鄂西渝東及鄰區(qū)寒武系鹽下層烴源演變特征

胡曉鳳，馮暢，丁青，郭戰(zhàn)峰，盛賢才，文可東，吉婧

（1中國(guó)石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院；2長(zhǎng)江大學(xué)）

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鄂西渝東及鄰區(qū)寒武系鹽下層烴源演變特征

胡曉鳳1，馮暢2，丁青1，郭戰(zhàn)峰1，盛賢才1，文可東1，吉婧1

（1中國(guó)石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院；2長(zhǎng)江大學(xué)）

摘 要鄂西渝東及鄰區(qū)廣泛分布中寒武統(tǒng)覃家廟組膏鹽巖層。膏鹽巖層之下的下寒武統(tǒng)石龍洞組和上震旦統(tǒng)燈影組儲(chǔ)層是本區(qū)的重點(diǎn)勘探層系。下震旦統(tǒng)陡山沱組、下寒武統(tǒng)天河板組—牛蹄塘組是本區(qū)的兩套烴源巖，但因烴源巖的熱演化程度高，這兩套勘探層系中的烴源一直受質(zhì)疑。對(duì)高—過成熟階段烴源灶因性質(zhì)演變所形成的氣源接替效應(yīng)分析表明，烴源灶具有印支期以前的干酪根裂解型與印支—燕山期的油裂解型兩種類型的烴源。碳、氧、鍶等穩(wěn)定同位素標(biāo)記物的流體行為軌跡追蹤，進(jìn)一步證實(shí)本區(qū)存在多期次的烴源充注，且有效供烴量巨大，計(jì)算表明，燈影組和石龍洞組的最大有效供烴量分別為155548.9×108m3和589255.76×108m3，認(rèn)為本區(qū)具有較大的天然氣資源潛力。

關(guān)鍵詞震旦系；寒武系；鹽下油氣藏；烴源巖；烴源灶；有機(jī)地球化學(xué)特征；鄂西地區(qū)；渝東地區(qū)

本文受國(guó)家重大專項(xiàng)專題“中揚(yáng)子地區(qū)海相層系油氣成藏條件與勘探評(píng)價(jià)（二期）”（編號(hào)：2011ZX05005-003-004）資助

1 概 況

鄂西渝東地區(qū)系指湖北恩施—建始以西、重慶涪陵—萬(wàn)州以東的區(qū)域，自西向東包括方斗山復(fù)背斜、石柱復(fù)向斜、齊岳山復(fù)背斜和利川復(fù)向斜等構(gòu)造單元（圖1）。該地區(qū)地層以大片侏羅系—中三疊統(tǒng)分布為主。其中，背斜核部出露的地層一般為二疊系—三疊系，向斜核部一般出露三疊系—侏羅系，局部地區(qū)出露志留系—震旦系。

在鄂西渝東地區(qū)，廣泛分布著中寒武統(tǒng)覃家廟組膏鹽巖層（圖1），在膏鹽巖層之下存在下震旦統(tǒng)陡山沱組和下寒武統(tǒng)天河板組—牛蹄塘組兩套烴源巖，它們是我國(guó)南方前寒武系和下古生界的主力烴源層，具有分布范圍廣、有機(jī)質(zhì)豐度高、演化程度高等諸多特征。在多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與多期沉積旋回的背景下，鄂西渝東地區(qū)中寒武統(tǒng)覃家廟組膏鹽層之下形成了兩套主要的油氣成藏組合（圖2）。

震旦系—下寒武統(tǒng)成藏組合 以下震旦統(tǒng)陡山沱組和下寒武統(tǒng)天河板組—牛蹄塘組黑色泥巖、頁(yè)巖為烴源層，以上震旦統(tǒng)燈影組白云巖為儲(chǔ)層，以下寒武統(tǒng)天河板組—牛蹄塘組泥巖、頁(yè)巖為蓋層。

寒武系成藏組合 以下寒武統(tǒng)天河板組—牛蹄塘組黑色泥巖、頁(yè)巖為烴源層，以下寒武統(tǒng)石龍洞組石灰?guī)r為儲(chǔ)層，以中寒武統(tǒng)覃家廟組膏鹽巖為蓋層。

鉆探揭示鄂西渝東地區(qū)中寒武統(tǒng)覃家廟組膏鹽層厚度介于200～700m之間，可構(gòu)成良好的封閉層［1-2］。由于該區(qū)受到沉積環(huán)境的控制，烴源巖并不發(fā)育，并且熱演化程度也達(dá)到了高—過成熟階段，因此上震旦統(tǒng)燈影組和下寒武統(tǒng)石龍洞組雖作為重點(diǎn)勘探層系，但其烴源卻一直遭受質(zhì)疑。再者，寒武系鹽下的目的層由于受埋藏深度大、勘探技術(shù)難度高等多種因素的制約，一直未能進(jìn)行有效的勘探。截至2015年，本區(qū)寒武系鹽下層共鉆了三口井（魚1井、利1井和建深1井）（位置見圖1），鉆探時(shí)間分別為1972年、1998年和2006年，這三口井均因工程復(fù)雜而完鉆，其中僅利1井（緊鄰魚1井）鉆到下震旦統(tǒng)陡山沱組。

