海中凹陷潿洲組烴源巖特征及潛力分析

劉 峰，黃蘇衛，張傳運，楊鵬程，唐金炎，黃家琳

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發研究院，上海 200120）

北部灣盆地是一個在中生代區域隆起背景下發育起來的新生代斷陷沉積盆地，經歷了古近紀張裂階段和新近紀裂后熱沉降階段，具有明顯的斷坳雙層結構；古近紀斷陷期受3期幕式斷陷活動影響，先后沉積了古新統長流組、始新統流沙港組和漸新統潿洲組，以湖相和河流相沉積體系為主[1]。中石化潿西探區位于北部灣盆地北部拗陷，主要涉及潿西南凹陷D洼以及海中凹陷的中部地區（圖1）。多年勘探實踐證實，潿西南凹陷A洼、B洼、C洼和D洼均為富生烴洼陷，始新統流沙港組為主要烴源巖層。始新統流沙港組沉積時期，潿西南和海中凹陷為統一湖盆，南部海中凹陷沉積中心受潿西南大斷裂南段控制，最大沉積厚度超過3 000 m；漸新世時期，潿西南低凸起的強烈抬升和3號斷層的劇烈活動將湖盆分割為潿西南和海中兩個凹陷。同時，3號斷裂的劇烈活動也使海中凹陷可容納空間進一步增大[2]，沉積中心遷移至海中凹陷3號斷裂下降盤，最大殘留地層厚度超4 000 m[3-5]，湖盆繼承性發育，具備發育烴源巖的沉積條件，發育一套潛在的烴源層系。目前，海中凹陷鉆井較少，且主要揭示至漸新統。已鉆井顯示：潿洲組沉積早期，潿四段沉積半深湖相暗色泥巖；潿洲組沉積晚期，湖盆萎縮，湖沼相暗色泥巖發育，局部夾薄煤層。A井為目前海中凹陷唯一的油氣突破井，油源對比結果顯示其凝析油氣具潿洲組和流沙港組烴源巖雙重貢獻特征[6-9]。本文以海中凹陷已被鉆井所證實的潿洲組烴源巖為研究對象，進一步明確潿洲組烴源巖特征及其資源潛力，對海中凹陷有利區帶優選有重要的指導意義。

圖1 研究區位置圖Fig. 1 Location of the study area

1 烴源巖地球化學特征

1.1 有機質豐度

從鉆井資料統計結果（表1）來看，潿洲組暗色泥巖有機質豐度較流沙港組低[3]，總體達到中等豐度烴源巖標準[10]。潿四段以暗色泥巖為主，泥地比26.1%～90.9%，泥巖厚度160.5～355 m，有機碳含量平均0.69%，氯仿瀝青“A”平均0.05%，總烴平均286.9×10-6，生烴潛力平均1.16 mg/g。其中，洼槽帶主要為中等豐度烴源巖，具備一定生烴潛力，斜坡帶烴源巖發育較差。潿三段泥地比38.8%～80.9%，泥巖厚度171～470.9 m，暗色泥巖有機碳含量平均0.97%，氯仿瀝青“A”平均0.02%，總烴平均144.8×10-6，生烴潛力平均3.0 mg/g，洼槽帶以中等豐度烴源巖為主，斜坡帶烴源巖發育較差。潿二段、潿一段以暗色泥巖為主，并伴生少量碳質泥巖及煤層。潿二段泥地比14%～74.5%，泥巖厚度24～721.4 m，暗色泥巖有機碳含量平均4.11%，氯仿瀝青“A”平均0.08%，總烴平均387.8×10-6，生烴潛力平均11.6 mg/g，有機質豐度評價為中等～好；潿一段泥地比6.3%～52.6%，泥巖厚度18～244.6 m，暗色泥巖有機碳含量平均0.83%，氯仿瀝青“A”平均0.09%，總烴平均414.8×10-6，生烴潛力平均1.76 mg/g，有機質豐度評價為差-中等。

