松南地区断陷层烃源岩生烃能力及主控因素分析

吴亚生，钟大康，邱楠生，黄桂雄

（1.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249；2.中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；3.中国石化东北油气分公司，吉林 长春 130062）

松南地区断陷层烃源岩生烃能力及主控因素分析

吴亚生1，2，钟大康1，2，邱楠生1，2，黄桂雄3

（1.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249；2.中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；3.中国石化东北油气分公司，吉林 长春 130062）

根据松南地区基底断裂对盆地形成演化的控制和控盆断层在不同时期活动强弱的研究，把松南地区划分为陆家堡、开鲁和彰武3个盆地群。对比分析了松南地区断陷层沙海组和九佛堂组烃源岩的有机地球化学特征，结果表明：陆家堡盆地群烃源岩的各项指标均优于开鲁盆地群和彰武盆地群，其生烃能力最强；垂向上，九佛堂组烃源岩质量较好。造成生烃能力不同的主要原因是基底断裂和控盆断层活动强度的不同及活动时间的长短，另外还受烃源岩埋藏深浅的影响。因此在今后的油气勘探工作中，应重点研究九佛堂组烃源岩，但部分断陷以研究沙海组烃源岩为主。

盆地群；烃源岩；生烃潜力；断陷盆地；松南地区

1 地质概况

松南地区位于松辽盆地南部，是海西褶皱基底上形成发育，经过白垩纪断陷和古近纪坳陷形成的陆相盆地群，整体呈北东走向，断陷层共发育分隔性明显的25个同生断陷盆地，每个断陷都是一个独立的含油气系统，沉积厚度600～5 000 m，断陷盆地总面积约为2× 104km2。总体勘探程度较低，仅在陆家堡、张强、龙湾筒、钱家店等断陷的断陷层石油勘探获得突破，证实了这些断陷具有较大的含油气潜力。前人认为陆家堡、昌图、茫汉和张强断陷主要发育九佛堂组、沙海组和阜新组3套烃源岩［1-7］。

松南地区主要有东西向、北东向2组共4条大的基底断裂，分别是东部发育的北东向依兰—伊通断裂、西部的北北东向红山—八里罕断裂、南部发育的近东西向赤峰—开原断裂、北部的近东西向西拉木伦河断裂，这4条基底断裂围成一个菱形区域，中部发育北东向的安乐—凌海断裂，断裂间各具体盆地呈北东向、北北东向展布，与同方向隆起组成凹凸相间的统一断块沉降区（见图1）。

图1 松南地区断陷盆地及断裂分布

2 松南地区盆地类型

对于陆相断陷盆地的分类，前人根据剖面形态和盆地边界断层组合方式的不同，把盆地分为单断式、地堑式和补偿式［8］，也有人分为单断、双断和复合型［9］。本次研究依据松南各盆地的断陷结构、演化特征、盆地内部断层的展布方向、盆地边界断层的走向及活动期次，结合各盆地的展布方向、各时期控盆断裂的分布特征，将松南地区划分为3大盆地群（见表1、图1）。而盆地类型依据朱筱敏对断陷盆地的划分方案，松南地区断陷盆地主要为单断、双断，复合型较少。

3 盆地群生烃能力

研究区九佛堂组和沙海组沉积以近岸水下扇和扇三角洲进积为主，沉积相环境控制烃源岩的发育［10-12］。勘探成果揭示，在九佛堂组和沙海组沉积时期，断裂活动剧烈，水体逐渐加深，发育了多套河湖相暗色泥岩；并且，义县组沉积时期的火山喷溢活动，对上覆九佛堂组和沙海组烃源岩的形成影响很大［13-14］。

