潿西南凹陷流沙港組二段烴源巖有機相研究

游君君，徐新德，李 里，謝瑞永，李旭紅,楊國良

(1.中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057;2.首鋼地質勘查院，北京 100144)

有機相的概念最初是Rogers提出來的，他認為：有機相類似沉積相，可以跨越時間，不受地層或巖石單位的限制，有機質含量、來源和沉積環境是確定有機相的必要條件[1]。有機相研究可以了解某一烴源巖沉積地質體的油氣生成條件及其在盆地充填序列中的位置和空間上的展布特征，是從成因上認識烴源巖特征與展布的重要途徑。

1 地質概況

北部灣盆地位于南海北部邊緣西區，主體部分在北部灣海域中，向東延伸到海南島北部和雷州半島。北部灣盆地的沉積演化經歷了早第三紀湖相和晚第三紀-第四紀的海相兩個主要階段[2]。潿西南凹陷位于北部灣盆地的北部坳陷東北部(圖1)，是在古新世神狐運動晚期發育起來的北斷南超的箕狀斷陷，凹陷總體呈NE向展布，是北部灣盆地內油氣勘探程度相對較高的構造單元[3]。潿西南凹陷以新生代沉積為主，其基底為中、古生界碳酸鹽巖和變質巖，沉積蓋層由古近系、新近系及第四系組成，總厚度1500～7000m，自下而上依次為古近系古新統長流組、始新統流沙港組、漸新統潿州組，新近系中新統下洋組、角尾組、燈樓角組、上新統望樓港組和第四系。始新世流沙港沉積時期是湖盆發育的鼎盛時期，流沙港組以湖相、三角洲相沉積為主，巖性以深灰色、褐灰色泥巖、頁巖為主，夾有灰白色砂巖、粉砂巖，自下而上可進一步分為流沙港組三段、流沙港組二段和流沙港組一段，其中流沙港組二段是該區烴源巖發育的主要層位[4]。

圖1 潿西南凹陷構造位置示意圖

2 烴源巖沉積環境分析

潿西南凹陷流沙港組二段沉積于湖盆發育的全盛時期，以中深湖相沉積為主，局部發育濱淺湖相和扇三角洲相。中深湖相主要以大套深灰、褐灰、灰黑暗色頁巖、泥巖沉積為主，夾灰白色細、粉砂巖。該段巖性較單一，泥巖色深質純，連續厚度大，分布較穩定；砂巖粒級細，含泥重，陸源重礦物含量低，粒度小。表明這時期湖水較深，水體寧靜。在該套地層中陸源重礦物含量低，自生黃鐵礦特別發育，多呈分散的微晶集合體出現，呈球粒狀、魚子狀(莓狀)和生物假象的也較為常見，這是局限流通還原環境的特征。菱鐵礦在地層中也較富集，泥巖中尤其普遍，含量一般為2%～10%，少數可達30%，這是較強還原環境的標志。

Pr/Ph比值也是反映沉積環境的重要參數，根據梅博文等[5]對我國不同沉積環境下形成的原油的統計結果，鹽湖相、咸水深湖相形成的原油Pr/Ph為0.2～0.8，具有明顯的植烷優勢；淡水-微咸水深湖相原油的Pr/Ph一般在0.8～2.8；淡水湖相氧化-弱還原環境下形成的原油Pr/Ph為2.8～4.0，具有明顯的姥鮫烷優勢。潿西南凹陷流沙港組二段中深湖相和扇三角洲相烴源巖Pr/Ph比值相對較低(0.6～2.5)(圖2)，指征其形成于弱還原-還原的淡水-微咸水的沉積環境中；濱淺湖相烴源巖Pr/Ph比值相對較高，一般都大于2.8，表征其形成于淡水湖相氧化-弱還原環境。

