滄東凹陷沙河街組低熟烴源巖生烴特征

鄒磊落

(中國石油大港油田 勘探開發(fā)研究院，天津 大港 300280)

滄東凹陷沙河街組低熟烴源巖生烴特征

鄒磊落

(中國石油大港油田 勘探開發(fā)研究院，天津 大港 300280)

通過對前期勘探歷程了解，認識到滄東凹陷沙河街組烴源巖可能形成低熟油氣，但對于沙河街組淺凹陷的烴源巖未開展過全面的研究。因此，主要針對滄東凹陷沙河街組烴源巖分布、有機質(zhì)豐度、有機質(zhì)類型、熱演化特征和生排烴特征，開展低熟泥頁巖油氣生成綜合研究。研究表明滄東凹陷沙河街組烴源巖雖然埋藏偏淺，演化程度低，但分布范圍廣、厚度大、有機質(zhì)豐度高、類型好，從生排烴模擬實驗和熱演化等方面看，具備形成未熟－低熟油氣的能力。

低熟烴源巖;滄東凹陷;沙河街組

滄東凹陷即黃驊坳陷孔店凸起以南，夾持于滄東、埕寧兩大斷裂之間，為一個大型復式地塹構(gòu)造［1］。雖然孔店南部勘探開發(fā)的主力層系一直是孔店組，但沙河街組地層作為后備勘探層系，受到越來越多的關(guān)注，主要是由于滄東凹陷沙河街組時期發(fā)育了多個具備較好生油氣潛力的次凹，值得特別提出的是本區(qū)沙一段還發(fā)育有一定厚度的優(yōu)質(zhì)油頁巖，將大大增加滄東凹陷資源規(guī)模和勘探潛力。

沙河街組地層作為后備勘探層系，受到越來越多的關(guān)注，鉆探揭示在滄東、烏馬營、鹽山等地區(qū)見到源于沙河街組的油氣，早期鉆探揭示的W1井淺層低溫混合氣δ13C1:－54‰～－60‰，一般形成于未－低成熟階段［2］，位于生油窗附近，且從色譜分析表明W1井原油主要來自于沙一下段未熟－低熟烴源巖，預示著滄東凹陷沙河街組淺凹陷源巖具有形成低熟油氣的條件。

1 烴源巖基本特征分析

滄東凹陷沙三段和沙一段地層在全區(qū)范圍內(nèi)均較發(fā)育，沉積厚度較大，而沙二段在大部分區(qū)域均發(fā)生缺失。為更好地分析滄東凹陷沙河街組地層烴源巖的特征，主要開展了沙三段和沙一段暗色泥頁巖的分布范圍、有機質(zhì)豐度、有機質(zhì)類型、熱演化特征等研究。

沙三段以暗色泥巖為主，暗色泥巖厚度一般在150～500 m，占地層厚度的79.43%。沙一段暗色泥巖厚度在100～400 m左右，最厚處主要分布在滄東凹陷西部地區(qū)(暗色泥巖厚度達634 m)，南皮斜坡區(qū)暗色泥巖厚度一般在50～250 m。鹽山次凹暗色泥巖厚度一般在50～300 m。滄東凹陷沙一段油頁巖發(fā)育比較普遍，分布較廣，厚度大于5 m以上油頁巖面積達到1500 km2，油頁巖厚度主要在5～20 m，厚度大于15 m油頁巖面積達300 km2。

沙三段暗色泥巖有機質(zhì)豐度 TOC平均為2.15%，范圍為0.27% ～10.85%;S1+S2平均為5.25 mg/g，范圍為0.11～10.05 mg/g;瀝青“A”含量平均為0.14%，范圍為0.01%～0.57%;HC平均含量為628.36 ppm，范圍為45.57～3685.23 ppm;綜合分析達到了中等－好烴源巖的標準［3］。瀝青“A”/TOC平均值為7.68%，最大可達41.93%，具備形成未熟－低熟原油的潛力。(表1)。沙一段暗色泥巖TOC平均為2.39%，范圍為0.2%～5.83%; S1+S2平均為15.05 mg/g，范圍為4.81～20.54 mg/g;瀝青“A”含量平均為0.16%，范圍為0.02%～0.68%;HC平均含量為 550.34 ppm，范圍為55.33～3535 ppm。沙一段油頁巖 TOC平均為3.25%，范圍為1.65% ～4.54%;S1+S2平均為18.59 mg/g，范圍為4.81～29.19 mg/g;瀝青“A”含量平均為0.51%，范圍為0.23%～1.02%;HC平均含量為1217.92 ppm，范圍為439～2521 ppm，達到優(yōu)質(zhì)烴源巖的標準［3］(表1)。

滄東凹陷沙河街組有機質(zhì)類型總體上都較好。但在縱向上還是略有差異，沙三段主要以Ⅱ2型母質(zhì)為主，沙一段以Ⅱ1型母質(zhì)為主(表2)。

表1 滄東凹陷沙河街組烴源巖有機質(zhì)豐度特征

表2 滄東－南皮凹陷暗色泥巖不溶有機質(zhì)類型參數(shù)統(tǒng)計表

沙三段底界埋深大部分集中在1500～3000 m，烴源巖鏡質(zhì)體反射率Ro基本分布區(qū)間為0.3%～0.9%，主體分布在0.3%～0.4%之間，大部分沒有進入成熟門限，處于未低熟－成熟階段。沙一段地層總體埋深不是很大，底界埋深在1400～2400 m，烴源巖鏡質(zhì)體反射率Ro基本分布區(qū)間為0.25%～0.45%，處于未成熟階段。

