辽东湾地区下第三系有效烃源岩分布定量研究

西南石油大学学报（自然科学版）　２０１１年２月第３３卷第１期　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　钭替｛ｌ：肛缸　Ｆｅｂ．２０ｌ１　ｖ０１．３３　Ｎｏ．１　编辑部网址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｗｐｕｘｂ．ｃｏｒｎ　文章编号：１６７４—５０８６（２０１１）０１—００６４—０７　中图分类号：ＴＥｌ２１；Ｐ６１８　ＤＯＩ：１０．３８６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—５０８６．２０１１．０１．０１１　文献标识码：Ａ　辽东湾地区下第三系有效烃源岩分布定量研究　马行陟　，庞雄奇。，姜福杰　，孟庆洋　１．中国石油勘探开发研究院，北京海淀１０００８３；２．中国石油盆地构造与油气成藏重点实验室，北京海淀１０００８３；　３．“油气资源与探测”国家重点实验室・中国石油大学（北京），北京昌平１０２２４９　摘要：有效烃源岩是指地质过程中形成的，既有油气生成又有油气排出的烃源岩。传统研究方法只停留在定性划　分有机质丰度下限、实测数据分析和模拟实验结果的基础上，并没有完全形成一套定量的评价方法体系。在排烃门　限理论的基础上，利用生烃潜力法确定出研究区的排烃门限，建立各层段有效烃源岩的判别图版，形成了一套有效烃　源岩定量研究方法体系，并将其应用到辽东湾地区。研究表明，辽东湾地区下第三系发育东三段、沙一、沙二和沙三　段三套有效烃源岩，其中沙三段的规模最大。尽管东二段暗色泥岩也普遍发育，但并没有达到排烃的临界条件，只能　作为一般烃源岩，不能认定为有效烃源岩。　关键词：排烃门限；有效烃源岩；生烃潜力法；辽东湾；分布预测　马行陟，庞雄奇，姜福杰，等．辽东湾地区下第三系有效烃源岩分布定量研究［Ｊ］．西南石油大学学报：自然科学版，２０１１，３３（１）：６４～７０．　１　有效烃源岩的概念及预测方法　有烃类生成，并且生成的烃类能排出来；（２）所排出　的烃类对工业油气藏的形成有贡献。因此，将有效　并且所生成的油气又可　从沉积角度而言，烃源岩主要是指在低能环境　烃源岩定义为能生成油气，能对成藏有贡献的那　下沉积的黏土和碳酸盐淤泥。对于有效烃源岩的定　以排出，即已经进入排烃门限，　义一直是石油地质工作者关注的焦点，不同学者的　部分烃源岩（图１）。对于有效烃源岩的研究方法，大多数国内外学者　见解也不同。１９７８年，Ｔｉｓｓｏｔ最早提出了烃源岩的　概念，他认为烃源岩是已经产生或者能够产生油气　认为，当烃源岩的有机质丰度大于某一下限值时即为　卜　Ｊ，其下限值也没有统一的标准。以　的岩石　；而Ｈｕｎｔ　则认为烃源岩应是曾经产生并　有效烃源岩¨，排出足以形成工业性油气聚集的细粒沉积岩，后者　排烃门限理论¨　Ｈ　为基础，尝试在研究中建立一种　近似于“有效烃源岩”的概念，这也是“有效烃源岩”　新方法识别和预测有效烃源岩，主要步骤为：（１）根　沉积和地震反演等资料预测出研究区的暗色　定义的最早表述；Ｊｏｎｅｓ＿３　则从生产价值方面对其进　据录井、（２）利用地化参数求出研究区的排烃门限　行定义，认为有效烃源岩是经可靠油源对比所确定　泥岩厚度；对单井暗色泥岩界定其　的商业油藏的源泉；金强　将既有油气生成又有油　并建立有效烃源岩判别图版，然后根据判别图版除去进入排烃　气排出的岩层称为有效烃源岩；饶丹等　认为有效　是否进入排烃门限，烃源岩是指经可靠油源对比所证实的能提供工业性　门限但品质差的暗色泥岩薄夹层段，经过两次筛选得　（３）求出每口井有效厚　油气聚集的烃源岩；王永诗等　认为有效烃源岩是　到的即是该井的有效烃源岩；既有油气生成又有油气排出的岩石。总而言之，其　度与暗色泥岩厚度的比值，将其与沉积相建立对应关　内涵主要有两方面：（１）有效烃源岩的前提是必须　系，据此对未知区域有效烃源岩的分布进行预测。　