圖2 潿西南凹陷流二段烴源巖Pr/Ph特征圖

3 烴源巖地球化學特征與生源構成

3.1 有機質豐度

有機地化分析及研究表明，北部灣盆地潿西南凹陷流沙港二段烴源巖有機質豐度大，生烴潛力大。其中中深湖相烴源巖有機碳的范圍為0.40%～10.35%，平均為2.63%，氯仿瀝青A為0.1554%～1.1729%，平均值0.3351%，熱解生烴潛量(S1+S2)在2.38～48.08mg/g之間，平均達到11.66mg/g，按陸相烴源巖評價標準，應為最好烴源巖；扇三角洲相烴源巖有機碳的范圍為0.39%～3.57%，平均為2.11%，氯仿瀝青A為0.102%～0.6224%，平均值0.2254%，熱解生烴潛量(S1+S2)在2.58～16.58mg/g之間，平均達到8.43mg/g，評價為好烴源巖級別；濱淺湖相烴源巖有機碳的范圍為0.4%～4.92%，平均為2.21%，氯仿瀝青A為0.231%～0.5959%，平均值0.4090%，熱解生烴潛量(S1+S2)在1.14～30.12mg/g之間，平均達到13.62mg/g，應為好-最好烴源巖。

3.2 有機質類型

根據熱解氣相色譜(Rock-Eval)統計資料，潿西南凹陷流沙港二段中深湖相烴源巖大多數樣品的熱解氫指數IH值一般都大于300mgHC/gTOC，最高達688mgHC/gTOC，有機質類型為Ⅰ-Ⅱ1型，部分為Ⅱ2型(圖3)；扇三角洲相烴源巖大多數樣品的熱解氫指數IH一般位于150～400mgHC/gTOC之間，有機質類型主要為Ⅱ1-Ⅱ2型；濱淺湖相烴源巖的熱解氫指數IH也一般位于150～350mgHC/gTOC之間，有機質類型主要為Ⅱ2型，部分為Ⅱ1型。

干酪根的顯微組分鑒定分析有助于進一步認識烴源巖有機質特征，在流沙港組二段烴源巖樣品中，鏡下觀察發現，絕大多數樣品含有多種藻類化石(包括非海相溝鞭藻、綠藻和各類球藻等)及無定形腐泥，占20%～60%，在WZ10-3-1井的部分樣品中無定形有機質含量高達90%，結合樣品熱解氫指數分析結果(IH可達200～600mg/g)，可以判定它是富氫的無定形有機質，這些由于藻類富集形成的一些類脂體無疑成為油氣生成的最重要的貢獻者。中深湖相烴源巖有機質的干酪根顯微組成以腐泥組為主，平均占73.2%，最高可達90%以上，劃分為Ⅰ-Ⅱ1型，部分為Ⅱ2型；扇三角洲相烴源巖有機質的干酪根顯微組成以鏡質組和惰質組為主，兩組之和占60.4%，劃分為Ⅱ2-Ⅲ型；濱淺湖相烴源巖有機質的干酪根顯微組成也以鏡質組和惰質組為主，兩組之和占56.3%，主要以Ⅱ2型為主。

圖3 潿西南凹陷流二段烴源巖Tmax-IH分類圖

3.3 生物標志化合物特征及其生源構成

五環三萜烷(m/z191)是生物標志物中最重要的一類化合物，是由微生物特別是原核細胞生物衍生而形成的[6-7]，其中奧利烷是代表陸源高等植物的專屬性生物標志化合物。甾烷分布可以很好的反映生源信息，規則甾烷是反映生物有機質輸入最常用的參數，不同生物有機質C27、C28和C29甾烷含量不同；一般認為，水生生物富含C27(和C28)甾烷，與C27(和C28)甾烷比較，高等植物富含C29甾烷[8]。另外，普遍認為C30-4-甲基甾烷的生源主要由甲藻衍生而來[9-10]，與藻類尤其是甲藻具有密切的成因聯系，含量豐富的C30-4甲基甾烷表明主要為水生生物來源。

