滄東凹陷古近系孔二段烴源巖特征評價(jià)

楊彧爽 毛治超 李陽

摘 ? ? ?要： 通過對滄東凹陷古近紀(jì)孔二段部分取樣井的巖心的進(jìn)行觀測與取樣，對滄東凹陷古近系孔二段烴源巖的地層厚度與分布特征進(jìn)行分析研究;并對泥巖烴源巖樣品進(jìn)行有機(jī)地球化學(xué)的分析測試，其中分別包括對總有機(jī)碳（TOC）測試、鏡質(zhì)體反射率（Ro）測定、巖石熱解分析、全巖有機(jī)顯微組分分析、氯仿瀝青“A”抽提、族組分分離等分析方法進(jìn)行分析，完成了對滄東凹陷古近系孔二段烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型以及有機(jī)質(zhì)成熟度的研究，從而對滄東凹陷古近系孔二段烴源巖進(jìn)行評價(jià)。研究結(jié)果表明，研究區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度普遍較高，型以Ⅱ1、Ⅱ2為主，部分為Ⅰ型有機(jī)質(zhì)，沒有Ⅲ型有機(jī)質(zhì)。有機(jī)碳（TOC）值為0.12%～76%，平均值為2.23%，大部分超過生烴門限（0.2%）;鏡質(zhì)組反射率為0.627%～0.888%，總體上處于成熟階段。

關(guān) ?鍵 ?詞：滄東凹陷;孔二段;烴源巖;烴源巖評價(jià)

中圖分類號：TE122 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2020）02-0480-04

Abstract： Through the observation and sampling of the core of Cangdong sag， the stratigraphic thickness and distribution characteristics of the source rocks of the second member of Kongdian formation of the Paleogene in Cangdong sag were studied. The organic geochemical analysis and testing of the mudstone source rock samples were carried out， including total organic carbon（TOC）test， rock pyrolysis analysis， analysis of whole rock organic microscopic composition， vitrinite reflectance（Ro）measurement， chloroform asphalt "A" extraction， group component separation， etc. The study on the organic matter abundance， organic matter type and organic matter maturity of the source rocks of Kong2 member of the Paleogene in Jidong Sag was finished， and the source rocks of Kong2 member of the Paleogene in Jidong Sag were evaluated. The results show that the organic matter abundance of source rocks in the study area is generally high， the TOC value is 0.12%～76%， the average value is 2.23%， exceeding the hydrocarbon generation threshold （0.2%）; the vitrinite group reflectivity is 0.627%～0.888%， overall at a mature stage. The organic matter type is mainly composed of II1 and II2， and some of it is type I organic matter.

Key words： ?Cangdong sag; the second member of Kongdian formation; source rocks; source rock evaluation

滄東凹陷是中國渤海灣盆地黃驊亞盆地中含油最多的地區(qū)之一，已發(fā)現(xiàn)7個(gè)常規(guī)油田，包括兩個(gè)巨型油田。滄海凹陷面積為1.5×103 km2，位于渤海灣盆地黃驊亞盆地南部。這條東北向的凹陷以東部的徐西斷裂，西部的滄東斷裂，北部的孔店隆起和南部的東莞隆起為界。滄東凹陷可劃分為五個(gè)不同的構(gòu)造單元，即：孔店構(gòu)造帶;舍女寺斷裂帶;孔東坡;孔西坡和南皮斜坡。

關(guān)于滄東凹陷孔二段形成的石油勘探擴(kuò)展為研究該地層的油氣潛力和詳細(xì)的生物標(biāo)志物分布提供了難得的機(jī)會，以證明有機(jī)質(zhì)來源和沉積特征。在這項(xiàng)研究中，進(jìn)行了地球化學(xué)熱解分析。先前已經(jīng)記錄了滄東凹陷地質(zhì)和地球化學(xué)的基本特征。該凹陷東部以徐黑凸起為界，南以吳橋凹陷為界，西側(cè)緊鄰滄縣隆起，北部以孔店凸起為界，內(nèi)部與沈青莊潛山相接，勘探面積約為4 700 km2，是黃驊坳陷中的第二大富油凹陷[1-5]。滄東凹陷是渤海灣盆地內(nèi)油氣資源探明程度較低的領(lǐng)域，目前凹陷內(nèi)探明石油儲量累計(jì)探明3.98×108 t，探明程度達(dá)到78%。表明滄東凹陷孔二段泥頁巖是生油傾向十分明顯的烴源巖。

