潛江凹陷毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)新溝嘴組下段烴源巖地球化學(xué)特征

鐘劍鳴，陳孔全，沈均均,孟江輝，蔡 俊

(1. 長江大學(xué) 非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430100； 2. 長江大學(xué) 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430100)

0 前 言

毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)位于江漢盆地潛江凹陷東北部，隨著近年來老區(qū)油田油氣資源儲(chǔ)量的日益枯竭，加強(qiáng)了在毛場(chǎng)地區(qū)的油氣勘探部署，并且取得很大的進(jìn)展。在毛場(chǎng)斜坡帶的構(gòu)造脊部署的馬116井、馬82井、馬84井、馬85等井均鉆遇油層，多口井試油獲工業(yè)油流，顯示該區(qū)油氣勘探前景潛力巨大。目前針對(duì)該區(qū)及其周緣目的層位烴源巖特征研究較少，還有待加強(qiáng)和深入，為了明確勘探儲(chǔ)量、提高勘探效益，厘清毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)新溝嘴組新下段的烴源巖分布以及地球化學(xué)特征就顯得尤為重要。

1 地質(zhì)概況

江漢盆地地處揚(yáng)子地塊中部，盆地基底由中古生界的海相碳酸鹽巖、碎屑巖和陸相含煤碎屑巖構(gòu)成，經(jīng)歷燕山運(yùn)動(dòng)、喜山運(yùn)動(dòng)發(fā)育起來的中新生代斷拗內(nèi)陸鹽湖盆地[1]。潛江凹陷位于江漢盆地中部，面積約為2 500 km2，呈北東—南西向展布，蘊(yùn)含著豐富的油氣資源。毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)位于潛江凹陷的東北部，北接岳口低凸起，東鄰?fù)ê？谕蛊穑橛谕鲜袛嗔褞Ш婉R王廟鼻狀構(gòu)造帶之間，面積約400 km2，漢水?dāng)鄬印⒅窀鶠鄬?、彭市河斷層等深大斷裂控制了區(qū)內(nèi)白堊系沉積和構(gòu)造格局(圖1)。研究區(qū)主要目的層位為古新統(tǒng)的新溝嘴下段，下段是主要的產(chǎn)油層，自下而上分為Ex下Ⅲ油組、Ex下g、Ex下Ⅱ油組、Ex下Ⅰ油組、大膏層。

圖1 毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)井位分布

2 烴源巖分布特征及評(píng)價(jià)

2.1 暗色泥巖分布

研究區(qū)暗色泥巖普遍發(fā)育，厚度大，連續(xù)性好?？v向上毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)有效烴源巖主要發(fā)育在Ex下Ⅱ、Ex下g以及Ex下Ⅲ油組上部，平面上烴源巖主要分布在馬王廟油田主體部位和毛場(chǎng)斜坡帶，為三角洲前緣亞相的一套暗色泥巖、石膏質(zhì)泥巖與砂巖互層沉積[2]。烴源巖厚度在31～72 m之間，烴源巖最厚在總口—潘場(chǎng)向斜處，厚度普遍在100 m以上，為半深—深湖相的一套暗色泥巖沉積，往北烴源巖厚度逐漸減薄，往北至馬4井、馬78井烴源巖厚度減少至30 m左右(圖2)。

圖2 毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)新溝嘴下段烴源巖等厚圖

2.2 烴源巖評(píng)價(jià)

毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度整體較高，整體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到中—好的標(biāo)準(zhǔn)，其中有機(jī)碳含量介于0.08%～3.37%之間，平均值為0.75%，烴源巖生烴潛力較低，生烴潛量均值為2.04 mg/g，氯仿瀝青“A”平均值為0.049 8%，最高值可達(dá)0.519 7%，含量在0.05%以上的中等烴源巖占樣品總數(shù)的29.15%，可見本區(qū)相當(dāng)一部分烴源巖生烴能力較好，可溶有機(jī)質(zhì)豐富。烴源巖熱解參數(shù)和全巖顯微組分研究認(rèn)為，烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅱ2型為主。