3.1 有机质类型

研究区烃源岩有机质类型的分布具有一定的规律性，但差异不大。从泥岩样品干酪根元素H/C与O/C的范氏图（见图2）可以看出，不同盆地的干酪根H/C和O/C原子比值不同。陆家堡和开鲁盆地群九佛堂组的有机质类型主要是腐殖-腐泥型，以生油为主，生天然气潜力小，部分地区有机质类型达到腐泥型的标准；彰武盆地群九佛堂组的有机质类型以腐泥-腐殖型为主，生油潜力相对较小，生天然气潜力相对较大。陆家堡和开鲁盆地群沙海组的有机质类型以腐殖-腐泥型和腐泥-腐殖型为主，较九佛堂组烃源岩而言其生油潜力减小；彰武盆地群沙海组的有机质类型以腐殖型为主，生油潜力低，以生天然气为主。由此可见，松南地区九佛堂组烃源岩的生油潜力大于沙海组烃源岩的生油潜力。平面上陆家堡和开鲁盆地群烃源岩的生油潜力大于彰武盆地群，生天然气潜力低于彰武盆地群。

表1 松南地区断陷盆地类型划分及受控断裂方向

3.2 有机质丰度

各断陷群九佛堂组烃源岩的有机碳质量分数分布范围为1.40～3.01%，属于好—最好烃源岩（见图3a）。沙海组有机碳质量分数一般大于1.0%，属于好烃源岩。

氯仿沥青“A”反映烃源岩中的残存有机质［15］。九佛堂组的氯仿沥青 “A”质量分数平均值在0.1%以上（见图3b）。陆家堡断陷群九佛堂组烃源岩氯仿沥青“A”平均值为0.411%，属于最好烃源岩；沙海组除张强断陷外，均小于0.1%；而其他断陷盆地烃源岩氯仿沥青“A”均不理想。

总烃质量分数和生烃潜量是评价有机质丰度的另外2个指标。陆家堡断陷群泥质烃源岩的地球化学指标高于其他2个断陷群，而且九佛堂组的生烃能力高于沙海组（见图3c、3d）。

图2 松南地区泥岩的有机质类型

图3 松南地区泥岩的有机质丰度

因此，整体上九佛堂组烃源岩的有机质丰度优于沙海组，陆家堡和开鲁盆地群烃源岩的有机质丰度优于彰武盆地群，松南地区有机质丰度整体呈现由东向西增大的特点。

3.3 有机质成熟度

对于研究区有机质成熟度的评价，镜质体反射率是最常用的指标之一，且是判别烃源岩成熟度最有效的指标。

研究区陆家堡、开鲁和彰武盆地群九佛堂组的镜质体反射率分别为 0.52%～0.54%，0.60%～1.80%，0.40%～1.10%，均大于沙海组的镜质体反射率0.47%～0.54%，0.50%～0.70%，0.30%～0.80%。九佛堂组烃源岩埋藏较深，有机质热演化程度基本上达到成熟；沙海组烃源岩热演化程度大部分属于低成熟，部分属于未成熟。因此，九佛堂组有机质热演化程度高于沙海组。

3.4 烃源岩发育特征

根据不同盆地群的钻井岩性资料，系统分析各个断陷中九佛堂组和沙海组烃源岩的发育特征和演化程度，其规律如下：九佛堂组沉积时期，烃源岩厚度总体上由研究区西北（陆家堡断陷）向东南（张强断陷）逐渐减薄，到昌图断陷又逐渐增厚。九佛堂组暗色泥页岩厚200～700 m，以半深湖、深湖相深灰色泥岩、油页岩为主，东西向九佛堂组烃源岩变化较大，以陆家堡、甘旗卡、龙湾筒和钱家店断陷较发育，八仙筒、彰武、昌图断陷次之；沙海组烃源岩除甘旗卡断陷变化较大外，其余各断陷基本上保持了九佛堂组烃源岩的分布特征，以陆家堡、钱家店、龙湾筒断陷为优，茫汉、张强、昌图断陷次之；在垂向上，九佛堂组沉积的烃源岩厚度大于沙海组烃源岩厚度。

3.5 生烃能力

研究区沉积了多套暗色泥岩，九佛堂组有机质类型以腐殖-腐泥型为主，有机碳质量分数高，热演化程度高，沉积深，具有较强的生油气能力；沙海组烃源岩的有机质类型以腐殖-腐泥型和腐泥-腐殖型为主，泥岩单层厚度较九佛堂组薄，地层埋深普遍较浅，热演化程度低，处在低熟-未熟生油气阶段。但在个别断陷本组烃源岩生烃能力优于九佛堂组，如张强断陷原油主要来自沙海组烃源岩。在平面上，沙海组从西向东整体上具有好—较差—好的变化规律。