流沙港組二段中深湖相烴源巖抽提物飽和烴中含有較豐富的水生生物藻類輸入的C30-4甲基甾烷，且C30-4甲基甾烷指數較高，最高的達到了1.26，規則甾烷C27、C28、C29甾烷呈“V”型分布，且以表征水生生物來源的C27(和C28)甾烷為主；在五環三萜烷中，源于陸源高等植物標志物奧利烷含量很低(圖4)，表明流二段中深湖相烴源巖主要為藻類等水生生物來源。但是，在部分中深湖相烴源巖中，其生物標志化合物具有不同的特征，如WZ11-4N-3井中鉆遇的流二段中深湖相烴源巖，雖然也含有代表水生生物藻類輸入的C30-4甲基甾烷，但是在規則甾烷中以表征高等植物來源的C29甾烷為主，在五環三萜烷中，富含源于陸源高等植物標志物奧利烷，其奧利烷指數高達0.21，表明陸源高等植物輸入貢獻也較大，為混合來源。

圖4 潿西南凹陷流沙港組二段烴源巖甾萜烷特征對比圖

流沙港組二段濱淺湖和扇三角洲相烴源巖抽提物飽和烴也具有和WZ11-4N-3井流二段中深湖相烴源巖相似的特征，也含有較豐富的C30-4甲基甾烷，在五環三萜烷中，奧利烷含量豐富，表明陸源高等植物輸入貢獻也較大，為混合來源。

4 烴源巖有機相劃分及評價

綜合流二段烴源巖沉積環境、地球化學特征和生源構成等方面的分析，潿西南凹陷流二段烴源巖有機相可以劃分為四種類型：中深湖藻源母質相、中深湖混源母質相、濱淺湖混源母質相和扇三角洲混源母質相(表1)。

中深湖藻源母質相是潿西南凹陷流二段烴源巖最重要的有機相類型，也是分布最廣的一類有機相類型。有機質豐度高，有機碳平均含量達到了3.03%；有機質類型好，主要為Ⅰ-Ⅱ1型，以生油為主；生物標志化合物中C30-4甲基甾烷含量高，陸源輸入的奧利烷含量低，主要為藻類等水生生物來源。該有機相分布廣，厚度大，是潿西南凹陷的主力烴源巖。

濱淺湖混源母質相主要分布于潿西南凹陷東南部，也是分布較廣的一類有機相類型。有機質豐度較高，有機碳含量平均為2.34%；有機質類型較好，主要為Ⅱ2型，部分為Ⅱ1型；生物標志化合物中C30-4甲基甾烷含量高，富含陸源輸入的奧利烷，為混合來源。該有機相分布也較廣，有機質豐度較高，厚度也較大，是潿西南凹陷的主要烴源巖。

中深湖混源母質相分布比較局限，有機質豐度較高，有機碳含量平均為2.34%；有機質類型較好，主要為Ⅱ1-Ⅱ2型；生物標志化合物中C30-4甲基甾烷含量較高，富含陸源輸入的奧利烷，為混合來源。

扇三角洲混源母質相分布局限，有機質豐度較高，有機碳含量平均為2.11%；有機質類型一般，主要為Ⅱ2型，部分為Ⅲ型；生物標志化合物中C30-4甲基甾烷含量較高，富含陸源輸入的奧利烷，為混合來源。

表1 潿西南凹陷流沙港組二段烴源巖有機相類型劃分表

注：0.4-10.35/3.03;最小值-最大值/平均值。

5 結論與認識

1)潿西南凹陷流沙港組二段烴源巖主要發育于中深湖相中，局部發育于濱淺湖和扇三角洲相。中深湖相烴源巖形成于弱還原-還原的淡水-微咸水的沉積環境，有機質豐度高，評價為最好烴源巖，有機質類型主要為Ⅰ-Ⅱ1型。

2)潿西南凹陷流二段烴源巖劃分為中深湖藻源母質相、中深湖混源母質相、濱淺湖混源母質相和扇三角洲混源母質相。中深湖藻源母質相分布廣，有機質豐度高，有機質類型為Ⅰ-Ⅱ1型，厚度大，是潿西南凹陷的主力烴源巖，對油氣的貢獻最大；濱淺湖混源母質相分布也較廣，有機質豐度較高，有機質類型主要為Ⅱ1-Ⅱ2型，厚度也較大，是潿西南凹陷的主要烴源巖。

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