趙弟江，韋阿娟，郭永華，付　立，吳慶勛，曾金昌

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渤海灣盆地遼東南洼陷優(yōu)質(zhì)烴源巖定量評價

趙弟江，韋阿娟，郭永華，付立，吳慶勛，曾金昌

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津300452）

遼東南洼陷埋藏較淺，構(gòu)造演化復雜，勘探程度低，資源潛力認識不清，對其開展烴源巖評價極為必要。運用地球化學、古生物等分析手段，確定了遼東南洼陷主要生烴層系，認為漸新統(tǒng)沙河街組沙一—沙二段與沙三段有機質(zhì)豐度高，類型較好，成熟度較高，是研究區(qū)主力烴源巖；沙四段—孔店組烴源巖有機質(zhì)豐度稍差，但成熟度較高，且發(fā)育規(guī)模較大，是遼東南洼陷非常有潛力的烴源巖；漸新統(tǒng)東營組東三段烴源巖成熟度較低，生烴貢獻較小。根據(jù)測井資料與地震多屬性反演技術(shù)，對各套烴源巖發(fā)育規(guī)模進行定量評價后發(fā)現(xiàn)，遼東南洼陷烴源巖發(fā)育層系較多，分布范圍較廣，生烴潛力較大，極具油氣勘探潛力。遼東南洼陷北部優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度明顯比南部大，是研究區(qū)生烴中心，南部烴源巖主要沿走滑斷層呈串珠狀分布，明顯受到走滑斷層控制。

渤海灣盆地；遼東南洼陷；優(yōu)質(zhì)烴源巖；古生物；測井響應；多屬性反演；定量評價

處于勘探早期的地區(qū)，因鉆井資料較少，很難利用探井巖心和巖屑等資料識別優(yōu)質(zhì)烴源巖并探討其平面分布規(guī)律，隨著測井技術(shù)的不斷完善，許多學者開始探索烴源巖的地球化學參數(shù)和測井信息之間的關(guān)系，嘗試運用不同測井參數(shù)計算烴源巖中有機質(zhì)豐度［1-4］，有效地彌補了巖石地球化學分析的不足，但受限于鉆井數(shù)量，無法對烴源巖的平面展布范圍進行評價。進入21世紀以來，通過地震反射特征、地震相與地震速度巖性的分析與探索，從定性到定量開展烴源巖的識別和評價，刻畫烴源巖平面分布規(guī)律與發(fā)育規(guī)模，在無井、少井地區(qū)取得了良好的效果［5-7］。

遼東灣坳陷是渤海油田重要的油氣產(chǎn)區(qū)，長期以來，許多學者對遼東灣坳陷烴源巖進行了研究［8-12］，明確遼中凹陷與遼西凹陷北部洼陷是富烴區(qū)，主要烴源巖層段為漸新統(tǒng)沙河街組沙一段、沙二段、沙三段和東營組東三段。而位于遼東灣坳陷東緣的遼東凹陷，尚未進行烴源巖評價研究，前人認為其烴源巖層系應與遼東灣坳陷其他地區(qū)相同，優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育規(guī)模較小，資源潛力有限。2002年以來，在遼東南洼陷西部走滑斷層構(gòu)造帶與東斜坡取得較好的油氣發(fā)現(xiàn)，展現(xiàn)出良好的勘探前景。遼東南洼陷無資源潛力評價已制約了油氣勘探進展，因此，對遼東南洼陷烴源巖發(fā)育規(guī)模與生烴潛力進行深入研究，具有重要意義。