近年來(lái)，四川盆地中部下古生界的油氣勘探不斷有推進(jìn)和突破，如蜀南地區(qū)安岳氣田探明儲(chǔ)量超千億立方米，其中的磨溪龍王廟組（相當(dāng)于本區(qū)的石龍洞組）氣藏從發(fā)現(xiàn)到探明再到十億立方米天然氣試采工程投產(chǎn)成功，僅用了不到兩年的時(shí)間［3-4］。經(jīng)過比較，鄂西渝東地區(qū)寒武系鹽下的燈影組和石龍洞組與四川盆地中部安岳氣田的下古生界儲(chǔ)層具有相似的成藏背景。通過新一輪的烴源巖有機(jī)質(zhì)特征、烴源灶時(shí)空遷移和性質(zhì)演變特征的系統(tǒng)研究，以及古構(gòu)造演化研究與流體行為軌跡追蹤，認(rèn)為鄂西渝東地區(qū)在地質(zhì)歷史時(shí)期長(zhǎng)期處于古隆起的斜坡地帶，毗鄰湘鄂西生烴坳陷，存在干酪根裂解型烴源以及油裂解型烴源的接力充注的現(xiàn)象。因此，深入探究鄂西渝東地區(qū)的天然氣資源潛力，對(duì)尋找與川中類似的油氣藏，進(jìn)而加快本區(qū)的勘探進(jìn)程，具有重要的意義。

圖1 鄂西渝東及鄰區(qū)構(gòu)造區(qū)劃與中寒武統(tǒng)膏鹽層分布圖

圖2 鄂西渝東地區(qū)寒武系地層柱狀圖與鹽下層生儲(chǔ)蓋組合關(guān)系圖

2 烴源巖有機(jī)質(zhì)特征

2.1 烴源巖分布

鄂西渝東及其鄰區(qū)（湘鄂西區(qū)），寒武系鹽下層經(jīng)歷了兩次大規(guī)模的海進(jìn)—海退沉積旋回，即早震旦世陡山沱期海進(jìn)—晚震旦世燈影期海退，早寒武世海進(jìn)—中晚寒武世海退。其中兩個(gè)海進(jìn)時(shí)期，地殼均以穩(wěn)定沉降為主，海水普遍加深，在海進(jìn)早期，生物極為發(fā)育，由于海平面上升，伴隨沉積物快速堆積，形成了低能缺氧的還原環(huán)境，使大量有機(jī)質(zhì)被保存下來(lái)，這為烴源巖的形成提供了良好條件。在中寒武統(tǒng)覃家廟組膏鹽層之下，主要存在下震旦統(tǒng)陡山沱組和下寒武統(tǒng)牛蹄塘組—天河板組兩套烴源巖。

下震旦統(tǒng)陡山沱組 為一套陸棚—臺(tái)盆相沉積。烴源巖主要為深灰色、黑色頁(yè)巖，夾碳質(zhì)泥灰?guī)r（圖2），主體分布在湘鄂西區(qū)，厚度一般在100～300m之間（圖3a），以湖北鶴峰白果坪一帶沉積最厚（達(dá)347.43m），并由此向東、西兩側(cè)逐漸減薄。在湖北利川—重慶彭水以西地區(qū)，泥質(zhì)烴源巖厚度一般小于20m；在重慶秀山溶溪一帶厚度相對(duì)較大，達(dá)51.7m。

下寒武統(tǒng) 為一套淺海陸棚相沉積。烴源巖主要發(fā)育于牛蹄塘組，其次發(fā)育于石牌組—天河板組，巖性以灰色和深灰色粉砂質(zhì)泥巖、灰黑色碳質(zhì)泥頁(yè)巖為主，其次為灰色和深灰色灰質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r及含泥灰質(zhì)白云巖（圖2）。泥質(zhì)烴源巖厚度一般在100～400m（圖3b），主體分布在建始—恩施—咸豐—桑植—鶴峰—建始所圍限的區(qū)域內(nèi)（厚度在200～450m范圍內(nèi)）；以湖南龍山茨巖塘一帶沉積最厚（達(dá)447m），并由此向東、西兩側(cè)逐漸減薄。

圖3 鄂西渝東及鄰區(qū)寒武系鹽下泥質(zhì)烴源巖厚度等值線圖

2.2 有機(jī)質(zhì)豐度

下震旦統(tǒng)陡山沱組泥質(zhì)烴源巖 有機(jī)碳含量（TOC）一般在0.32﹪～1.89﹪之間（表1，圖4a）。高值區(qū)主要分布在鄂西渝東及鄰區(qū)中南部和東北部，即沿利川—鶴峰—張家界以及利川—建始—秭歸兩個(gè)方向逐漸增高，其TOC高值在1.6﹪和1.8﹪；而在利川—彭水以西，有機(jī)質(zhì)變差，TOC一般小于0.3﹪。