收稿日期：２０１０一Ｏｌ—ｌ６　数字出版日期：　基金项目：中海石油（中国）有限公司项目（ＳＣ０６ＴＪ—ＴＱＬ一００４）。　作者简介：马行陟（１９８４一），男（汉族），山东济宁人，博士研究生，主要从事油气成藏与天然气地质。Ｅ—ｍａｉｌ：ｍａｘｉｎｇｚｈｉ＠ｙａｈｏｏ．ｃａ　第１期　马行陟，等：　辽东湾地区下第三系有效烃源岩分布定量研究　６５　排烃门限　■■■Ｉ●■●■１　Ｉ●■●●■■１■●ｌ●＿Ｕ●●■●■●●ＨＩ●●■●１■ＩＩ●●●■■■●●●■　一　般烃源岩　●有效烃源岩　砂岩　图ｌ　有效烃源岩的概念模型　Ｆｉｇ．１　Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　气地质储量占整个渤海海域总量的近４０％，成为渤　２　地质概况　辽东湾地区位于渤海湾盆地东北部，系指渤海　海及中海油的最主要的油气产区¨　。　在研究区已发现的油气田中，油源对比基本上　证实油源为凹陷下第三系的源岩，下第三系已经成　为该区主力生油层，因此弄清楚下第三系有效烃源　岩的展布特征对研究区的下一步勘探具有十分重要　的意义。　东北部海域，南界大致为辽东半岛南端（老铁山）与　河北省秦皇岛市连线，面积２．６×１０　ｋｍ　。从构造　上讲，辽东湾地区位于华北地台北部，北接辽河拗　陷，东邻辽东隆起区，西界为山海关一北镇隆起，南　连渤中拗陷，为渤海湾盆地的一个次级构造单元，即　下辽河拗陷在海域的延伸部分。研究区构造线呈　ＮＮＷ向，东西分带明显，呈辽西凹陷、辽西低凸起、　烃源岩分布及地化特征　辽东湾地区下第三系东二段、东三段、沙一、沙　二和沙三段发育了大套巨厚的泥岩，其中东三段、沙　三段的规模最大。从沉积演化过程也可以看出，东　三期、沙三期以浅湖一深湖相沉积为主，水体环境稳　定，物源丰富，沉积了大套的烃源岩。通过对研究区　典型井的统计发现（图３），东二段暗色泥岩厚度为　２～４９２　ｍ，平均值为２５５　ｍ，跨度相对较大；东三段暗　色泥岩厚度为４０～４９５　ｍ，平均值为１３２　ｍ；沙一、沙　二段为７～１　８　１　ｍ，平均值为８４　ｍ；沙三段暗色泥　６０Ｏ　辽中凹陷、辽东凸起及辽东凹陷三凹两凸的格局　（图２）。经过３Ｏ多年的勘探开发，辽东湾地区发现　ＪＺ２５．１　ｓ、ｓｚ３６．１等一系列大油气田，累积发现的油　目　４００　２０Ｏ　Ｏ　图２辽东湾地区地理位置图　Ｆｉｇ．２　Ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｍａｐ　ｏｆ　Ｌｉａｏｄｏｎｇ　Ｂａｙ　ａｒｅａ　图３　辽东湾地区典型井暗色泥岩厚度　Ｆｉｇ．３　Ｄａｒｋ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａ￣ｗｅｌｌｓ　ｉｎ　Ｌｉａｏｄｏｎｇ　Ｂａｙ　西南石油大学学报（自然科学版）　岩厚度为４～３９４　ｎｌ，平均值为１９４　ｍ。研究区多数　探井分布在凸起上，仅有少量井处于凹陷中，因此，　利用探井暗色泥岩厚度统计很难对其进行准确的揭　示。暗色泥岩是在特定沉积环境（有机质丰富、水　动力弱、还原环境等）中形成的，因此建立暗泥地比　（暗色泥岩厚度／地层厚度）与不同沉积相类型之间　的对应关系，以此为依据对凹陷中心无井区的烃源　岩进行预测，获得了辽东湾地区东二段、东三段、沙　一、沙二和沙三段的烃源岩厚度分布图（图４～　图７）。　