姜雪 ，鄒華耀 ，楊元元

（1.中海石油（中國）有限公司北京研究中心，北京 100027；2.中國石油大學（北京）博士后流動站，北京 102249；3.中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249）

0 引言

烴源巖作為油氣運移的起點，是形成大中型油氣田的物質(zhì)基礎，它的非均質(zhì)性是產(chǎn)生油氣分布富集和貧化現(xiàn)象的最核心因素［1-4］。就陸相斷陷盆地而言，諸多影響湖相烴源巖發(fā)育的因素，可歸類為宏觀層面和微觀層面。宏觀層面，構造運動決定盆地蓄水空間的形成和消亡，是湖相烴源巖形成的決定性因素，在一定的構造背景下，湖相烴源巖發(fā)育的非均質(zhì)性還與古氣候條件、古湖泊的生產(chǎn)力以及良好的保存條件3個因素息息相關［5-17］。微觀層面，可以通過烴源巖層理構造比對以及不同構造特征泥質(zhì)巖類的干酪根產(chǎn)物組成方面的差異，來探討烴源巖生烴潛力的差異。

就遼東灣地區(qū)而言，前人對其烴源巖開展的研究多集中于對有機質(zhì)豐度、類型、成熟度等方面即烴源巖有機地化特征的常規(guī)分析［18-22］，部分研究成果也不同程度地揭示到構造、古氣候等宏觀層面因素對湖相烴源巖發(fā)育的控制作用［23-24］，但少見關于微觀層面因素對遼東灣地區(qū)3套湖相烴源巖發(fā)育影響方面的探討。筆者主要基于近年對遼東灣地區(qū)烴源巖研究的積累，從烴源巖層理構造及不同構造特征的泥質(zhì)巖類的干酪根產(chǎn)物組成方面的差異,來探討烴源巖生烴潛力的差異。宏觀與微觀層面的兼顧分析，將有助于全面認清優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育和分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)更多優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的地區(qū)和層系，進而擴大油氣勘探領域。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

遼東灣地區(qū)是指渤海東北部海域，面積約2.6×104km2。本區(qū)構造上屬于渤海灣盆地下遼河坳陷在海域的延伸，是一個NE走向的狹長構造帶，共劃分為“三凹二凸”5個次級構造單元（見圖 1）［25-31］。 整個坳陷充填斷陷期的古近系和坳陷期的新近系，前人研究表明，遼東灣地區(qū)自下而上發(fā)育沙河街三段、沙河街一段和東下段（東三段和東二下亞段）3套古近系湖相烴源巖。

圖1 遼東灣地區(qū)地理位置及古近紀構造區(qū)劃

2 烴源巖特征

遼東灣地區(qū)3套古近系湖相烴源巖雖然都廣泛分布，但在豐度、類型等方面略有差異。有機質(zhì)豐度特征如圖2所示，沙三段和沙一段烴源巖均為好的烴源巖，東下段烴源巖的有機質(zhì)豐度稍遜于沙河街組，為一套中—好的烴源巖。圖3揭示出3套烴源巖的有機質(zhì)類型整體以Ⅱ型為主，Ⅰ型和Ⅲ型很少，具體而言，沙三段烴源巖有機質(zhì)以ⅡA型為主，ⅡB型次之；沙一段烴源巖有機質(zhì)以ⅡA型為主，Ⅰ型次之；東下段烴源巖有機質(zhì)以ⅡA型和ⅡB型為主?？傮w上沙一段烴源巖有機質(zhì)類型稍好。

圖2 遼東灣地區(qū)烴源巖有機質(zhì)豐度分布特征

圖3 遼東灣地區(qū)不同地層單元的烴源巖有機質(zhì)類型

3 影響烴源巖生烴潛力的微觀因素

半咸水環(huán)境下的淺湖及淡水環(huán)境下的半深湖相泥質(zhì)巖類構成了遼東灣地區(qū)烴源巖的主體巖性。泥質(zhì)巖沉積貌似單一，均為暗色細粒沉積，實際上卻是非常復雜的，存在多種不同的巖石類型。而且作為陸源碎屑沉積最細粒部分，泥質(zhì)巖也蘊藏著地史演化過程中沉積環(huán)境變化以及無機和有機界、地質(zhì)和天文事件等多方面的豐富信息［31-35］。

具體而言，遼東灣地區(qū)3套烴源巖層系的巖石類型宏觀上也是有所不同的，其中，沙三段烴源巖主要為暗色泥巖、頁巖和褐色油頁巖；沙一段是古近系的特殊巖性段，烴源巖巖石類型包括暗色泥巖、灰褐色油頁巖、頁巖、泥灰?guī)r；東下段的烴源巖類型主要為深灰色泥巖。紋層是泥質(zhì)巖中重要的微觀沉積構造之一，依據(jù)標本和顯微特征分析，綜合歸納出遼東灣地區(qū)泥質(zhì)巖類烴源巖主要可分為塊狀泥巖、鈣質(zhì)塊狀泥巖、紋層狀泥巖、鈣質(zhì)紋層狀泥巖、頁巖、鈣質(zhì)頁巖、油頁巖、鈣質(zhì)油頁巖等幾類。為了更清晰地闡述結論，研究中將頁巖和泥巖統(tǒng)一處理，按照泥質(zhì)巖類是否具紋層狀構造和是否含鈣，進一步合并為以下4類：塊狀泥巖、鈣質(zhì)塊狀泥巖、紋層狀泥巖和鈣質(zhì)紋層狀泥巖。