表1 鄂西渝東及鄰區(qū)寒武系鹽下烴源巖有機(jī)質(zhì)特征表

下寒武統(tǒng)泥質(zhì)烴源巖 TOC相對(duì)較高，一般在0.48﹪～5.82﹪之間（表1，圖4b）。湖北利川—重慶彭水以西地區(qū)，TOC普遍較低，均小于0.5﹪；高值區(qū)集中分布在恩施—咸豐—秀山溶溪—張家界大坪的范圍內(nèi)，TOC均大于3.2﹪，其中秀山溶溪TOC最高達(dá)7.89﹪。

2.3 有機(jī)質(zhì)類型

震旦系深灰色泥巖、（含）碳質(zhì)泥巖、灰色粉晶白云巖及石灰?guī)r中，干酪根顯微組分主要以腐泥組+殼質(zhì)組為主，如鄰區(qū)湘鄂西區(qū)五峰的峰地1井（位置見圖1）陡山沱組腐泥組＋殼質(zhì)組的含量為76.3﹪，鏡質(zhì)組含量21.7﹪，惰質(zhì)組含量小，僅為2﹪，有機(jī)質(zhì)為Ⅱ1型（腐殖—腐泥型）；湖南石門楊家坪（位置見圖1）陡山沱組腐泥組＋殼質(zhì)組的含量在82.7﹪～95.3﹪之間（表1），鏡質(zhì)組含量在4.7﹪～21.0﹪之間，惰質(zhì)組含量微小，有機(jī)質(zhì)為Ⅰ—Ⅱ1型（腐泥型—腐殖腐泥型）（表1）。

圖4 鄂西渝東及鄰區(qū)泥質(zhì)烴源巖TOC等值線圖

下寒武統(tǒng)黑色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、（含）碳質(zhì)硅質(zhì)泥巖及深灰色泥灰?guī)r中，干酪根顯微組分主要以腐泥組＋殼質(zhì)組為主，且含量均很高（表1），如峰地1井牛蹄塘組的含量為82.2﹪，石牌組為86.53﹪，天河板組為90.26﹪；鏡質(zhì)組含量較少，基本在7.3～21.7﹪之間，惰性組含量微??；母質(zhì)類型基本上為Ⅰ—Ⅱ1（腐泥型—腐殖腐泥型）。

2.4 有機(jī)質(zhì)成熟度

鄂西渝東及鄰區(qū)下震旦統(tǒng)烴源巖熱演化程度已經(jīng)普遍達(dá)到了高—過成熟演化階段。在平面上，高演化區(qū)分布在利川—咸豐地區(qū)及鶴峰地區(qū)（圖5a），鏡質(zhì)體反射率值（Ro）一般大于3.5﹪，其余地區(qū)Ro也都大于3.0﹪。

下寒武統(tǒng)烴源巖熱演化程度均已經(jīng)達(dá)到高—過成熟演化階段（圖5b），鏡質(zhì)體反射率（Ro）基本大于2.0﹪，多數(shù)區(qū)域在2.5﹪～3.5﹪之間。在咸豐—鶴峰一帶，下寒武統(tǒng)烴源巖基本上已達(dá)過成熟演化階段，Ro在3.0﹪～4.5﹪之間，其中咸豐李2井區(qū)最高達(dá)4.7﹪（圖5b）。

圖5 鄂西渝東及鄰區(qū)泥質(zhì)烴源巖Ro等值線圖

3 烴源灶時(shí)空遷移及性質(zhì)演變特征

在多旋回構(gòu)造活動(dòng)背景下，烴源灶會(huì)隨之發(fā)生時(shí)空遷移。而烴源灶性質(zhì)的演變則包括氣源物質(zhì)由干酪根向原油的轉(zhuǎn)變以及生排烴強(qiáng)度的變化等?？碧綄?shí)踐表明，現(xiàn)今已處于高過成熟階段的海相層系仍然能夠形成大規(guī)模的天然氣聚集［5-6］。但是大量的有機(jī)質(zhì)生烴模擬實(shí)驗(yàn)和生烴過程的物質(zhì)平衡研究證實(shí)，干酪根的生烴貢獻(xiàn)主要是在Ro＜2﹪以前完成的，在Ro＞2.0﹪以后的高過成熟階段，干酪根已不具備足夠的生烴潛力［7］。也就是說(shuō)，在Ro＞2.0﹪的高過成熟階段所形成的氣藏，其烴源不大可能是直接來(lái)自高過成熟干酪根熱裂解的貢獻(xiàn)。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中，必然存在烴源灶在時(shí)間上的接替和空間上的轉(zhuǎn)移，亦即會(huì)由干酪根裂解型的烴源灶演變?yōu)橛土呀庑偷臒N源灶。

