滄東次凹沙河街組成烴環境及生排烴特征*

于超

(天津市大港油田勘探開發研究院，天津 300280)

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滄東次凹沙河街組成烴環境及生排烴特征*

于超

(天津市大港油田勘探開發研究院，天津 300280)

滄東次凹沙河街組主要發育低熟烴源巖，為了明確該區低熟油的勘探潛力，圍繞低熟與成熟烴源巖生烴物質及生排烴機理的差異性,進一步深化了成烴環境及生排烴的特征研究，并得到以下結論：滄東次凹以咸化-半咸化湖強還原相為主，成烴環境最好；鹽山次凹沙一段為咸化-半咸化湖強還原相，成烴環境有利；南皮次凹以淡-半咸化湖還原相為主；吳橋次凹為淡-微咸化湖還原-弱還原相，成烴環境較差。同時，利用含油飽和度開展了生排烴研究，證實了沙河街組未熟-低熟烴源巖具有明顯的生排烴過程，沙一段排烴門限淺于沙三段，其中滄東次凹沙河街組烴源巖具有較強的排烴能力。

滄東凹陷；成烴環境；含油飽和度；排烴門限

0　引言

圖1滄東凹陷勘探成果

滄東凹陷是大港探區第二大富油氣凹陷，總面積達4 700 km2，是大港油田重要的勘探戰場之一。隨著勘探程度的不斷提高，勘探難度日益加大，資源接替成為制約油田發展的主要問題之一。前人研究證實,位于主凹周邊的次凹區(包括滄東、鹽山，南皮、吳橋次凹,統稱為滄東次凹)沙河街組烴源巖有機質豐度高、母質類型好，具有一定的生烴潛力，但埋深偏淺，熱演化程度低(如圖1所示)。生排烴模擬實驗和有機巖石學的研究結果表明，該區沙河街組具備形成未熟-低熟石油的能力，而目前研究比較偏重于生烴的物質基礎[1-2],因此，需深化未熟-低熟油的排烴特征分析及其成烴環境研究，從而為低熟油的勘探決策提供依據。

1　烴源巖分布特征

對滄東次凹內所有探井烴源巖的發育狀況進行了系統的統計分析，明確了沙河街組烴源巖主要發育在沙三段和沙一段，其中沙三段為穩定的湖盆沉積，主要分布在孔南地區的滄東、南皮和吳橋3個次凹，總面積約為3 100 km2。滄東-南皮次凹沙三段地層以深灰色泥巖為主，夾有少量紅色泥巖及灰色砂巖；南部吳橋次凹中心沉積了較大的深湖-半深湖相暗色泥巖，其間夾有薄-中厚層砂巖。沙一段是早第三紀湖盆擴大的極盛期，分布范圍廣，在滄東凹陷的4個次凹均有沉積，總體上具有北厚南薄的分布格局[3-4]。

2　沙河街組烴源巖成烴環境分析

烴源巖中有機質的分布、數量和質量，特別是生物標志化合物的組成與分布和沉積水體深度和鹽度、水生或陸源生物的加入、區域氣候條件、沉積體氧化-還原環境等因素密切相關。因此，有必要開展烴源巖成烴環境研究[5]，尋找優質烴源巖沉積環境的地球化學標志，為勘探決策提供依據。

圖2滄東凹陷原油密度與含硫量分布

2.1不同次凹原油物性特征

通過對滄東次凹來源于沙河街組沙一段烴源巖的原油物性特征進行對比分析，發現其原油的密度明顯比孔二段原油的密度大，含硫量也高。與我國其他地區未熟-低熟油相關特征對比[4]，發現滄東次凹和鹽山次凹沙一段原油形成環境的鹽度較高(如圖2所示)。

