渤海湾盆地青东凹陷古近纪烃源岩评价

王文通

(华南理工大学 设计学院，广东 广州 510006)



渤海湾盆地青东凹陷古近纪烃源岩评价

王文通

(华南理工大学 设计学院，广东 广州 510006)

为了在青东凹陷古近纪找到油藏富集的有利区域，指导生产开发，对控制油藏分布和形成起关键性因素的烃源岩进行了综合评价。受郯庐断裂体系影响，构造复杂，沉积物源来自凹陷四周，沉积类型多。在对区域地质构造、地层发育特征、沉积相类型等进行分析的基础上，综合测井、地震以及地球化学资料，采用综合研究的手段对渤海湾盆地青东凹陷沙三、沙四段烃源岩厚度、有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度进行了评价。结果表明：沙三下亚段和沙四上亚段暗色泥岩十分发育，在凹陷中部厚度较大，向凹陷四周暗色泥岩厚度逐渐变小；沙四上亚段有机质的丰度、成熟度都比沙三下亚段好，评级在好—优质；沙三下亚段和沙四上亚段干酪根类型以Ⅰ、Ⅱ1型为主，含少量Ⅱ2、Ⅲ型干酪根；沙三下亚段和沙四上亚段烃源岩都具有较强的生烃能力。

青东凹陷；烃源岩评价；生烃潜量

0 引 言

渤海湾盆地青东凹陷古近纪为小型断陷盆地，四周环绕凸起区，沉积物源方向多，物源供给量小，物源方向受不同时期的区域构造翘倾的控制[1]。凹陷内储层沉积类型多，成岩作用存在很大差异，纵向和横向上变化都很快，不同沉积时期的构造格局控制了沉积体系的类型与分布，储层物性受沉积相带和成岩作用共同控制。青东凹陷孔店组-沙四下亚段，区域内部古地势整体北部高南部低，发育来自垦东-青坨子物源区的冲积扇储集体系；沙四上亚段南北较平缓，发育来自四周环带状分布的扇三角洲储集体系；沙三段-沙二段南高北低，发育南部物源区的三角洲储集体系。青东凹陷油气储藏和分布受区域构造演化以及郯庐断裂带的影响，新生代经历了三期断陷和两次抬升，构造形成于古近纪晚期和新近系沉积之间。区域内发育构造、岩性、地层和复合圈闭4大类圈闭类型，油气藏类型以构造油藏为主。通过地球化学的方法对烃源岩进行分析，明确了青东凹陷发育2套烃源岩，主力烃源岩层系为沙四上亚段。青东地区存在青南洼陷和青东凹陷北部洼陷带2个油源体系，具有4亿吨左右的远景资源潜力。通过对青东凹陷的构造、沉积储层与油气成藏等方面深入细致的研究，综合评价该区的勘探潜力，优选勘探目标进行系统评价、部署与钻探，可指导该区的油气勘探。目前对青东凹陷的研究取得了一定勘探成果，但还有很多问题需要深入研究，如凹陷内部构造发育的样式，断裂分布特征以及对油气成藏的控制作用，沉积体系分布及储层特征的系统性研究，烃源岩发育特征、生烃潜力、油气资源潜力的系统评价；油气藏分布规律、各层系圈闭类型及分布特征、不同油气藏类型的成藏主控因素。

1 区域地质背景

渤海湾盆地面积约20 104 km2，包括陆地和海域2部分[2]。盆地四周为中-新生代隆起区：西北侧燕山隆起、西侧太行山隆起、东侧胶辽隆起和西南侧鲁西隆起等[3]。渤海海域及周边划分为5个一级构造单元：埕宁隆起、辽东湾坳陷、渤中坳陷、黄骅坳陷和济阳坳陷[4]。研究区青东凹陷位于渤海湾盆地东南部，属济阳坳陷的次级凹陷，位于济阳坳陷东部、郯庐断裂西支西侧(图1)。西北以垦东-青坨子凸起为界，东南紧邻潍北凸起，西南与东营凹陷的青南洼陷相通，凹陷面积近1 200 km2[4-6]。

