銀額盆地拐子湖凹陷北部地區(qū)白堊系烴源巖特征

潘賓鋒，高月泉，潘 濤，李宗賢，王志偉，邱文波，封 蓉

（1.陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司油氣勘探公司，陜西延安 716000；2.北京奧能恒業(yè)能源技術(shù)有限公司，北京 100098）

0 引言

近年來，銀根—額濟(jì)納旗盆地（簡稱銀額盆地）拐子湖凹陷中部地區(qū)的油氣勘探取得了較多成果［1-3］，其中部地區(qū)的GC1 井的巴音戈壁組二段壓裂試油獲得了日產(chǎn)油21.74 t、天然氣2 369 m3的高產(chǎn)工業(yè)油氣流［4］，G6 井古潛山油層的試油獲得了日產(chǎn)油211 t、天然氣10.4 萬m3的特高產(chǎn)工業(yè)油氣流［5］，證實(shí)了拐子湖凹陷中部地區(qū)具有很好的油氣勘探前景。相比于中部，拐子湖凹陷北部地區(qū)的油氣勘探起步較晚，該區(qū)于2018 年才部署了第一口探井W1 井，且相繼完鉆的2 口探井均未見到好的油氣顯示，勘探未獲得預(yù)期的效果，可能因研究區(qū)的白堊系烴源巖發(fā)育程度比中部差。學(xué)者們通過對拐子湖凹陷北部的白堊系烴源巖研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)烴源巖整體質(zhì)量較差，巴音戈壁組和蘇紅圖的局部井段發(fā)育中等有機(jī)質(zhì)豐度的成熟烴源巖，具有一定的生烴潛力［6-7］。蔣航等［7］對北部地區(qū)的烴源巖特征及控制因素進(jìn)行分析后認(rèn)為，受沉積層序、構(gòu)造演化等綜合影響，高位體系域有利于有機(jī)質(zhì)富集，蘇紅圖組一段有效烴源巖質(zhì)量佳、分布較廣。然而，這些評價研究僅基于W1 井的地化錄井資料，缺乏更為精確的實(shí)驗(yàn)室測試分析。

本次研究增加了W2 井的分析化驗(yàn)資料，并對該區(qū)烴源巖平面特征進(jìn)行精細(xì)刻畫，與已經(jīng)取得重大發(fā)現(xiàn)的中部地區(qū)烴源巖進(jìn)行對比和差異性成因分析，明確北部地區(qū)烴源巖的生烴潛力，分析其平面展布特征，評價油氣成藏的油源條件，以期為該區(qū)后續(xù)勘探?jīng)Q策和部署提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

拐子湖凹陷位于銀額盆地達(dá)古坳陷的北部，為一北東向展布的狹長狀凹陷（圖1）。凹陷具有明顯的斷陷、坳陷雙重地層結(jié)構(gòu)，早白堊世以來經(jīng)歷了斷陷期、斷坳轉(zhuǎn)換期、坳陷期3 個構(gòu)造演化階段，構(gòu)造演化特征決定了下白堊統(tǒng)以扇三角洲、沖積扇、湖泊與重力流沉積充填為主［8-9］。拐子湖凹陷可劃分為北部地區(qū)、中部地區(qū)和南部地區(qū)3 個次級構(gòu)造單元，它們呈雁列式展布，具有相似的沉積構(gòu)造演化歷史，但又存在獨(dú)立的沉積中心及控陷斷裂系統(tǒng)［7］。北部呈現(xiàn)東斷西超的單斷箕狀結(jié)構(gòu)，目前已實(shí)施2 口探井，鉆井揭示的地層自下而上有古生界（Pz）、下白堊統(tǒng)（K1）、上白堊統(tǒng)（K2）和新生界（Kz），下白堊統(tǒng)自下而上為巴音戈壁組（K1b）、蘇紅圖組（K1s）和銀根組（K1y），上白堊統(tǒng)僅有烏蘭蘇海組（K2w）。巴音戈壁組自下而上可又劃分為巴音戈壁組一段（K1b1）、巴音戈壁組二段（K1b2）和巴音戈壁組三段（K1b3）。K1b1主要為粗粒沉積，巖性以棕色、灰色砂礫巖為主；K1b2整體上砂巖與泥巖互層，泥巖的發(fā)育程度明顯好于砂巖；K1b3泥巖發(fā)育程度較好，且W2 井泥巖發(fā)育程度好于W1 井，但泥巖普遍以棕色為主，反映出偏氧化的沉積環(huán)境。K1s 上部主要為大套棕色泥巖夾薄層棕色砂巖，下部為灰色砂巖與泥巖互層；K1y 以棕紅色泥巖為主，局部井段發(fā)育灰色泥巖；K2w 在W1 井的巖性主要為厚層狀棕紅色泥巖，在W2 井的巖性主要為棕黃色細(xì)砂巖。