鄂西渝東地區(qū)寒武系鹽下層的烴源巖雖然不發(fā)育，且熱演化程度已達(dá)高—過成熟，但在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期，該區(qū)長(zhǎng)期處于古隆起的斜坡地帶，并且早燕山期以前毗鄰湘鄂西區(qū)干酪根型烴源灶，因而有利于古油藏的形成；印支期后，雖然干酪根型烴源灶的生烴基本結(jié)束，但以先成原油貢獻(xiàn)為主的原油裂解型氣源灶的形成，成就了地質(zhì)歷史中烴源灶的前赴后繼，天然氣的持續(xù)供給為天然氣成藏提供了基本物質(zhì)條件。

因此，鄂西渝東地區(qū)存在兩個(gè)不同類型的烴源灶：其一為以干酪根直接貢獻(xiàn)為主的干酪根裂解型烴源灶；其二為以先成原油的貢獻(xiàn)為主的原油裂解型氣源灶。

3.1 印支期前的干酪根裂解型烴源灶生排烴特征

林娟華等①林娟華，龍幼康，胡曉鳳，等.海相油氣勘探前瞻性項(xiàng)目:中揚(yáng)子地區(qū)中—古生界勘探選區(qū)評(píng)價(jià)研究［R］.中國(guó)石油化工股份有限公司，2010.按照不同的構(gòu)造演化順序，對(duì)中揚(yáng)子地區(qū)烴源巖的生烴強(qiáng)度以及生烴效率進(jìn)行的定量分析表明，本區(qū)的生烴、排烴強(qiáng)度在加里東期達(dá)到歷史最高峰。

3.1.1 加里東期

湘鄂西地區(qū)下震旦統(tǒng)陡山沱組泥巖烴源巖在此階段的生烴量為1 392 448×108m3（表2），生烴、排烴強(qiáng)度也較大，尤其是以五峰灣潭周邊地區(qū)為最大（生烴強(qiáng)度為49.87×108m3/km2，排烴強(qiáng)度為37.69× 108m3/km2）。

鄂西渝東地區(qū)下震旦統(tǒng)陡山沱組泥巖的生烴、排烴量較低（基本小于4000×108m3）（表2）；生烴強(qiáng)度也較弱，基本在（1～10）×108m3/km2之間。

湘鄂西地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖的生烴、排烴強(qiáng)度在加里東期達(dá)到歷史最高峰，無(wú)論從其高的生烴強(qiáng)度（圖6a），還是巨量的原始生烴、排烴量來(lái)看（表2），都是優(yōu)質(zhì)烴源巖。生排烴中心展布范圍非常大，基本上覆蓋了湘鄂西的大部分地區(qū)（圖6a）。生烴強(qiáng)度大于100×108m3/km2的范圍從西面的建始—茶1井—李2井一線，向東延伸到招來(lái)河—灣潭—桑植一帶。該范圍呈北東方向、長(zhǎng)橢圓形展布，高效烴源灶主要集中在此區(qū)域，尤以恩施—鶴峰—咸豐區(qū)域生烴強(qiáng)度最大，基本在（200～300）×108m3/km2之間。

鄂西渝東地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖的生烴量較低（表2），生烴強(qiáng)度一般小于1×108m3/km2（圖6a）。

表2 鄂西渝東及鄰區(qū)下震旦統(tǒng)和下寒武統(tǒng)烴源巖生烴量與排烴量×108m3

圖6 鄂西渝東及鄰區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖不同地質(zhì)時(shí)期生烴強(qiáng)度圖

加里東期，中揚(yáng)子區(qū)域構(gòu)造背景處于“大隆大坳”構(gòu)造格局中，鄂西渝東地區(qū)處于恩施凹陷與樂山—龍女寺隆起間的斜坡地帶之間［8-9］。在此背景下，下寒武統(tǒng)及下震旦統(tǒng)陡山沱組烴源巖已達(dá)到生油高峰，并進(jìn)入生氣階段，其中“斜坡”自然成為油氣運(yùn)移的指向，尤其是距離烴源巖生排烴中心較近的鄂西渝東地區(qū)。上震旦統(tǒng)燈影組儲(chǔ)層形成大量的溶蝕孔洞，儲(chǔ)集性好，油氣輸導(dǎo)以不整合面為主。早寒武世，發(fā)生大規(guī)模的海侵，下寒武統(tǒng)泥頁(yè)巖大面積連片分布；至中寒武世，在局限臺(tái)地環(huán)境下形成了良好的膏鹽巖蓋層，從而在斜坡地帶容易形成地層圈閉、地層—巖性圈閉或?qū)捑彵承比﹂]。油氣聚集條件的良好配置，有利于原生油藏形成。

3.1.2 海西期—早印支期

該時(shí)期下震旦統(tǒng)陡山沱組泥巖烴源巖的階段生烴、排烴強(qiáng)度較低（表2），生烴量?jī)H占該套烴源巖總生烴量的16.47﹪；而生烴強(qiáng)度也較低，大部分地區(qū)為（1～10）×108m3/km2。

