烃源层的分布特征 钻井揭示的烃源岩分布特征
（一）烃源岩形成的构造背景
如前文所述，裂谷盆地在其形成和演化的过程中，经历过前裂谷期、同裂谷期和后裂谷期发育阶段。同裂谷期又分为初始张裂期、断陷期。裂谷盆地烃源层主要发育在同裂谷期的断陷期，其次是在前裂谷期和同裂谷期的初始张裂期。尤其是同裂谷期的断陷期深陷时期，这时是裂谷盆地发育的鼎盛时期，也是烃源层最发育的时期，如渤海湾盆地渐新世沙三期；二连盆地早白垩世腾一段沉积时期。断陷期后期和初始张裂期（充填时期）也是烃源层发育时期，前者如渤海湾盆地渐新世沙一期或东营期；二连盆地早白垩世腾二段沉积时期。后者如渤海湾盆地孔店组和沙四段沉积时期；二连盆地早白垩世阿尔善组沉积时期。
另外，裂谷盆地可以发育有多个裂谷旋回（期），渤海湾盆地和二连盆地均发育有两个裂谷旋回（期），如渤海湾盆地第一裂谷旋回——侏罗纪—白垩纪裂谷旋回；第二裂谷旋回——古近纪—新近纪裂谷旋回。在第一裂谷旋回中侏罗系和白垩系局部发育有烃源层。
前裂谷期的烃源层，随着裂谷盆地叠置在不同的构造层上又有所不同。裂谷盆地既可以叠置在地台构造层之上，也可以叠置在地槽构造层之上。它可以继承前裂谷期烃源层生成的油气，使裂谷盆地的油气更加丰富。一般来讲，地台构造层烃源层更发育。如渤海湾裂谷盆地叠置在地台构造层之上，冀中坳陷前裂谷期发育有多套烃源层：上古生界石炭—二叠系煤系烃源层、下古生界碳酸盐岩烃源层和中新元古界碳酸盐岩及泥质岩烃源层。
图2-31 不同结构凹陷烃源岩体分布特征图
裂谷盆地在发育的过程中，由于两侧地块作不平行的斜向移动，使裂谷系内部发生聚合和撒开的断错活动，断块因聚合而抬升，因撒开而下陷（童崇光，1980），因此，形成了隆坳相间、凸凹相间和堑垒相间的构造格局，造就了一系列单断箕状凹陷或不对称的双断凹陷。这些凹陷结构特点不同，最常见的有单断断超式、单断断槽式、单断断阶式和单断反转式等。不同结构的凹陷控制了烃源层的展布和形态（图2-31）。一般单断断槽式凹陷烃源层的体积较大，成熟度较高，排烃完善程度较高，油气资源丰富；单断反转式凹陷由于生烃中心转移，成熟度相对较低，对凹陷油气丰度有一定的影响。共同的特点是规模较小，单个凹陷分布面积一般为1000～3000km2，沉降幅度往往很大，一般为数千米到上万米。凹陷平面形态大多数呈长条形、椭圆形或碟形，与控凹主断层的走向一致，呈北北东、北东向延伸或近东西向延伸。由此可见，裂谷盆地的构造背景，为烃源岩形成提供了特殊的古地理环境。
（二）烃源岩形成的沉积背景
由于裂谷盆地为多隆多坳、多凸多凹的构造格局，尤其是初始张裂期，地形反差强度较大；加之断层对沉积的控制作用，造成了多物源近物源和沉积的分割性强的特点。在凹陷之间甚至洼槽之间虽然水体连通，但又有各自的沉积中心。有的则表现为长期分割，短期连通，自成沉积体系。
在控凹主断层的一侧形成陡岸，另一侧则为缓坡。沉积物由凹陷中心向缓坡超覆或退覆沉积。沉积中心一般位于主断层的断根部位，当主物源来自陡岸时，则沉积中心稍向凹陷内偏移；有中央潜山构造带的凹陷，往往形成多个沉积中心，分别见于洼槽中，但仍以毗邻控凹边界大断层处为主要沉积中心。
在裂谷盆地的发育过程中，初始张裂期地形起伏较大，分割性较强，发育了一套以充填式沉积为主的坡积、洪冲积或盐湖相沉积，在凹陷中央发育了滨浅湖相或半深湖相；断陷期地势较平坦，加之气候湿润，发育了较深湖相生油建造；晚期由于地壳隆升，地形反差增大，盆地发育衰退，发育了一套以河流沼泽相为主的沉积。