2 烴源巖生排烴特征研究

通過對大量實驗數(shù)據(jù)研究表明從沙一段烴源巖瀝青“A”/Toc就開始大于5%排烴閥值［4］，但HC/ Toc在成熟門限之上多小于3%，排烴率低。沙三段瀝青“A”/Toc及HC/Toc大部分均分別超過了5%和3%的排烴閥值，說明沙三段烴源巖已經(jīng)開始大量排烴。其中沙一段雖然HC/Toc值較低，但瀝青“A”/Toc相對處于成熟門限之上的其它層段較高，且類型相對較好，具備形成未熟－低熟油的能力。從轉(zhuǎn)化程度來看，雖然本地區(qū)熱演化程度較低，但泥頁巖仍具備很強的生排烴能力。

選取滄東凹陷有機質(zhì)豐度較高有機質(zhì)類型較好的M14井沙一段油頁巖進行熱模擬實驗方法研究烴源巖的生烴、排烴特征。原樣Ro=0.38%，Tmax =428℃，處于未成熟階段，其瀝青“A”(即殘留油)高達0.3598%，轉(zhuǎn)化率瀝青“A”/Toc=7.66%(76.6 kg/t·Toc)。隨著模擬溫度升高，烴氣產(chǎn)率逐漸升高逐漸增加，但300℃以前增加緩慢，從350℃開始急劇上升(365.0 kg/t·Toc)，400℃時達到537.4 kg/t·Toc，但大量生氣稍晚一些，可能與有機質(zhì)類型相對較好有關(guān)。隨模擬溫度升高各種油的產(chǎn)率逐步增加，在200℃(R o≈0.53%)出現(xiàn)第一個生油高峰，總生油量高達200.0 kg/t·Toc，第二個生油高峰出現(xiàn)在 300℃(R o≈0.84%)，總生油量高達310.3 kg/t·Toc。實驗表明油頁巖在低演化階段就已經(jīng)有烴類生成，可以生成大量的未熟油氣。由此可見滄東凹陷沙河街組油頁巖生烴母質(zhì)好，生排烴較早，也可以生成未熟－低熟油，并且油、氣生成量較大。

圖1 滄東凹陷沙河街組熱演化剖面圖

通過對沙河街組烴源巖進行熱模擬實驗和熱演化剖面分析確定滄東凹陷沙河街組淺凹陷烴源巖埋深在1600 m(R o大致為0.3%)時達到未熟－低熟生烴門限，埋深達到2000 m時開始大量排烴，埋深達到2400 m時達到排烴高峰期(圖1)。

3 結(jié)論

綜上所述滄東凹陷沙三段暗色泥巖分布范圍廣、厚度大，但埋深偏淺，埋深大部分集中在1500～3000 m，熱演化程度低，以較低成熟烴源巖為主，成熟烴源巖僅分布在滄東凹陷的中心區(qū)域。沙一段地層烴源巖總體埋深不是很大，底界埋深在1400～2400 m左右，屬于未熟～低成熟烴源巖。綜合研究表明滄東凹陷沙河街組淺凹陷低熟泥頁巖可作為有效烴源巖，值得特別提出的是本區(qū)沙一段發(fā)育優(yōu)質(zhì)油頁巖，有機質(zhì)類型好、豐度高，如果未熟－低熟油形成基礎(chǔ)好，且能夠形成規(guī)模聚集，將大大增加滄東凹陷資源規(guī)模，增強勘探潛力。

［1］大港油田科技叢書編委會.第三系石油地質(zhì)基礎(chǔ)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1999:1－151.

［2］秦建中.中國烴源巖［M］.北京:科學出版社，2005:368－435.

［3］黃第藩，李晉超.陸相沉積中的未熟－低熟石油及其意義［J］.石油學報，1987，8(1):1－9.

［4］候讀杰，林壬子，王培榮.烴源巖排烴的模擬試驗研究［J］.新疆石油地質(zhì)，1991，12(4):307－315.

［5］國建英，王東良，于學敏，等.黃驊坳陷孔南地區(qū)油頁巖的排烴模擬試驗［J］.石油天然氣學報(江漢石油學院學報)，2009，31(2):1－5.

［責任編輯 李曉霞］

Hydrocarbon Generation Characteristics of the Shahejie Formation Low-mature Source Rock in Cangdong Sag

ZOU Lei－luo

(Research Institute of Exploration and Development，Dagang Oilfield，CNPC，Tianjin 300280，China)

Through the course of the preliminary exploration，we know that theremay be immature oil and gas from the Shahejie source rocks in Cangdong sag，but the Shahejie formation source rocks have notbeen carried outa comprehensive study.This papermainly dealswith the distribution of Shahejie source rocks in Cangdong sag，their organic matter abundance，their types of organicmatters，and the thermal evolution of hydrocarbon generation and expulsion characteristics，then carries a comprehensive study on immature oil and gas generation.These studies have shown that the Shahejie source rocks buried although lighter，low evolution degree，but widely distributed，large thickness，high organic matter abundance，type of good.As to the hydrocarbon generation and expulsion simulation and thermal evolution，etc，the immature source rocks have the ability of immature oil and gas generation.

Immature Source Rocks;Cangdong Sag;Shahejie Formation

TE122.1

A

1004－602X(2015)03－0054－03

10.13876/J.cnki.ydnse.2015.03.054

2015 -06 -15

中國石油天然氣集團公司重大科技專項“第四次油氣資源評價”(2013E－050204)

鄒磊落(1983—)，男，湖南岳陽人，中國石油大港油田工程師。