新統(tǒng)寶泉嶺組 （寶三段、寶二段、寶一段）、新近系中新統(tǒng)富錦組、第四系。古近系具有埋藏較深，厚度較大，保存較好的特點(diǎn)，其中寶泉嶺組及達(dá)連河組是主要研究目的層。

1 古近系層序充填序列

始新世早期，濃江斷裂的拉張作用造成斷陷快速擴(kuò)張，形成了以斷陷作用為主的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，沉積了達(dá)連河組 （Ed）河湖相碎屑巖。Ed沉積受北東向濃江斷裂單斷控制明顯，呈近東西向的條帶展布，南北延伸距離較短，地層沉積800m左右。自古近紀(jì)漸新世開(kāi)始，濃江凹陷進(jìn)入緩慢的單斷拉張階段，凹陷沉積范圍逐漸擴(kuò)大，沉積了寶泉嶺組 （Eb）大套以湖相暗色泥巖和砂巖互層為主的地層，此時(shí)北部次洼被逐漸充填直至消失。

1.1 鉆井層序地層劃分

根據(jù)巖性巖相、測(cè)井識(shí)別標(biāo)志，結(jié)合鄰區(qū)地層分布特點(diǎn)［5－7］，將濃江凹陷全區(qū)各級(jí)不整合面、主要水進(jìn)面進(jìn)行了追蹤對(duì)比和閉合，可以看出該區(qū)古近系劃分為2個(gè)Ⅲ級(jí)層序5個(gè)體系域 （見(jiàn)圖1）。

1）層序Ⅰ低位體系域 （Ed1＋Ed2） 相當(dāng)于古近系Ed1和Ed2。Ed1發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相沉積，巖性為灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰色砂礫巖、細(xì)砂巖、粉砂巖不等厚互層，夾黑色煤層，底部見(jiàn)灰綠色砂礫巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖?？梢?jiàn)保存較差的雙殼類(lèi)化石碎片。Ed2發(fā)育半深湖、濱淺湖亞相沉積，巖性為深灰色、灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖不等厚互層。見(jiàn)有孔蟲(chóng)化石，并伴生有腹足類(lèi)及雙殼類(lèi)化石。從Ed1到Ed2，具有明顯正旋回，反映水體能量逐漸減弱的沉積特點(diǎn)。層序Ⅰ低位體系域整體表現(xiàn)為非對(duì)稱(chēng)型短期旋回構(gòu)成的退積層序疊加樣式。

2）層序Ⅰ水進(jìn)體系域 （Ed3） 相當(dāng)于古近系Ed3。發(fā)育辮狀河前三角洲亞相、辮狀河三角洲前緣亞相沉積，巖性為深灰色泥巖、灰色粉砂質(zhì)泥巖、灰褐色油頁(yè)巖、灰黑色炭質(zhì)泥巖與灰白色砂礫巖、灰色含礫細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖不等厚互層。發(fā)育韻律層理、遞變層理、滑塌構(gòu)造。測(cè)井相特征為高幅鐘型與中幅鋸齒型，局部為高幅箱型。層序Ⅰ水進(jìn)體系域整體上表現(xiàn)為粒度向上變細(xì)的對(duì)稱(chēng)型短期旋回構(gòu)成的退積層序疊加樣式。

圖1 三江盆地濃江凹陷前參2井層序地層格架綜合柱狀圖

3）層序Ⅰ高位體系域 （Eb1） 相當(dāng)于古近系Eb1。發(fā)育濱淺湖、半深湖亞相沉積，巖性為灰色、深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰色砂礫巖、含礫細(xì)砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖呈不等厚互層，夾薄層炭質(zhì)泥巖。發(fā)育交錯(cuò)層理、波紋層理、波痕和植物根、莖痕。該段湖泊相沉積與下伏達(dá)連河組灰褐色油頁(yè)巖不整合接觸，為一明顯的層序界面。電性特征為低幅泥巖基線鋸齒型，也是良好的區(qū)域蓋層。層序Ⅰ高位體系域自下而上為粒度逐漸變粗的數(shù)個(gè)非對(duì)稱(chēng)型短期反旋回構(gòu)成的進(jìn)積層序疊加樣式，為一次水退體系域。

