珠一坳陷文昌組烴源巖發育特征及控制因素

胡小強，王曉龍，龔 屹，羅文龍，付 崇

(1.廣州海洋地質調查局，廣東 廣州 510760; 2.國土資源部海底礦產資源重點實驗室，廣東 廣州 510760; 3.長江大學，湖北 武漢 430100)

珠一坳陷文昌組烴源巖發育特征及控制因素

胡小強1，2，王曉龍3，龔 屹3，羅文龍3，付 崇3

(1.廣州海洋地質調查局，廣東 廣州 510760; 2.國土資源部海底礦產資源重點實驗室，廣東 廣州 510760; 3.長江大學，湖北 武漢 430100)

針對珠江口盆地珠一坳陷烴源巖發育的主控因素問題，結合油氣地球化學方法、層序地層學和沉積學分析方法，對烴源巖發育特征進行分析;同時，基于浮游藻類化石含量、鈾釷比、姥植比和米蘭科維奇旋回等，對影響優質烴源巖發育的生源條件、氧化還原條件、沉積速率、體系域等控制因素進行綜合分析。結果表明:文昌組優質烴源巖發育于湖侵體系域晚期和高位體系域早期;生源條件、氧化還原環境、沉積速率、體系域等因素協同控制優質烴源巖的發育。優質烴源巖的研究將為珠江口盆地儲量突破和深水區有利勘探目標發現奠定基礎。

優質烴源巖;有機質豐度;珠一坳陷;控制因素;珠江口盆地

0 引言

優質烴源巖是中國近海新生代盆地拓展勘探領域，實現新的儲量發現的關鍵問題之一。國內外大型油氣田離不開烴源巖的存在，因此“源控論”的思路在油氣勘探中發揮著重要的作用［3］。珠江口盆地位于中國南海北部，是在復雜基底上發育起來的被動大陸邊緣第三紀斷陷一坳陷盆地，盆地由北部斷階帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶及南部隆起帶組成了三隆兩坳南北分帶、東西分塊的構造格局。

珠江口盆地30多年的勘探歷程證明，富烴凹陷是大型油氣田存在的基礎［1］。烴源巖的貢獻是困擾石油勘探者的一個重要的科學問題。針對珠江口盆地勘探現狀，對珠江口盆地珠一坳陷富烴凹陷優質烴源巖發育特征和控制因素進行總結，分別從生源、氧化還原環境、沉積速率等方面對優質烴源巖的控制因素進行綜合分析。

1 地質概況

珠江口盆地位于中國南海北部，是在復雜基底上發育起來的被動大陸邊緣第三紀斷陷一坳陷盆地［1］。珠一坳陷從東向西依次劃分為韓江凹陷、海豐凸起、陸豐凹陷、惠州凹陷、西江凹陷和恩平凹陷(圖1)。研究區域主要為珠一坳陷富烴凹陷，主要研究層位為湖相文昌組。

珠一坳陷主要發育的沉積相類型為三角洲相、濱淺湖相、中深湖相、扇三角洲相等 (圖1)。珠一坳陷烴源巖發育的有利相帶為濱淺湖相和中深湖相［2］。其中，韓江凹陷主要發育扇三角洲相、濱淺湖相和三角洲相，勘探結果表明，該凹陷不發育大規模烴源巖;海豐凸起主要發育扇三角洲相和濱淺湖相，該凹陷的烴源巖也不發育［3］。陸豐凹陷、惠州凹陷和西江凹陷和恩平凹陷是已證實富烴凹陷，主要發育中深湖相和濱淺湖相烴源巖［1］。

圖1 珠一坳陷文昌組沉積相

2 優質烴源巖的發育特征

2.1 優質烴源巖的定義

對于優質烴源巖的劃分標準，國內外尚無統一的劃分標準，眾多學者已經對優質烴源巖給出過明確定義［4-7］。通過對珠一坳陷文昌組的地球化學數據進行分析，并與國內外優質烴源巖定義進行綜合對比［8-9］，給出珠一坳陷文昌組優質烴源巖的定義:文昌組優質烴源巖干酪根類型為Ⅰ—Ⅱ1型，且TOC≥1%時為優質烴源巖;當干酪根類型為Ⅱ2—Ⅲ型，且TOC≥2%時為優質烴源巖。

2.2 烴源巖評價

優選了LF13-2-1、HZ25-4-1、PY5-8-1和 EP17-3-1井作為烴源巖評價代表井。這4口井的烴源巖有機地化數據揭示了珠一坳陷文昌組烴源巖的有機碳含量分布范圍(圖2)。其中LF3-2-1井文昌組湖相大套泥巖段實測TOC含量為2%～9%;HZ25-4-1井文昌組湖相大套泥巖實測TOC含量為1%～3%;PY5-8-1井文昌組泥巖實測TOC值較低，為2%～10%;EP17-3-1井文昌組泥巖實測TOC值較低，為1%～2%。最大熱解峰溫和氫指數關系顯示，有機質類型為Ⅰ—Ⅱ1型;少量點分布在Ⅱ2—Ⅲ型之間;極少部分點分布于圖外。因此，珠一坳陷文昌組有機質類型主要屬于Ⅰ—Ⅱ1型，并且其TOC含量普遍大于1%，因此，珠江口盆地文昌組發育優質烴源巖。從鏡質體反射率數據分析珠一坳陷文昌組烴源巖處于生烴高峰期或者高成熟期。