1　地質(zhì)概況

遼東凹陷位于渤海灣盆地遼東灣坳陷東緣，以遼東凸起南段的北東—南西向斷層F8為界分為南北2個洼陷，遼東南洼陷為本次研究目標區(qū)（圖1）。遼東南洼陷西與遼中凹陷以中央走滑斷層F5為界，東側(cè)以斜坡向膠遼隆起逐漸過渡，南與渤東凹陷以北東—南西向斷裂F9為界。遼東南洼陷為西斷東超的箕狀凹陷，曾屬于古遼中凹陷的一部分，在早漸新世沙一段和沙二段沉積期，郯廬走滑斷裂帶穿過古遼中凹陷，斷裂帶內(nèi)的差異升降和擠壓形成了遼東凸起與南部反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶，使遼東南洼陷分離開來，成為相對獨立的沉積洼陷。遼東南洼陷經(jīng)歷了斷陷期和拗陷期2個演化階段，自下而上發(fā)育古新統(tǒng)孔店組、漸新統(tǒng)沙河街組和東營組、中新統(tǒng)館陶組、上新統(tǒng)明化鎮(zhèn)組、第四系。目前認為主力烴源巖層為孔店組（E1k）、沙河街組沙四段（E2s4）、沙三段（E2s3）、沙一—沙二段（E2s1-2）和東營組東三段（E3d3），主要含油層系為東二段和沙二段。

圖1　遼東南洼陷構(gòu)造位置

2　烴源巖發(fā)育特征

2.1常規(guī)地球化學特征

通過對遼東南洼陷162塊潛在烴源巖樣品有機碳含量、生烴潛量等參數(shù)的統(tǒng)計（表1），可知沙一—沙二段與沙三段烴源巖有機質(zhì)豐度評價指標最高，根據(jù)中國陸相含油氣盆地的烴源巖有機質(zhì)豐度評價標準［13］，好—非常好烴源巖占全部樣品80%以上（圖2），沙一—沙二段與沙三段烴源巖達到非常好；東三段烴源巖平均有機碳含量、平均總烴含量與平均生烴潛量稍低，好—非常好烴源巖頻率達70%以上，氯仿瀝青A含量頻率對比中，中等烴源巖的頻率較高，說明有機質(zhì)豐度稍差；沙四段—孔店組烴源巖平均有機碳含量、平均生烴潛量等參數(shù)最低，頻率對比圖顯示，有較多樣品分布在差—中等烴源巖的區(qū)域，說明沙四段—孔店組有機質(zhì)豐度相對最差。

表1　遼東南洼陷各潛在烴源巖層系部分參數(shù)統(tǒng)計

沙一—沙二段與沙三段烴源巖有機質(zhì)類型最好，以Ⅰ型與Ⅱ1型為主；東三段次之，以Ⅱ1型為主；沙四段—孔店組烴源巖有機質(zhì)類型相對最差，較多樣品為Ⅱ1型與Ⅱ2型（圖3）。

沙一—沙二段與沙三段烴源巖平均鏡質(zhì)體反射率大于0.50%，均已進入生烴門限（表1）；東三段烴源巖平均鏡質(zhì)體反射率為0.48%，整體未進入生烴門限；沙四段—孔店組烴源巖成熟度相對較高，平均鏡質(zhì)體反射率達0.76%.

綜合分析可知，遼東南洼陷沙一—沙二段與沙三段烴源巖最好；東三段烴源巖有機質(zhì)成熟度較低，成藏貢獻可能較少；沙四段—孔店組烴源巖相對較差，但仍具有較高的生烴潛力。