圖1 拐子湖凹陷構(gòu)造位置圖（a）和W2 井綜合柱狀圖（b）Fig.1 Structural location of Guaizihu Sag（a）and stratigraphic column of well W2（b）

拐子湖凹陷北部地區(qū)泥巖發(fā)育程度雖然較好，但泥巖以棕色、棕紅色、棕黃色、褐色、雜色等氧化色為主，反映出偏氧化沉積環(huán)境下形成的低有機(jī)質(zhì)豐度泥巖的特征（圖1）。K2w 泥巖總厚度為286～365 m，泥巖雖然厚度很大，但顏色基本為棕紅色，灰色、深灰色、灰黑色、黑色等暗色泥巖不發(fā)育；K1y 泥巖總厚度為124～232 m，泥巖顏色也是以棕紅色為主，暗色泥巖也不發(fā)育，僅在W2 井的局部井段發(fā)育厚度約為30 m 的暗色泥巖（圖1）；K1s 泥巖總厚度為298～541 m，暗色泥巖在泥巖中的占比有所提高，W1 井和W2 井暗色泥巖厚度分別為155 m 和169 m；K1b3泥巖總厚度為157～261 m，暗色泥巖厚度為8～28 m；K1b2泥巖總厚度為127～139 m，暗色泥巖厚度為14～20 m；K1b1泥巖總厚度為0～139 m，W1 井不發(fā)育暗色泥巖，W2 井暗色泥巖厚度為2 m。因此，研究區(qū)潛在烴源巖（暗色泥巖）發(fā)育程度普遍較差，且暗色泥巖在主要發(fā)育于K1s，K1b3和K1b2（表1）。

表1 拐子湖凹陷北部地區(qū)W1 井和W2 井白堊系泥巖厚度統(tǒng)計(jì)表Table 1 Thickness of Cretaceous mudstone in wells W1 and W2 in northern Guaizihu Sag

2 樣品與分析

W1 井和W2 井均在鉆井現(xiàn)場開展了巖石熱解分析，樣品來自于全井段的泥巖巖屑和巖心，W1 井的樣品數(shù)為189 個，W2 井的樣品數(shù)為207 個。取樣原則是：對于泥巖厚度小于1 m 的層段，每層取1個樣品；對于泥巖厚度大于1 m的層段，每隔1 m取1 個樣品；對于取心井段的泥巖，適當(dāng)加大取樣密度，每隔0.5 m 取1 個樣品開展分析。巖石熱解分析采用的儀器為YY3000 A 型油巖綜合評價儀，主要分析流程為：在一定的升溫程序下，通過裂解爐將巖石中的吸附烴和可熱解烴釋放出來，由FID（氫火焰離子化檢測器）將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號，進(jìn)行運(yùn)算后得到S0，S1和S2各組分的含量和最高熱解峰溫（Tmax），熱解后的殘余有機(jī)碳通過加熱氧化生成的一氧化碳和二氧化碳，再通過催化加氫生成甲烷，后再由FID 檢測得到殘余碳S4含量。