圖2 珠一坳陷LF13-2-1、HZ25-4-1、PY5-8-1和EP17-3-1連井對比剖面

2.3 優質烴源巖發育特征

優選的4口探井分別代表了不同凹陷、不同沉積環境下的烴源巖特征。LF13-2-1井揭示了中深湖相烴源巖，其巖性組合以凝灰質泥巖和暗色泥巖為主，凝灰質泥巖和暗色泥巖累計連續厚度接近100 m，泥巖含量高達56%(圖2)。HZ25-4-1井也揭示了中深湖相烴源巖，其巖性組合以暗色泥巖為主，暗色泥巖連續厚度接近90 m，暗色泥巖含量高達61%。PY5-8-1井揭示淺湖相烴源巖，其巖性組合以砂泥巖互層為主，暗色泥巖含量達53%。EP17-3-1井揭示了淺湖相烴源巖，其巖性組合以灰色泥巖為主，夾少量暗色泥巖和砂巖，其灰色泥巖含量達63%，暗色泥巖含量為10%。

3 優質烴源巖發育的控制因素

富烴凹陷是大型油氣藏存在的基礎。分別從烴源巖發育的生源條件、氧化還原環境、沉積速率、體系域等方面來綜合論述優質烴源巖發育的主要控制因素。

3.1 生源條件的控制作用

珠一坳陷文昌組時期發育大面積湖相沉積，浮游藻類是烴源巖有機質的重要來源［5］。同時豐富的浮游藻類化石含量也說明烴源巖形成的生源條件充分。單井浮游藻類含量分布顯示文昌組時期浮游藻類繁盛，其中以生活在淡水湖泊的盤星藻和球藻為主。浮游藻類相對豐度較高也說明當時的保存條件較好，屬于缺氧的水體環境。

3.2 氧化還原環境的控制作用

氧化還原條件是影響烴源巖發育的重要因素。確定氧化還原環境的方法很多，前人主要用生物標志化合物等指標來確定氧化還原環境，該文主要用生標化合物和鈾釷比相結合的方法來確定氧化還原環境。梅博文等認為姥植比低值對應的是還原環境，其界限值為2.8～3.0，大于這一比值為氧化環境或者弱氧化弱還原環境，但是利用姥植比來確定氧化還原環境具有實際取樣點少，不連續，實測數據獲得效率低等缺點;而鈾釷比鑒定法剛好彌補了這一缺點。鈾釷比高值對應的是還原環境，鈾釷比確定氧化還原環境的臨界值是隨著研究區地質背景的變化而不同的。

珠一坳陷取樣井姥植比與鈾釷比對比(表1)確定:當鈾釷比小于0.2時，為氧化環境;當鈾釷比介于0.2和0.4之間時，為弱氧化弱還原環境;當鈾釷比大于0.4時，為還原環境。基于以上分析結果，對珠一坳陷PY10-2-1井、HZ25-4-1井和HJ15-1-1井的氧化還原環境進行了解釋。發育于惠州凹陷的HZ25-4-1井的鈾釷比介于0.2和0.4之間，因此，該地區屬于弱氧化、弱還原沉積環境。

表1 珠一坳陷主要探井姥植比與鈾釷比對比

3.3 沉積速率的控制作用

利用頻譜分析和小波分析技術計算了LF13-2 -1、HZ25-4-1、PY5-8-1和EP17-3-1井的沉積速率(圖3)。由于計算出來的沉積速率沒有經過壓實校正，因此，沉積速率為視沉積速率。

計算結果顯示，不是沉積速率越高，烴源巖的有機碳含量就越高，因為過高的沉積速率對沉積有機質具有稀釋作用;但也不是越低的沉積速率對應越高的有機碳含量，過低的沉積速率不利于有機質保存。因此，適中的沉積速率范圍(0.010～0.025 cm/a)才有利于優質烴源巖發育。

綜上所述，生源條件、氧化還原環境、沉積速率、體系域等協同控制優質烴源巖的發育。在文昌組湖相沉積時期，保存條件好的情況下，最大湖泛面附近有機質供給充分，易形成還原環境，同時適中的沉積速率促使有機質高效保存，有利于優質烴源巖的發育。

圖3 珠一坳陷LF13-2-1、HZ25-4-1、PY5-8-1和EP17-3-1井沉積速率對比

4 結論

(1)文昌組優質烴源巖為富含有機質的大套暗色泥巖、凝灰質泥巖和灰色泥巖。當干酪根類型為Ⅰ—Ⅱ1型，且TOC≥1%時為優質烴源巖;當干酪根類型為Ⅱ2—Ⅲ型，且TOC≥2%時為優質烴源巖。

(2)生源條件、氧化還原環境、沉積速率、體系域等協同控制優質烴源巖的發育。在文昌組時期湖相保存條件好的情況下，最大湖泛面附近，即湖侵體系域晚期和高位體系域早期有機質供給充分易形成還原環境，加上適中的沉積速率促使有機質高效保存。

(3)優質烴源巖發育受有機質供給和有利于有機質高效保存的水體環境協同控制，湖侵體系域晚期和高位體系域早期沉積環境的系統屬性為高有機質產率和有機質高效保存提供了有利的條件。

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編輯朱雅楠

TE122

A

1006-6535(2015)05-0042-04

20150414;改回日期:20150726

國家重大專項(GZH200700405);構造與油氣資源教育部重點實驗室開放基金(TPR-2014-11)

胡小強(1976-)，男，高級工程師，1999年畢業于中國地質大學(武漢)勘查技術與工程專業，2002年畢業于該校礦產普查與勘探專業，獲碩士學位，現從事海洋地質及石油地質研究工作

王曉龍(1985-)，男，講師，2008年畢業于長江大學勘查技術與工程專業，2014年畢業于中國地質大學(武漢)礦產普查與勘探專業，獲博士學位，現主要從事地震地質綜合解釋、石油地質和非常規油氣地質方面的研究和教學工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.008