1 ?地質(zhì)背景

黃驊坳陷屬于渤海灣盆地中的一個(gè)新生代次級斷陷，其南北分別緊臨臨清坳陷及燕山-秦皇島隆起，東西部與寧、滄縣隆起相接，呈北東-南西向展布，黃驊坳陷是渤海灣盆地內(nèi)一個(gè)較大的二級構(gòu)造單元。

滄東凹陷在古近系期間經(jīng)歷了同一個(gè)裂谷階段，且自新近紀(jì)以來一直處于裂谷后階段。 從底部到頂部，地層分別由古近系孔店組，沙河街和東營（Ed）組，新近系觀陶組（Ng）和明化正組（Nm）以及第四紀(jì)平原（Qp）組組成。滄東凹陷屬于大型的復(fù)式地塹構(gòu)造，地處渤海灣盆地黃驊坳陷孔店組凸起以南。由于斷裂活動較為強(qiáng)烈，根據(jù)其構(gòu)造演化特征，可將滄東凹陷劃分為①早期斷陷期②坳陷期③斷陷期④斷陷充填期四個(gè)演化階段（圖1）。

2 ?烴源巖特征

通過對樣品進(jìn)行有機(jī)碳（TOC）含量測定、巖石熱解分析、全巖有機(jī)顯微組分分析、鏡質(zhì)體反射率（Ro）測定、氯仿瀝青“A”抽提、族組分分離，研究滄東凹陷烴源巖特征。

2.1 ?有機(jī)質(zhì)豐度

研究區(qū)中烴源巖的有機(jī)碳（TOC）含量最小值為0.12%，TOC含量最大值為76%，平均值約為2.23%。一般認(rèn)為，殘余有機(jī)碳（TOC）最小值為0.5%的細(xì)粒泥頁巖能夠產(chǎn)生足以形成工業(yè)性聚集的石油[6]。滄東凹陷古近系中孔二段烴源巖中有機(jī)碳大于0.5%的樣品約占80%，大于1%約占65%，具有很高有機(jī)質(zhì)豐度。生烴潛量（S1+S2）（mg/g）最小值為0.23，最大值為72.94，平均值為21.03;氯仿瀝青“A”的最小值為0.005 2%最大值為0.956 5%，平均值0.328%;總烴HC含量[10-6（ppm）]在9.5～276.7之間，平均值為61.03。從以上數(shù)據(jù)看，孔二段泥頁巖具有地層厚度大、分布廣、發(fā)育穩(wěn)定、有機(jī)質(zhì)豐度高等特征，因而，滄東凹陷的有機(jī)質(zhì)主要由孔二段烴源巖貢獻(xiàn)，孔一上棗0油組與沙三段烴源巖提供的有機(jī)質(zhì)僅起輔助與補(bǔ)充作用（表1）。

2.2 ?有機(jī)質(zhì)類型

全巖顯微組分定量方法源自煤巖科學(xué)，自從20世紀(jì)80年代以來，便成為一種用于烴源巖評價(jià)的新方法。該方法具有一系列優(yōu)點(diǎn)，如周期短，速度快，成本低，便于觀測，并且還保留了有機(jī)物的原始結(jié)構(gòu)特征。它可以提供更多干酪根顯微鏡無法提供的信息，特別是對于成因，成烴母體材料，生烴和遷移。研究的其他方面具有明顯的優(yōu)勢[7-10]。

烴源巖的微觀組成分為四類：鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組、殼質(zhì)組和腐泥組。鏡質(zhì)組和惰性組富含碳和少有氫，具有很大的生成氣體的潛力;該組和幾丁質(zhì)組的氫和碳相對豐富，生產(chǎn)石油的潛力大于生產(chǎn)天然氣的潛力。根據(jù)微觀組分對碳?xì)浠衔锏牟煌暙I(xiàn)，分配不同的系數(shù)來計(jì)算全巖有機(jī)質(zhì)類型指數(shù)Ti，然后根據(jù)表2的劃分方案劃分有機(jī)物類型。

