潜江凹陷毛场—马王庙地区新沟嘴组下段烃源岩地球化学特征

钟剑鸣，陈孔全，沈均均,孟江辉，蔡 俊

(1. 长江大学 非常规油气湖北省协同创新中心，湖北 武汉 430100； 2. 长江大学 油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北 武汉 430100)

0 前 言

毛场—马王庙地区位于江汉盆地潜江凹陷东北部，随着近年来老区油田油气资源储量的日益枯竭，加强了在毛场地区的油气勘探部署，并且取得很大的进展。在毛场斜坡带的构造脊部署的马116井、马82井、马84井、马85等井均钻遇油层，多口井试油获工业油流，显示该区油气勘探前景潜力巨大。目前针对该区及其周缘目的层位烃源岩特征研究较少，还有待加强和深入，为了明确勘探储量、提高勘探效益，厘清毛场—马王庙地区新沟嘴组新下段的烃源岩分布以及地球化学特征就显得尤为重要。

1 地质概况

江汉盆地地处扬子地块中部，盆地基底由中古生界的海相碳酸盐岩、碎屑岩和陆相含煤碎屑岩构成，经历燕山运动、喜山运动发育起来的中新生代断拗内陆盐湖盆地[1]。潜江凹陷位于江汉盆地中部，面积约为2 500 km2，呈北东—南西向展布，蕴含着丰富的油气资源。毛场—马王庙地区位于潜江凹陷的东北部，北接岳口低凸起，东邻通海口凸起，介于拖市断裂带和马王庙鼻状构造带之间，面积约400 km2，汉水断层、竹根滩断层、彭市河断层等深大断裂控制了区内白垩系沉积和构造格局(图1)。研究区主要目的层位为古新统的新沟嘴下段，下段是主要的产油层，自下而上分为Ex下Ⅲ油组、Ex下g、Ex下Ⅱ油组、Ex下Ⅰ油组、大膏层。

图1 毛场—马王庙地区井位分布

2 烃源岩分布特征及评价

2.1 暗色泥岩分布

研究区暗色泥岩普遍发育，厚度大，连续性好。纵向上毛场—马王庙地区有效烃源岩主要发育在Ex下Ⅱ、Ex下g以及Ex下Ⅲ油组上部，平面上烃源岩主要分布在马王庙油田主体部位和毛场斜坡带，为三角洲前缘亚相的一套暗色泥岩、石膏质泥岩与砂岩互层沉积[2]。烃源岩厚度在31～72 m之间，烃源岩最厚在总口—潘场向斜处，厚度普遍在100 m以上，为半深—深湖相的一套暗色泥岩沉积，往北烃源岩厚度逐渐减薄，往北至马4井、马78井烃源岩厚度减少至30 m左右(图2)。

图2 毛场—马王庙地区新沟嘴下段烃源岩等厚图

2.2 烃源岩评价

毛场—马王庙地区烃源岩有机质丰度整体较高，整体评价标准达到中—好的标准，其中有机碳含量介于0.08%～3.37%之间，平均值为0.75%，烃源岩生烃潜力较低，生烃潜量均值为2.04 mg/g，氯仿沥青“A”平均值为0.049 8%，最高值可达0.519 7%，含量在0.05%以上的中等烃源岩占样品总数的29.15%，可见本区相当一部分烃源岩生烃能力较好，可溶有机质丰富。烃源岩热解参数和全岩显微组分研究认为，烃源岩有机质类型主要以Ⅱ2型为主。

马王庙油田新下段烃源岩位于继承性古隆起上，烃源岩埋深较浅，烃源岩Ro值介于0.53%～0.87%，大部分Ro值在0.70%以下，Ro均值为0.66%，处于烃源岩热演化的未成熟—低成熟阶段。随着新下段烃源岩层向向斜内的延伸，埋深持续加大，在毛场斜坡带烃源岩Ro值普遍大于0.80%，烃源岩Ro值介于0.70%～1.00%，Ro均值为0.87%，处于烃源岩热演化的成熟阶段，可大量生成油气(图3)。

图3 毛场—马王庙地区烃源岩镜质体反射率和深度关系

3 烃源岩饱和烃生物标志化合物特征

3.1 正构烷烃和类异戊二烯烷烃

表1 毛场—马王庙地区烃源岩饱和烃色谱参数

从毛场—马王庙地区烃源岩饱和烃色谱参数可知(表1)，轻重比∑C21-/∑C22+为0.59～1.18，表明了这些烃源岩有机质来源都具有低等水生生物和陆源高等植物双重生源组成的特征。OEP为0.89～1.25，平均值为0.99，大部分数值接近1，表明烃源岩成熟度较高。姥鲛烷(Pr)和植烷(Ph)的分布特征常用来指示烃源岩沉积环境[3-4]，研究区烃源岩样的Pr/Ph为0.19～1.24，平均值为0.59，大部分数值小于1，表明烃源岩沉积环境均为还原环境。不同地区Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18组成分布的差异，可能与各地区沉积环境的不同有关，从研究区三个参数值组成的三角图上(图4)，马116井样品数据落入盐湖相的沉积区，其他的样品数据则落入半咸水—咸水的沉积区，可以看出不同地区沉积环境的差异性。

3.2 三环萜烷系列

三环萜烷系列是常见的生物标志化合物，三环萜烷分布特征的不同，预示着烃源岩成因特征的差异。一般研究认为，湖相和海相烃源岩的三环萜烷系列在C19-C26范围内呈现正态分布[3,5]。毛场—马王庙地区烃源岩三环萜烷系列丰度总体不高(表2)，三环贴/总萜最大值为0.45，最小值为0.03，平均值为0.11，三环萜烷分布样式与湖相烃源岩的相吻合，总体表现为以C23为主峰呈现正态分布。