图1 研究区域构造位置图

青东凹陷是在中生界基底上发育的一个新生代盆地，为四周环凸的小型断陷盆地，这种盆地周缘结构，具有沉积物源多，物源供给量小而且充足的特征，凹陷内沉积类型多，纵横向变化快，不同沉积时期的构造格局控制沉积体系类型与分布。凹陷边缘扇三角洲发育，有利于物性较好储层的形成及油气的侧向运移。青东凹陷自下而上发育古近系孔店组、沙河街组和新近系馆陶组、明化镇组及第四系平原组，局部缺失沙河街组上部和东营组。在沙四段上、下亚段和古近系、新近系之间发育2个区域不整合，自下而上形成了孔店组—沙四段下亚段、沙四段上亚段—沙二段、新近系—第四系这3个构造层。

2 烃源岩特征评价

青东地区地质构造复杂，目前开发成熟度低[7]，勘探资料少，因此，本次研究主要采用地球化学分析方法对青东地区沙四上亚段和沙三下亚段烃源岩进行了评价，所采用样品来自青东凹陷中的青东1井、青东12井、KL20-1-1,KL20-1-2,KL20-1-3井。明确了青东地区发育2套烃源岩，有效烃源岩层系主要为沙四上亚段，该地区地区存在青南洼陷和青东凹陷北部洼陷带2个油源体系。

2.1 烃源岩厚度

理论上烃源岩的体积是决定生烃量的重要因素之一，烃源岩的体积受控于地层发育厚度和分布面积[8-9]，在实际应用中，必须要研究烃源岩的发育厚度和分布面积，以确定烃源岩的体积[9-10]。经过对青东凹陷多个井的钻井资料进行统计分析，发现青东凹陷沙三段及沙四上亚段暗色泥岩十分发育。从青东凹陷暗色泥岩等厚图上可以看到，沙四上亚段暗色泥岩在凹陷中部厚度较大，向四周厚度变小，沙三下亚段暗色泥岩的沉积特征继承了沙四上亚段的沉积特征，也是由中部向四周泥岩厚度变小。总体上，沙四上亚段暗色泥岩的沉积厚度和分布范围都比沙三下亚段大。

2.2 有机质丰度

烃源岩中有足够的有机质才可以生产油气，因此，有机质丰度是评价烃源岩生烃能力的重要参数之一[11]。烃源岩的有机质丰度是指单位重量的烃源岩中的有机质的百分含量，烃源岩有机质丰度评价常用有机碳含量(TOC)、岩石热解参数生烃潜量(S1+S2)[12]。有机碳是指岩石中的剩余有机碳含量，在生油层中，能转化为油气的有机质只占很小的一部分，因此，大部分有机质会留在生油层中。有机质中碳元素是最稳定且所占比例最大的元素，在实验室中检测生油层中的剩余有机碳含量，是能够近似的表示烃源岩中有机质丰度的(图2)。

青东凹陷古近系暗色泥岩有机碳含量分布在0.5%～5.88%之间。对沙三下亚段样品进行地球化学分析显示，凹陷内有机物的沉积来源既有低等水生生物，也有陆源高等植物，其有机碳含量平均含量为2.064%，烃源岩级别较好。沙四上亚段的样品有机碳含量平均值为1.564%，烃源岩级别较好，生烃能力较强。沙三下亚段和沙四上亚段有机质丰度均较好，有机碳含量平均大于1.5%，生烃潜量很高。综合分析认为沙三下亚段及沙四上亚段烃源岩有机质丰度达到了优质烃源岩标准。

图2 青东凹陷暗色泥岩等厚度图

表1 烃源岩有机质丰度评价表Tab.1 Evaluation of organic abundance in source rock of hydrocarbon

图3 青东凹陷烃源岩有机碳与生烃潜量分布直方图

图4 干酪根类型分析图

2.3 有机质类型

沙三下亚段及沙四上亚段干酪根类型以Ⅰ，Ⅱ1型为主，少量为Ⅱ2、Ⅲ(图4)。

经过地球化学特征分析，发现青东凹陷沙四上亚段和沙三下亚段烃源岩地球化学特在具有明显的差异性(图5，6)。

沙四上亚段烃源岩具植烷优势，高伽马蜡烷。青东凹陷Es4烃源岩C29甾烷含量较高，表明其高等植物来源有机质含量较高，离物源区较近，湖盆面积小。

沙三下亚段烃源岩具姥鲛烷优势，C27甾烷含量较高，表明其有机质来源以低等水生生物为主，同时也有高等植物来源(图6)；伽马蜡烷都较低，代表了一种弱氧化-弱还原的环境。有一定量的重排甾烷和4-甲基甾烷，但2种成分含量较低，说明青东凹陷沙三下段还原程度偏高；同时，青东沙三下成熟度较低。