本研究的另外一些資料來自于W1 和W2 井巖心樣品的測試分析，其中泥巖樣品數(shù)為28 個，儲層樣品為2 個。泥巖樣品中，W1 井的樣品數(shù)為22 個，W2 井的樣品數(shù)為6 個，樣品來源的層位為K1s，K1b3和K1b2。對28 個泥巖樣品中的26 個開展了有機(jī)碳測定和干酪根鏡質(zhì)體反射率測定，對28 個泥巖樣品中的6 個開展了氯仿瀝青測定、可溶有機(jī)物族組分分析、有機(jī)元素分析、干酪根顯微組分分析、干酪根碳同位素測定、飽和烴氣相色譜分析、生物標(biāo)志物色譜-質(zhì)譜分析等系統(tǒng)的測試分析。2 個儲層樣品均來自于W2 井，分別為K1b2的細(xì)砂巖和Pz的片巖，主要對其開展巖石薄片鑒定分析。以上測試分析均由西安阿伯塔資環(huán)分析測試技術(shù)有限公司完成。

3 烴源巖地球化學(xué)特征及分布

3.1 地球化學(xué)特征

拐子湖凹陷北部地區(qū)K1s 泥巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%～3.36%，平均為0.39%（圖2）；獲得了1 個樣品的w（氯仿瀝青“A”）值，為0.005%；生烴潛量w（S1+S2）為0.01～2.06 mg/g，平均為0.21 mg/g（表2）。K1b3泥巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%～3.65%，平均為0.20%；w（氯仿瀝青“A”）為0.008%～0.016%，平均為0.013%；w（S1+S2）為0～3.76 mg/g，平均為0.22 mg/g。K1b2泥巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%～2.34%，平均為0.14%；w（氯仿瀝青“A”）為0.010%～0.013%，平均為0.012%；w（S1+S2）為0～6.40 mg/g，平均為0.20 mg/g。參照陸相烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)［10］，K1s，K1b3和K1b2泥巖基本為非烴源巖、差—中等烴源巖，但局部井段有好—極好的烴源巖發(fā)育［圖3（a）］。

圖2 拐子湖凹陷北部地區(qū)白堊系泥巖總有機(jī)碳分布特征Fig.2 TOC distribution of Cretaceous mudstone in northern Guaizihu Sag

表2 拐子湖凹陷北部地區(qū)白堊系烴源巖地球化學(xué)特征Table 2 Geochemical data of Cretaceous source rocks in northern Guaizihu Sag

巖石熱解參數(shù)氫指數(shù)ⅠH和最高熱解峰溫Tmax可對烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型進(jìn)行有效判別［11-13］，但極低的有機(jī)質(zhì)豐度通常會導(dǎo)致Tmax值異常［14］，使得所識別出的有機(jī)質(zhì)類型出現(xiàn)偏差。剔除w（TOC）小于0.6% 的低有機(jī)質(zhì)豐度樣品后，參照前人建立的ⅠH-Tmax有機(jī)質(zhì)類型識別圖版［15］，K1s，K1b3和K1b2烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為腐殖型，少數(shù)為混合型［圖3（b）］。干酪根H/C 原子比與δ13C也能反映有機(jī)質(zhì)類型［16-17］，H/C 與δ13C 相關(guān)關(guān)系表明，K1s 烴源巖干酪根類型為Ⅱ2型，K1b3和K1b2烴源巖干酪根類型為Ⅲ型［圖4（a）］。K1s，K1b3和K1b2烴源巖可溶有機(jī)質(zhì)族組分中飽和烴的相對含量分別平均為10.22%，21.62%和14.20%，膠質(zhì)+瀝青質(zhì)的相對含量分別為65.67%，66.19%，65.88%，具有Ⅲ型干酪根“低飽和烴含量、高膠質(zhì)+瀝青質(zhì)含量”的典型特征［16，18］。干酪根顯微組分也可對有機(jī)質(zhì)類型進(jìn)行判別［13，19］，K1s 烴源巖的干酪根類型指數(shù)為-85.25，干酪根類型為Ⅲ型；K1b3烴源巖的干酪根類型指數(shù)平均為-22.42，干酪根類型也為Ⅲ型；K1b2烴源巖的類型指數(shù)平均為32.25，干酪根類型為Ⅱ2型?？偟膩碚f，K1s，K1b3和K1b2烴源巖干酪根類型主要為Ⅲ型，僅少數(shù)層段為Ⅱ2型有機(jī)質(zhì)。

