沧东凹陷沙河街组低熟烃源岩生烃特征

邹磊落

(中国石油大港油田 勘探开发研究院，天津 大港 300280)

沧东凹陷沙河街组低熟烃源岩生烃特征

邹磊落

(中国石油大港油田 勘探开发研究院，天津 大港 300280)

通过对前期勘探历程了解，认识到沧东凹陷沙河街组烃源岩可能形成低熟油气，但对于沙河街组浅凹陷的烃源岩未开展过全面的研究。因此，主要针对沧东凹陷沙河街组烃源岩分布、有机质丰度、有机质类型、热演化特征和生排烃特征，开展低熟泥页岩油气生成综合研究。研究表明沧东凹陷沙河街组烃源岩虽然埋藏偏浅，演化程度低，但分布范围广、厚度大、有机质丰度高、类型好，从生排烃模拟实验和热演化等方面看，具备形成未熟－低熟油气的能力。

低熟烃源岩;沧东凹陷;沙河街组

沧东凹陷即黄骅坳陷孔店凸起以南，夹持于沧东、埕宁两大断裂之间，为一个大型复式地堑构造［1］。虽然孔店南部勘探开发的主力层系一直是孔店组，但沙河街组地层作为后备勘探层系，受到越来越多的关注，主要是由于沧东凹陷沙河街组时期发育了多个具备较好生油气潜力的次凹，值得特别提出的是本区沙一段还发育有一定厚度的优质油页岩，将大大增加沧东凹陷资源规模和勘探潜力。

沙河街组地层作为后备勘探层系，受到越来越多的关注，钻探揭示在沧东、乌马营、盐山等地区见到源于沙河街组的油气，早期钻探揭示的W1井浅层低温混合气δ13C1:－54‰～－60‰，一般形成于未－低成熟阶段［2］，位于生油窗附近，且从色谱分析表明W1井原油主要来自于沙一下段未熟－低熟烃源岩，预示着沧东凹陷沙河街组浅凹陷源岩具有形成低熟油气的条件。

1 烃源岩基本特征分析

沧东凹陷沙三段和沙一段地层在全区范围内均较发育，沉积厚度较大，而沙二段在大部分区域均发生缺失。为更好地分析沧东凹陷沙河街组地层烃源岩的特征，主要开展了沙三段和沙一段暗色泥页岩的分布范围、有机质丰度、有机质类型、热演化特征等研究。

沙三段以暗色泥岩为主，暗色泥岩厚度一般在150～500 m，占地层厚度的79.43%。沙一段暗色泥岩厚度在100～400 m左右，最厚处主要分布在沧东凹陷西部地区(暗色泥岩厚度达634 m)，南皮斜坡区暗色泥岩厚度一般在50～250 m。盐山次凹暗色泥岩厚度一般在50～300 m。沧东凹陷沙一段油页岩发育比较普遍，分布较广，厚度大于5 m以上油页岩面积达到1500 km2，油页岩厚度主要在5～20 m，厚度大于15 m油页岩面积达300 km2。

沙三段暗色泥岩有机质丰度 TOC平均为2.15%，范围为0.27% ～10.85%;S1+S2平均为5.25 mg/g，范围为0.11～10.05 mg/g;沥青“A”含量平均为0.14%，范围为0.01%～0.57%;HC平均含量为628.36 ppm，范围为45.57～3685.23 ppm;综合分析达到了中等－好烃源岩的标准［3］。沥青“A”/TOC平均值为7.68%，最大可达41.93%，具备形成未熟－低熟原油的潜力。(表1)。沙一段暗色泥岩TOC平均为2.39%，范围为0.2%～5.83%; S1+S2平均为15.05 mg/g，范围为4.81～20.54 mg/g;沥青“A”含量平均为0.16%，范围为0.02%～0.68%;HC平均含量为 550.34 ppm，范围为55.33～3535 ppm。沙一段油页岩 TOC平均为3.25%，范围为1.65% ～4.54%;S1+S2平均为18.59 mg/g，范围为4.81～29.19 mg/g;沥青“A”含量平均为0.51%，范围为0.23%～1.02%;HC平均含量为1217.92 ppm，范围为439～2521 ppm，达到优质烃源岩的标准［3］(表1)。

沧东凹陷沙河街组有机质类型总体上都较好。但在纵向上还是略有差异，沙三段主要以Ⅱ2型母质为主，沙一段以Ⅱ1型母质为主(表2)。

表1 沧东凹陷沙河街组烃源岩有机质丰度特征

表2 沧东－南皮凹陷暗色泥岩不溶有机质类型参数统计表

沙三段底界埋深大部分集中在1500～3000 m，烃源岩镜质体反射率Ro基本分布区间为0.3%～0.9%，主体分布在0.3%～0.4%之间，大部分没有进入成熟门限，处于未低熟－成熟阶段。沙一段地层总体埋深不是很大，底界埋深在1400～2400 m，烃源岩镜质体反射率Ro基本分布区间为0.25%～0.45%，处于未成熟阶段。