該時(shí)期下寒武統(tǒng)烴源巖的生排烴中心展布范圍（圖6b）較之前的加里東期（圖6a）有所縮小。但有一定的生排烴強(qiáng)度，生烴強(qiáng)度大于30×108m3/km2的范圍從西面的建始—恩施—李2井一線向南展布，向東包括楊家坪—南山坪一帶。該區(qū)域呈北東方向長(zhǎng)橢圓形展布，以河2井—宣恩—咸豐區(qū)域生烴強(qiáng)度最大，基本在（50～110）×108m3/km2之間，高效烴源灶也主要集中在此區(qū)域。從該范圍往西，到巫山—利川—彭水一線，生烴強(qiáng)度減低至（1～10）×108m3/km2；往東到喬家坪—磺廠—慈利一線，生烴強(qiáng)度基本在10×108m3/km2之內(nèi)。

海西期—早印支期區(qū)域構(gòu)造背景呈現(xiàn)隆坳相間的古構(gòu)造格局，鄂西渝東石柱古隆起形成，下震旦統(tǒng)陡山沱組和下寒武統(tǒng)烴源巖均達(dá)到生氣高峰期，大量的天然氣由湘鄂西生烴中心向石柱古隆起區(qū)運(yùn)移聚集，這有利于原生氣藏的形成。

3.1.3 早燕山期

進(jìn)入早燕山期，全區(qū)烴源巖的生烴基本結(jié)束，只有后期干酪根生成的少量殘余氣。

湘鄂西地區(qū)，如表2所示，下震旦統(tǒng)陡山沱組烴源巖的階段生烴量很少，為27 665×108m3，僅占總生烴量的1.39﹪；階段排烴量為25 971×108m3，占總排烴量的1.41﹪。下寒武統(tǒng)烴源巖的階段生烴量為181578×108m3，占總生烴量的2.24﹪；階段排烴量很少，為165236×108m3，占總排烴量的3.16﹪。該時(shí)期烴源灶的生排烴強(qiáng)度也較弱，在（1～10）×108m3/km2之間。

相對(duì)而言，鄂西渝東地區(qū)下震旦統(tǒng)陡山沱組和下寒武統(tǒng)烴源巖的生烴、排烴量更低（表2）。

早燕山期區(qū)域構(gòu)造處于對(duì)沖擠壓環(huán)境，原來(lái)聚集的油氣（原生油氣藏）在構(gòu)造應(yīng)力的驅(qū)趕下作重新分布。

3.2 印支期—燕山期油裂解型烴源灶生排烴特征

在多旋回構(gòu)造運(yùn)動(dòng)背景下，油藏儲(chǔ)層中的原油可以在一定地層溫度條件下發(fā)生裂解反應(yīng)，生成氣態(tài)烴和固體殘?jiān)ü腆w瀝青）。從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，原油熱裂解成氣也是氣藏氣態(tài)烴的一種供給方式，在一定條件下原油也可以被看成是一種“氣源巖”。烴源灶時(shí)空遷移所產(chǎn)生的氣源接替效應(yīng)，對(duì)疊合盆地高—過成熟海相層系天然氣的成藏至關(guān)重要。

3.2.1 燈影組古油藏裂解生氣強(qiáng)度

印支運(yùn)動(dòng)早期，鄂西渝東地區(qū)上震旦統(tǒng)燈影組古油藏主要發(fā)育在利川以西，建南（建深1井）到石柱一線，由建南古油藏和石柱古油藏構(gòu)成。按照古油藏儲(chǔ)層的古孔隙度6.9﹪～8.0﹪和古原油充滿度80﹪計(jì)算［8］，建南古油藏和石柱古油藏的儲(chǔ)層厚度在150～200m，原油在早三疊世末期—中三疊世期間（246Ma—240Ma）逐漸開始裂解（早期的裂解效率較低，僅為1.79﹪～3.44﹪），裂解氣強(qiáng)度為（1.57～3.21）×108m3/km2（圖7a）。

圖7 鄂西渝東地區(qū)油源灶的裂解生氣強(qiáng)度直方圖

印支運(yùn)動(dòng)晚期，建南古油藏和石柱古油藏進(jìn)入晚三疊世時(shí)裂解生氣速率逐漸加大，裂解效率很高，尤其在236 Ma—227 Ma（近10個(gè)百萬(wàn)年）期間內(nèi)，裂解效率最高（達(dá)45.8﹪～66.08﹪），裂解速率也最高，達(dá)（1.93～13.48）×108m3/km2/Ma；在227 Ma—210 Ma期間內(nèi)，裂解效率也高達(dá)52.41﹪～30.48﹪。在印支運(yùn)動(dòng)晚期，兩個(gè)古油藏的階段裂解氣強(qiáng)度累積達(dá)（86.48～90.02）×108m3/km2（圖7a），其中石柱古油藏的裂解強(qiáng)度尤其大（超過了40×108m3/km2），可見此時(shí)期為原油的裂解高峰期，也是氣藏的高效充注期。