圖3 拐子湖凹陷北部地區(qū)白堊系烴源巖樣品有機(jī)質(zhì)豐度和類型特征（據(jù)文獻(xiàn)［10］和［15］修改）Ⅰ型：腐泥型；Ⅱ1型：腐殖腐泥型；Ⅱ2型：腐泥腐殖型；Ⅲ型：腐殖型Fig.3 Organic matter abundance and types of Cretaceous source rock samples in northern Guaizihu Sag

圖4 拐子湖凹陷北部地區(qū)白堊系烴源巖干酪根H/C 原子比、δ13 C、熱解參數(shù)PI 和Tmax指示出的烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型和熱演化程度Fig.4 Plot of kerogen atomic H/C and δ13 C，PI and Tmax showing kerogen types，thermal maturation of Cretaceous source rocks in northern Guaizihu Sag

K1s 烴源巖的鏡質(zhì)體反射率Ro平均為1.00%，去除低豐度樣品后的Tmax平均為440 ℃，烴源巖處于成熟熱演化階段（表2）。K1b3烴源巖的鏡質(zhì)體反射率Ro平均為1.00%，Tmax平均為442 ℃，烴源巖亦處于成熟熱演化階段。K1b2烴源巖的鏡質(zhì)體反射率Ro平均為1.41%，Tmax平均為448 ℃，烴源巖以成熟烴源巖為主，少數(shù)樣品處于高成熟熱演化階段。從［圖3（b）］也可以看出，K1s，K1b3和K1b2烴源巖以成熟烴源巖為主。熱解參數(shù)生產(chǎn)指數(shù)PI 也可以判斷有機(jī)質(zhì)熱演化程度［20］，他的計(jì)算公式為S1/（S1+S2），PI-Tmax相關(guān)圖指示K1s，K1b3和K1b2烴源巖成熟度較高，達(dá)到了成熟熱演化階段，但由于有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，樣品大多處于“生氣窗”內(nèi)［圖4（b）］。