4 烃源岩发育的受控因素

4.1 断裂对烃源岩的控制

断裂的活动方式和强度控制生油洼陷的位置和烃源岩的分布。通过对各断陷盆地群生烃能力进行对比，认为基底断裂和控盆断层对烃源岩分布和发育起主要的控制作用。研究区中部的安乐—凌海断裂以西地区，烃源岩质量以陆家堡断陷为最优；断裂以东地区，距断层最远的昌图断陷为烃源岩发育的最有利区域。

断陷内小断裂将盆地内部划分为许多隆起和次一级洼陷，次一级洼陷是断陷内烃源岩主要的发育场所。如昌图断陷内近南北向展布的一系列断裂，将断陷北部地区划分为“两洼夹一隆”的构造格局。东西2个洼陷是烃源岩发育的最有利区域。此外，茫汉南部的中部洼陷带，受两侧北东向断裂的控制，该区域烃源岩最好。

4.2 烃源岩埋深控制源岩的演化程度

研究区各断陷内九佛堂组、沙海组地层中暗色泥岩有机质丰度存在一定的差距，且各断陷内烃源岩发育存在非均质性。对比各断陷烃源岩的生烃门限，具生油能力的烃源岩均位于埋深超过1 500 m的地层中，镜质体反射率为0.5%～0.7%，因此陆家堡、茫汉、昌图等烃源岩埋深较大的断陷九佛堂组烃源岩成熟度较高，生烃能力强。

5 结论

1）研究区断陷层断陷盆地划分为3个盆地群：陆家堡盆地群、开鲁盆地群和彰武盆地群。

2）研究区九佛堂组和沙海组暗色泥岩为主力烃源岩，九佛堂组的烃源岩厚度大于沙海组烃源岩厚度，其生烃能力优于沙海组。从平面上看，陆家堡盆地群生烃能力大于开鲁和彰武盆地群。

3）研究区生烃能力的差异主要受基底断裂分布和控盆断层活动强度及活动时间的控制，不同断陷盆地烃源岩的发育还受埋深的影响。

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（编辑 赵卫红）

Hydrocarbon generation potential of source rock and main controlling factors for faulted strata in Songnan Area

Wu Yasheng1，2,Zhong Dakang1，2,Qiu Nansheng1，2,Huang Guixiong3
(1.College of Geosciences,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.Northeast Oil and Gas Company,SINOPEC,Changchun 130062,China)

Based on the study of basin formation and evolution controlled by foundational fault and activity strength of basincontrolling fault in different period,the different basin groups are divided,including Lujiapu,Kailu and Zhangwu basin groups in Songnan Area.Organic geochemistry measurements and analyses are conducted on dark-colored mudstones and carbonaceous mudstones in Jiufotang and Shahai Formation hydrocarbon source rocks.The results indicate that the hydrocarbon generation potential of Lujiapu basin group,which has the strongest potential of hydrocarbon generation,is better than that of Kailu and Zhangwu basin group.In vertical profile,the quality of hydrocarbon generation of Jiufotang Formation is better than that of Shahai Formation.This trend is mainly controlled by different activity strength and time of foundational fault and basin-controlling fault and it is also affected by the impact of depth.Therefore,in next exploration in Songnan Area,the key point of study is the hydrocarbon source rock of Jiufotang Formation,but in some rift basins,the hydrocarbon source rock of Shahai Formation is the major object of study.

basin group;hydrocarbon source rock;potential of hydrocarbon generation;faulted basin;Songnan Area

国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“中西部叠合盆地深部油气复合成藏与富集规律”（2011CB201104）

TE112.114

：A

1005-8907（2012）01-0039-05

2011-07-20；改回日期：2011-12-10。

吴亚生，女，1975年生，在读博士研究生，研究方向为区域构造与盆地演化。E-mail：wuyasheng75@126.com。

吴亚生，钟大康，邱楠生，等.松南地区断陷层烃源岩生烃能力及主控因素分析［J］.断块油气田，2012，19（1）：39-43. Wu Yasheng，Zhong Dakang，Qiu Nansheng，et al.Hydrocarbon generation potential of source rock and main controlling factors for faulted strata in Songnan Area［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（1）：39-43.