箕状凹陷一般沉降中心、沉积中心和生烃中心基本一致，因此，一个箕状凹陷甚至一个洼槽就是一个沉积单元，从而也就成为一个相对独立的油气生成、运移、聚集的基本单元。
一般在裂谷盆地初始张裂期发育有湖沼相烃源岩、盐湖相烃源岩、断陷期发育有湖相烃源岩；在前裂谷期发育有海相烃源岩和海陆过渡相煤系烃源岩。现以冀中坳陷为例（杜金虎，李恋等，2002），加以论述。
1.初始张裂期盐湖相生烃剖面
晋州凹陷中北部沙四段至孔一段以盐湖相沉积为特征，是高含H2S油气生成层段。以赵芯2井和赵8井地化剖面为代表（表2-7、图2-32）。这套盐湖相烃源层的特点是：
表2-7 晋州凹陷中北部Es4-Ek1段盐湖相烃源岩基本特征表
图2-32 晋州凹陷有机地球化学综合剖面图
（1）暗色泥岩厚209.5～316m，占地层厚度28.05%～29.04%。残余有机碳含量不高，但沥青“A”和总烃含量很高。这一特点与江汉盐湖盆地潜江组烃源岩基本一致。
（2）沥青“A”中的饱和烃含量低，平均只有 23.77%，芳烃含量高，平均达31.63%。沥青“A”中非烃加沥青质含量平均高达41%～52%。表明盐湖相烃源层的可溶有机质数量虽多，但质量并不好，富含芳烃和O-N-S杂原子的高等植物成分占有较大优势。
（3）正构烷烃分布呈明显的偶奇优势，OEP ＜ 1，植烷含量很高，Pr/Ph 为0.11～0.50；在甾烷组成中，特别突出的是孕甾烷系列的含量很高，萜烷中伽马蜡烷含量高。这些充分反映出高盐度、强还原环境和碳酸盐岩的催化作用。
（4）沙四段至孔一段烃源岩中可溶有机质含量很高，但干酪根含量相对很低。干酪根镜下鉴定大多为有结构、轮廓清晰、边缘整齐、颜色很深的植物残体；几乎所有样品中都发现了高等植物标记物——奥利烷。另一方面，萜烷中伽马蜡烷含量又很高，甾烷中5a—胆甾烷多于5a—豆甾烷，表明低等水生生物也占有一定优势。这说明了可溶有机质并非来源于干酪根，而是主要来源于沉积早期的浮游生物。
（5）晋州凹陷中北部沙四段至孔一段烃源岩热解 Tmax虽然不高，但“A”/TOC 和HC/TOC都很高，可达36%。本段烃源岩除凹陷中心成熟度稍高外，一般都处于未熟—低成熟阶段，不但能生成油和气，而且由于膏岩层的发育，油和气中H2S含量都很高，是这种生烃剖面的最大特征。
晋州凹陷中北部沙四段至孔一段含膏泥岩具备形成未熟—低熟油条件，具有较高的沥青“A”和总烃含量。因为不是干酪根热降解生烃，所以生排烃时间很早，在埋藏很浅（未发现上限）、温度较低的情况下就能排烃。另外，在晋州凹陷南部湖盆开阔，水体变淡，沙四段至孔一段烃源层不含膏盐，由于较强的还原环境，仍具备生成未熟—低熟油的条件。但这种未熟—低熟油与含膏泥岩所形成的未熟—低熟油在地球化学特征上有些差别，而与饶阳凹陷沙一下亚段形成的未熟—低熟油相似。
2.断陷期湖相生烃剖面
如饶阳凹陷古近系沙三段烃源岩。经过沙四段—孔店组填平补齐后，湖盆发育达到鼎盛时期，水域广、水体较深、沉积厚度大。沙三段暗色泥岩厚500m左右，与砂岩互层，有利于烃类排出。有机碳含量平均为0.75%，沥青“A”和总烃含量较高，平均值分别为0.2278%和1680mg/kg，为一套中等—好烃源层。有机质类型主要为Ⅱ1型，Pr/Ph相对较高，一般为0.44～0.97（图2-33）。