馬王廟油田新下段烴源巖位于繼承性古隆起上，烴源巖埋深較淺，烴源巖Ro值介于0.53%～0.87%，大部分Ro值在0.70%以下，Ro均值為0.66%，處于烴源巖熱演化的未成熟—低成熟階段。隨著新下段烴源巖層向向斜內(nèi)的延伸，埋深持續(xù)加大，在毛場(chǎng)斜坡帶烴源巖Ro值普遍大于0.80%，烴源巖Ro值介于0.70%～1.00%，Ro均值為0.87%，處于烴源巖熱演化的成熟階段，可大量生成油氣(圖3)。

圖3 毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)烴源巖鏡質(zhì)體反射率和深度關(guān)系

3 烴源巖飽和烴生物標(biāo)志化合物特征

3.1 正構(gòu)烷烴和類異戊二烯烷烴

表1 毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)烴源巖飽和烴色譜參數(shù)

從毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)烴源巖飽和烴色譜參數(shù)可知(表1)，輕重比∑C21-/∑C22+為0.59～1.18，表明了這些烴源巖有機(jī)質(zhì)來源都具有低等水生生物和陸源高等植物雙重生源組成的特征。OEP為0.89～1.25，平均值為0.99，大部分?jǐn)?shù)值接近1，表明烴源巖成熟度較高。姥鮫烷(Pr)和植烷(Ph)的分布特征常用來指示烴源巖沉積環(huán)境[3-4]，研究區(qū)烴源巖樣的Pr/Ph為0.19～1.24，平均值為0.59，大部分?jǐn)?shù)值小于1，表明烴源巖沉積環(huán)境均為還原環(huán)境。不同地區(qū)Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18組成分布的差異，可能與各地區(qū)沉積環(huán)境的不同有關(guān)，從研究區(qū)三個(gè)參數(shù)值組成的三角圖上(圖4)，馬116井樣品數(shù)據(jù)落入鹽湖相的沉積區(qū)，其他的樣品數(shù)據(jù)則落入半咸水—咸水的沉積區(qū)，可以看出不同地區(qū)沉積環(huán)境的差異性。

3.2 三環(huán)萜烷系列

三環(huán)萜烷系列是常見的生物標(biāo)志化合物，三環(huán)萜烷分布特征的不同，預(yù)示著烴源巖成因特征的差異。一般研究認(rèn)為，湖相和海相烴源巖的三環(huán)萜烷系列在C19-C26范圍內(nèi)呈現(xiàn)正態(tài)分布[3,5]。毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)烴源巖三環(huán)萜烷系列豐度總體不高(表2)，三環(huán)貼/總萜最大值為0.45，最小值為0.03，平均值為0.11，三環(huán)萜烷分布樣式與湖相烴源巖的相吻合，總體表現(xiàn)為以C23為主峰呈現(xiàn)正態(tài)分布。

