东海盆地西湖凹陷西部平湖组烃源岩特征研究

万延周

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335）

东海盆地1980开始油气钻探以来，西湖凹陷在平湖组获得了一系列的重大油气突破。近些年，通过加强勘探力度，平湖组烃源岩的研究也日益深化。一些学者在东海盆地西湖凹陷西部平湖组沉积、构造以及地球化学等方面的研究，取得一定的认识。其中，对烃源岩特征的地球化学研究主要集中在不同类型烃源岩的有机质类型和成熟度以及丰度等方面。由于资料条件的制约，对研究区平湖组烃源岩的研究，特别是有机质来源的研究，有待进一步加强。西湖凹陷平湖组烃源岩的发育受沉积环境、海平面变化以及古构造、古气候等因素影响[1]，有机质丰度和有机质类型主要受控于沉积环境。通过对烃源岩有机质来源和沉积物特征的研究，分析沉积环境特征，为油气勘探提供下一步工作方向。

相对于陆地勘探，海洋勘探岩心取样成本高，数量相对较少。充分发掘现有样品可靠地质信息，将有效降低勘探成本。本次研究在资料相对较少的情况下，探索利用氯仿沥青“A”组分中芳烃组分和饱和烃组分碳同位素组成以及碳同位素参数来区分烃源岩有机质来源，进而划分泥岩烃源岩类型，并通过干酪根显微组分鉴定、岩石热解分析以及镜质体反射率测定等检测，对烃源岩的有机质类型、有机质成熟度、有机质丰度等有机质特征进行研究，深挖研究区平湖组烃源岩地质信息，分析烃源岩特征以及有机质的沉积环境，为西湖凹陷西部平湖组烃源岩有机质特征研究探索新的思路。

西湖凹陷位于东海陆架盆地的浙东坳陷，西部与海礁隆起、渔山隆起相接，东部与钓鱼岛隆褶带相邻。西部斜坡带位于东海陆架盆地浙东坳陷西湖凹陷西部，与中央洼陷反转带相近，主要包括杭州斜坡和平湖斜坡以及天台斜坡。研究区主要位于西部斜坡带中部的平湖斜坡以及西次凹南部部分地区，面积约5000 km2（图1）。研究区主要钻遇新近系（更新统的东海群，上新统的三潭组，中新统的柳浪组、玉泉组、龙井组）、古近系（渐新统的花港组，始新统的平湖组）等地层，历经东海盆地构造发育史中的基隆运动、雁荡运动、瓯江运动、玉泉运动、花港运动、龙井运动、冲绳运动等多期构造运动[2-4]。

图1 西湖凹陷西部位置示意图(据文献[2]修改) Fig.1 Tectonic location in the western part of Xihu Sag (modified after reference[2])

西湖凹陷经历多期构造运动和不同沉积环境的演化，形成了平湖组不同的岩性组合，主要包括上、中、下三个岩性段，其岩性组合横向上也存在差异。其中：平湖组下段上部以灰色泥岩为主，夹粉砂岩和煤；
下段下部以灰、深灰色泥岩、灰质泥岩与砂岩互层，夹煤；
平湖组中段为灰、深灰色泥岩、灰质泥岩与粉砂岩、细砂岩互层，夹泥晶灰岩、砂质灰岩和煤；
平湖组上段为灰、深灰色泥岩与粉砂岩互层夹少量煤。此外，普遍发育沥青质薄煤层[3-4]。

西湖凹陷平湖组沉积方面受研究方向和方法技术的影响，对沉积环境的认识也存在差异。有学者研究认为西湖凹陷平湖组主要发育陆相沉积，其中，西部斜坡带主要表现为陆相沉积特征，局部出现海侵的沉积特征，以弱氧化—弱还原沉积背景下发育的河流三角洲沉积为主，局部发育海（湖）滩沉积[5]。也有学者研究认为西湖凹陷西斜坡主要发育海陆过渡环境和半封闭海湾环境，其中北部以受潮汐影响的三角洲—障壁海岸（潮坪—潟湖）沉积体系为主，中南部为潮坪半封闭海湾体系[6]。西湖凹陷断拗转换期发育的平湖组海陆过渡相烃源岩，是在温暖—潮湿的南亚热带型气候影响下，受保存条件和母质来源以及沉积—沉降速率等因素影响。有学者认为潮湿—温暖的气候、陆相的有机质、氧化性较强的保存条件、快速沉降的沉积背景、淡水—半咸水的沉积环境是西湖凹陷平湖组烃源岩的发育模式[7]。