1.2 有機質類型

根據巖石熱解快速定量評價（Rock-Eval）的氫指數（HI）與最高熱解峰溫（Tmax）關系，潿洲組有機質類型以Ⅱ2型為主，干酪根元素組成顯示潿洲組樣品也主要分布在Ⅱ2型區間（圖2）。從烴源巖干酪根碳同位素（δ13CPDB）數據統計結果來看（表2），潿洲組烴源巖干酪根碳同位素主要集中在-26‰～-30‰，屬II型干酪根。不同參數均顯示潿洲組有機質類型以腐殖型（Ⅱ2型）為主。

從潿西探區烴源巖C27-C28-C29甾烷關系圖 （圖3）可以看出，潿洲組有機質來源與流沙港組的存在明顯差異。一般來說，C27甾烷來源于水生浮游生物，C29甾烷來源于陸源高等植物，C28甾烷則主要來源于湖泊相有機物。流沙港組一段、二段烴源巖均顯示出原始生烴母質具混合來源的特征，與流沙港組沉積時期的半深湖-深湖相環境相一致；潿洲組烴源巖以C29甾烷占主導，顯示出陸源有機質（陸源高等植物）是主要的原始生烴母質，與漸新世湖盆萎縮階段陸源物質供應增強的沉積背景相吻合。陸源高等植物輸入的增加可能是海中凹陷潿洲組有機質類型偏腐殖型（Ⅱ2型為主）的重要原因。

1.3 有機質熱演化特征

豐富的有機質是生成油氣的物質基礎，而有機質只有達到一定的成熟度才能開始大量生烴，鏡質體反射率（Ro）常作為表征有機質成熟度的有效指標。結合北部灣盆地成熟區塊勘探經驗、中石化潿西探區D洼烴源巖熱演化階段劃分結果[3]和海中鉆井Ro實測數據（圖4），對海中凹陷烴源巖熱演化階段進行初步劃分。生烴門限深度是烴源巖干酪根開始大量生烴時對應的深度，在海中凹陷為2 600 m，對應鏡質體反射率（Ro）為0.6%；排烴門限深度是烴源巖開始大量排烴時對應的深度，在海中凹陷為3 100m左右，對應鏡質體反射率（Ro）為0.8%。海中凹陷烴源巖未熟階段對應深度＜2 600 m，Ro＜0.6%；低熟階段對應深度2 600～3 100 m，0.6%＜Ro＜0.8%，這個階段烴源巖開始成熟，但生烴量不大，油氣多為吸附狀態，但尚未達到排烴門限；成熟階段對應深度＞3 100 m，Ro＞0.8%，該階段油氣大量生成并排烴，產物主要為成熟油氣。

表1 海中凹陷潿洲組烴源巖有機質豐度數據表Table 1 Organic matter abundance data of source rocks of Weizhou Formation in Haizhong Sag

利用TSM盆地模擬軟件開展海中凹陷單井埋藏史和熱史數值模擬，用以恢復潿洲組烴源巖的動態演化過程（圖5）。B井位于海中凹陷洼槽帶，地層整體較厚、埋藏較深，潿二段底部至潿四段地層現今埋深超過2 600 m。C井位于凹陷斜坡帶，地層整體減薄、埋藏變淺，僅潿三段和潿四段地層現今埋深超過2 600 m。從烴源巖演化過程來看，洼槽帶潿二段底部、潿三段和潿四段烴源巖分別在上新世、中中新世和漸新世末進入生烴門限；潿二段底部和潿三段烴源巖現今處于低熟階段，生排烴量較??；潿四段烴源巖在中中新世以后進入成熟熱演化階段，開始大量生烴。斜坡帶潿二段底部至潿四段烴源巖現今均處于低熟階段，生排烴量規模較小。從烴源巖演化過程來看，潿洲組對海中凹陷的貢獻主要來自洼槽帶的潿四段烴源巖。

圖2 潿洲組烴源巖有機質類型劃分圖Fig. 2 Classification of organic matter in Weizhou Formation source rocks in Haizhong Sag

表2 海中凹陷潿洲組烴源巖碳同位素（δ13CPDB）數據表Table 2 Carbon isotope of source rocks of Weizhou Formation in Haizhong Sag

圖3 潿西探區烴源巖C27-C28-C29甾烷關系圖Fig. 3 Correlation diagrams of C27-C28-C29（regular sterane）of Weizhou Formation source rocks in Haizhong Sag