圖4 毛場(chǎng)斜坡帶烴源巖樣品Ph/nC17、Pr/Ph和Ph/nC18三角圖

3.3 霍烷系列

霍烷系列化合物在烴源巖抽提物中普遍存在，是一類重要的生物標(biāo)志化合物。江漢盆地為典型的鹽湖盆地[6]，因此研究區(qū)烴源巖抽提物中表現(xiàn)為高伽馬蠟烷，伽馬蠟烷的富集常跟高鹽度沉積環(huán)境有關(guān)[7-8]。研究區(qū)霍烷系列分布樣式總體以C30藿烷為主峰，C31-C35升藿烷呈逐漸降低的階梯狀分布，馬116井區(qū)的藿烷系列分布特征則相比其它地區(qū)有所差異，具體表現(xiàn)為高伽馬蠟烷豐度和C35升藿烷翹尾巴特征(圖5)，這可能與高鹽度的強(qiáng)還原環(huán)境相關(guān)[7-11]。馬116、馬11井區(qū)伽馬蠟烷/C30藿烷平均值為0.88，最高為1.34，C35藿烷/C34藿烷值平均值為1.03，最高值為1.32，為研究區(qū)最高的值(圖6)，毛場(chǎng)和馬王廟地區(qū)次之，伽馬蠟烷/C30藿烷平均值為0.41，最高為0.76，C35藿烷/C34藿烷值平均值為0.60，最高值為0.81，表明從竹根斷層下盤周興場(chǎng)地區(qū)到毛場(chǎng)斜坡帶和馬王廟地區(qū)烴源巖沉積環(huán)境和水體鹽度是逐漸降低的，指示馬116、馬11井區(qū)烴源巖沉積環(huán)境有別于其它地區(qū)，這與前文的研究是一致的。

圖5 毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)烴源巖樣品甾烷、萜烷生物標(biāo)志化合物分布

圖6 毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)烴源巖樣品伽馬蠟烷/C30藿烷與C35藿烷/C34藿烷相關(guān)圖

3.4 甾烷系列

甾烷系列化合物是烴源巖中最常見的一類生物標(biāo)志化合物，我們常用規(guī)則甾烷相對(duì)含量和其異構(gòu)化參數(shù)來判別有機(jī)質(zhì)生源輸入組成和烴源巖熱演化程度[3]。反映其有機(jī)組成的ααα-20R-C27/C29平均值為1.13，表明其有機(jī)質(zhì)具有低等水生生物菌藻類和陸源高等植物雙重生源。其中不同地區(qū)有機(jī)質(zhì)類型又有略微區(qū)別，以馬116、馬11井區(qū)為代表的有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型，規(guī)則甾烷特征呈“L”型分布(圖5)，顯示烴源巖規(guī)則甾烷以水生生物來源的ααα-20R-C27為主。位于毛場(chǎng)斜坡帶的有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2型(圖7)，規(guī)則甾烷特征呈反“L”型分布，顯示烴源巖規(guī)則甾烷以陸源高等植物來源的ααα-20R-C29為主，此類Ⅱ2型烴源巖在毛場(chǎng)地區(qū)廣泛分布，為研究區(qū)的主力烴源巖，規(guī)則甾烷相對(duì)組成的差異表明不同地區(qū)有機(jī)質(zhì)類型的不同。研究區(qū)烴源巖的20S/(20S+20R)-C29甾烷和ββ/(ββ+αα)-C29甾烷兩個(gè)成熟度指標(biāo)顯示(圖8)，不同地區(qū)的烴源巖成熟度有所不同，其中毛場(chǎng)地區(qū)C29甾烷的兩個(gè)異構(gòu)化參數(shù)值均值分別為0.37和0.36，均為成熟烴源巖，馬王廟地區(qū)烴源巖C29甾烷的兩個(gè)異構(gòu)化參數(shù)值均值分別為0.17和0.22，顯示為未成熟烴源巖。

圖7 毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)烴源巖樣品ααα-20R-C27-C29甾烷三角圖

圖8 毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)烴源巖樣品20S/(20S+20R)-C29甾烷和ββ/(ββ+αα)-C29甾烷相關(guān)圖

圖9 毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)烴源巖樣品Pr/Ph與甾烷/藿烷相關(guān)圖

同時(shí)，本次研究發(fā)現(xiàn)Pr/Ph與甾烷/藿烷兩者有良好的負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖9)，馬116井的烴源巖樣品甾烷/藿烷值平均值為1.21，最高值為1.40，而以馬82、馬85、馬96井區(qū)為代表的毛場(chǎng)地區(qū)烴源巖樣品甾烷/藿烷值均小于1，平均值為0.51，最大值僅為0.65，顯示馬116井區(qū)沉積環(huán)境有別于其他地區(qū)，變化趨勢(shì)同前文研究相一致，這不難聯(lián)想到這可能與不同地區(qū)沉積環(huán)境的水體鹽度和還原程度有關(guān)，使得馬116井區(qū)的烴源巖樣品甾烷/藿烷值高于其他地區(qū)。