利用碳同位素组成对烃源岩特征进行研究，有学者利用南方海相烃源岩有机质碳同位素来判断烃源岩的有机质类型[8]，利用陆相烃源岩碳同位素组成和海相烃源岩碳同位素组成来区分烃源岩有机质生源母质，并分析四川盆地沉积环境[9]，利用同位素组成异常研究塔里木盆地寒武系烃源岩有机质的物质来源[10]，利用烃源岩碳同位素特征来研究鄂尔多斯盆地烃源岩与沉积环境关系[11]。通过研究，烃源岩碳同位素组成变化一般受控于有机质母源，受后期成岩作用的干扰相对较小[12]。所以，烃源岩碳同位素组成特征常被用来研究陆海相有机质特征和分析沉积环境。

有学者[9,13]根据大量实验分析，认为氯仿沥青“A”组分中芳烃组分和饱和烃组分碳同位素可以区分陆相有机质和海相有机质，并归纳出经验公式δ13C芳烃=1.14δ13C饱和烃+5.46。碳同位素参数CV=0.47作为划分海陆相有机质的临界值（CV=-2.53δ13C饱和烃+2.22δ13C芳烃-11.65）。当碳同位素CV值大于0.47，一般代表样品的烃源岩有机质来源陆相环境；
当碳同位素CV值小于0.47，一般代表样品烃源岩有机质来源海相环境。碳同位素CV值以及饱和烃组分和芳烃组分碳同位素的关系只是用来分析样品有机质来自海相有机质还是陆相有机质，并非直接划分其沉积环境。本次对西湖凹陷西部平湖组17个煤岩、泥岩岩心样品进行研究，并通过碳同位素CV值以及饱和烃组分和芳烃组分碳同位素的关系对其中14个泥岩样品进行分析。

氯仿沥青“A”组分中芳烃组分的碳同位素值和饱和烃组分的碳同位素值显示（图2），西湖凹陷西部平湖组泥岩中小部分样品位于海相有机质区，大部分样品位于陆相有机质区。研究区始新统平湖组泥岩样品碳同位素CV值变化在0.014～7.671之间，平均值达2.544（图3）。西湖凹陷西部小部分样品碳同位素CV值小于0.47，其有机质来自海相有机质；
大部分样品碳同位素参数CV值大于0.47，其有机质来自陆相有机质。通过平湖组泥岩烃源岩样品饱和烃组分和芳烃组分碳同位素组成以及CV值分析，认为14个泥岩样品中有3个样品有机质来源海相有机质；
有11个样品有机质来源于陆相有机质（图2、图3）。硼含量对咸淡水环境起一定的指示作用，通常认为淡水环境沉积物硼含量较低，咸水环境沉积物的硼含量较高。西湖凹陷西部斜坡带中南部平湖组存在样品硼含量大于60×10-6，一般认为该样品发育于半咸水到咸水的沉积环境[1]。西湖凹陷西部斜坡带平湖组平均盐度小于5 ‰，小于现代长江口和青海湖的盐度，更远小于34.7 ‰的平均海洋盐度，平湖组整体呈现陆相淡水特征，局部存在海侵作用的影响[5]。平湖组有孔虫、介形虫组合显示，西湖凹陷西斜坡北部以三角洲和河口湾相陆相沉积为主，但存在海侵影响；
中部发育三角洲和潮坪—潟湖沉积，海陆相沉积交替发育；
南部全部潮坪、潮坪—潟湖化，海侵影响达到最大[6]。结合前人资料,研究区在平湖组沉积期主要发育陆相有机质，但在中南部地区样品存在海相有机质供给,研究区局部存在海侵现象。