研究中所取的巖心樣品均是遠離物源區(qū)、不受物源區(qū)影響的穩(wěn)定水體中、能代表各烴源巖層段典型特征的泥質(zhì)巖類樣品。對遼東灣地區(qū)4口典型井的13個樣品進行了熱解分析，結果顯示，泥巖的構造因塊狀和紋層狀的不同而顯現(xiàn)出不同的生烴潛力。初步分析結論為：塊狀泥質(zhì)巖類的生烴潛力較低，鈣質(zhì)紋層狀泥質(zhì)巖類較高，而紋層狀泥質(zhì)巖類和鈣質(zhì)塊狀泥質(zhì)巖類的生烴潛力相當，介于塊狀和鈣質(zhì)紋層狀泥質(zhì)巖類之間（見圖 4、表 1）。

圖4 典型烴源巖S2-TOC及HI-Tmax相關關系

為了探尋不同構造特征的泥質(zhì)巖類生烴潛力不同的內(nèi)在原因，本次研究對部分樣品進干酪根熱解氣相色譜分析，以圖4中的①和②2個樣品為例進行說明。

鈣質(zhì)塊狀泥巖（見圖5a）：塊狀構造，顯微鏡下紋層較少見，各種礦物及有機質(zhì)較為均勻的混合，偶見少量的粉砂紋層，壓實效應導致有機質(zhì)和黏土礦物略具有一定的水平定向性。一般認為，塊狀構造是由于沉積物的快速堆積導致碎屑顆粒來不及分異而形成，快速堆積的這種沉積背景必然不利于有機質(zhì)的形成，從而導致生烴潛力整體偏低。

表1 遼東灣地區(qū)不同沉積構造的烴源巖有機質(zhì)豐度和類型評價

圖5 LDS-1井塊狀泥巖和紋層狀泥巖典型樣品顯微特征

鈣質(zhì)紋層狀泥巖（見圖5b）：紋層理較為發(fā)育，但紋層的厚度和連續(xù)性不均勻，顯微鏡下碳酸鹽紋層、黏土礦物紋層和富有機質(zhì)紋層交互發(fā)育，顯示出明暗相間的條紋，這往往是由于季節(jié)性氣候變化以及母巖類型的差異導致沉積物供給在成分上發(fā)生的變化。水平紋層指示較弱的水動力條件，由懸浮物沉積而成，往往出現(xiàn)于湖泊深水區(qū)等低能環(huán)境中，穩(wěn)定的深水條件有利于水體分層，具備良好的還原環(huán)境，有利于有機質(zhì)的保存，故具有較高的生烴潛力。

干酪根熱解氣相色譜分析，可以反映大分子干酪根成烴過程中烴類組成的特征信息，且受成熟度的影響較小。如圖6所示，塊狀泥質(zhì)巖類和紋層狀泥質(zhì)巖類在分子結構上明顯不同，這是2類烴源巖生烴潛力不同的內(nèi)在根本誘因。塊狀泥質(zhì)巖類干酪根熱解產(chǎn)物中（見圖6a），正構烷烴和正構烯烴含量較低，且在正構烯、烷烴峰群之間的鋸齒形小峰較多，這些小峰主要是芳烴、環(huán)烷烴、異構烯、烷烴等，即這些鋸齒形的小峰發(fā)育，則表明具不飽和價的碳原子發(fā)育，穩(wěn)定性差，故生烴潛力偏低；而紋層狀泥質(zhì)巖類干酪根熱解產(chǎn)物（見圖6b）富含正構烷烴和正構烯烴，芳烴含量低，即具飽和價的碳原子發(fā)育，分子結構穩(wěn)定，故整體生烴潛力高。

4 結論

1）遼東灣地區(qū)發(fā)育的3套泥質(zhì)巖類湖相烴源巖可歸類為塊狀泥巖、鈣質(zhì)塊狀泥巖、紋層狀泥巖和鈣質(zhì)紋層狀泥巖4大類。

2）巖石熱解分析揭示出泥質(zhì)巖類的構造因塊狀和紋層狀的不同而顯現(xiàn)出不同的生烴潛力：塊狀泥質(zhì)巖類的生烴潛力較低，鈣質(zhì)紋層狀泥質(zhì)巖類較高，而紋層狀泥質(zhì)巖類和鈣質(zhì)塊狀泥質(zhì)巖類生烴潛力相當，介于塊狀和鈣質(zhì)紋層狀泥質(zhì)巖類之間。

3）干酪根熱解氣相色譜分析表明：塊狀泥質(zhì)巖類由于分子結構中具有相對較低的正構烷烴和正構烯烴含量，且含有較多的芳烴、環(huán)烷烴等次峰而具有較低的生烴潛力；紋層狀泥質(zhì)巖類由于分子結構中具有較多的正構烷烴和正構烯烴而具有較高的生烴潛力。

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