图2-33 饶阳凹陷古近系烃源层有机地球化学综合剖面（宁3井）
3.初始张裂期中生代湖沼相生烃剖面
冀中坳陷白垩系是在第一裂谷旋回晚侏罗世挤压隆升结束后，产生了张裂作用，形成一套粗碎屑沉积，局部地区发育有湖相暗色泥岩，但是大部分地区隆起遭受剥蚀。从沉积的构造背景来看，应属于初始张裂期的产物，但后来未进一步发展，暂且把它放在第一裂谷旋回。以石家庄凹陷极2井白垩系剖面为代表（表2-8、图2-34）。本井按岩性共分为三段，下部（K1）为砾岩段，以砾岩为主夹少量砂岩；中部（K1）为含煤段，以暗色泥岩、泥灰岩为主夹煤层；上部（K2）为含膏泥岩段，以暗色泥岩为主，夹石膏层。暗色泥岩共厚383m。
表2-8 石家庄凹陷极2井中生界暗色泥岩发育及有机质丰度表
图2-34 石家庄凹陷极2井白垩系有机地球化学综合剖面图
上白垩统（K2）含膏段虽然暗色泥岩发育，但有机质丰度很低，有机碳平均0.23%，烃含量小于100mg/kg，有机质类型为Ⅲ型，不具备生烃能力。
下白垩统上段
图2-35 霸州凹陷苏8井石炭—二叠系煤系烃源岩有机地球化学综合剖面图
4.前裂谷期海陆交互相煤系生烃剖面
前裂谷期石炭—二叠系为一套海陆交互相煤系地层，以苏8井综合地球化学剖面为代表（图2-35），为一套好气源岩。煤岩、暗色泥岩和碳质泥岩有机碳平均含量分别为66.2%、3.77%和11.18%；生烃潜力分别为170.78mg/g、5.28mg/g和18.99mg/g；沥青“A”分别为1.8062%、0.0364%和0.2429%；总烃分别为6101mg/kg、122mg/kg和722mg/kg（表2-9），按煤岩评价标准（表2-10）为一套好气源岩。
苏8井石炭—二叠系煤岩含有较高的壳质组和荧光基质镜质体，山西组煤岩的壳质组和镜质组平均含量值分别为21.44%和48.27%，太原组略高于山西组，分别为26.12%和52.96%。石炭—二叠系煤岩、碳质泥岩和煤系泥岩的有机质丰度很高，生烃能力相当于偏腐殖型（Ⅱ2）干酪根，有利于煤成油气的生成。
表2-9 苏桥地区石炭纪煤系烃源岩有机质丰度综合数据表
表2-10 煤岩有机质丰度评价标准
苏8井石炭—二叠系煤系镜质体反射率Ro 与埋深无关，这主要是苏8井石炭—二叠系煤系中辉绿岩的浅成侵入体对上下煤系地层的烘烤或短时间加温所引起的。古近纪的岩浆活动对石炭纪煤系烃源岩起了极为重要的促进作用，加快了生烃过程。
5.前裂谷期中、新元古界—下古生界海相碳酸盐岩生烃剖面
中、新元古界自下而上发育有长城系、蓟县系、青白口系三个层系。长城系主要为浅变质石英砂岩、页岩、泥质灰岩等碎屑岩和白云岩、灰岩沉积，属滨岸浅海相沉积，总厚度可达1300m；蓟县系主要为碳酸盐岩、藻白云岩夹黑色页岩，沉积厚度可达3100m，其中雾迷山组是冀中潜山重要的含油气层；青白口系为深灰色泥岩、页岩、海绿石石英砂岩、泥页岩、泥灰岩夹碳酸盐岩，沉积厚度在0～390m之间，从长城系到青白口系地层组成了一个由海进到海退完整的沉积旋回。
下古生界在冀中坳陷广泛发育，包括寒武系和奥陶系，总厚度约1100～1600m。下寒武统以海相紫红色泥页岩为主，夹碳酸盐岩，下部是白云岩、角砾灰岩；中寒武统以鲕状灰岩为主；上寒武统以竹叶状灰岩为主夹泥灰岩。下奥陶统以竹叶状灰岩、白云质灰岩、泥灰岩为主，中奥陶统以灰岩夹泥质灰岩、白云质灰岩为主。