3.2 與中部烴源巖的對比

姥鮫烷（Pr）和植烷（Ph）對沉積古環(huán)境有很好的指示作用，一般認(rèn)為，Pr/Ph<0.5指示著強(qiáng)還原環(huán)境，Pr/Ph為0.5～1.0 代表著還原環(huán)境，Pr/Ph為1.0～2.0為弱還原—弱氧化環(huán)境，Pr/Ph>2.0 為氧化環(huán)境，煤系地層有機(jī)質(zhì)Pr/Ph>2.5［20-24］。Pr/Ph 指示研究區(qū)3套主要烴源巖（K1s，K1b3和K1b2）的沉積環(huán)境為弱還原—弱氧化環(huán)境（表3），而拐子湖凹陷中部烴源巖的沉積環(huán)境為較強(qiáng)的還原環(huán)境［24］。還原環(huán)境越強(qiáng)，對有機(jī)質(zhì)的保存越有利，這是形成優(yōu)質(zhì)烴源巖必要條件之一。萜類化合物中的伽馬蠟烷也被作為有效的沉積環(huán)境指標(biāo)，伽馬蠟烷的較高含量通常與高鹽度引起的水體分層沉積古環(huán)境有關(guān)［16，26-27］。拐子湖凹陷北部與中部烴源巖伽馬蠟烷指數(shù)對比結(jié)果顯示，北部烴源巖的伽馬蠟烷含量明顯低于中部。圖5更能直觀地反映，對于盆地范圍內(nèi)主力烴源巖—K1b2烴源巖［28］，中部地區(qū)的伽馬蠟烷含量明顯高于北部地區(qū)，指示中部相對于北部烴源巖沉積古水體具有更高的鹽度和更為明顯的水體分層，這種環(huán)境更有利于有機(jī)質(zhì)的保存。實(shí)際鉆探結(jié)果也證實(shí)了中部地區(qū)烴源巖具有更高的有機(jī)質(zhì)豐度［4，25］，GC1 井K1b2烴源巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.27%～1.71%，平均為0.81%；生烴潛量w（S1+S2）為0.21～4.18 mg/g，平均為1.30 mg/g；w（氯仿瀝青“A”）為0.015%～0.284%，平均為0.1593%；總烴為（55～2591）×10-6，平均為790×10-6；烴源巖以中等—好的烴源巖為主，有機(jī)質(zhì)豐度明顯高于北部烴源巖。且考慮到該井位于凹陷的斜坡帶，深凹帶的烴源巖應(yīng)該具有更高的有機(jī)質(zhì)豐度。

圖5 拐子湖凹陷北部與中部白堊系典型烴源巖生物標(biāo)志化合物譜圖對比（GC1 井資料來自于文獻(xiàn)［25］）Fig.5 Comparison of biomarker chromatograms of Cretaceous source rocks between the northern and middle part of Guizihu Sag

表3 拐子湖凹陷北部與中部白堊系部分生物標(biāo)志化合物參數(shù)對比Table 3 Comparison of some biomarker parameters of Cretaceous source rocks between the northern and middle part of Guizihu Sag

烴源巖正構(gòu)烷烴的分布特征對有機(jī)母源有較好的指示作用，nC15～nC21中、低分子量正構(gòu)烷烴來源于水生生物，而nC23～nC35高分子量正構(gòu)烷烴來源于高等植物［16，29-30］。從表征正構(gòu)烷烴分布特征的參數(shù)來看（表3）：中部K1s 和K1b3烴源巖的∑nC21-/∑nC22+分別平均為0.49 和0.30，正構(gòu)烷烴的分布峰型為雙峰型，主峰碳為nC20和nC25；北部K1s 和K1b3烴源巖的∑nC21-/∑nC22+平均為0.90 和0.41，正構(gòu)烷烴的分布峰型為單峰型，主峰碳為nC23和nC25。指示中部地區(qū)和北部地區(qū)K1s 和K1b3烴源巖均以高等植物母源輸入為主，母源輸入差異不大。但對于K1b2烴源巖，2 個區(qū)域的差異很大。中部K1b2烴源巖的∑nC21-/∑nC22+平均為2.40，正構(gòu)烷烴的分布為單峰型，主峰碳為nC19，代表著水生生物的母源輸入占據(jù)主導(dǎo)，烴源巖類型較好，測試資料也證實(shí)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ—Ⅱ1型。北部K1b2烴源巖的∑nC21-/∑nC22+平均為0.57，正構(gòu)烷烴的分布為單峰型，主峰碳為nC25，代表著陸源高等植物的母源輸入占據(jù)優(yōu)勢，烴源巖有機(jī)質(zhì)類型較差，以腐殖型為主。

