济阳坳陷下第三系优质烃源岩的发育及其意义_张林晔

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性以灰色、深灰色巨厚层泥岩为主。局部发育水平 层理， 有机质的赋存状态以分散为主， 有机质富集层 不发育，镜下既能见到低等水生生物来源的盘星藻 和沟鞭藻等藻类，也能见到一定数量来源于高等植 物的组分， 属一般烃源岩。 从上述岩石学特征分析可以看出， 沙四上亚段、 沙三下亚段和沙一段为优质烃源岩，沙三中亚段为 一般烃源岩。其中有机质富集层的存在与否是区分 济 阳 坳陷 优 质 源 岩层 与 一 般 源 岩 层 的 重 要标 志 之 一。 !" & 优质烃源岩的空间展布 通过样品分析及镜下鉴定等传统手段在纵向上 识别发育有机质富集层的优质烃源岩层之后，如何 在横向上追踪它们的空间展布及规模，是烃源岩评 价的重要内容。然而， 受钻井取芯的限制， 盆地中心 烃源岩发育最好的层段， 往往无法获得样品， 洼陷中 心往往是样品分析的空白地区。 通过对牛 +, 井等多口探井的电阻率曲线和地 球化学参数特征的研究发现，有机碳与视电阻率呈 现明显的相关性。 以东营凹陷牛 +, 井沙三下亚段为 例，对 + +%$ ’ + +-, ( 深度段样品的大量有机碳分 析表明，高阻的页岩层，有机碳含量明显高于相邻 同时， 优质烃源岩电阻率曲线呈现 低阻泥岩 . 图 " / 。 的锯齿状特征， 反映了源岩沉积过程的旋回性特征， 以及有机质丰度的周期性变化。可见，在优质烃源
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生物标志化合物特征 沙四上亚段及沙一下亚段在沉积时，湖水盐度
高于沙三段，在分子化合物组成上表现为代表咸化 环境的伽马蜡烷以及强还原环境的植烷明显高于沙 三下亚段烃源岩。沙三下亚段烃源岩具有重排甾烷 高、 7BK 甾烷 !! 构型高及 ?L 甲基甾烷高的三高优 势，而沙四上亚段及沙一段这一特征不明显 I 图 EJ。 !" # 碳同位素特征 对济阳坳陷沙一段、沙三下亚段和沙四上亚段 优质烃源岩的正构烷烃进行单体烃碳同位素分析及 相应的统计表明，沙三下亚段单体烃碳同位素值分 布范围为 M BAN @ M BKN ，频率主峰 M BE& !N @ M BH& !N ；沙一段单体烃碳同位素值分布范围为 M BEN @ M A!N ，频率主峰 M BH& !N @ M AG& !N ； 沙四上亚段单体烃碳同位素值分布范围为 M B?N @ 频率主峰 M BH& !N @ M BK& !N。总体上看， M A<N， 单体烃碳同位素值以沙三下亚段最大，而沙四上亚 段和沙一段相对较小。造成这种差异的因素可能相
利用上述地球化学参数与测井曲线相结合的方 法，可大大简化对济阳坳陷优质烃源岩空间展布的 认识，为准确估算济阳坳陷的资源量提供了有利条 件。
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优质烃源岩的有机地球化学特征
有机质类型与丰度特征 济阳坳陷烃源岩样品的分析结果表明，优质烃
源岩的有机质类型主要为腐泥型，它与一般烃源岩 的区别在于有机质丰度的差异。相对于一般烃源岩 而言，优质烃源岩具有较高的有机质丰度。从东营 凹陷主要烃源岩的有机质丰度频率分布图 ? 图 C @ 可 以看出，优质烃源岩有机质丰度明显高于一般烃源 岩，而且其丰度指标的频率分布多呈现双峰型特 点。如沙四上亚段有机碳第一频率 主峰为 >D E !D ，分布范围为 9% FD E C% FD ，第二频率范围为 对应的岩石生烃潜量第一频率主峰为 G% FD E 9HD ； 分布范围为 C E >J :$ I $， 第二频率分 9G E >H :$ I $， 布范围为 CC E K> :$ I $。沙三下亚段有机碳第一频 率 主 峰 为 >% HD E !% HD ， 分 布 范 围 为 9% HD E !% FD ，第二频率分布区为 G% HD E 9H% FD ；对应的 岩石生烃潜量第一频率主峰为 9G E >H :$ I $，分布
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地球化学
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东营凹陷主要烃源岩有机碳及 !< O !B 频率分布图