2.4 有机质成熟度

有机质成熟度是指沉积有机质在温度(主要与埋藏深度有关)、时间等因素的综合作用下向石油和天然气演化的程度[11]。常用的有机质成熟度指标为镜质体反射率(Ro)。镜质体是高等植物木质素经过一系列降解、凝胶化作用而形成的凝胶体。在泥盆纪以前，高等植物尚未出现，当时的沉积地层中不含镜质体，并且在海相碳酸盐岩中镜质体的含量也很低[12]。镜质体的反射率会随着成熟度的增加而增大的，其成熟过程具有不可逆性，是温度随着时间累积的过程。镜质体成熟演化的过程和干酪跟的热解过程一致，所以在油气勘探中，镜质体反射率可以有效的反应有机质的成熟度。结合青东凹陷的沉积时期及沉积特征，镜质体反射率可以用来反应烃源岩的有机质成熟度。

图5 青东凹陷沙四上亚段烃源岩地球化学特征

图6 青东凹陷沙三下亚段烃源岩地球化学特征

图7 青东凹陷镜质体反射率与深度关系图

经过对钻井资料进行分析，青东凹陷镜质体反射率Ro值在0.45%～0.85 %，随着深度的增加，Ro值也随之增大，呈线性相关，镜质体反射率Ro值小于0.5 %时，有机质处于未熟阶段。从图7可以看到，当深度在2 200 m时，有机质成熟度从低熟转为高熟。其中沙三下亚段Ro值在0.5%～0.65%之间，沙四段上亚段Ro值在0.65%～0.8%之间，处于成熟阶段。

3 结 论

沙三下亚段和沙四上亚段暗色泥岩的沉积特征之间存在继承性，均在中部洼陷处沉积厚度大，向四周沉积厚度变小，沉积厚度大且沉积范围广泛；沙三下亚段及沙四上亚段有机质丰度好，达到了优质烃源岩标准；凹陷内沙三下亚段和沙四上亚段烃源岩地球化学特在具有明显的差异性，沙三下亚段及沙四上亚段有机质干酪根类型以Ⅰ，Ⅱ1型为主，少量为 Ⅱ2，Ⅲ.沙三下亚段以低等水生生物物源为主，高等植物来源较少，表明离物源较远，湖盆面积较大。沙四上亚段有机质中高等植物含量较高，离物源区较近，湖盆面积小；镜质体反射率所反映的青东凹陷内沙三下亚段、沙四上亚段烃源岩有机质成熟度处于低熟—成熟之间，烃源岩演化程度处于生油窗的中后期，生烃潜力较强。

References

[1]周心怀,余一欣,汤良杰,等.渤海海域新生代盆地结构与构造单元划分[J].中国海上油气,2010，5(22):285-289.

ZHOU Xin-huai,YU Yi-xin,TANG Liang-jie,et al.Cenozoic offshore basin architecture and division of structural elements in Bohai sea[J].China Offshore Oil and Gas,2010，5(22):285-289.

[2]陈国童,王 亮,牛成民,等.青东凹陷凹中隆控藏作用分析[J].中国海上油气,2010，22(2):78-81.

CHEN Guo-tong,WANG Liang,NIU Cheng-min,et al.An analysis of the inner-sag up lift control over hydrocarbon accumulation in Qingdong sag[J].China Offshore Oil and Gas,2010,22(2):78-81.

[3]李克永,李文厚,陈全红,等.鄂尔多斯盆地安塞油田长10油层组富油因素分析[J].陕西师范大学学报：自然科学版，2011,39(2):89-93.

LI Ke-yong，LI Wen-hou，CHEN Quan-hong，et al.Research on the rule of reservoir enrichment of Chang10 Formation in Ansai oilfield of Ordos Basin[J].Journal of Shaanxi Normal University：Natural Science Edition，2011,39(2):89-93.

[4]程燕君,吴智平,李 伟，等.渤海湾盆地青东凹陷古近纪烃源岩热演化史研究[J].高校地质学报，2013,19(1):141-147.

CHENG Yan-jun，WU Zhi-ping，LI Wei，et al.Thermal history of paleogene source rocks in the Qingdong sag,Bohai bay basin[J].Geological Journal of China Universities，2013,19(1):141-147.

[5]何文祥,米立军,文志刚,等.渤东凹陷烃源岩生烃潜力研究[J].天然气工业，2005，25(5):14-17.