图2 西湖凹陷西部平湖组泥岩烃源岩样品芳烃组分和饱和烃组分碳同位素组成分布图(据文献[9,13]修改)Fig.2 Isotopic composition the carbon isotopic of aromatic hydrocarbon and saturated hydrocarbon of mudstone source rocks of Pinghu formation in the western part of Xihu Sag(modified after reference [9,13])

图3 西湖凹陷西部平湖组泥岩样品CV值分布图(据文献[9,13]修改) Fig.3 Distribution of CV values of mudstone source rocks of Pinghu formation in the western part of Xihu Sag (modified after reference [9,13])

研究烃源岩有机质类型的方法和手段有很多，常用的有岩石热解分析和干酪根显微组分鉴定等。参考烃源岩有机质类型划分标准[14]，通过干酪根显微组分含量和烃源岩热解最高峰温以及岩石热解氢指数等，划分烃源岩有机质类型。

根据烃源岩干酪根显微组分分析，平湖组泥岩样品腐泥组含量在22%～88%之间，平均值为48.28%，壳质组含量在0～4%之间，平均值为1.897%，镜质组含量在1.67%～23.33%之间，平均值为11.768%，惰质组含量在6.33%～63.37%之间，平均值为38.028%。平湖组泥岩样品类型指数在-50.66～81.59之间，平均值为2.355，其中：陆相有机质样品的类型指数在-44.75～81.59之间，平均值为7.002；
海相有机质样品类型指数在-50.66～6.25之间，平均值为-13.137。海相有机质样品腐泥组含量比陆相有机质样品低；
陆相有机质样品惰质组含量比海相有机质样品低；
海相有机质样品和陆相有机质样品壳质组、镜质组含量相近（海相有机质样品镜质组、壳质组含量略高）。海相有机质样品类型指数比陆相有机质样品低。通过类型测试和干酪根显微组分鉴定，分析认为研究区平湖组烃源岩发育Ⅱ2、Ⅲ型干酪根（表1），整体以Ⅲ型干酪根为主，其中，中部和北部样品发育Ⅱ2型干酪根。

表1 研究区平湖组泥岩烃源岩干酪根组分统计表Table 1 Statistics of kerogen components of mudstone source rocks of Pinghu Formation in the study area

研究区平湖组泥岩样品岩石热解最高峰温Tmax位于432～452°C之间，平均值为444.64°C。其中：海相有机质样品岩石热解最高峰温位于432～446°C之间，平均值为440.67°C；
陆相有机质样品岩石热解最高峰温位于436～452°C之间，平均值为445.73°C。西湖凹陷西部平湖组海相有机质泥岩样品比陆相有机质泥岩样品岩石热解最高峰温略低。平湖组泥岩样品岩石热解氢指数HI位于81～173 mg/g之间，平均值为121.07 mg/g。平湖组海陆相有机质泥岩样品岩石热解氢指数相近，其中，陆相有机质样品岩石热解氢指数略高，但主体小于150 mg/g。岩石热解氢指数分析认为研究区平湖组烃源岩发育Ⅱ2、Ⅲ型干酪根，整体以Ⅲ型干酪根为主，其中，中部和北部发育Ⅱ2型干酪根（图4）。结合烃源岩有机质碳同位素特征以及沉积资料[1,5-7]，研究区中部在平湖组沉积期，海相有机质供给在一定程度上影响烃源岩干酪根类型。

图4 西湖凹陷西部平湖组泥岩烃源岩HI与Tmax划分类型图(据文献[1,14]修改)Fig.4 Classification type of HI and Tmax of mudstone source rocks of Pinghu formation in the western part of Xihu Sag (modified after reference [1,14])

分析烃源岩有机质成熟度的方法有很多，本次研究选用镜质体反射率测定和岩石热解分析等方法对有机质成熟度进行分析。参考不同岩性烃源岩有机质成熟度划分标准[14-16]，通过镜质体反射率Ro和岩石热解最高峰温Tmax等参数，对西湖凹陷西部平湖组烃源岩有机质成熟度进行研究。