圖4 潿西探區烴源巖Ro與埋深關系圖Fig. 4 Relationship between Ro and depth of source rocks in Weizhou exploration area

2 資源潛力

2.1 有效烴源巖分布

有效烴源巖在很大程度上控制著盆地內油氣藏的分布。在暗色泥巖發育情況、有機碳豐度特征、烴源巖熱演化程度研究基礎上，結合生烴強度模擬結果，明確海中凹陷潿四段有效烴源巖分布范圍（圖6）。海中凹陷潿四段半深湖相暗色泥巖有機質豐度較高，且目前洼槽帶地層整體埋深較大，普遍已經成熟，具備一定的生烴能力，也是現階段海中凹陷唯一被鉆井證實的有效烴源巖層系。潿四段有效烴源巖主要分布于海中凹陷洼槽帶，受控于3號斷層，呈近東西向展布，生烴中心位于3號斷裂下降盤，生烴強度可達（1.5～5.0）×106t/km2。中石化探區（海中凹陷部分）北部位于潿洲組有效烴源巖發育區內，而南部的斜坡帶和隆起區多位于潿洲組有效烴源巖發育區之外；探區內3號斷裂下降盤緊鄰生烴中心，生烴強度可達（1.5～4.5）×106t/km2，是探區內潿洲組源巖條件最有利的區帶。

圖5 海中凹陷典型井（左，B井；右，C井）埋藏史-熱史圖Fig. 5 Burial-thermal history curves of typical wells（left, Well B；right, Well C）in Haizhong Sag

圖6 海中凹陷潿四段有效源巖生烴強度分布圖（現今）Fig. 6 The contour map of hydrocarbon generation intensity of current effective soruce rocks in the Fourth Member of Weizhou Formation in Haizhong Sag

2.2 資源規模

海中凹陷周邊均已有油氣發現，其北邊的潿西南凹陷更是目前北部灣盆地油氣發現最豐富的地區之一。潿西南凹陷內的A、B、C和D四個次洼均已被證實為富生烴次洼，其中的D次洼位于中石化探區內，僅與海中凹陷一斷之隔。海中凹陷與潿西南凹陷具有相似的地質資源背景，A井凝析氣藏的突破[6-9]進一步證實海中凹陷同樣具備較好的資源潛力。運用TSM盆地模擬軟件，初步估算了潿洲組烴源巖的資源規模（圖7）。海中凹陷潿洲組累計生烴量1 203.6×106t，其中累計生氣量762.3×106t油當量，累計生油量441.3×106t；資源量方面，海中凹陷常規石油資源量66.24×106t，常規天然氣資源量15.25×106t油當量，總地質資源量達到81.49×106t油當量。

圖7 海中凹陷潿洲組生烴量（左）和資源量（右）分布圖Fig. 7 Distribution of hydrocarbon generation quantity（left）and resources amount（right）of Weizhou Formation in Haizhong Sag

3 結論

（1）漸新世沉積時期，海中凹陷湖盆繼承性發育，形成潿洲組烴源巖；潿洲組暗色泥巖有機質總體達到中等豐度烴源巖標準，有機質類型以腐殖型（Ⅱ2型）為主；海中凹陷洼槽帶潿二段、潿三段以及斜坡帶潿洲組烴源巖現今均處于低熟階段，生排烴量規模較??；洼槽帶潿四段烴源巖在中中新世以后進入成熟熱演化階段，開始大量生烴，是海中凹陷潿洲組主要烴源巖層。

（2）潿洲組是海中凹陷現有鉆井相對完整揭示的烴源巖層系，總地質資源量達到81.49×106t油當量；潿四段有效烴源巖主要分布于凹陷洼槽帶，呈近東西向展布，生烴中心位于3號斷裂下降盤，生烴強度可達（1.5～5.0）×106t/km2；中石化探區內，3號斷裂下降盤緊鄰生烴中心，生烴強度可達（1.5～4.5）×106t/km2，是探區內潿洲組源巖條件最有利的區域，應作為下步勘探工作首選突破區帶。