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范围为 ? @ AB :% C %D 第二 频率分布 范围为 AE @ !E :% C %。而沙三中亚段烃源岩有机碳频率主峰只 有一个， 为 <& !F @ A& GF ， 频率分布范围为 G& !F @ !& G F ， 对 应 的 岩 石 生 烃 潜 量 频 率 主 峰 为 B @ 分布范围为 ? @ ?H :% C %。 <B :% C % ， 孤南洼陷沙一段优质烃源岩虽然双峰型特征不 十分明显，但其有机质丰度并不亚于沙三下亚段和 沙四上亚段烃源岩。根据对孤南洼陷沙一段下亚段 含颗石藻泥岩样品的分析统计 I 图 ! J ， 其有机碳含量 频率主峰为 <& GF @ !& GF ，频率分布范围为 BF @ “" ” 氯仿沥青 频率主峰为 G& BF @ G& EF ， 频率 <<F 。 分布范围为 G& BF @ <& ?F 。 这些有机质丰度跨越了 沙三下亚段和沙四上亚段优质烃源岩丰度的两个频 率区间， 因此孤南洼陷沙一段也是优质烃源岩。
政
! 胜利油田有限公司 地质科学研究院，山东 东营
要：运用钻井取芯及测井资料， 对烃源岩的沉积结构、 生物发育、 水化学环境、 地球化学特征及生烃模拟实验研
究认为， 济阳坳陷下第三系纵向上由下向上发育有沙四上亚段、 沙三下亚段及沙一段优质烃源岩。它们有机质丰度 高， 类型好， 生烃潜力大， 在生物标志化合物、 碳同位素及成烃演化上具有明显的差异， 为油源分析提供了可靠的证 据。根据优质烃源岩与一般烃源岩在生烃潜力及成烃成藏贡献上的差异， 结合济阳坳陷多年来的油气勘探实践， 有 理由认为优质烃源岩的存在是富油凹陷形成的决定条件， 优质烃源岩层对陆相湖盆油气形成具有重要意义。 关键词：优质烃源岩；生烃潜力；富油凹陷；有机地球化学；济阳坳陷；山东省 中图分类号：(#)* 文献标识码：+
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东营凹陷牛 +, 井有机碳与视电阻率剖面图
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第#期
张林晔等：济阳坳陷下第三系优质烃源岩的发育及其意义
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岩发育段， 源岩纵向上具有非均质性， 由高丰度和低 丰度源岩纵向叠置而成。 有机碳含量和视电阻率的上述关系为优质源岩 的横向对比提供了依据。济阳坳陷优质烃源岩以其 较高的视电阻率与一般烃源岩形成鲜明的对比。例 如，孤南洼陷的沙一段优质烃源岩视电阻率曲线为 高阻尖峰，东营凹陷南斜坡沙四上亚段优质烃源岩 的视电阻率曲线为梳状排列的高阻尖峰，依据上述 视电阻率曲线的特征，可以对其进行平面上的空间 展布分析 ? 图 > @ 和盆地范围的横向追踪 ? 图 ! @ 。
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引
言
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下第三系烃源岩的岩石学特征及其 空间展布
济阳坳陷位于渤海之滨，是渤海湾盆地的一部
随着油气勘探的进展，评价烃源岩的有机地球 烃源岩的有效性及其 化学分析技术不断提高 , & - # . ， 对大油气田的贡献越来越受到人们的重视。优质烃 源岩的确定， 为科学评价含油气盆地油气资源潜力， 深入揭示油气生成、 运移、 聚集及富集规律， 选择有 利的勘探方向及勘探目标， 提高勘探效益， 都具有十 分重要的意义。 济阳坳陷多年来的油气勘探实践及分析测试资 料证实，下第三系烃源岩中有机质的分布存在明显 的非均质性，这种非均质性不仅反映在不同环境形 成的烃源层内，而且在相同沉积环境下形成的烃源 层内也有所表现，即下第三系潜在烃源岩中既存在 有机质相对较分散的一般烃源岩，也存在有机质较 为富集的优质烃源岩。相比较而言，优质烃源岩不 仅有机质丰度高，而且类型好，具有较高的生烃潜 力，在烃类演化上也具有明显的特点。优质烃源岩 的存在，在陆相盆地大油气田聚集成藏的过程中具 “小而肥” 有重要的烃类供给作用， 也是 等富油凹陷 生烃的物质基础，其规模及分布范围控制着油气田 的大小及分布。本文针对济阳坳陷下第三系优质烃 源岩的存在，尝试对其地球化学特征和生烃意义进 行探讨。 