4）層序Ⅱ水進(jìn)體系域 （Eb2） 相當(dāng)于古近系Eb2。為一套辮狀河前三角洲亞相和辮狀河三角洲前緣亞相沉積，巖性為灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰色砂礫巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖呈略等厚～不等厚互層。發(fā)育均質(zhì)層理。與下伏寶一段地層不整合接觸，電性特征以齒狀箱型為主。層序Ⅱ水進(jìn)體系域整體上表現(xiàn)為自下而上粒度逐漸變細(xì)的數(shù)個(gè)非對(duì)稱(chēng)型短期正旋回構(gòu)成的退積層序疊加樣式。

5）層序Ⅱ高位體系域 （Eb3） 相當(dāng)于古近系Eb3。發(fā)育濱淺湖、半深湖亞相沉積，巖性主要為灰色泥巖，夾薄層粉砂質(zhì)泥巖、灰色中砂巖、細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、黑灰色炭質(zhì)泥巖，底部為一套淺灰色砂礫巖，與下伏Eb2地層不整合接觸。電性特征由中幅指型或鋸齒型過(guò)渡為低幅平直泥巖基線類(lèi)型，局部低幅基線鋸齒型，為一水退體系域。

1.2 層序界面地震響應(yīng)特征

通過(guò)井震標(biāo)定，根據(jù)地震剖面上指示層序底界面的上超、下超反射終止類(lèi)型及指示層序頂界面的頂超、削截反射終止等類(lèi)型，識(shí)別出各層序界面的地震響應(yīng)特征。

1）層序Ⅰ低位域 （Ed1） 地震界面為一明顯不整合面，常見(jiàn)與下部地層削蝕接觸關(guān)系。外形楔狀、內(nèi)部不連續(xù)發(fā)散狀與雜亂狀反射，反射波組起伏不平，斷陷盆地初期受構(gòu)造控制明顯的斷塊沉降、充填的粗碎屑近源沉積。Ed2外形板狀，內(nèi)部較連續(xù)亞平行反射，屬于湖相沉積。層序Ⅰ水進(jìn)域 （Ed3）內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)為2～3個(gè)中強(qiáng)相位靠下雙相位強(qiáng)反射波組，屬于三角洲前緣亞相。層序Ⅰ高位域 （Eb1）地震反射波組為板狀，振幅強(qiáng)、內(nèi)部反射亞平行－平行反射。下部為半深湖亞相，上部為半深湖－淺湖亞相。

2）層序Ⅱ水進(jìn)域 （Eb2） 地震剖面上顯示外形板狀的特點(diǎn)，內(nèi)部上部平行－亞平行反射，下部較弱的斜反射，主要為三角洲前緣亞相沉積。層序Ⅱ高位域 （Eb3）地震波組反射特征外形板狀，內(nèi)部連續(xù)好，平行－亞平行反射，屬于深湖亞相沉積。

通過(guò)反復(fù)對(duì)比，地震剖面識(shí)別出的反射界面與測(cè)井信息間存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系 （見(jiàn)圖2）。

圖2 三江盆地濃江凹陷地震剖面特征

2 主要烴源巖特征

濃江凹陷前參2井古近系暗色泥巖發(fā)育，泥巖、煤層累計(jì)厚度1665.3m，占全井段地層厚度的60.5%。其中Eb暗色泥巖厚1172m，占地層厚度的71.4%，巖性為灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和灰黑色炭質(zhì)泥巖。Ed暗色泥巖厚493m，巖性為灰色泥巖、油頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥巖，還發(fā)育11.1m煤層，占地層厚度的69.6%。

從烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)來(lái)看，除層序Ⅱ水域 （Eb2）部分井段外，層序Ⅰ（Ed3、Ed2和Eb1）泥巖總有機(jī)碳 （TOC）最高值達(dá)15.03%，最低值為1.39%，均達(dá)到中等～最好的烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，由上到下有機(jī)質(zhì)豐度漸變好。

從9個(gè)干酪根鏡檢樣品分析結(jié)果表明，顯微組分主要以殼質(zhì)組為主（62%～78%），其次為鏡質(zhì)組（19%～29%）、惰質(zhì)組（3%～9%），沒(méi)有腐泥組，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型指數(shù)TI在16～31.5，總體顯現(xiàn)為腐殖型干酪根的特點(diǎn)，干酪根元素共分析了4個(gè)樣品，H／C原子比1.05～1.17，O／C原子比0.14～0.22，在范氏圖上落入Ⅱ1、Ⅱ2型范疇，綜合上述判斷有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ1～Ⅱ2為主。