研究区平湖组泥岩样品镜质体反射率Ro值位于0.706%～0.949%之间，平均值为0.786%。其中：陆相有机质样品镜质体反射率Ro值位于0.706%～0.949%之间，平均值为0.783%；
海相有机质样品镜质体反射率Ro值位于0.733%～0.924%之间，平均值为0.799%。煤岩样品镜质体反射率Ro值位于0.539%～0.955%之间，平均值为0.759%。镜质体反射率显示西湖凹陷西部平湖组烃源岩已进入成熟阶段，但主体尚未达到过成熟阶段（图5）。

图5 图5 西湖凹陷西部平湖组烃源岩Tmax与Ro关系图(据文献[14]修改)Fig.5 Relationship between Tmax and Ro of source rocks of Pinghu formation in the western part of Xihu Sag (modified after reference [14])

平湖组泥岩样品热解最高峰温Tmax位于432～452°C之间。其中，2个样品热解最高峰温位于430～440°C之间，1个样品热解最高峰温位于450～460°C之间，其余样品热解最高峰温都位于440～450°C之间。西湖凹陷西部平湖组煤岩样品热解最高峰温主体略高，位于444～448°C之间，平均值为446.3°C。热解最高峰温显示，西湖凹陷西部平湖组烃源岩主体已进入成熟阶段（图 4）。

有机质丰度是烃源岩评价中重要的参数之一，直接影响生烃潜力。而有机质丰度又受有机质来源影响。通过对不同类型样品的分析，并参考成熟阶段烃源岩的评价标准[14]（表2），对西湖凹陷西部平湖组样品有机质丰度进行分析。

表2 西湖凹陷西部平湖组烃源岩评价标准(据文献[14]修改) Table 2 Evaluation standard of source rocks of Pinghu formation in the western part of Xihu Sag (modified after reference [14])

西湖凹陷西部平湖组泥岩样品有机碳TOC变化范围为0.11%～3.68%，平均值为0.90%，其中：海相有机质泥岩样品有机碳TOC变化范围为0.36%～0.89%，平均值为0.62%；
陆相有机质泥岩样品有机碳TOC变化范围为0.11%～3.68%，平均值为0.98%。海相有机质泥岩样品主体为中等泥岩烃源岩，陆相有机质泥岩样品主体可达中等—好泥岩烃源岩。平湖组煤岩样品有机碳TOC变化范围为53.29%～67.31%，平均值为58.44%。煤岩样品达到好煤岩烃源岩。（图6）。泥岩烃源岩样品岩石热解生烃潜量S1+S2变化范围为0.11～6.03 mg/g，平均值为1.32 mg/g。其中：海相有机质泥岩样品热解生烃潜量S1+S2变化范围为0.76～0.91 mg/g，平均值为0.85 mg/g；
陆相有机质泥岩样品热解生烃潜量S1+S2变化范围为0.11～6.03 mg/g，平均值为1.45 mg/g。陆相有机质泥岩样品主体为中等泥岩烃源岩，而海相有机质泥岩样品主体皆为差泥岩烃源岩。西湖凹陷西部平湖组煤岩样品岩石热解生烃潜量S1+S2变化范围为158.76～223.95 mg/g，平均值为180.80 mg/g，为好煤岩烃源岩（图6）。平湖组泥岩烃源岩样品有机碳TOC和岩石热解生烃潜量S1+S2数据显示研究区中北部烃源岩有机质丰度较高。

图6 西湖凹陷西部岩石热解TOC与S1+S2判断烃源岩质量图(据文献[1,14]修改)Fig.6 Evaluation of source rocks according to thermal decomposition TOC and S1+S2 of Pinghu formation in the western part of Xihu Sag (modified after reference [1,14])

泥岩样品氯仿沥青“A”含量变化范围为0.0132%～ 0.2339%，平均值为0.05975%。其中：陆相有机质泥岩样品氯仿沥青“A”含量变化范围为0.0192%～0.2339%，平均值为0.06992%；
海相有机质泥岩样品氯仿沥青“A”含量变化范围为0.0132%～0.0368%，平均值为0.0224%。陆相有机质泥岩样品大部分为好泥岩烃源岩，海相有机质泥岩样品大部分为差泥岩烃源岩。平湖组泥岩样品氢指数HI变化范围为81～173 mg/g，平均值为121.07 mg/g。其中：海相有机质泥岩样品氢指数HI变化范围为93～142 mg/g，平均值为119.33 mg/g；
陆相有机质泥岩样品氢指数HI变化范围为81～173 mg/g，平均值为121.55 mg/g。西湖凹陷西部平湖组泥岩样品整体评价为中等泥岩烃源岩。平湖组煤岩样品氢指数HI变化范围为277%～323%，平均值为294.33%，根据评价标准[17]，为好煤岩烃源岩。