HE Wen-xiang,MI Li-jun,WEN Zhi-gang,et al.Hydrocarbon generation potential of the source rocks in Bo-dong seg[J].Natural Gas Industry,2005,25(5):14-17.

[6]王 勇,杨 萍.渤海湾盆地青东凹陷古近纪烃源岩生烃潜力分析[J].石油化工应用，2011,30(9):75-78.

WANG Yong，YANG Ping.Analysis of eogene carbonate in Shahejie formation in Qingdong sag,Bohai bay basin[J].Petrochemical industry Application，2011,30(9):75-78.

[7]陈顺霞.青东凹陷沙河街组沉积特征及有利砂体预测[D].东营:中国石油大学,2004.

CHEN Shun-xia.Qingdong Shahejie sedimentary characteristics and favorable sand prediction[D].Dongying:China University of Petroleum，2004.

[8]肖 晖,李建新,韩 伟,等.鄂尔多斯盆地南缘渭北隆起中新生代构造抬升及演化[J].西安科技大学学报,2013,9(5):576-583.

XIAO Hui,LI Jian-xin,HAN Wei,et al.The tectonic uplift time and evolution characteristics of Weibei uplift in the south edge of Ordos Basin[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2013,9(5):576-583.

[9]陈治中,吴学明,伍永平.构造应力复杂顶板变形演化特征[J].西安科技大学学报,2011,31(4):393-397.

CHEN Zhi-zhong,WU Xue-ming,WU Yong-ping.Deformation evolution characteristics of roof under complex tectonic stress[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology，2011,31(4):393-397.

[10]赵卫卫,王 军.惠民凹陷阳信洼陷油气成藏条件及分布规律[J].西安科技大学学报,2012,32(4):476-484.

ZHAO Wei-wei,WANG Jun.Hydrocarbon accumulation conditions and distribution in Yangxin Subsag of Huimin Sag[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology,2012,32(4):476-484.

[11]庞军刚,杨友运,李文厚,等.陆相含油气盆地古地貌恢复研究进展[J].西安科技大学学报,2013,33(4):424-430.

PANG Jun-gang,YANG You-yun,LI Wen-hou,et al.Study development of palaeogeomorphology reconstructions in continental facies hydrocarbon basin[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology,2013,33(4):424-430.

[12]李玉宏,孟祥振,罗然昊,等.陕北地区三叠系延长组长10段油藏原油特征及其来源[J].西安科技大学学报,2013,33(1):33-38.

LI Yu-hong,MENG Xiang-zhen,LUO Ran-hao,et al.Reservoir crude oil features of the Chang 10 layer in the north of Shaanxi province[J].Journal of Xi’an University of Science and Technology,2013,33(1):33-38.

Evaluation of paleogene hydrocarbon source rock in Qingdong sag,Bohaiwan Basin

WANG Wen-tong

(DesignInstitute，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510006,China)

In order to find favorable regional enrichment reservoir in Qingdong sag of Paleogene，guiding the production，hydrocarbon source rocks，which is the key factor of controlling reservoir formation and distribution，has been evaluated in comprehensive way.Affected by the Tanlu fault system，this area has complex structures，sedimentary type，sediment source of small and more.Based on the analysis of the regional geological structure，strata development characteristics and sedimentary facies types，combining geochemical data with logging and seismic，the research evaluated Qingdong Sag Es3 and Es4 source rock thickness，organic abundance，type of organic matter and organic maturity on Bohai Bay Basin.The results indicated that: the lower Section Es3 and the upper Section Es4 of dark mudstone develops lushly，the depression of the central of the dark mudstone develops larger thickness than others，Dark mudstone’s thickness in surrounding of the sunken becomes smaller.The abundance and mature of the organic matter of the upper Section Es4 is better than the lower Section Es3 ，in good quality rating.Both of the lower Section Es3 and the upper Section Es4 mainly bases on the type of I and Ⅱ1，and contains small amount of Ⅱ2and Ⅲ.As a whole，the source rock of the lower Section Es3 and the upper Section Es4 have a strong capacity of produce hydrocarbon.

Qingdong sag;hydrocarbon source rock;petroliferous potential

10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2015.0114

1672-9315(2015)01-0083-06

2014-10-20责任编辑:李克永作者简介：王文通(1985-)，男，陕西洋县人，实验师，E-mail:wtwang@scut.edu.cn

A