2.2生物標志化合物特征

遼東南洼陷4套烴源巖的正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布特征均呈單峰態(tài)前峰型（圖4），而飽和烴生物標志化合物中的伽馬蠟烷與甾萜烷類則差異很大。沙一—沙二段Pr/Ph遠小于1，伽馬蠟烷含量非常高，顯示半咸水—咸水強還原環(huán)境［10］，C27，C28，C29膽甾烷系列相對含量呈“L”形分布，表明水生生物可能是其主要有機質(zhì)來源［11］；C19三環(huán)萜烷/C23三環(huán)萜烷與C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷較低，表明陸源有機質(zhì)輸入較低［12］，孕甾烷/升孕甾烷與重排藿烷/藿烷較低，規(guī)則甾烷/藿烷相對較高。沙三段Pr/Ph小于1，伽馬蠟烷較低，顯示淡水—微咸水還原環(huán)境，C27，C28，C29膽甾烷系列相對含量近“V”形分布，表明雙重來源有機質(zhì)輸入［14］，C19三環(huán)萜烷/C23三環(huán)萜烷與C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷較低，顯示陸源有機質(zhì)輸入相對較低［15］，孕甾烷/升孕甾烷較高，重排藿烷/藿烷與規(guī)則甾烷/藿烷相對較低，4-甲基甾烷/C29膽甾烷并不太高，這與渤海海域其他地區(qū)沙三段差異較大。沙四段—孔店組Pr/Ph大于1，伽馬蠟烷含量也較低，顯示沉積時期水體為淡水—微咸水弱還原—弱氧化環(huán)境，C27，C28，C29膽甾烷系列相對含量呈“L”形分布，表明水生生物輸入貢獻較大，C19三環(huán)萜烷/C23三環(huán)萜烷與C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷相對較高，又顯示較高的陸源有機質(zhì)輸入，孕甾烷/升孕甾烷和重排藿烷/藿烷也較高［16］。東三段Pr/Ph大于1，伽馬蠟烷含量低，顯示淡水—微咸水弱還原—弱氧化環(huán)境［17］，C27，C28，C29膽甾烷系列呈“V”形分布，表明有機質(zhì)輸入具雙重來源，C19三環(huán)萜烷/C23三環(huán)萜烷與C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷較高，顯示陸源有機質(zhì)輸入較高，孕甾烷/升孕甾烷較高，重排藿烷/藿烷與規(guī)則甾烷/藿烷相對較低，4-甲基甾烷/C29膽甾烷較低。

2.3古生物特征

圖2　遼東南洼陷潛在烴源巖部分有機質(zhì)豐度指標頻率分布對比

圖3　遼東南洼陷烴源巖有機質(zhì)類型劃分

遼東南洼陷不同層段發(fā)育藻類組合具有較大差異性，沙一—沙二段藻類占微體古生物數(shù)量百分比較低，種類較少，多為溝鞭藻類與疑源類，主要發(fā)育Cleistosphaeridium，F(xiàn)ilisphaeridium等耐高鹽度藻類［18］，代表封閉—半封閉的咸水濱淺湖環(huán)境，這與伽馬蠟烷豐度較高相對應；沙三段藻類含量較高，主要發(fā)育Bohaidina，Parabohaidina等溝鞭藻類，指示開放型微咸水中—深湖環(huán)境，但研究區(qū)溝鞭藻類的異常豐富與生物標志化合物上4-甲基甾烷豐度較低并不對應，這可能與4-甲基甾烷對溝鞭藻類的專屬性不強，或者經(jīng)過細菌改造有關(guān)［19］；沙四段—孔店組藻類含量僅在油頁巖層段較高，主要發(fā)育Pediastrum，Chaetosphaeridium等綠藻類與疑源類，藻類組合表征淡水—微咸水濱淺湖環(huán)境［20］，腐泥型無定形體與碎屑體含量較高，對應了有機碳含量與氫指數(shù)較高層段，其他層段則相對較差；東三段整體藻類主要發(fā)育Leiosphaeridia，Granodiscus等，代表淡水—微咸水的中—深湖環(huán)境。

通過對遼東南洼陷4套烴源巖的分析，提出研究區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖的標準：有機碳含量大于2%，有機質(zhì)類型以Ⅰ型與Ⅱ1型為主，鏡質(zhì)體反射率大于0.7%.生物標志化合物參數(shù)組合與藻類組合指示：沉積環(huán)境主要為微咸水弱還原中—深湖環(huán)境或半咸水—咸水還原淺湖環(huán)境，有機質(zhì)來源主要為陸源有機質(zhì)或水生生物。

圖4　遼東南洼陷4套烴源巖部分飽和烴生物標志化合物質(zhì)量色譜

3　優(yōu)質(zhì)烴源巖的定量評價

3.1烴源巖測井定量評價

有機碳含量是評價生油巖生烴能力的主要指標之一［21］，本次研究嘗試了多元回歸法與ΔlogR法等多種方法建立測井參數(shù)與有機碳含量的關(guān)系，最終確定選用ΔlogR法計算有機碳含量，ΔlogR法是Passey等于20世紀90年代提出的能精確預測不同成熟條件下的有機碳含量烴源巖測井定量評價技術(shù)［22］，適用于碳酸鹽巖和碎屑巖。