北部與中部具有相似的沉積構(gòu)造演化史，但烴源巖的形成環(huán)境與母源輸入特征差異性極大，造成這種現(xiàn)象的原因是邊界斷層活動和凹陷結(jié)構(gòu)的差異性［8-9］。邊界斷層活動越強(qiáng)烈，水體深度越大，越有利于還原環(huán)境的形成，對有機(jī)質(zhì)的初生產(chǎn)力和保存都更為有利；邊界斷層活動越弱，水體較淺，有機(jī)質(zhì)形成于氧化的環(huán)境，不利于保存。凹陷的結(jié)構(gòu)對有機(jī)質(zhì)的富集也有很大影響，寬緩凹陷的半深湖—深湖范圍越大，優(yōu)質(zhì)烴源巖具有較大形成空間；狹長的凹陷，優(yōu)質(zhì)烴源巖沉積空間較小，這種動水、高能、氧化的環(huán)境不利于有機(jī)質(zhì)沉積，即使沉積下來也容易被氧化［16］。從現(xiàn)今的凹陷結(jié)構(gòu)來看：中部地區(qū)長軸方向最大長度為29 km，短軸方向最大長度為12 km，長寬比為2.4，凹陷屬于寬緩型凹陷；北部地區(qū)長軸方向最大長度為38 km，短軸方向最大長度為8 km，長寬比為4.8，凹陷屬于狹長型凹陷。相比之下，中部對于富有機(jī)質(zhì)烴源巖的形成相比于北部更為有利。

3.3 有效烴源巖分布

有效烴源巖是指既有油氣生成又有油氣排出的巖石［31］，油氣的橫向運(yùn)移距離一般不會太長，所以有效烴源巖的分布在一定程度上控制著油氣藏的分布，有效烴源巖對于油氣勘探研究意義重大，特別是對于類似銀額盆地的這種中小型凹陷。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為有效烴源巖存在一個有機(jī)碳下限，而對于下限值的選取差異很大。而實(shí)際上，由于不同勘探區(qū)域烴源巖差異性、油氣成藏系統(tǒng)復(fù)雜性等原因，不同區(qū)域有效烴源巖的判別標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該存在著差別，這就需要建立適合研究區(qū)的有效烴源巖判別標(biāo)準(zhǔn)。按照排烴門限控油氣理論，烴源巖的生烴量只有飽和了自身吸附、孔隙水溶解、油溶解氣和毛細(xì)管封堵等多種形式的存留需要后，才開始以游離相大量排出油氣［32］。基于這一原理，前人建立了一種烴指數(shù)包絡(luò)線法確定有效烴源巖下限的方法［33］。具體做法是，利用巖石熱解資料計(jì)算烴指數(shù)，烴指數(shù)實(shí)際上代表單位有機(jī)質(zhì)殘留烴的含量，他的計(jì)算公式是w（S1）/w（TOC），繪制烴指數(shù)與w（TOC）的交會圖，烴指數(shù)隨著有機(jī)碳含量的增加一般呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，烴指數(shù)開始降低的點(diǎn)對應(yīng)的TOC 值就是有效烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度下限值，這是因?yàn)闊N源巖的大量排烴是從w（S1）/w（TOC）降低開始的［34-35］。

拐子湖凹陷北部的w（TOC）與w（S1）/w（TOC）相關(guān)關(guān)系圖顯示，隨著w（TOC）的增加，w（S1）/w（TOC）先增加后減小，w（S1）/w（TOC）開始減低的點(diǎn)對應(yīng)的w（TOC）為1.35%，由此確定研究區(qū)有效烴源巖下限為w（TOC）等于1.35%（圖6）。在確定有效烴源巖下限后，對W1 井和W2 井的有效烴源巖進(jìn)行了識別和統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示W(wǎng)1 井和W2 井有效烴源巖發(fā)育程度較差（表4）。W1 井K1s 不發(fā)育有效烴源巖，K1b3發(fā)育3 層、累計(jì)厚度14 m的有效烴源巖，K1b2發(fā)育1 層、6 m 的有效烴源巖。而W2 井的有效烴源巖發(fā)育程度更差，K1b3和K1b2不發(fā)育有效烴源巖，K1s 發(fā)育3 層、累計(jì)厚度20 m 的有效烴源巖。

