渤海湾盆地渤中凹陷烃源岩地球化学与分布特征

渤中凹陷古近系发育三套烃源岩,即始新统沙河街组三段、沙河街组一段以及渐新统东营组烃源岩.前两套烃源岩普遍发育于整个渤海湾盆地,而后一套烃源岩在渤中凹陷最为发育.沙三段烃源岩主要形成于中深湖沉积环境,有机质丰度高、有机质类型好,属于优质烃源岩.沙三段烃源岩展布面积大、厚度大、埋藏深,主体处于成熟-高成熟阶段.沙一段烃源岩为湖盆收缩期半咸水-咸水环境形成的烃源岩,同样具有高的有机质丰度和很好的有机质类型,属于优质烃源岩,但厚度小,烃源岩规模较小.受新构造运动的影响,渤中凹陷沉积了巨厚的东营组地层.东营组三段烃源岩以中深湖相沉积为主,具有较高的有机质丰度和较好的有机质类型,为好-优质烃源岩;东二下亚段与东三段烃源岩相比,有机质丰度降低,有机质类型变差,但主要仍属于中等-好烃源岩.东三段和东二下亚段烃源岩分布广、厚度大,在渤中凹陷主体处于成熟阶段,是本区重要的烃源岩.     

山东东营凹陷古近系沙河街组湖盆演化及烃源岩赋存相带

确定烃源岩在盆地范围内的纵向变化规律及横向分布特征,建立有效烃源岩和油气藏的时空组合关系,正在成为高勘探程度地区继续寻找隐蔽油气藏的一种新的研究方向。东营凹陷沙河街组四段至沙河街组二段下部沉积时期,主要发育湖泊-三角洲沉积体系,通过对近百口钻井的地球化学、沉积学、古生态学等资料的分析,认为该沉积时期古湖盆演化可以划分为五个阶段,即沙四早中期裂陷初始阶段过补偿间歇湖、沙四晚期裂陷加速阶段欠补偿闭流湖、沙三早期裂陷鼎盛阶段欠补偿闭流湖-敞流湖、沙三中期裂陷稳定阶段均衡补偿深水敞流湖以及沙三晚期至沙二早期裂陷衰退阶段过补偿浅水敞流湖。在湖盆特定演化阶段的特定位置,往往出现独特的沉积环境和水面波动规律,从而形成了具有独特有机地球化学特征的烃源岩赋存相带。其中,沙四晚期闭流湖中可以划分出6种,沙三早期闭流湖－敞流湖中可以划分出4种,沙三中期至沙二早期敞流湖中可以划分出6种各具特色的烃源岩赋存相带,主要反映在有机质丰度和有机质类型方面,从而决定了其中烃源岩的生烃特点及生烃潜力。通过对烃源岩赋存相带的沉积环境与烃源岩特征的对比发现,东营凹陷沙四段至沙二段下部烃源岩生烃潜力以及有机地球化学特征,主要受到古湖盆类型、水深以及物源供应三大因素的控制。     

辽东湾辽西凹陷沙河街组烃源岩评价及油源研究

辽西凹陷沙河街组是否发育烃源岩,是该凹陷油气勘探首要问题。以源控论为基本指导思想,从沉积相研究入手,通过烃源岩地球化学分析、盆地模拟及油源对比,综合评价了辽西凹陷沙河街组烃源岩。在大量地震资料及单井资料分析基础上,认为辽西凹陷沙河街组发育大规模中深湖相,特别是辽西中洼沙四段发育中深湖相沉积,具备形成烃源岩的先决条件。通过在该凹陷取的33个油样及48个岩样分析,认为沙河街组烃源岩有机显微组分组成中腐泥组和壳质组含量普遍较高,富含浮游藻类,干酪根类型为Ⅰ~Ⅱ型。盆地模拟认为辽西凹陷生烃门限约2 500 m,沙三段进入生烃门限,具备大规模生烃条件,沙一段未进入生烃门限。通过油源对比分析,辽西凹陷原油的4 甲基甾烷/C29规则甾烷比值基本上都大于0.5,三芳甾烷/三芳甲藻烷值分布范围0.94~3.88,均值为1.51,与沙三段烃源岩具有很高的相似性,因此,认为沙三段和沙四段是辽西凹陷油气的主力烃源岩层段。有机相和沉积相综合分析认为,辽西凹陷沙河街组烃源岩整体优越,但各次洼烃源岩分布有一定差异性,中洼发育2套沙河街组烃源岩,生烃潜力巨大,南洼沙三段烃源岩最好,北洼烃源岩规模最小。     