中、新元古界—下古生界海相碳酸盐岩生烃剖面以廊固凹陷以京101井剖面为代表（表2-11、图2-36）。其特点为：生油气层位虽多，但有机质丰度低，成熟度高，不利于油气生成。
表2-11 廊固凹陷京101井中、新元古界—下古生界海相地层生油气数据表
图2-36 京101井中、新元古界有机地球化学综合剖面图
奥陶系灰岩有机碳平均0.13%，沥青“A”和总烃分别为0.0650%和579mg/kg，按海相碳酸盐岩评价标准（表2-12），属于差烃源岩。最高热解峰温为450℃，沥青反射率为1.25%，有机质处于成熟阶段末期。
表2-12 碳酸盐岩烃源岩（TOC）划分标准
（据秦建中，2000）
青白口系下马岭组页岩有机碳平均含量为0.49%，氯仿沥青“A”平均为0.02%，总烃为88mg/kg，属于差或非烃源岩。下马岭组页岩沥青反射率平均为1.66%，最高2.50%，热解峰温为493℃，说明下马岭组页岩有机质处于高成熟阶段。景儿峪组及长龙山组不是主要烃源层。
蓟县系铁岭组二段白云岩有机碳为0.41%，氯仿沥青“A”为0.029%，总烃平均170mg/kg，属于差烃源岩。铁岭组一段和雾迷山组白云岩有机碳为0.20%，也为差烃源岩。铁岭组白云岩热解峰温为540℃，CP/COT为2.16%，处于高成熟阶段。洪水庄组页岩有机碳为0.85%，属于中等烃源岩。洪水庄组页岩成熟度较高，沥青反射率最高为2.85%，最高热解峰温为488℃，CP/COT很低，为0.63%，干酪根为黑色，有机质已进入干气阶段。
（三）烃源层的分布特征
1.成熟面的讨论
烃源层的成熟界面在区域上并不是一个水平面，而是一个断成许多块、高低起伏很大的弯曲面（图2-37）。这是因为：
（1）地温梯度不同。如冀中坳陷地温梯度的平面变化很大，凸起与凹陷之间相差1～3℃/100m。因此，古近系烃源层要达到101℃的成熟温度，所需要的埋藏深度就有大有小。因此，成熟面显然就不是一个水平面。
（2）后期断块的差异升降运动。冀中坳陷古近纪块断差异运动强烈，使统一连续的古成熟面解体，断成几个高低不同的斜面，分别被抬升到不同的高度上。其结果是高断块上成熟面的现今埋藏浅，凹陷中部则成熟面的现今埋藏深。例如廊固凹陷凤河营构造带，现今成熟面深度只有2600m左右，而在凹陷中部的低断块上成熟面深度达3600m。
（3）各凹陷沉降史不同，成熟层位也不同。继承性凹陷烃源层的热演化史是一个逐步连续升温的过程。这类凹陷的成熟烃源层层位多，年代新。如冀中坳陷的饶阳、霸州、深县等凹陷的中部，成熟层位包括沙四段—孔店组、沙三段和沙一段。后期抬升型凹陷则不同，烃源层的热演化历史是一个先升温、后降温的过程。这类凹陷成熟烃源层层位少，年代老。像廊固凹陷，成熟烃源层只有沙四段—孔店组和沙三段下部，向凹陷中心最多也只包括沙三段中部。又如晋州凹陷从沙三期开始古盐湖已经消亡，抬升得更早，它的成熟层位就只有沙四段—孔店组了。
图2-37 冀中坳陷古近系沙河街组成熟面等深图
2.有效烃源层分布
（1）裂谷盆地烃源层主要发育在断陷期中期，如渤海湾盆地沙三段有效烃源岩分布面积最广、厚度最大，在冀中坳陷北部廊固凹陷最厚可达1600m，在冀中坳陷东部凹陷带其他凹陷最大厚度都在600m以上，是冀中坳陷的主力烃源层。
（2）继承型凹陷较抬升型凹陷烃源层发育，层系多，成熟烃源岩厚度大，油气资源丰富。
烃源岩、储集岩及盖层分布特征~