图４辽东湾Ｅ　烃源岩等厚图　Ｆｉｇ　４　Ｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ｉｓｏｐａｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　Ｅ　ｉｎ　Ｌｉａｏｄｏｎｇ　Ｂａｙ　图５辽东湾Ｅｄ３烃源岩等厚图　Ｆｉｇ　５　Ｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ｉｓｏｐａｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　Ｅｄ，ｉｎ　Ｌｉａｏｄｏｎｇ　Ｂａｙ　图６辽东湾　烃源岩等厚图　图７辽东湾　烃源岩等厚图　Ｆｉｇ　７　Ｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ｉｓｏｐａｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　Ｅｓ　ｉｎ　Ｌｉａｏｄｏｎｇ　Ｂａｙ　Ｆｉｇ．６　Ｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ｉｓｏｐａｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　Ｅｓ１．　ｉｎ　Ｌｉａｏｄｏｎｇ　Ｂａｙ　研究中，收集和整理研究区５０余口井的地化数　据，并结合资料分布的范围，对稀缺层位和地区的暗　色泥岩样品进行了选取和实验分析，获得了研究区　各套烃源岩有机质丰度的统计特征表（表１）。总体　来看，各套烃源岩都达到了好的水平，沙河街组烃源　岩的地化参数要好于东营组。　东二段源岩的Ｒ。值普遍偏低，多处于未熟一低　熟阶段，只有个别区域尺。值才达到０．５％；东三段　源岩Ｒ。＞０．５％的范围有所增加，凹陷中心有机　质开始成熟，但多数仍处于未熟一低熟阶段；沙一、　第１期　马行陟，等：　辽东湾地区下第三系有效烃源岩分布定量研究　６７　沙二段有机质成熟区逐渐变大，整体依旧处于成熟阶　ｍ的深度下开始排出烃类。确定出排烃门限后，在辽　段，尤其是次洼的中心，最高值达到１．０５％；沙三段源　东湾地区烃源岩地化分析和评价的基础上，建立有效　岩　在多数地区都大于０．５％，最高达到１．２％，普遍　烃源岩判别图版（图８）。有效烃源岩判别图版的建　处于成熟阶段，与同一盆地的东营凹陷沙三段源岩的　立需要综合考虑有机质丰度（ＴＯＣ）、母质类型（ＫＴＩ）　Ｒ　值范围相近　Ｊ，可以推断沙河街组是辽东湾地区　和热演化程度（Ｒ。）三个典型参数，一般而言，一定Ｒ。　生排烃的主要层位。沙三段干酪根类型多以Ⅱ～Ｉ型　值（已进入排烃门限）下，母质类型越好，ＴＯＣ含量　为主，为最好；沙一、沙二和东三段则多以Ⅱ型为主；东　高，有效烃源岩的品质就越高。通过对研究区单井有　二段则比较差，主要是Ⅲ～Ⅱ型。　效烃源岩的判别和有效厚度的统计，即研究区有效烃　源岩“点”的有效烃源岩发育特征，在“点”的研究基　４有效烃源岩的平面分布预测　础上，建立有效厚度与暗泥厚度比值与不同沉积相的　关系（表２），结合烃源岩厚度平面分布、沉积相、地震　利用生烃潜力法　确定出辽东湾地区下第三系　剖面等资料，由点到面，预测出辽东湾各目的层段有　的排烃门限深度为２　８００　ｍ，即研究区烃源岩在２　８００　效烃源岩厚度的平面展布特征（图９～图１１）。　６　５　孽４　Ｕ　２　３　２　１　５０　７５　１００　２５　５０　７５　ｉ００　ＫＴｔ／％　ＫＴＩ／％　６　６　５　５　４　专４　Ｕ　Ｕ　呈３　２　３　２　２　１　１　５０　７５　ｉ００　５０　７５　１００　ＫＴＩ／％　ＫＴＩ／％　图８有效烃源岩判别图版　Ｆｉｇ．８　Ｉｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｄｉａｇｒａｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　６８　西南石油大学学报（自然科学版）　表２辽东湾地区有效／暗泥与沉积相的关系　Ｔａｂ．２　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　面来看，东二段源岩的尺　值大部分低于０．