东营凹陷富有机质烃源岩顺层微裂隙的发育与油气运移

根据岩心观察，在东营凹陷沙河街组三段下亚段和沙河街组四段上亚段烃源岩中，发现大量顺层面分布的微裂隙，且大部分为亮晶方解石所充填。裂隙发育段在平面上的展布较广，在纵向上始于2900～3000m左右，与烃源岩成熟阶段对应。岩石学和有机地化研究表明，裂隙一般限于高有机质丰度、纹层理发育的页岩中，而有机质丰度较低、具块状层理的泥岩一般不发育，表现出较强的非均质性。裂隙发育与有机质丰度以及成熟度的关系表明，烃类生成是水平裂隙产生的主要原因。进入成熟阶段的富有机质烃源岩大量生烃，造成孔隙流体压力迅速上升，并最终导致顺层裂隙的产生。由于沙河街组三段下亚段和沙河街组四段上亚段以泥、页岩互层为特征，因而裂隙发育的非均质性造成裂隙发育段与裂隙不发育段的纵向叠置，并决定了其排烃过程以近似于三角洲前缘砂泥岩互层的排烃方式，从而一定程度提高了烃源岩的排烃速率和排烃效率。     

济阳坳陷沾化凹陷沙一下亚段优质烃源岩成因分析

沾化凹陷发育沙四上亚段、沙三下亚段和沙一下亚段3套烃源岩,前人对沙一下亚段烃源岩未进行深入研究。本文利用有机地球化学方法对沾化凹陷沙一下亚段烃源岩品质进行分析,研究表明沙一下亚段烃源岩有机质丰度高、干酪根类型以Ⅰ型为主,为优质烃源岩;烃源岩沉积中心位于渤南洼陷,但孤南洼陷烃源岩品质最好。孤北洼陷和孤南洼陷的部分烃源岩达到大量排烃阶段,所以勘探开发研究应重视来自沙一下亚段烃源岩的贡献。沉积环境分析表明,沙一下亚段沉积期沾化凹陷构造沉降速率较小,气候为北亚热带至暖温带中等偏干旱气候,均不支持形成优质烃源岩。沙一下亚段高品质烃源岩的形成的主要原因是高盐度导致湖泊的高生产力和良好的水体分层。湖盆高盐度是由于鲁佩期的海侵导致,海侵沿孤南洼陷—孤北洼陷—渤南洼陷的方向推进,导致孤南洼陷虽然不是沉积、沉降中心,但烃源岩品质最好。     

东营凹陷牛38井沙河街组烃源岩生排烃评价

东营凹陷牛38井沙河街组三段烃源岩从沙三下亚段向沙三中-上亚段为一从高水位深湖相向低水位前三角洲相发展的沉积旋回,该沉积环境控制从下向上发育不同类型的有机质。相应地,该段烃源岩品质从下向上变差,其中沙三中亚段上部及沙三中亚段中部烃源岩产烃能力小,沙三下亚段烃源岩整体品质好,局部存在优质烃源岩。其优劣性体现了在该段烃源岩中,Ⅰ型干酪根具有高的生产力,而Ⅲ型、Ⅱ₂型干酪根生烃潜力很低,基本为无效有机质。计算结果显示不同数据点的烃源岩单位质量原始生烃潜量可相差3个数量级,体现了烃源岩存在强烈的非均质性。有机碳的非均质性分布为其提供了物质基础,而湖盆的旋回式沉积及湖平面的波动性变化是其内在原因。同时,本文也提供一种计算生排烃量的新方法,结果表明该方法较为有效可行。     