4 結(jié) 論

1)毛場(chǎng)—馬王廟地區(qū)新溝嘴下段烴源巖發(fā)育，有效烴源巖主要發(fā)育在Ex下Ⅱ、Ex下g以及Ex下Ⅲ油組上部，烴源巖厚度在31～72 m之間，有機(jī)質(zhì)豐度較高，平均值為0.75%，為中等級(jí)別以上烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2型，馬王廟油田地區(qū)烴源巖成熟度較低，大部分Ro值在0.70%以下，Ro均值為0.66%，處于未成熟—低成熟階段，毛場(chǎng)斜坡帶烴源巖Ro值普遍大于0.80%，Ro均值為0.87%，處于烴源巖熱演化的成熟階段，可大量生成油氣。

2)烴源巖飽和烴生物標(biāo)志化合物研究表明，研究區(qū)烴源巖主要形成于半咸水湖相的還原沉積環(huán)境，具有低等水生生物和陸源高等植物雙重生源。

3)研究區(qū)烴源巖具體可分為兩類：A類烴源巖主要分布在竹根灘斷層下盤的馬11、馬116井區(qū)附近區(qū)域，形成于咸水—鹽湖相的強(qiáng)還原環(huán)境，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型的成熟烴源巖；B類烴源巖主要分布在毛場(chǎng)斜坡帶，形成于半咸水湖相的還原環(huán)境，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2型的成熟烴源巖，此類烴源巖在毛場(chǎng)斜坡帶廣泛分布，為本區(qū)主力烴源巖，從周興場(chǎng)地區(qū)到毛場(chǎng)地區(qū)沉積環(huán)境的水體鹽度和還原程度依次減小。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王必金,林暢松,陳瑩,等. 江漢盆地幕式構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及其演化特征[J].石油地球物理勘探,2006,(2)：226-230+248.

[2] 謝春安,胡明毅,賈秀容,等. 江漢盆地馬王廟地區(qū)古近系新溝嘴組下段沉積相及其演化[J].古地理學(xué)報(bào),2011,13(2):209-220.

[3] 王鐵冠.生物標(biāo)志物地球化學(xué)研究[M].北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1990.

[4] 李守軍.正烷烴、姥鮫烷與植烷對(duì)沉積環(huán)境的指示意義—以山東濟(jì)陽坳陷下第三系為例[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1999(5):14-16.

[5] Moldowan J M,Seifert W K , Gallegos EJ. Identification of an extended series of tricyclic terpanes in petroleum[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1983,47(8):1531-1534.

[6] 劉安林.江漢鹽湖盆地下第三系潛江組沉積環(huán)境及其與油氣的關(guān)系[J].石油勘探與開發(fā),1986(3):10-19.

[7] 張立平,黃第藩,廖志勤.伽馬蠟烷—水體分層的地球化學(xué)標(biāo)志[J].沉積學(xué)報(bào),1999(1):136-140.

[8] FU Jiamo，SHENG Guoying，PENG Pingan，et al．Peculiarities of salt lake sediments as potential source rocks in China[J]. Organic Geochemistry,1986(10):13-22.

[9] 陳中紅,查明,金強(qiáng),等. 東營凹陷古近系升藿烷生物標(biāo)志物參數(shù)分布及演變規(guī)律[J].沉積學(xué)報(bào),2011,29(1):173-183.

[10] 李洪波,張敏,張春明,等.柴達(dá)木盆地西部南區(qū)第三系烴源巖地球化學(xué)特征[J].天然氣地球科學(xué),2008(4):519-523.

[11] 陳仲宇,劉明,朱忠云,等. 江漢鹽湖盆地中高成熟原油的地球化學(xué)特征及油源探討[J].地球化學(xué),2009,38(4):379-386.