對滄東凹陷古近系烴源巖孔二段泥頁巖組中所取得的40個(gè)樣品進(jìn)行了全巖顯微有機(jī)組分分析，分析結(jié)果表明：孔二段烴源巖樣品有機(jī)質(zhì)中主要以腐泥組和殼質(zhì)組為主，鏡質(zhì)組和惰性組的含量偏低。用類型指數(shù)TI方法進(jìn)行了有機(jī)類型的劃分，可以看出，孔二段有機(jī)質(zhì)以Ⅱ1型為主，約占樣品的62.5%;其次為Ⅱ2型，約占總樣品的35%;且還有部分有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型有機(jī)質(zhì)，約占樣品數(shù)的2.5%，缺少Ⅲ型有機(jī)質(zhì)。

2.3 ?有機(jī)質(zhì)成熟度

根據(jù)“干酪根熱降解為油”的機(jī)理，有機(jī)質(zhì)的時(shí)間和演化速率只有線性關(guān)系，而有機(jī)質(zhì)的溫度和演化速率呈指數(shù)關(guān)系[11]。在烴源巖類型和豐度（油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)）相似的情況下，烴源巖的演化程度和演化階段（油氣生成的關(guān)鍵）可直接影響烴類的生產(chǎn)數(shù)量[12]。有機(jī)質(zhì)的熱演化會隨著熱力學(xué)效應(yīng)的增加加深，同時(shí)，表征有機(jī)質(zhì)成熟度的參數(shù)也隨之相應(yīng)的進(jìn)行變化。 因此，有機(jī)質(zhì)成熟度是在烴源巖評價(jià)中衡量烴源巖實(shí)際生烴能力的重要指標(biāo)之一（表3）。

大量研究發(fā)現(xiàn)，烴源巖中的Tmax與Ro之間具有較好的相關(guān)性，與鏡質(zhì)體反射率Ro類似，會隨著演化程度的增加而增加。其中烴源巖的成烴門限大約是在Tmax=435 ℃左右;而低成熟階段分布在435～440 ℃之間;成熟階段主體在440～450 ℃之間;高成熟階段分布范圍為450～580 ℃;過成熟階段在>580 ℃。

研究區(qū)11個(gè)樣品的最高熱解峰溫Tmax介于440～450 ℃，占烴源巖樣品總數(shù)的27.5%，處于成熟階段;13個(gè)樣品的最高熱解峰溫Tmax介于435～ 440 ℃，占烴源巖樣品總數(shù)的32.5%，處于低成熟階段;14個(gè)烴源巖樣品的最高熱解峰溫小于435 ℃，占烴源巖樣品總數(shù)的35%，處于未成熟階段，其余為高成熟階段，其中最高。由此可見，滄東凹陷二段烴源巖樣品主體處于低成熟-成熟階段。

3 ?結(jié)論

通過對渤海灣滄東凹陷古近紀(jì)烴源巖樣品進(jìn)行總有機(jī)碳（TOC）含量、鏡質(zhì)體反射率、巖石熱解、全巖顯微組分、氯仿瀝青“A”等進(jìn)行分析，對滄東凹陷古近系孔二段不同井位烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型以及有機(jī)質(zhì)熱演化程度進(jìn)行了綜合的研究。結(jié)果表明研究區(qū)孔二段烴源巖均具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度，絕大多數(shù)樣品有機(jī)碳含量在0.12%～76%之間，均大于1.0%，平均值為2.23%;而生烴潛量的分布范圍跨度則較大，在0.23～72.94 mg/g之間，大多數(shù)樣品的生烴潛量大于2.0 mg/g，平均在21.03 mg/g左右;而相應(yīng)的，樣品中氯仿瀝青“A”的含量也較高，在0.005 3%～0.956 5%范圍內(nèi)，絕大多數(shù)樣品大于0.05%，平均為0.328%;且其大部分烴源巖主要為Ⅱ～Ⅰ有機(jī)質(zhì)，表征該研究區(qū)大部分樣品為好-優(yōu)質(zhì)烴源巖。大部分樣品的鏡質(zhì)體反射率大于0.7%，主體分布在0.627%～0.888%，整體上處于成熟階段。

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