济阳坳陷优质烃源岩特征与隐蔽油气藏的关系分析

通过对济阳坳陷优质烃源岩的研究,尝试建立勘探中、后期烃源岩研究的流程和工作方法。结合大量的分析资料,建立了本区优质烃源岩的评价标准,该标准可适用于中国的陆相断陷湖盆研究。对烃源岩的生排烃特征模拟结果表明,普通烃源岩、优质烃源岩以及有机质富集层三种不同类型的烃源岩生烃时间基本相同,但在排烃方面三者区别较大,普通烃源岩开始排烃最晚,优质烃源岩次之,而有机质富集层则最早进入排烃阶段。本区优质烃源岩的分布与隐蔽油气藏密切相关。沙四上亚段和沙三下亚段是本区广泛分布优质烃源岩的重点层位,它们与隐蔽油气藏的关系非常密切。优质烃源的分布直接或间接地决定了隐蔽油气藏勘探的成功率。对东营凹陷和沾化凹陷已经发现的隐蔽油气藏油气源的分析结果表明,在沾化凹陷,隐蔽油气藏主要以沙三段下部优质烃源岩为主。但罗家油田原油则是以沙四上亚段和沙三下亚段的碳酸盐岩源岩层所生成的混源油为主。沙四上亚段烃源岩主要形成地层性的隐蔽油气藏,而沙三下亚段烃源岩和沙四上亚段烃源岩均可以形成岩性型油气藏。在此基础上,建立了坳陷不同位置与其烃源岩和油气运移特点相关的隐蔽油气藏形成模式图。     

东营凹陷沙四中亚段盐湖相烃源岩研究

东营凹陷下第三系沙河街组沙四中亚段蒸发岩十分发育,其中与泥岩共生的含盐系地层在胜坨南部及中央隆起带等地区厚逾千米。通过大量样品的分析测试和对这套蒸发岩沉积体系的研究,认为沙四中沉积时期湖盆充填呈现出欠补偿的饥饿状态,并建立了深水蒸发成盐的沉积模式。蒸发岩夹层中的深灰色泥岩和页岩的地球化学特征充分体现了盐湖沉积环境标志。高盐环境有利于有机质的富集和保存,沙四中亚段的灰色泥岩和页岩为东营凹陷的一套有效烃源岩。     

湖相烃源岩原始有机质恢复与生排烃效率定量研究 ——以东营凹陷古近系沙河街组四段优质烃源岩为例

在烃源岩沉积有机相精细划分的基础上,优选东营凹陷古近系沙河街组四段的优质烃源岩样品,建立了完整的自然演化地球化学剖面,并应用物质平衡法,开展了原始有机质恢复和生排烃效率定量计算。计算结果表明,沙河街组四段主力供烃区间内的优质烃源岩具有高生排烃效率和原始有机质丰度恢复系数,其中深层高过成熟阶段排烃效率可达70%~80%,原始有机质丰度恢复系数可达1.5~2.0,较以往资源评价中采用的数值有较明显提高。据该结果推算,东营凹陷沙河街组四段的总排烃量总体上将有一定程度的提高,其中中浅层烃源岩的资源贡献有所降低,而深层烃源岩的资源贡献有较大幅度升高,主力烃源岩埋藏深度有下沉的趋势,这预示着深层具有丰富的资源基础和勘探前景。研究成果对于济阳坳陷乃至整个渤海湾盆地的油气资源潜力再认识和深层油气藏勘探具有重要的指导意义。     