運用ΔlogR法計算了遼東南洼陷8口井主要烴源巖層段有機碳含量，計算結(jié)果表明，利用測井參數(shù)得到的有機碳含量與實測結(jié)果比較接近（圖5），證實了ΔlogR法在遼東南洼陷的適用性，也為下一步地球物理反演提供井控資料。

3.2烴源巖地震資料多屬性反演定量評價

以遼東南洼陷8口實鉆井有機碳含量曲線為目標曲線，提取井旁道多種地震屬性為自變量，應用統(tǒng)計學原理對測井計算的有機碳含量與地震屬性進行相關(guān)性研究［6］，優(yōu)選與有機碳含量相關(guān)性高的地震屬性組合，通過神經(jīng)網(wǎng)絡訓練，并利用盲井進行交互驗證，發(fā)現(xiàn)主頻、時間、瞬時振幅倒數(shù)、濾波切片、絕對振幅積分和瞬時振幅二階導數(shù)6種地震屬性與有機碳含量建立擬合方程誤差最小，相關(guān)系數(shù)為0.600 8（圖6），利用這6種屬性建立了與有機碳含量之間的相關(guān)關(guān)系。將這一關(guān)系應用到三維地震體，即可得到有機碳含量數(shù)據(jù)體。在有機碳含量數(shù)據(jù)體中，對遼東南洼陷各烴源巖層段有機碳含量大于2%采樣點的個數(shù)進行累加，乘以地震資料采樣率，再分別乘以鉆井揭示的各烴源巖層段穩(wěn)定泥巖層統(tǒng)計得到的速度，從而得到沙一—沙二段、沙三段、沙四段—孔店組優(yōu)質(zhì)烴源巖空間展布（圖7）。

圖5　遼東南洼南L8井有機碳含量計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)對比

圖6　遼東南洼陷有機碳含量地震屬性擬合值與實測值相關(guān)性

遼東南洼陷不同層位優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育規(guī)模與資源潛力差異較大。沙三段優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度最大，平均厚度達到151.23 m，分布面積846.30 km2；沙一—沙二段優(yōu)質(zhì)烴源巖有機質(zhì)豐度最高，但厚度最小，平均厚度只有81.95 m，分布面積1 002.29 km2；沙四段—孔店組優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度也較大，平均厚度達到130.00 m，分布面積838.97 km2，這是遼東南洼陷有別于遼東灣坳陷其他凹陷的重要層系，其生烴潛力值得關(guān)注。

遼東南洼陷3套主要優(yōu)質(zhì)烴源巖（有機碳含量大于2%的泥巖）總面積為2 687.56 km2，平均厚度達338.54 m.優(yōu)質(zhì)烴源巖較厚的區(qū)域主要分布在北部，平均厚度達到477.97 m，表明遼東南洼陷在烴源巖沉積期為沉積中心，南部地區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖在斷層東側(cè)下降盤厚度較大，平均厚度204.91 m，厚度中心沿走滑斷層呈串珠狀分布，表明其發(fā)育明顯受到走滑斷層控制，沉積中心不斷發(fā)生遷移。

圖7　遼東南洼陷3套優(yōu)質(zhì)烴源巖預測厚度分布

本次研究還運用有機碳法，計算了優(yōu)質(zhì)烴源巖的生油量與資源量，結(jié)果顯示，遼東南洼陷優(yōu)質(zhì)烴源巖總生烴量為36.51×108t，總資源量為2.76×108t，而前人計算整個遼東凹陷資源量僅為1.68×108t［23］.隨著勘探程度的加大，遼東南洼陷不斷有越來越多的儲量被發(fā)現(xiàn)，2002年以來，在西側(cè)走滑斷層構(gòu)造帶內(nèi)鉆探L2井和L3井等均取得良好油氣發(fā)現(xiàn)，顯示遼東南洼陷具有較強的供烴能力。2016年4月，在遼東南洼陷東斜坡勘探取得重大突破，發(fā)現(xiàn)了一構(gòu)造-巖性油氣藏，其油氣來源于遼東南洼陷，表明研究區(qū)具有較大的勘探潛力。