三江盆地在地史演化過(guò)程中經(jīng)歷了復(fù)雜的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了各自獨(dú)立的斷陷［8］。受區(qū)域地溫場(chǎng)的不均衡性影響，各斷陷烴源巖在演化過(guò)程中形成各自獨(dú)立的演化特征和變化規(guī)律。與該區(qū)其他斷陷相比，濃江凹陷生烴門(mén)陷較深。根據(jù)鏡質(zhì)體反射率（Ro）實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及巖石熱解色譜分析和現(xiàn)場(chǎng)地化分析資料，濃江凹陷泥質(zhì)烴源巖在埋深達(dá)1900m左右時(shí)的Ro為0.5%，進(jìn)入生烴門(mén)限。烴源巖有機(jī)質(zhì)演化程度較低，層序Ⅱ烴源巖有機(jī)質(zhì)處于未成熟熱演化階段，層序Ⅰ水進(jìn)域 （Ed3）以下處于低成熟演化階段。

從烴源巖生物標(biāo)志物特征來(lái)看 （見(jiàn)表1），前參2井正構(gòu)烷烴主峰碳數(shù)Eb1為C27～C29，Eb1～Ed2為C23～C25，演化程度漸變高。奇碳優(yōu)勢(shì)明顯，奇偶優(yōu)勢(shì) （OEP）指數(shù)分布范圍1.28～3.465，平均2.68，反映有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于陸源高等植物，且有機(jī)質(zhì)成熟度較低。奇碳優(yōu)勢(shì)隨著深度增加而減小，（C21＋C22）／ （C28＋C29）和C2－1／C2＋2也有隨著深度增加而變大的趨勢(shì)，表明前參2井上部陸源有機(jī)質(zhì)的輸入相對(duì)較為豐富，而其下部低等水生生物相對(duì)較為豐富。

表1 前參2井源巖可溶有機(jī)質(zhì)飽和烴色譜參數(shù)

前參2井Ed的原油密度0.9043g／cm3，黏度27.12mPa·s，屬于高黏度的正常原油，油源對(duì)比結(jié)果表明，原油和烴源巖藿烷和甾烷系列化合物色譜特征具有很好的相似性，總體上C30藿烷占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，C31以上化合物較低，且隨碳數(shù)增高呈遞減型分布，伽馬蠟烷含量也較低，C30αααR甾烷明顯高于C27αααR、C28αααR甾烷 （見(jiàn)圖3），證明油氣來(lái)源于低熟的層序Ⅰ低位域的烴源巖，并且烴源巖成熟度很大程度控制了該區(qū)油氣資源的分布。

圖3 前參2井Ed原油和烴源巖甾萜烷色譜圖

綜合上述研究，濃江凹陷泥質(zhì)烴源巖主要發(fā)育在層序Ⅰ （Ed中下部），其中Ed2濱淺湖亞相及半深湖亞相沉積地震響應(yīng)特征為較連續(xù)和中～強(qiáng)振幅特征，代表優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育段，橫向相對(duì)連續(xù)。而Ed3和Ed1三角洲沉積地震響應(yīng)特征為低頻不連續(xù)、雜亂地震相，代表泥巖中含砂量較高，有機(jī)質(zhì)富集程度相對(duì)較低的烴源巖反射特征。結(jié)合地震資料解釋結(jié)果，計(jì)算出濃江凹陷有效生油巖面積為98km2。

3 結(jié)語(yǔ)

三江盆地復(fù)雜的演化過(guò)程造成濃江凹陷烴源巖生烴演化史也非常復(fù)雜。前參2井在Ed獲得少量油流。通過(guò)油源對(duì)比發(fā)現(xiàn)，油氣來(lái)自Ed自身烴源巖，表明古近系烴源巖已發(fā)生過(guò)油氣生成、運(yùn)聚成藏的過(guò)程。由于三江盆地埋藏深度有較大差異，不同凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)熱演化差異明顯，濃江凹陷的生烴范圍有限。結(jié)合地震資料解釋結(jié)果，預(yù)測(cè)出盆地的有效生油巖面積98km2，認(rèn)為濃江凹陷前參2井北部濃橋次凹是油氣成藏的有利區(qū)域。

［1］ 黃桂雄 .三江盆地西大林子凹陷古近系烴源巖特征及勘探潛力 ［J］.石油天然氣學(xué)報(bào) （江漢石油學(xué)院黨報(bào)），2011，33（5）：47－50.

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