渤海盆地辽东湾地区古近系烃源岩成熟演化模拟

古近系是辽东湾地区的主力烃源岩层系, 包括孔店组(Ek)-沙河街组四段(Es⁴)、沙河街组三段(Es³)、沙河街组一、二段(Es1-2)、东营组三段(Ed³)4套烃源岩, 它们主要分布在该地区的3个凹陷(辽西、辽中和辽东)的各个次洼中。在沉积和构造发育史的基础上, 结合烃源岩地球化学和热史等参数对烃源岩成熟演化进行模拟。对辽中凹陷各洼陷典型井区的烃源岩演化模拟表明辽中凹陷不同洼陷内各烃源岩层系的成熟演化历史存在明显差异:在东营组沉积末期,Es⁴-Ek烃源岩普遍进入生油门限,现今,基本上处于高-过成熟阶段;在馆陶组沉积末期,Es³和Es^-2烃源岩普遍进入生油门限,Ed³烃源岩部分进入生油门限,现今,Es³和Es^-2烃源岩在辽中凹陷的部分地区达到生油高峰期。同时, 利用Basinview软件模拟了辽东湾地区古近系4套烃源岩的成熟演化历史, 表明在盆地演化过程中同一套烃源岩在辽东湾地区不同凹陷进入生油门限和达到生油高峰及生气阶段的时间存在差异。研究成果可以为该地区深凹区的烃源岩预测与评价和计算烃源岩体积、生、排烃量等提供重要参数,这对指导该地区的油气资源勘探具有重要意义。      

东营凹陷沙河街组湖相烃源岩的组合特征

古近系沙河街组是东营凹陷最重要的成藏组合。在前人研究基础上 ,系统采集该组 6 0 0余块烃源岩样品和 30个油田 186个原油样品 ,分别进行了多项有机地球化学测试。结合其沉积序列和地球化学分析结果 ,将沙河街组烃源岩划分为咸水湖相 (沙四段上部 )、半咸水深湖相 (沙三段下部 )和淡水湖相 -三角洲 (沙三段中部 )三种成因类型 ,它们分别对应欠充填、平衡充填和过充填的湖泊类型 ,代表了陆相断陷盆地烃源岩三种最基本的成因模式 ;并发现沙河街组烃源岩存在强烈的非均质性 ,尤其在平衡充填过程中表现更为突出 ,这种非均质性与湖平面的升降变化密切相关 ,据此提出了波动湖相沉积。通过深入的油 -源对比工作 ,确立了咸水湖相和半咸水深湖相烃源岩为东营凹陷的主力源岩。还探讨了有机质的赋存状态和油气运移方式 ,指出咸水湖相烃源岩形成的油气以侧向运移为主 ,形成的油气藏分布在盆地的边缘 ;半咸水深湖相烃源岩形成的油气以垂向运移为主 ,形成的油气藏主要分布在盆地的中心 ,油藏类型主要为隐蔽性油气藏     

东营凹陷沙河街组Es_3/Es_4烃源岩热解特征及生烃差异研究

选取东营凹陷沙河街组Es3的下亚段(沙三下)与Es4的上亚段(沙四上)两套烃源岩样品,开展岩石热解检测,探讨其热解特征及生烃的差异性。结果表明,沙三下和沙四上的成熟度相近,但沙三上的常规热解参数(TOC、干酪根类型和生烃总量)要优于沙四上,这表明沙三下相比沙四上是更优质的烃源岩。进一步分析发现,沙四上的游离烃(S1)以及S1/PC值高于沙三下,而沙三下的热解烃(S2)与S2/PC值相对更高,表明两者的生烃能力存在差异。结合前人对有机质赋存态和热解参数关系的理解,沙三下较高的S2值和丰富的伊蒙混层矿物意味着沙三下拥有更多的蒙脱石层间吸附有机质。同时,沙四上咸水环境和沙三下淡水环境的差异,使得沙四上的蒙脱石伊利石化进程提前于沙三下。蒙伊化这一矿物转化过程致使蒙脱石层间吸附有机质排出并早期生烃,造成沙四上的S1值高于沙三下,这可能是造成已探明储量中沙四上生烃贡献量远大于沙三下的原因。因此,深入剖析S1、S2等热解参数与有机质赋存的关系,能更深刻了解烃源岩的有机质特征和生烃差异。     