受构造、沉积、水文地质旋回的控制，塔里木盆地发育多套生储盖组合、油气成藏具有旋回性。研究和勘探结果表明，生油岩主要分布于满加尔坳陷寒武系—奥陶系、库车坳陷三叠系—侏罗系和塔西南石炭系—二叠系中。塔中隆起奥陶系、塔北三叠系—侏罗系也具有一定的生油潜能。油气储层分布很广泛，除二叠系以外，寒武系至上第三系均获得工业油气流或具有油气显示。石炭系、三叠系—侏罗系及下第三系碎屑岩储层岩具有良好的储层物性。岩性为岩屑砂岩、石英砂岩，其中铝硅酸盐矿物被溶蚀的现象最常见（表2-2）。油气藏主要分布在塔中及塔北轮南、英买力、东河塘地区的寒武—奥陶系、石炭系，以及塔北隆起轮南地区侏罗系—三叠系、轮台断隆带第三系中。哈拉哈塘凹陷—塔中隆起志留系储层沥青厚，横向分布广泛且较稳定。吕修祥等（1996）将这些油气藏划分为3旋回（图2-5）：第Ⅰ旋回中油气藏大多被破坏，第Ⅱ旋回中油气藏大多已调整，第Ⅲ旋回具成藏层位多、保存好的特点。盆地内盖层也较多，以第三系含膏盐层、石炭—二叠系异常压力带及各层系中钙质泥岩封隔条件较佳，造成塔里木盆地具有良好的盖层条件。
图2-5 油气成藏旋回
（据吕修祥等，1996）
表2-2 碎屑岩储层特征与油气分布
（引自陈永武等，1995）
长岭断陷是松辽裂谷晚侏罗世—早白垩世发育的众多断陷之一。在断陷阶段初期，湖泊水体较深，沉积建造以湖泊相为主，到断陷阶段晚期，湖被充填，各断陷水体变浅，纵向上，由沙河子组到登娄库组，烃源岩的发育程度由强到弱，其中沙河子组沉积时期湖泊面积大、水体较深，暗色泥岩发育，到营城组和登楼库组沉积时期水体逐渐变浅，使得营城组和登娄库组烃源岩生烃潜力及分布范围均不及沙河子组。
如表3-1和图3-1所示，松辽盆地南部长岭断陷下白垩统登娄库组上侏罗统火石岭组，各层段泥岩厚度大约占地层厚度的35%～55%，平均约39.61%，累计暗色泥岩厚度约占沉积地层厚度的20.79%。不同层位泥岩和暗色泥岩发育程度有所不同，其中登娄库组泥岩占地层厚度比例最小，泥地比为36.75%，暗色泥岩所占比例为9.01%；沙河子组泥岩占地层厚度比例最大，泥地比为53.73%，暗色泥岩所占比例约50%；营城组和火石岭组泥岩厚度占地层厚度的比例分别为40.26%和45.88%，暗色泥岩占地层厚度比例分别为30.14%和41.32%。
表3-1 松辽盆地南部长岭断陷深层暗色泥岩发育情况统计表
不同井区暗色泥岩厚度及其占地层的比例也存在一定的差别，如DB11井营城组沉积岩厚度48m，暗色泥岩厚度45m，占沉积厚度的93.75%;SN108井营城组沉积岩厚度56m，暗色泥岩厚度30m，！占沉积厚度的53.57%。SHS1井和F12井暗色泥岩厚度分别为194m和193m;SN101井和TS6井分别为157m和153m。
图3-1 松辽盆地南部长岭断陷深层暗色泥岩发育情况
SN115井火石岭组沉积岩厚度106m，暗色泥岩厚度80m，占沉积厚度的75.47%;SN101井沉积岩厚度108m，暗色泥岩厚度76m，占沉积厚度的70.37%。SN183井暗色泥岩厚度为213m,SN 187井为179m。
综上所述，沙河子组泥岩和暗色泥岩百分数在50%以上，厚度较大，最大厚度大于300m，是松辽盆地长岭断陷南部最重要的烃源岩。营城组和火石岭组暗色泥岩厚度在200m左右，也是重要的烃源岩系。登娄库组泥岩较为发育，但暗色泥岩欠发育。
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