图4 毛场斜坡带烃源岩样品Ph/nC17、Pr/Ph和Ph/nC18三角图

3.3 霍烷系列

霍烷系列化合物在烃源岩抽提物中普遍存在，是一类重要的生物标志化合物。江汉盆地为典型的盐湖盆地[6]，因此研究区烃源岩抽提物中表现为高伽马蜡烷，伽马蜡烷的富集常跟高盐度沉积环境有关[7-8]。研究区霍烷系列分布样式总体以C30藿烷为主峰，C31-C35升藿烷呈逐渐降低的阶梯状分布，马116井区的藿烷系列分布特征则相比其它地区有所差异，具体表现为高伽马蜡烷丰度和C35升藿烷翘尾巴特征(图5)，这可能与高盐度的强还原环境相关[7-11]。马116、马11井区伽马蜡烷/C30藿烷平均值为0.88，最高为1.34，C35藿烷/C34藿烷值平均值为1.03，最高值为1.32，为研究区最高的值(图6)，毛场和马王庙地区次之，伽马蜡烷/C30藿烷平均值为0.41，最高为0.76，C35藿烷/C34藿烷值平均值为0.60，最高值为0.81，表明从竹根断层下盘周兴场地区到毛场斜坡带和马王庙地区烃源岩沉积环境和水体盐度是逐渐降低的，指示马116、马11井区烃源岩沉积环境有别于其它地区，这与前文的研究是一致的。

图5 毛场—马王庙地区烃源岩样品甾烷、萜烷生物标志化合物分布

图6 毛场—马王庙地区烃源岩样品伽马蜡烷/C30藿烷与C35藿烷/C34藿烷相关图

3.4 甾烷系列

甾烷系列化合物是烃源岩中最常见的一类生物标志化合物，我们常用规则甾烷相对含量和其异构化参数来判别有机质生源输入组成和烃源岩热演化程度[3]。反映其有机组成的ααα-20R-C27/C29平均值为1.13，表明其有机质具有低等水生生物菌藻类和陆源高等植物双重生源。其中不同地区有机质类型又有略微区别，以马116、马11井区为代表的有机质类型主要为Ⅱ1型，规则甾烷特征呈“L”型分布(图5)，显示烃源岩规则甾烷以水生生物来源的ααα-20R-C27为主。位于毛场斜坡带的有机质类型主要为Ⅱ2型(图7)，规则甾烷特征呈反“L”型分布，显示烃源岩规则甾烷以陆源高等植物来源的ααα-20R-C29为主，此类Ⅱ2型烃源岩在毛场地区广泛分布，为研究区的主力烃源岩，规则甾烷相对组成的差异表明不同地区有机质类型的不同。研究区烃源岩的20S/(20S+20R)-C29甾烷和ββ/(ββ+αα)-C29甾烷两个成熟度指标显示(图8)，不同地区的烃源岩成熟度有所不同，其中毛场地区C29甾烷的两个异构化参数值均值分别为0.37和0.36，均为成熟烃源岩，马王庙地区烃源岩C29甾烷的两个异构化参数值均值分别为0.17和0.22，显示为未成熟烃源岩。

图7 毛场—马王庙地区烃源岩样品ααα-20R-C27-C29甾烷三角图

图8 毛场—马王庙地区烃源岩样品20S/(20S+20R)-C29甾烷和ββ/(ββ+αα)-C29甾烷相关图

图9 毛场—马王庙地区烃源岩样品Pr/Ph与甾烷/藿烷相关图

同时，本次研究发现Pr/Ph与甾烷/藿烷两者有良好的负相关关系(图9)，马116井的烃源岩样品甾烷/藿烷值平均值为1.21，最高值为1.40，而以马82、马85、马96井区为代表的毛场地区烃源岩样品甾烷/藿烷值均小于1，平均值为0.51，最大值仅为0.65，显示马116井区沉积环境有别于其他地区，变化趋势同前文研究相一致，这不难联想到这可能与不同地区沉积环境的水体盐度和还原程度有关，使得马116井区的烃源岩样品甾烷/藿烷值高于其他地区。

4 结 论

1)毛场—马王庙地区新沟嘴下段烃源岩发育，有效烃源岩主要发育在Ex下Ⅱ、Ex下g以及Ex下Ⅲ油组上部，烃源岩厚度在31～72 m之间，有机质丰度较高，平均值为0.75%，为中等级别以上烃源岩，有机质类型主要为Ⅱ2型，马王庙油田地区烃源岩成熟度较低，大部分Ro值在0.70%以下，Ro均值为0.66%，处于未成熟—低成熟阶段，毛场斜坡带烃源岩Ro值普遍大于0.80%，Ro均值为0.87%，处于烃源岩热演化的成熟阶段，可大量生成油气。

2)烃源岩饱和烃生物标志化合物研究表明，研究区烃源岩主要形成于半咸水湖相的还原沉积环境，具有低等水生生物和陆源高等植物双重生源。

3)研究区烃源岩具体可分为两类：A类烃源岩主要分布在竹根滩断层下盘的马11、马116井区附近区域，形成于咸水—盐湖相的强还原环境，有机质类型主要为Ⅱ1型的成熟烃源岩；B类烃源岩主要分布在毛场斜坡带，形成于半咸水湖相的还原环境，有机质类型主要为Ⅱ2型的成熟烃源岩，此类烃源岩在毛场斜坡带广泛分布，为本区主力烃源岩，从周兴场地区到毛场地区沉积环境的水体盐度和还原程度依次减小。

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