3.2.2 石龍洞組古油藏裂解生氣強(qiáng)度

印支運(yùn)動(dòng)期，鄂西渝東地區(qū)石龍洞組古油藏主要發(fā)育在建始—利川—石柱一線，形成建南古油藏，接受來(lái)自東部湘鄂西供烴中心提供的油源。按照古油藏儲(chǔ)層的古孔隙度7﹪～8﹪和古充滿度80﹪來(lái)計(jì)算［8］，建南古油藏的儲(chǔ)層厚度在50～250m，原油在早印支期中三疊世（246 Ma—240 Ma）開始裂解；早期裂解率較低，印支晚期（240 Ma以后）進(jìn)入主力裂解期，裂解效率為1.51﹪～65.08﹪，原油裂解氣強(qiáng)度為（1.31～50.56）×108m3/km2（圖7b），裂解速率為（0.195～3.057）×108m3/km2/Ma，尤其221 Ma—208 Ma期間，為主力裂解期，這也是為氣源灶高效供給的時(shí)期。

燕山運(yùn)動(dòng)期，建南古油藏進(jìn)入早侏羅世時(shí)（約200 Ma），此階段裂解生氣速率逐漸加大，但此時(shí)只有少量活化能比較高的液態(tài)烴類裂解，該階段裂解強(qiáng)度在（2.33～9.8）×108m3/km2之間，裂解效率為3﹪～12.61﹪。

4 流體行為軌跡特征

眾所周知，不同性質(zhì)的地下流體在溫度、成分上可能具有顯著的差異，它們?cè)诹鹘?jīng)的碳酸鹽巖中不僅會(huì)留下各種成分的痕跡，而且還會(huì)使碳酸鹽巖中的礦物成分發(fā)生變化，因此巖石中充填礦物所表現(xiàn)出的地球化學(xué)性質(zhì)也是這些流體性質(zhì)的一種物質(zhì)表現(xiàn)。從巖石中不同礦物充填的序列和性質(zhì)也可得知地層中流體的活動(dòng)特點(diǎn)［10－11］，其中應(yīng)用碳、氧、鍶等穩(wěn)定同位素組成的特征值作為標(biāo)記物質(zhì)來(lái)追溯物質(zhì)來(lái)源的方法可用于追蹤烴源的軌跡［12］。

4.1 震旦系中的流體行為軌跡特征

碳氧同位素地球化學(xué)特征 鄂西渝東地區(qū)彭水廖家槽剖面，上震旦統(tǒng)燈影組一段圍巖的碳氧同位素（δ13C和δ18O）值分別為4.535‰和-4.065‰，充填于同一層位圍巖裂縫中的方解石脈，其δ13C和δ18O值分別為3.361‰和-5.787‰，脈體與圍巖之間的碳氧同位素差異值（Δδ13C和Δδ18O）分別為-1.174‰和-1.722‰。燈影組二段圍巖的δ13C和δ18O值分別為0.710‰和-6.203‰，充填于同一層位圍巖裂縫中方解石脈的δ13C和δ18O值分別為1.227‰和-7.405‰，脈體與圍巖之間的Δδ13C和Δδ18O值分別為0.517‰和-1.202‰。鄂西渝東地區(qū)脈體中碳氧同位素值與寒武紀(jì)同時(shí)代正常海水的值（δ13C和δ18O分別為-2‰～1‰、-13‰～-8‰）接近，由此推測(cè)鄂西渝東地區(qū)震旦系中的流體屬于他源，且有可能來(lái)自寒武系。而寒武系深灰色泥灰?guī)r晶間孔縫中見瀝青充填，熒光下發(fā)藍(lán)白色光，由此推測(cè)鄂西渝東地區(qū)震旦系具有寒武系烴源供給。

鍶同位素地球化學(xué)特征 鍶同位素地球化學(xué)特征的分析表明，彭水廖家槽剖面燈影組一段圍巖的87Sr/86Sr值和充填于同一層位圍巖裂縫中白云石脈的87Sr/86Sr值均為0.7092，且燈影組二段圍巖和充填于同一層位圍巖裂縫中白云石脈的87Sr/86Sr值均為0.7091，這說(shuō)明形成于白云石脈中的流體來(lái)自于圍巖地層本身。但由于圍巖與脈體的鍶同位素比值均明顯高于同時(shí)代震旦紀(jì)正常海水的鍶同位素比值（0.7083），表明了圍巖受到了外來(lái)富鍶流體的影響，而形成方解石脈的流體也同樣為一種外來(lái)的富鍶流體，這和脈體與圍巖的碳氧同位素特征所表現(xiàn)出來(lái)的流體的外源成因一致。對(duì)于這種外來(lái)富鍶流體的來(lái)源，推測(cè)可能是早寒武世地層中碳酸鹽巖的溶蝕遷移。如果早寒武世地層中具有相對(duì)較高鍶同位素比值的碳酸鹽巖被溶蝕以后，沿著地層中的裂縫向下遷移至燈影組一段和二段圍巖的地層裂縫中，與圍巖發(fā)生同位素元素交換并沉淀結(jié)晶，從而造成了圍巖的鍶同位素值相對(duì)升高而流體的鍶同位素值相對(duì)降低，這就能很好地解釋為什么廖家槽剖面中燈影組圍巖的鍶同位素值會(huì)明顯高于同時(shí)代正常海水的鍶同位素值。