2.2烴源巖碳硫特征

對沙河街組200多塊烴源巖樣品進行了有機碳硫分析，并對分析結果進行了相關統計，可以發現不同次凹不同層系烴源巖的碳硫含量差異十分明顯。其中，滄東次凹烴源巖有機碳與硫含量相關性最好，有機碳含量隨著硫含量的增加而升高，推測為還原環境，南皮與鹽山次凹次之，吳橋次凹還原性最差(如圖3所示)。

a 沙一段b 沙三段

2.3烴源巖生物標志物特征

綜合烴源巖地球化學生物標志物特征進行分析，在沙一段沉積時期，滄東次凹姥姣烷比值(Pr/Ph)小于0.8，該樣品占總樣品數的84.5%，伽馬蠟烷指數(Gr/C30)大于1.2的樣品占總樣品數的37.5%，以強還原、半咸-咸化沉積為主。南皮次凹伽馬蠟烷指數(Gr/C30)為0.3～1.2，以強還原、半咸化沉積為主。鹽山次凹伽馬蠟烷指數(Gr/C30)小于0.3，樣品占總樣品數的50%，以強還原、淡-微咸和半咸沉積為主(如圖4所示)；相對沙一段而言，沙三段水體偏淡，沉積環境以還原為主。其中，滄東次凹沙三段沉積以淡-微咸和半咸沉積為主，南皮次凹和吳橋次凹沙三段均以水體淡-微咸為主。

a 姥姣烷比值b 伽馬蠟烷指數

3　沙河街組烴源巖生排烴特征

3.1烴源巖生烴特征

根據滄東凹陷沙河街組烴源巖生、排烴模擬實驗的所得結果(見表1)，可建立滄東次凹沙河街組烴源巖泥的生排烴模式[6]。生排烴模式特征表現為生烴母質好，生排烴較早，鏡煤反射率Ro在0.3%左右可以生成部分未熟油氣，且總生油量大于殘留的油量，這反映了在未熟階段即可生成并排出未熟油；Ro在0.6%左右出現第一個生油高峰，并且生成量大，在這一階段之前，生成的油氣為未熟-低熟油；之后油氣產率開始降低，低熟生油能力逐漸變差，直到Ro在0.75%左右，油氣產率降到最低；從Ro=0.75%開始，烴源巖進入正常演化階段。總體而言，沙河街組烴源巖在低演化階段仍具有一定的生烴潛力[6]。

表1　Z46井灰黑色泥巖熱模擬結果

3.2烴源巖排烴特征

與成熟烴源巖相比，低熟烴源巖以可溶有機質生烴為主，尤其是以非烴轉化生烴為主。因此，熱演化及排烴特征除常規參數外，應重點加強可溶有機質及族組成的特征參數研究[7-8]。通過含油飽和度的相關研究，合理選取了有效參數，以明確滄東、南皮、吳橋次凹的沙三、沙一段排烴門限。

3.2.1烴源巖含油飽和度與排烴門限的確定

通常不直接測試烴源巖的含油飽和度，這是由于巖心長期暴露在外，油氣已經散失。這里含油飽和度中的“油”，是指未排除烴源巖而殘留下來的烴量，主要以吸附狀態存在于烴源巖中，通常情況下散失的量較少，因此氯仿瀝青“A”是近似反映該指標的有效參數。由氯仿瀝青“A”的定義得到飽和度計算公式：

S0=Dr×w(A)/(Φ×Do)×100%

式中：S0為含油飽和度，%；Φ為有效孔隙度，%；w(A)為氯仿瀝青“A”質量分數，%；Do、Dr分別為原油和巖石的密度，g/cm2。

圖5滄東凹陷不同次凹沙河街組排烴特征對比

對于某一地區而言，同種類型的干酪根在達到相同的演化階段時，不管有機質豐度的高低如何，產生的烴類相對量是一定的，即w(A)/TOC(氯仿瀝青與總有機碳質量分數的比值)就是一個定值，也就是說w(A)/TOC一定會有一個最大值，超過這一值就會發生排烴，從而導致了w(A)的減小。由此可見，w(A)/TOC比值隨深度變化的外包絡線即臨界轉化率，如果在相同演化階段的某一深度處，該值是變小的，就意味著已發生排烴，排出的烴量等于外包絡線與該值的差值，這一深度即可確定為排烴門限。