济阳坳陷下第三系优质烃源岩的发育及其意义

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。     

渤海湾盆地东濮凹陷古近系古湖盆氧化还原条件及其优质烃源岩的发育模式

通过分析东濮凹陷古近系沙河街组烃源岩样品的主微量元素含量，研究了东濮凹陷沙河街组优质烃源岩形成时的古氧化还原条件、古生产力水平及古水体的局限性，探讨了沙河街组沙三段优质烃源岩的发育模式。研究结果表明，东濮凹陷的北部沙三段优质烃源岩发育属于“深水窄盆水体分层沉积”模式。水体主要是咸水—超咸水，水体局限性较强，深度较深形成了稳定的盐度分层，从而造成底层水处于稳定的缺氧条件，有利于有机质的保存。根据主微量元素分析及古生产力的还原，沙三段沉积时水体表层富氧，发育大量有机质，生物死亡后有机质发生絮凝，在氧化还原界面吸附于铁锰氧化物的表面，沉降到底部，底部水体缺氧到还原的性质，适合保存有机质。东濮凹陷南部沙三段优质烃源岩发育属于“浅水广盆凹盆缺氧沉积”模式。湖泊水体为淡水，湖水局限性很弱，属于开阔水域，由于地表河流及洪水带来大量营养物质，表层水体古生产力较高，缺乏缺氧的保存条件，有机质生化阶段消耗较多，但是局部也可以发育弱还原水体，进而形成优 质烃源岩。     

东营凹陷王家岗孔店组油气成因解析

东营凹陷南斜坡东段王家岗地区孔店组原油特征明显不同于沙河街组为主的上部层系.孔店组原油具有高含蜡量、低含硫特征;多项生物标志物成熟度指标一致显示其成熟度高于上部层系,反映母源岩相对较高的成熟度.同区沙河街组原油具有相对低蜡、高硫、低熟-中等成熟等相反的特征,表明研究区内孔店组、沙河街组原油为不同成因原油.油-油、油源对比显示孔店组原油既有沙四段烃源岩的典型特征(如高含量伽玛蜡烷),也有沙四段烃源岩不具备而孔店组烃源岩具备的特征(如C29-规则甾烷优势).正构烷烃单体烃同位素δ13C值揭示孔店组原油与沙河街组原油有别,与深层孔店组烃源岩接近.综合研究认为,王家岗地区孔店组原油具有混源性,油气主要来自深层沙四段、孔二段烃源岩.研究区孔店组油气的发现及其与以往发现油气的不同表明深层另一套烃源岩的存在及广阔的深层油气勘探前景.     

渤海湾盆地东濮凹陷古近系古湖盆氧化还原条件及其优质烃源岩的发育模式

通过分析东濮凹陷古近系沙河街组烃源岩样品的主微量元素含量,研究了东濮凹陷沙河街组优质烃源岩形成时的古氧化还原条件、古生产力水平及古水体的局限性,探讨了沙河街组沙三段优质烃源岩的发育模式。研究结果表明,东濮凹陷的北部沙三段优质烃源岩发育属于“深水窄盆水体分层沉积”模式。水体主要是咸水—超咸水,水体局限性较强,深度较深形成了稳定的盐度分层,从而造成底层水处于稳定的缺氧条件,有利于有机质的保存。根据主微量元素分析及古生产力的还原,沙三段沉积时水体表层富氧,发育大量有机质,生物死亡后有机质发生絮凝,在氧化还原界面吸附于铁锰氧化物的表面,沉降到底部,底部水体缺氧到还原的性质,适合保存有机质。东濮凹陷南部沙三段优质烃源岩发育属于“浅水广盆凹盆缺氧沉积”模式。湖泊水体为淡水,湖水局限性很弱,属于开阔水域,由于地表河流及洪水带来大量营养物质,表层水体古生产力较高,缺乏缺氧的保存条件,有机质生化阶段消耗较多,但是局部也可以发育弱还原水体,进而形成优 质烃源岩。     

东营凹陷两套优质烃源岩层地质地球化学特征研究

通过对东营凹陷烃源岩及原油的研究,发现东营凹陷主要油田的原油来自沙河街组沙三段下部 (Es3下)和沙四段上部 (Es4上)的烃源岩。作者利用大量的地质地球化学资料,深入分析了这两套优质烃源岩在沉积特征、地球化学特征等方面的差异性。其中沙三段下部烃源岩是在咸水-半咸水深湖-半深湖环境下沉积形成的,沙四段上部是在盐水-咸水浅湖-半深湖环境下形成的。同时还讨论了这两套优质烃源岩有机质的富集与保存特征,揭示了两套优质烃源岩的形成条件---高的古生产力和缺氧环境,其中咸水沉积环境是沙四段上部优质烃源岩形成的一个重要影响因素,藻类勃发控制了沙四段上部和沙三段下部高有机质丰度烃源岩的形成.     