研究区平湖组烃源岩已进入成熟阶段，通过氢指数HI和生烃潜量S1+S2、有机碳TOC以及氯仿沥青“A”含量等分析，研究认为西湖凹陷西部平湖组海相有机质泥岩样品整体为差—中等泥岩烃源岩；
陆相有机质泥岩样品丰度较高，整体为中等—好泥岩烃源岩；
煤岩烃源岩样品丰度较高，主体为好煤岩烃源岩。平湖组烃源岩地球化学数据显示研究区中北部烃源岩有机质丰度较高。结合沉积环境[1,5-7]，认为西湖凹陷西部平湖组有效烃源岩的主力为煤岩和陆相有机质泥岩，尚未发现优质海相有机质泥岩烃源岩。通过地球化学、地震地层学、构造地质学和沉积岩石学等多学科协作，综合分析研究，探索有效烃源岩发育区，可以为下一步勘探研究提供指示性方向。

总的来说，西湖凹陷西部平湖组烃源岩主体热演化到成熟阶段。参考泥岩和煤岩烃源岩评价标准，平湖组烃源岩丰度较高，其中，煤岩烃源岩品质较好，可达好烃源岩；
陆相有机质泥岩主体为中等—好泥岩烃源岩；
海相有机质泥岩主体为差—中等泥岩烃源岩。有学者认为Ⅲ型煤岩烃源岩以生气为主[18-19]。西湖凹陷西部平湖组发育Ⅱ2、Ⅲ型烃源岩，具备一定的生烃潜力，值得加大研究力度。

（1）西湖凹陷西部平湖组烃源岩主体已进入成熟阶段，尚未达到过成熟阶段。

（2）西湖凹陷西部平湖组烃源岩主要发育Ⅲ型干酪根，中北部发育Ⅱ2型干酪根。烃源岩有机质来源的差异，在一定程度上影响研究区烃源岩干酪根类型。

（3）西湖凹陷西部平湖组煤岩烃源岩主体为好煤岩烃源岩，不同类型泥岩烃源岩的品质参差不齐。其中，海相有机质泥岩烃源岩主体为差—中泥岩烃源岩；
陆相有机质泥岩烃源岩主体为中—好泥岩烃源岩。

（4）西湖凹陷西部平湖组海陆相沉积环境提供不同的有机质来源，影响到烃源岩的有机质丰度，进而影响有效烃源岩的展布。利用有机质来源分析探索烃源岩发育区，将为研究区下一步油气勘探提供新思路。

猜你喜欢 源岩海相平湖 源储侧接式油气侧向运移路径厘定方法及其应用大庆石油地质与开发(2022年1期)2022-05-22惠州凹陷惠州A构造烃源岩地球化学特征及油源对比成都理工大学学报（自然科学版）(2022年2期)2022-04-02卓越平湖晴翠售楼处现代装饰(2021年5期)2021-12-02海相软土地区铁路深长双向搅拌桩复合地基加固效果分析铁道建筑技术(2021年3期)2021-07-21塔里木盆地西缘乌恰地区海相砂岩型铜矿的发现及对找矿的指示意义矿产勘查(2020年4期)2020-12-28吟荷东坡赤壁诗词(2020年5期)2020-11-06松辽盆地西部斜坡区JTD1井上白垩统嫩江组烃源岩芳烃地球化学特征石油天然气学报(2020年2期)2020-09-04YS1井络合铁脱硫液参数优化研究中国新技术新产品(2019年16期)2019-10-23珠-坳陷北部洼陷带始新统半深-深湖相烃源岩综合判识中国海上油气(2015年3期)2015-07-01平湖秋月小说月刊(2015年4期)2015-04-18

推荐访问:平湖 东海 西湖