５％，只有　辽东湾南部靠近渤中、渤东凹陷的部分才超过０．５％，　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｆａｃｉｅｓ　说明辽东湾东二段源岩仍处于未成熟阶段，即使部分　地区的有机质已经到达成熟也无法满足排烃的条件，　致使烃类无法排出。东三段有效厚度最大值都在４００　Ｉｎ以上，主要分布在辽中凹陷的北洼深凹带，相对于　原来暗色泥岩厚度的６４０　ｍ相比要小。不难看出，有　效的部分在暗色泥岩中占有一定比例。辽中中洼、辽　西凹陷和辽东凹陷不发育有效烃源岩，主要是因为该　地区的源岩均没有达到排烃门限，所生成的烃类无法　满足自身的吸附等。沙一、沙二段有效厚度最大值在　１５０　１ＴＩ以上，其有效厚度的范围较东三段有了很大扩　展。随着地层的埋深和有机质丰度的提高，辽中中洼　和辽西中洼的沙一、沙二段也发育有效源岩。与沙　一、沙二段的暗泥厚度相比，有效源岩所占的比例大　大增加，这是由于其埋藏相对较深，凹陷多数的源岩　已经进入排烃门限，且品质相对较好，暗色泥岩中的　有效部分较之东营组要大得多。沙三段有效烃源岩　从有效烃源岩分布特征来看，东二段不发育有效　烃源岩，究其原因，东二段地层埋深均没有超过２　８００　ｍ，即没有进入排烃门限。再者，从有机质成熟度方　厚度近６００　ＩＩ１，相对于暗色泥岩厚度的最大值８５０　ＩＴＩ　来讲，绝大多数暗色泥岩都是有效的，有效性近８０％。　同时，辽中凹陷和辽西凹陷发育大量的有效烃源岩，　图９辽东湾地区Ｅ也有效烃源岩厚度等值图　Ｆｉｇ．９　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ｉｓｏｐａｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　Ｅｄ３　ｉｎ　Ｌｉａｏｄｏｎｇ　Ｂａｙ　第１期　马行陟，等：　辽东湾地区下第三系有效烃源岩分布定量研究　６９　图ｌ０辽东湾地区Ｅ　有效烃源岩厚度等值图　Ｆｉｇ．１０　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ｉｓｏｐａｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　Ｅｓｌ＋２　ｉｎ　Ｌｉａｏｄｏｎｇ　Ｂａｙ　图１　１　辽东湾地区　有效烃源岩厚度等值图　Ｆｉｇ．１　１　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ｉｓｏｐａｃｈ　ｍａｐ　ｏｆ　Ｅｓ３　ｉｎ　Ｌｉａｏｄｏｎｇ　Ｂａｙ　¨　１Ｊ　１●　１ｊ　７０　西南石油大学学报（自然科学版）　５３—５５．　２０１１正　范围要广得多，主要原因在于沙三段埋藏深度较大，　普遍达到排烃门限深度，且暗色泥岩品质相对较好，　［７］　夏新宇，戴金星．碳酸盐岩生烃指标及生烃量评价的　有机质丰度、类型和演化程度都相对较高，故暗色泥　岩中的绝大部分能够排烃，对成藏有贡献。　新认识［Ｊ］．石油学报，２０００，２１（４）：３６—４１．　［８］梁狄刚，张水昌，张宝民，等．从塔里木盆地看中国海　相生油问题［Ｊ］．地学前缘，２０００，７（４）：５３４—５４７．　［９］　张水昌，粱狄刚，张大江．关于古生界烃源岩有机质丰　度的评价标准［Ｊ］．石油勘探与开发，２００２，２９（２）：８—　１２．　５　结　论　（１）在排烃门限理论的基础上，发展了一套有　［１０］　秦建中，刘宝泉．海相碳酸盐岩排烃下限值研究［Ｊ］．　效烃源岩预测方法体系。应用该方法能够定量判别　烃源岩中的有效源岩部分，解决了传统方法不能普　遍适用的缺点，可以合理预测有效烃源岩的垂向和　平面的分布特征。　（２）辽东湾下第三系烃源岩主要有东二段、东　三段、沙一、沙二和沙三段四套，沙河街组规模大于　东营组，其中沙三段源岩无论是从分布范围，还是从　品质上都是最好的，是主力源岩层，也是以后勘探的　重点。