圖6 拐子湖凹陷北部地區(qū)白堊系烴源巖w（TOC）與w（S1）/w（TOC）關(guān)系Fig.6 Relationship between TOC and S1/TOC of Creta‐ceous source rocks in northern Guaizihu Sag

表4 拐子湖凹陷北部地區(qū)白堊系有效烴源巖統(tǒng)計(jì)表Table 4 Effective Cretaceous source rocks in northern Guaizihu Sag

依據(jù)W1 井和W2 井有效烴源巖發(fā)育特征，結(jié)合沉積相和構(gòu)造特征分析，對拐子湖凹陷北部地區(qū)有效烴源巖的分布進(jìn)行了預(yù)測（圖7）。蘇紅圖組有效烴源巖最大厚度約為50 m，有效烴源巖厚度大于20 的面積為58.5 km2。巴音戈壁組（K1b3+K1b2）有效烴源巖最大厚度約為60 m，有效烴源巖厚度大于20 的面積為74.5 km2。因此，雖然2 口井有效烴源巖的發(fā)育程度較差，但研究區(qū)仍有較大面積的有效烴源巖分布。

圖7 拐子湖凹陷北部地區(qū)白堊系有效烴源巖厚度等值線圖Fig.7 Distribution of effective Cretaceous source rocks in northern Guaizihu Sag

4 生烴潛力分析

拐子湖凹陷北部地區(qū)W2 井累計(jì)可見3 層、累計(jì)厚度3 m 的氣測異常油氣顯示，氣測異常層段對應(yīng)的深度為2 792～2 793 m，2 811～2 2812 m 和3 131～3 132 m，層位為古生界，氣測全烴值最高為1.35%，C1最高為0.93%，C2最高為0.01%，這3 段氣測異常明顯，且天然氣中C1～C4組分齊全，綜合解釋為含氣層。由于含氣層沒有取心，但從巖屑錄井資料、電性特征等來看，W2 井的2 720 m（古生界頂）以下巖性較為穩(wěn)定，2 749.03～2 752.03 m 的巖心照片顯示，該段為厚層狀片巖，裂縫發(fā)育，部分被方解石充填，未完全充填的裂縫為天然氣的儲集空間［圖8（a）—（b）］。含氣層的巖性為變質(zhì)巖，儲集空間為裂縫，天然氣的充注應(yīng)發(fā)生于儲層變質(zhì)作用后，氣源巖為下白堊統(tǒng)烴源巖，古生界基底在下白堊統(tǒng)烴源巖達(dá)到大規(guī)模生氣熱演化階段前已經(jīng)變質(zhì)，構(gòu)造運(yùn)動使其發(fā)育大量的裂縫，雖然部分被方解石充填，但仍有一些未充填的裂縫為天然氣提供了有利的儲集空間，下白堊統(tǒng)烴源巖生成的天然氣沿?cái)嗔严蛳逻\(yùn)移至古生界儲層并保存下來（圖9）。K1s，K1b3和K1b2烴源巖樣品的Ro最高值分別為1.33%，1.57% 和1.42%，3 個層段均有部分的烴源巖樣品達(dá)到大規(guī)模生氣熱演化階段，因此，古生界變質(zhì)巖含氣層的天然氣來自于中生界烴源巖，氣藏具有“上生下儲、新生古儲”的特征。

圖8 拐子湖凹陷北部地區(qū)W2 井含氣層和瀝青發(fā)育層儲層照片（a）2 749.19 m，Pz，片巖，裂縫發(fā)育，裂縫被方解石充填，巖心照片；（b）2 752.02 m，Pz，片巖，裂縫發(fā)育，裂縫被方解石充填，巖心照片；（c）2 171.85 m，K1b2，含凝灰礫質(zhì)巖屑砂巖，裂縫及溶孔充填瀝青，普通薄片，單偏光；（d）2 750.63 m，Pz，黑云母化角閃石石英長石片巖，瀝青充填暗色礦物解理縫，普通薄片，單偏光Fig.8 Photos of gas-bearing and bitumen layers in well W2 in northern Guaizihu Sag