燈影組烴源充注特征 彭水廖家槽剖面燈影組流體包裹體的分析表明，該區(qū)原生包裹體形成期次分為三幕。其中，溶孔充填方解石中三幕鹽水包裹體的均一溫度為165～185℃、190～215℃和235～245℃（圖8a和8b）；紋層狀縫中三幕流體包裹體的均一溫度為140～150℃、170～185℃和195～200℃（圖8c和8d）。結(jié)合區(qū)域露頭剖面的埋藏史—古地溫圖分析，印支期為下震旦統(tǒng)、下寒武統(tǒng)烴源巖的生烴高峰時(shí)期，大量的烴沿著不整合面或孔隙喉道運(yùn)移至燈影組儲(chǔ)層中形成原生油氣藏，儲(chǔ)層中主要捕獲氣態(tài)烴包裹體和含烴鹽水包裹體，與其共生的鹽水包裹體的均一溫度為140～150℃，表明該區(qū)燈影組流體有過多期次的充注。廖家槽剖面燈影組上部白云巖方解石脈中充填的部分瀝青，與利川利1井燈影組上部賦存厚達(dá)78m的瀝青，均反映了鄂西渝東地區(qū)燈影組有過多期烴源充注的歷史。

圖8 重慶彭水廖家槽剖面上震旦統(tǒng)燈影組二段不整合面包裹體特征與均一溫度統(tǒng)計(jì)直方圖

4.2 寒武系中的流體行為軌跡特征

碳氧同位素地球化學(xué)特征 鄂西渝東地區(qū)利川建深1井寒武系圍巖的δ13C和δ18O值為-1.600‰和-7.639‰，方解石脈體的δ13C和δ18O值為-1.459‰和-7.391‰。圍巖和脈體的δ13C和δ18O值均在寒武紀(jì)正常海水的δ13C值（-2‰～1‰）和δ18O值（-13‰～-8‰）范圍以內(nèi)或附近，這意味著形成脈體的流體來(lái)自于圍巖本體。而廖家槽剖面寒武系深灰色泥灰?guī)r的晶間孔縫中見瀝青充填，熒光下發(fā)藍(lán)白色光。由此可推測(cè)，該區(qū)寒武系具有烴源供給，且為自源性烴源。

鍶同位素地球化學(xué)特征 建深1井寒武系的87Sr/86Sr值為0.7090，充填于圍巖裂縫中的方解石脈的87Sr/86Sr值為0.7090，圍巖和脈體的鍶同位素值相同。這兩個(gè)值位于寒武紀(jì)正常海水的87Sr/86Sr范圍值（0.7090～0.7091）之間，表明圍巖沒有受到外來(lái)流體的影響，因而形成脈體的流體來(lái)自于圍巖附近。實(shí)測(cè)的早寒武世正常海水的87Sr/86Sr值為0.7084～0.7100，下寒武統(tǒng)石龍洞組中所取圍巖樣品和充填于圍巖中方解石脈的87Sr/86Sr值同為0.7091，位于同時(shí)代正常海水的87Sr/86Sr范圍值之間，這亦表明形成脈體的流體應(yīng)當(dāng)來(lái)自于下寒武統(tǒng)本身。

石龍洞組烴源充注特征 對(duì)彭水廖家槽剖面下寒武統(tǒng)石龍洞組中流體包裹體的分析表明，在溶孔充填方解石中檢測(cè)到兩幕鹽水包裹體（圖9a和9c），在裂縫充填方解石脈中則檢測(cè)到三幕包裹體（圖9b和9c）。其中，溶孔充填方解石中第一幕鹽水包裹體的均一溫度范圍為94.1～117.2℃，第二幕鹽水包裹體的均一溫度為145.4～150℃；裂縫充填方解石脈中第一幕鹽水包裹體的均一溫度范圍為95.8～105.7℃，第二幕鹽水包裹體的均一溫度范圍為123.1～126.6℃，第三幕鹽水包裹體的均一溫度范圍為159.5～159.8℃。結(jié)合區(qū)域地表剖面的埋藏—古地溫史分析，無(wú)論是溶孔中的兩幕包裹體還是裂縫充填方解石脈中的三幕包裹體，均形成于印支期及以前，并與主力烴源巖生油氣高峰期同期。彭水廖家槽剖面石龍洞組粉晶灰?guī)r中含有的大量瀝青（圖9b），結(jié)合利1井石龍洞組薄片中也觀察到大量的充填瀝青的現(xiàn)象，分析認(rèn)為石龍洞組中的烴源充注至少有二三幕。