东二段源岩热演化程度较低，为最差源岩层。　（３）东二段不发育有效源岩；东三段仅在辽中　凹陷有分布；沙一、沙二段在辽中和辽西北洼发育有　效烃源岩，虽然范围扩大，但有效厚度比较小；沙三　段的有效烃源岩发育规模是四者中最大的。　参考文献　Ｔｉｓｓｏｔ　Ｂ　Ｐ，Ｗｅｌｔｅ　Ｄ．Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ：　ａ　ｎｅｗ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｂｅｒｌｉｎ：　Ｓｐｒｉｎｇｅｒ—Ｖｅｒｌａｇ　１９７８：２６—２９．　Ｈｕｎｔ　Ｊ　Ｍ．Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　ｇｅｏｌｏｇｙ［Ｍ］．Ｓａｎ　Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ　ｆｒｅｅ　ｍａｎ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｎｙ，１９７９：５２４—５３８．　Ｊｏｎｅｓ　Ｒ　Ｗ．Ｓｏｍｅ　ｍａｓｓ　ｂａｌａｎｃｅ　ａｎｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｓｔｒａｉｎｔｓ　ｏｎ　ｍｉｇｒａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ［Ｊ］．ＡＡＰＧ，１９７８，６２（３）：５２８　—５２９，　金强．有效烃源岩的重要性及其研究［Ｊ］．油气地质与　采收率，２００１，８（１）：１—４．　饶丹，章平澜，邱蕴玉．有效烃源岩下限指标初探［Ｊ］．　石油实验地质，２００３，２５（增刊）：５７８～５８１．　王永诗，金强，朱光有，等．济阳坳陷沙河街组有效烃　源岩特征与评价［Ｊ］．石油勘探与开发，２００３，３０（３）：　石油实验地质，２００７，２９（４）：３３３—３３６．　［１１］朱光有，金强，王锐．有效烃源岩的研究方法［Ｊ］．石　油大学学报，２００３，２７（２）：７—９．　［１２］　王明，庞雄奇，李洪奇，等．滨北地区烃源岩排烃特征　研究及有利区带预测［Ｊ］．西南石油大学学报：自然　科学版，２００８，３０（２）：２５—２９．　［１３］庞雄奇．排烃门限控油气理论与应用［Ｍ］．北京：石　油工业出版社，１９９５．　［１４］庞雄奇．排油气门限的基本概念，研究意义与应用　［Ｊ］．现代地质，１９９７，１１（４）：５１０—５２０．　［１５］　翟光明．沿海大陆架及毗邻海域油气区：上册［Ｍ］∥　中国石油地质志（卷十六）．北京：石油工业出版社，　１９９０：８３—８５．　［１６］漆家福，陈发景．辽东湾～下辽河裂陷盆地的构造样　式［Ｊ］．石油与天然气地质，１９９２，１３（３）：２７２—２８２．　［１７］池英柳．渤海新生代含油气系统基本特征与油气分　布规律［Ｊ］．中国海上油气（地质），２００１，１５（１）：３—　１０．　［１８］　金尚柱，孙洪斌，谢文彦，等．辽东湾北部油气地质　［Ｍ］．北京：地质出版社，２０００：２—３．　［１９］　孙红军．中新生代辽河盆地区域应力场变化及其成　因［Ｊ］．古地理学报，２００２，４（４）：６１—６９．　［２Ｏ］　张美珍，李志明，秦建中，等．东营凹陷有效烃源岩成　熟度评价［Ｊ　西安石油大学学报：自然科学版，　２００８，２３（３）：１２—１６．　［２１］　马中振，庞雄奇，孙俊科，等．生烃潜力法在排烃研究　中应注意的几个问题［Ｊ］．西南石油大学学报：自然　科学版，２００９，３１（１）：１４—１８．　（编辑：朱和平）　编辑部网址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｗｐｕｘｂ．ｃｏｒｎ