圖9 拐子湖凹陷北部地區(qū)過W1-W2 井地質(zhì)剖面（剖面位置見圖1）Fig.9 Geological section across well W1-W2 in northern Guaizihu Sag

拐子湖凹陷北部地區(qū)烴源巖具有一定生烴潛力的又一證據(jù)是儲層瀝青的發(fā)現(xiàn)，儲層瀝青蘊(yùn)含豐富的信息，對于確定油氣的充注史、運(yùn)移史和成藏史有重要的意義［36-38］。W2 井的部分井段（K1b2和Pz）見儲層瀝青：2 171.85 m（層位為K1b2）儲層巖性為含凝灰礫質(zhì)巖屑砂巖，薄片顯示裂縫及溶蝕孔洞發(fā)育，充填有瀝青，瀝青呈斑點(diǎn)、粒狀分布［圖8（c）］。2 750.63 m（層位為Pz）儲層巖性為黑云母化角閃石石英長石片巖，薄片顯示瀝青充填于暗色礦物解理縫，呈條帶狀展布［圖8（d）］。儲層瀝青為聚集在儲集層中的原油經(jīng)歷后生蝕變作用的產(chǎn)物［36］，W2 井K1b2和Pz 見儲層瀝青表明K1b2和Pz 存在過古油藏，他們的成藏過程類似于古生界變質(zhì)巖含氣層，只不過古油藏在形成后又經(jīng)歷后生蝕變作用遭受的破壞（圖9），蝕變作用可能有脫瀝青作用、氧化作用、水洗作用、生物降解作用等。儲層瀝青發(fā)現(xiàn)的意義有以下兩點(diǎn)：一方面由于拐子湖凹陷次級構(gòu)造單元的分割性，其它區(qū)域油氣運(yùn)移過來的可能性極小，研究區(qū)儲層瀝青的烴類來源為本地的下白堊統(tǒng)烴源巖，且該烴源巖具有一定的生烴潛力、發(fā)生過有效生排烴和成藏作用；另一方面預(yù)示研究區(qū)油氣成藏保存條件較差，后期喜山期構(gòu)造運(yùn)動對早起油氣藏起到破壞作用。

研究區(qū)有效烴源巖發(fā)育程度差，雖然W2 井部分井段發(fā)現(xiàn)了含氣層和儲層瀝青指示該區(qū)白堊系烴源巖具有一定的生烴潛力，但有效烴源巖的分布和其生烴潛力還只停留在推測層面。同時，成藏期后的喜山期構(gòu)造運(yùn)動對早期油氣藏具有破壞作用，使得油氣保存條件變差，尋找殘余油氣藏為該區(qū)下一步勘探方向。

5 結(jié)論

（1）拐子湖凹陷北部地區(qū)烴源巖主要發(fā)育于K1s，K1b3和K1b2層段，巖性以泥巖為主，其有機(jī)質(zhì)豐度普遍較低，多數(shù)為非烴源巖、差—中等烴源巖，但局部井段發(fā)育好—極好的烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，達(dá)到成熟—過成熟熱演化階段。相比于中部地區(qū)，研究區(qū)烴源巖普遍變差，可能受控于邊界斷層活動、古地貌差異引起的沉積環(huán)境不同和母源輸入的差異性等。

（2）拐子湖凹陷北部地區(qū)有效烴源巖下限為總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.35%，分布面積較大，有效烴源巖厚度大于20 m 的總面積約133 km2，W2 井白堊系見多層的氣測異常油氣顯示，且油源對比結(jié)果顯示上覆地層中的瀝青來源于該套烴源巖。因此，拐子湖凹陷北部地區(qū)白堊系烴源巖具有較強(qiáng)的生烴能力。