分， 在大地构造位置上位于华北地台东南部， 为第三 系箕状断陷盆地 , / . 。 始新世早期湖盆进入断坳阶段， 构造运动相对稳定， 湖盆持续下沉， 气候温暖潮湿， 古地形相对高差较小， 有多条河流水系向湖泊注入， 带来大量营养物质， 湖生生物大量生长繁盛 , $0 1 . ， 发 育了咸水—半咸水环境的沙四上亚段、沙一段及淡 水环境的沙三下亚段及沙三中亚段烃源岩。 !" ! 沙四上亚段 沙四上亚段烃源岩主要分布在东营凹陷，以牛 庄洼陷南斜坡为代表，岩性组合以灰褐色钙质纹层 泥页岩为主， 夹泥灰岩和白云岩， 为咸水—半咸水湖 相沉积， 厚度约 2% - &"% 3。 该套泥页岩层理十分发育。镜下观察表明，纹 层分别为富钙质纹层、 富泥质、 有机质纹层以及富粘 土和黄铁矿纹层。其中富钙质纹层含大量颗石藻鳞 板或隐晶方解石。三者纵向上相互叠置，组成三层 式或二层式沉积结构 , )0 &% . 。这一沉积特点记录了藻 类生产、 死亡和埋藏的地质历程。当春季来临时， 温 跃层消失， 富含营养物质的底层水循环至表层， 随着
， 大量钙质鳞板沉降到湖底， 便形成富钙的
纹层； 夏季湖泊存在正分层现象， 密度较小的有机质 被限制在温跃层之上； 当秋季温跃层消失时， 有机质 迅速沉淀， 产生富有机质纹层； 冬季浮游植物的生产 率降低， 沉积物变成以粘土质为主。另外， 由于沙四 上亚段沉积时期水体较咸， 易产生盐度分层现象， 底 层水处于缺氧状态， 有利于死亡有机质的保存
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藻类是该套烃源岩生烃的物质基础。有机岩石 学分析表明， 该套烃源岩可见到小古囊藻、 渤海藻、 颗石藻、葡萄藻以及大量被降解后的藻类遗体。这 些浮游藻类组成的有机质往往顺层分布，形成大量 有机质富集层。电子显微镜观察发现，颗石藻与德 弗兰藻有共生关系。沙四上亚段下部，以德弗兰藻 化石组合为主， 上部富含渤海藻和盘星藻藻属， 藻类 属种演变反映水体逐渐淡化的过程。 !" # 沙三下亚段 沙三下亚段烃源岩分布于整个济阳坳陷及滩海 地区，烃源岩岩层厚度 "%& ’ $&& (，岩性以淡水湖 相泥岩、 灰褐色油页岩及页岩为主， 夹少量灰色灰岩 及白云岩。该亚段沉积时期， 湖水较深， 湖内浮游生 物极为繁盛， 沟鞭藻类、 疑源类、 介形类及鱼等生物 遗体往往顺层分布，形成夹在泥质纹层中间的有机 质富集层。 !" $ 沙一段 沙一段优质烃源岩纵向上主要分布在沙一段下 部，平面上该套烃源岩主要发育于沾化凹陷的孤南 洼陷、 渤南洼陷和埕北凹陷， 以孤南洼陷为代表， 厚 度约 %& ’ "$& (。 岩性为含颗石藻纹层泥页岩。 显微 镜下观察表明，岩石的纹层理极为发育。纹层由富 含泥质纹层和钙质纹层组成， 纹层厚 &) " ’ &) % ((， 其中钙质纹层富含颗石藻化石。孤南洼陷发现的颗 石藻主要为大阳桥石和渤海王网窗石， 个体小， 种类 少，这与闭塞的湖相环境有关。颗石藻层与暗色泥 质层呈水平纹层状互层， 反映了水体非常平静， 能量 很弱。 !" % 沙三中亚段 沙三中亚段分布于整个济阳坳陷，以东营凹陷 为例， 属三角洲相沉积， 暗色泥岩厚 $&& ’ *&& (， 岩
收稿日期："%%" 4 %* 4 ") ；接受日期："%%" 4 %) 4 ") 作者简介：张林晔 ! &)## 4 ’ ，女，博士、高级工程师，油气地球化学专业。
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地球化学
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温度的升高，沟鞭藻类等浮游生物可能在晚春或夏 季出现高生产率，甚至勃发，由于浮游植物的光合 作用会诱发碳酸盐类沉淀，或者紧接着颗石藻的 勃发
第 #$ 卷 第 ! 期 $**# 年 ! 月
地球化学
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济阳坳陷下第三系优质烃源岩的发育及其意义
张林晔，孔祥星，张春荣，周
摘
文，徐兴友，李
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孤南洼陷沙一段优质烃源岩厚度等值线 ? : @ 图
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