2 烃源岩生排烃特征研究

通过对大量实验数据研究表明从沙一段烃源岩沥青“A”/Toc就开始大于5%排烃阀值［4］，但HC/ Toc在成熟门限之上多小于3%，排烃率低。沙三段沥青“A”/Toc及HC/Toc大部分均分别超过了5%和3%的排烃阀值，说明沙三段烃源岩已经开始大量排烃。其中沙一段虽然HC/Toc值较低，但沥青“A”/Toc相对处于成熟门限之上的其它层段较高，且类型相对较好，具备形成未熟－低熟油的能力。从转化程度来看，虽然本地区热演化程度较低，但泥页岩仍具备很强的生排烃能力。

选取沧东凹陷有机质丰度较高有机质类型较好的M14井沙一段油页岩进行热模拟实验方法研究烃源岩的生烃、排烃特征。原样Ro=0.38%，Tmax =428℃，处于未成熟阶段，其沥青“A”(即残留油)高达0.3598%，转化率沥青“A”/Toc=7.66%(76.6 kg/t·Toc)。随着模拟温度升高，烃气产率逐渐升高逐渐增加，但300℃以前增加缓慢，从350℃开始急剧上升(365.0 kg/t·Toc)，400℃时达到537.4 kg/t·Toc，但大量生气稍晚一些，可能与有机质类型相对较好有关。随模拟温度升高各种油的产率逐步增加，在200℃(R o≈0.53%)出现第一个生油高峰，总生油量高达200.0 kg/t·Toc，第二个生油高峰出现在 300℃(R o≈0.84%)，总生油量高达310.3 kg/t·Toc。实验表明油页岩在低演化阶段就已经有烃类生成，可以生成大量的未熟油气。由此可见沧东凹陷沙河街组油页岩生烃母质好，生排烃较早，也可以生成未熟－低熟油，并且油、气生成量较大。

图1 沧东凹陷沙河街组热演化剖面图

通过对沙河街组烃源岩进行热模拟实验和热演化剖面分析确定沧东凹陷沙河街组浅凹陷烃源岩埋深在1600 m(R o大致为0.3%)时达到未熟－低熟生烃门限，埋深达到2000 m时开始大量排烃，埋深达到2400 m时达到排烃高峰期(图1)。

3 结论

综上所述沧东凹陷沙三段暗色泥岩分布范围广、厚度大，但埋深偏浅，埋深大部分集中在1500～3000 m，热演化程度低，以较低成熟烃源岩为主，成熟烃源岩仅分布在沧东凹陷的中心区域。沙一段地层烃源岩总体埋深不是很大，底界埋深在1400～2400 m左右，属于未熟～低成熟烃源岩。综合研究表明沧东凹陷沙河街组浅凹陷低熟泥页岩可作为有效烃源岩，值得特别提出的是本区沙一段发育优质油页岩，有机质类型好、丰度高，如果未熟－低熟油形成基础好，且能够形成规模聚集，将大大增加沧东凹陷资源规模，增强勘探潜力。

［1］大港油田科技丛书编委会.第三系石油地质基础［M］.北京:石油工业出版社，1999:1－151.

［2］秦建中.中国烃源岩［M］.北京:科学出版社，2005:368－435.

［3］黄第藩，李晋超.陆相沉积中的未熟－低熟石油及其意义［J］.石油学报，1987，8(1):1－9.

［4］候读杰，林壬子，王培荣.烃源岩排烃的模拟试验研究［J］.新疆石油地质，1991，12(4):307－315.

［5］国建英，王东良，于学敏，等.黄骅坳陷孔南地区油页岩的排烃模拟试验［J］.石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2009，31(2):1－5.

［责任编辑 李晓霞］

Hydrocarbon Generation Characteristics of the Shahejie Formation Low-mature Source Rock in Cangdong Sag

ZOU Lei－luo

(Research Institute of Exploration and Development，Dagang Oilfield，CNPC，Tianjin 300280，China)

Through the course of the preliminary exploration，we know that theremay be immature oil and gas from the Shahejie source rocks in Cangdong sag，but the Shahejie formation source rocks have notbeen carried outa comprehensive study.This papermainly dealswith the distribution of Shahejie source rocks in Cangdong sag，their organic matter abundance，their types of organicmatters，and the thermal evolution of hydrocarbon generation and expulsion characteristics，then carries a comprehensive study on immature oil and gas generation.These studies have shown that the Shahejie source rocks buried although lighter，low evolution degree，but widely distributed，large thickness，high organic matter abundance，type of good.As to the hydrocarbon generation and expulsion simulation and thermal evolution，etc，the immature source rocks have the ability of immature oil and gas generation.

Immature Source Rocks;Cangdong Sag;Shahejie Formation

TE122.1

A

1004－602X(2015)03－0054－03

10.13876/J.cnki.ydnse.2015.03.054

2015 -06 -15

中国石油天然气集团公司重大科技专项“第四次油气资源评价”(2013E－050204)

邹磊落(1983—)，男，湖南岳阳人，中国石油大港油田工程师。