烃源岩催化酯生烃动力学研究——以东营凹陷沙河街组三、四段烃源岩为例

烃源岩生烃动力学广泛应用于含油气盆地烃源岩评价与勘探中。为模拟低成熟烃源岩的实际沉积环境,实验选取了抽提有机质后的东营凹陷下第三系沙河街组三、四段烃源岩为矿物催化剂,以十八烷酸甲酯为模型化合物,在高压下做矿物低温催化脂肪酸酯脱羧生烃动力学实验。求取了化学反应的动力学参数,并分析了烃源岩层段的pH值与Eh值。结果表明,矿物对脂肪酸酯的脱羧生烃具有明显的催化作用,用连串反应模型处理脂肪酸酯的水解反应基本上为一级反应,而生烃反应则基本上为零级反应。认为对于同一类型的烃源岩,其所处的氧化还原环境对有机质的生烃有较大的影响;而对于不同的烃源岩,矿物的组成则起着非常重要的作用。     

西藏伦坡拉盆地古近系牛堡组烃源岩预测与评价

伦坡拉盆地是西藏地区唯一获工业性油气流的盆地,油气勘探前景广阔,但其勘探和研究程度均较低,对古近系牛堡组烃源岩的发育状况认识不清,制约了盆地油气资源潜力评价和勘探选区.通过研究钻井、测井及相关化验测试等资料,利用测井多参数回归和盆地数值模拟等方法技术,分析了牛堡组主要亚段有机质丰度、类型及其展布等特征,模拟重建了烃源岩的热成熟演化历史,实现了对伦坡拉盆地牛堡组烃源岩的早期综合评价.研究表明:伦坡拉盆地古近系牛堡组烃源岩发育,并以牛二段中亚段分布最广、厚度最大,在蒋日阿错凹陷最厚在400 m以上,其中优质烃源岩 (TOC＞1.0%) 最厚可达170 m;牛堡组总体上属较好级别的烃源岩,其中牛二段上亚段较好-优质烃源岩所占比例最高,牛二段中亚段次之;牛堡组烃源岩有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ₁为主;有机质成熟度总体呈中西部高、东部低的趋势,牛二段中亚段烃源岩现今多处于中-晚期生油阶段,牛二段上亚段和牛三段下亚段烃源岩现今多处于早期生油阶段.牛二段中亚段烃源岩为伦坡拉盆地主力烃源岩,蒋日阿错凹陷为最重要的生烃凹陷.      

歧口凹陷沙河街组成岩史分析和成岩阶段预测

渤海湾盆地歧口凹陷超压对有机质热演化、有机酸生成和水岩反应具有明显的抑制作用。在化学动力学模型中加入超压因子增加反应活化能,即可用于超压条件下有机质热演化和成岩作用的模拟。歧口凹陷深层(>3500m)主要为沙河街组(始新—渐新世)。在沙河街组沉积末期沙河街组三段(沙三段)就进入晚成岩阶段A₁期,烃源岩开始生烃,生、储、盖层发育史与圈闭发育史匹配良好,油气藏开始形成。在东营组沉积时期(渐新世)—新近纪,沙河街组大部分地层处于晚成岩阶段A₁—A₂期,是其主要成藏期。现今沙河街组一段、二段和三段的上部仍处于晚成岩阶段A₁—A₂期,有利于油气藏的形成。然而,沙三段的下部在歧口凹陷的北部地区已进入晚成岩阶段BC期,镜质组反射率Ro≥1.3%,烃源岩处于高过成熟阶段,储层物性较差,不利于成藏,但在南部地区的沙三段下部还处于晚成岩阶段A₁-A₂期,生、储、盖层发育,是油气聚集的有利地区。