3.2.2滄東次凹排烴特征

從不同次凹段排烴特征來看(如圖5所示)，沙三段初次排烴門限深度有較大的差異，滄東次凹門限深度最淺，約為1 600 m，并且含油飽和度最高，超過1%；吳橋次凹最深，約為2 500 m，含油飽和度不超過1%。由此可見，在未熟-低熟階段，滄東次凹沙三段的排烴條件最好，南皮次凹次之，吳橋次凹最差；沙一段初次排烴的門限深度相差不大，大致處于1 700～1 800 m之間，且鹽山次凹一直維持著較高的實際含油飽和度。為此，沙一段鹽山次凹的排烴條件最好。

4　結論

(1)滄東次凹以咸化-半咸化湖強還原相為主，成烴環境最好；鹽山次凹沙一段為咸化-半咸化湖強還原相，成烴環境有利；南皮次凹以淡-半咸化湖還原相為主；吳橋次凹為淡-微咸化湖還原-弱還原相，成烴環境較差。

(2)滄東次凹沙河街組烴源巖在低演化階段具有一定的生烴潛力；滄東次凹沙河街組未-低熟烴源巖具有明顯的排烴過程，沙一段排烴門限均值為1 850 m，明顯淺于沙三段，其中滄東次凹沙河街組烴源巖具有較強的排烴能力，可作為低熟油氣勘探的重點戰場。

[1] 黃第藩,李晉超.陸相沉積中的未熟-低熟石油及其意義[J].石油學報,1987,8(1):1-9.

[2] 王鐵冠,鐘寧寧,侯讀杰,等.低熟油氣形成機理與分布[M].北京:石油工業出版社,1995.

[3] 于學敏，何詠梅，姜文亞,等.黃驊坳陷歧口凹陷古近系烴源巖主要生烴特點[J].天然氣地球科學，2011，22(6):1001-1008.

[4] 王振升，滑雙君，于學敏,等.歧口凹陷沙河街組烴源巖分級評價及優質烴源巖分布[J].天然氣地球科學,2014,25(12):1896-1901.

[5] 于超.歧口凹陷古近系優質烴源巖發育控制因素淺析[J].廣東石油化工學院學報，2015，25(4):1-4.

[6] 鄒華耀,文志剛,潘仁芳，等.蘇北盆地管鎮次凹陷阜四段低熟烴源巖生烴史與排烴史模擬[J].江漢石油學院學報,1996,18(3):13-17.

[7] 范柏江,龐雄奇,師良.烴源巖排烴門限在生排油氣作用中的應用[J].西南石油大學學報,2012,34(5):65-69.

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(責任編輯：駱磊)

Hydrocarbon-forming Environment and Eneration-exhaustion Characteristic of Shahejie Formation in Cangdong Subsag

YU Chao

(PetroChina Dagang Oilfield Company, Tianjin 300280, China)

In Shahejie formation, Cangdong subsag, immature-low mature hydrocarbon source rocks is mainly developed. By studying the difference of hydrocarbon generating and generation-exhausting mechanism between immature and mature source rock, hydrocarbon-forming environment and generation-expulsion characteristic, it could be confirmed the difference of hydrocarbon precursor under the hydrocarbon-forming environment in different subsag; Based on the study of oil saturation, it is obvious that the immature-low mature hydrocarbon source rocks in shahejie formation has hydrocarbon generation-exhausting process, and the hydrocarbon-generating threshold of sha 1 formation is lower than that of sha 3 formation. The result has guiding significance for immature oil exploration and selection in this area.

Cangdong Sag; Hydrocarbon-forming environment; Oil saturation; Hydrocarbon-exhausting threshold

2016-06-27；

2016-07-25

于超(1979—)，女，天津人，工程師，主要從事油氣勘探目標評價工作。

P618.13

A

2095-2562(2016)04-0006-04