4　結(jié)論

（1）遼東南洼陷沙一—沙二段與沙三段烴源巖有機質(zhì)豐度高，類型較好，成熟度較高，是研究區(qū)主力烴源巖；沙四段—孔店組烴源巖稍差，但發(fā)育規(guī)模較大，仍是研究區(qū)較有潛力的烴源巖層段；東三段烴源巖成熟度較低，對油氣的成藏貢獻很少。

（2）遼東南洼陷沙一—沙二段烴源巖生物標志化合物特征為高伽馬蠟烷與低三環(huán)萜烷類，發(fā)育高耐鹽度的溝鞭藻類，指示高鹽度的濱淺湖環(huán)境；沙三段烴源巖生物標志化合物特征為高規(guī)則甾烷/藿烷與低伽馬蠟烷，渤海藻屬富集，指示微咸水中—深湖環(huán)境；沙四段—孔店組烴源巖生物標志化合物特征為高Pr/ Ph與重排藿烷/藿烷，濱淺湖相淡水藻發(fā)育，表征了淡水濱淺湖環(huán)境；東三段生物標志化合物則以高三環(huán)萜烷類與低伽馬蠟烷為特征，藻類為深湖相淡水藻，代表淡—微咸水中—深湖環(huán)境。

（3）遼東南洼陷優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育規(guī)模較大，生烴量與資源量較為可觀，是渤海油田極具勘探潛力的地區(qū)。其中沙三段優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度與生烴量最大，沙四段—孔店組次之，沙一—沙二段優(yōu)質(zhì)烴源巖生烴量最小。遼東南洼陷北部為主要烴源巖沉積中心，優(yōu)質(zhì)烴源巖較厚；南部優(yōu)質(zhì)烴源巖則主要沿走滑斷層呈串珠狀分布，發(fā)育明顯受到走滑斷層控制。

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文章編號：1001-3873（2016）04-0436-06

DOI：10.7657/XJPG20160409

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（編輯顧新元）

Quantitative Evaluation of High-Quality Source Rocks in Liaodong South Sub-Sag in Bohai Bay Basin

ZHAO Dijiang，WEI Ajuan，GUO Yonghua，F(xiàn)U Li，WU Qingxun，ZENG Jinchang
（Bohai Oilfield Research Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin 300452，China）

The Liaodong south sub-sag in Bohai Bay basin is an area with shallow burial，complicated structural evolution，low exploration degree，and unclear resource potentials up to now，so evaluation of the source rocks in this area is extremely necessary.Based on geochemical and paleontological analysis，the main hydrocarbon-generating sequences are determined in this south sub-sag.It is considered that the Sha-1 to Sha-3 members of the Oligocene Shahejie formation are of high abundance and good type of organic matter as well as high maturity of source rocks，which could be as the major source rocks in the study area；the Sha-4 member to Kongdian formation are of relatively low abundance of organic matter with relatively high maturity and extensive distribution，which could be as the potential source rocks；the Dong-3 member of the Oligocene Dongying formation has relatively low maturity of the source rocks，so it provides less contributions to hydrocarbon generation.Based on logging data and multi-attribute seismic inversion processing，quantitative evaluation is made for each high-quality source rock development scale，and the result shows that several series of source rocks exist in the south sub-sag，which are widely distributed and have greater hydrocarbon-generating potentials，most being of petroleum exploration prospect.The high-quality source rocks in the north part of it are significantly thicker than that in the south part，which is the hydrocarbon-generating center in the study area.The source rocks in the south part are in beaded distribution along the strike-slip fault and controlled by the fault.

Bohai Bay basin；Liaodong south sub-sag；high-quality source rock；paleontology；logging response；multi-attribute seismic in version；version；quanti tative evaluation

TE112.115

A

1001-3873（2016）04-0436-06

10.7657/XJPG20160409

2016-04-22

2016-06-08

國家科技重大專項（2011ZX05023-006-002）

趙弟江（1987-），男，山東鄄城人，碩士，油氣勘探，（Tel）022-25803493（E-mail）zhaodj3@cnooc.com.cn