圖9 重慶彭水廖家槽剖面下寒武統(tǒng)石龍洞組流體包裹體均一溫度統(tǒng)計(jì)直方圖

5 天然氣資源

鄂西渝東及鄰區(qū)，中寒武統(tǒng)覃家廟組膏鹽巖層之下的下寒武統(tǒng)牛蹄塘組—天河板組和下震旦統(tǒng)陡山沱組兩套烴源巖，盡管演化程度均達(dá)高—過成熟階段，并在印支期之前干酪根就已裂解成烴，但是在印支期—燕山期卻具有油裂解型烴源接力供給的能力。盡管古油藏分布較少（主要分布于石柱與建南兩地），但有中寒武統(tǒng)膏鹽層的良好封閉，古油藏的后期散失量較低（其中，上震旦統(tǒng)燈影組古油藏后期散失量為16﹪，下寒武統(tǒng)石龍洞組古油藏后期散失量為16﹪～45﹪）。

由于本區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組烴源巖和石牌組—天河板組烴源巖的供烴量巨大，保障了中寒武統(tǒng)膏鹽巖層下烴源的持續(xù)供給，從而成為鄂西渝東及鄰區(qū)的主力烴源巖。接受供給的層系除了上覆的下寒武統(tǒng)石龍洞組儲(chǔ)層外，還有下伏的上震旦統(tǒng)燈影組儲(chǔ)層，因而具有一源多層成藏的特點(diǎn)。

前述研究表明，本區(qū)具備良好的烴源條件，加之中寒武統(tǒng)膏鹽巖層的封閉作用，非常有利于油氣藏的形成與保存，預(yù)測(cè)本區(qū)天然氣資源豐富。對(duì)最大有效供烴量的計(jì)算①表明，對(duì)上震旦統(tǒng)燈影組的最大有效供烴量為155548.9×108m3；對(duì)下寒武統(tǒng)石龍洞組的最大有效供烴量為589255.76×108m3。

6 結(jié) 論

（1）鄂西渝東地區(qū)中寒武統(tǒng)覃家廟組膏鹽巖層之下的下震旦統(tǒng)陡山沱組和下寒武統(tǒng)牛蹄塘組—天河板組烴源灶具有兩種類型的烴源，即印支期以前的干酪根裂解型烴源與印支期—燕山期的油裂解型烴源。

（2）鄂西渝東地區(qū)上震旦統(tǒng)燈影組、下寒武統(tǒng)石龍洞組主要勘探目的層具有多期次、多類型的持續(xù)供給的烴源，流體行為軌跡追蹤亦進(jìn)一步證實(shí)該區(qū)存在多期次烴源充注，且有效供烴量大，本區(qū)具有較大的油氣資源潛力。

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編輯：趙國(guó)憲

Hu Xiaofeng：Senior Petroleum Engineer. Add：Exploration and Development Research Institute，SINOPEC Jianghan Oilfield Branch Company，18 Daxueyuan Rd.，Hongshan，Wuhan，Hubei，430070，China

盆地·構(gòu)造

Evolution Characteristics of Cambrian pre-Salt Hydrocarbon Source in Western Hubei-Eastern Chongqing Area and Adjacent Area

Hu Xiaofeng，F(xiàn)eng Chang，Ding Qing，Guo Zhanfeng，Sheng Xiancai，Wen Kedong，Ji Jing

Abstract：Overburden by wide-distributing Middle Cambrian Qinjiamiao salt rock，both Lower Cambrian Shilongdong and Upper Sinian Dengying hydrocarbon-bearing reservoirs are the important exploration targets in the western Hubei-eastern Chongqing area and adjacent area. However，it has been doubtful to the fact if the hydrocarbon in these reservoirs derived from both the Lower Sinian Doushantuo and the Lower Cambrian Tianheban-Niutitang source rocks because of their high thermal evolution. According to the effect analysis of replaceable gas source，it is shown that the high-matured to overmatured hydrocarbon kitchens are of the pre-Indosinian kerogen-pyrolyzed and Indosinian-Yanshanian oil-pyrolyzed hydrocarbon sources. The fluid behavior tracking to C，O and Sr stable isotope marks supports the theory of continually filling of multi-period hydrocarbon sources which provide greatly huge amounts of hydrocarbon. By account，the effective hydrocarbon amounts can reach to 15，554.89×109m3in Dengying reservoir and 58，925.576×109m3in Shilongdong reservoir respectively，which means that there is good gas resource potential in the western Hubei-eastern Chongqing area.

Key words：Sinian；Cambrian；pre-Salt reservoir；Source rock；Hydrocarbon kitchen；Organic geochemistry characteristics；West of Hubei；East of Chongqing

中圖分類號(hào)：TE122.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-9854.2016.02.004

文章編號(hào)：1672-9854（2016）-02-0029-10

收稿日期：2014-12-05；改回日期：2015-10-28

通訊地址：胡曉鳳：女，1963年生。高級(jí)工程師。主要從事油氣保存的研究工作。430070湖北省武漢市洪山區(qū)大學(xué)園路18號(hào)中國(guó)石化江漢油田分公司勘探開發(fā)研究院；E-mail：Xiaofeng_hu@163.com