苏北盆地溱潼凹陷阜二段烃源岩生烃潜力及形成环境

昝　灵，骆卫峰，马晓东

(中国石化华东油气分公司勘探开发研究院，江苏南京210011)



苏北盆地溱潼凹陷阜二段烃源岩生烃潜力及形成环境

昝灵，骆卫峰，马晓东

(中国石化华东油气分公司勘探开发研究院，江苏南京210011)

摘要：在阜二段层序划分基础上，通过大量有机地球化学分析系统评价阜二段烃源岩，揭示优质烃源岩的发育层段和形成环境。结果表明，溱潼凹陷阜二段中、下部烃源岩生烃条件较好，优质烃源岩主要分布于七尖峰亚段、四尖峰亚段和龟背亚段，形成于半咸水的还原环境中，TOC大于2%，有机质类型以Ⅰ型、Ⅱ1型为主，有机质生源构成为低等水生生物和陆源高等植物，有机质成熟度普遍达到成熟阶段。阜二段顶部和底部的烃源岩品质相对较差。建立了阜二段泥页岩层序—沉积发育模式，认为烃源岩发育受控于区域气候变化、降水强度、水介质条件和陆源物质供给等因素，阜二段沉积早期到晚期，水体盐度逐渐降低，沉积环境由强还原到弱还原变化，蒸发作用减弱，古气候由干旱变为潮湿，阜二段沉积中期最有利于形成优质烃源岩。

关键词：溱潼凹陷；阜二段；优质烃源岩；形成环境

溱潼凹陷构造上为苏北—南黄海盆地东台坳陷的一个次级构造单元(三级构造单元)，位于东台坳陷区吴堡低凸起与泰州凸起之间，整体呈北东向展布(图1)。北以吴堡—博镇断裂为界，东南部与泰州凸起以断层相接，西连江都隆起，东接梁垛低凸起，西北部与吴堡低凸起以斜坡相连，东北方向较开阔，过梁垛与白驹凹陷、海安凹陷相连，西南部较狭窄，是凹陷的收敛部位，面积约为1200km2。溱潼凹陷自东向西可划分为断阶带、深凹带和斜坡带。经多年勘探，溱潼凹陷目前已发现帅垛、茅山、蔡家堡、边城等17个油田，提交探明储量4.0×107t以上。目前认为溱潼凹陷油源主要来源于阜二段烃源岩[1-3]，其中阜二段中下部为优质烃源岩[4-5]，但尚无阜二段烃源岩系统评价成果。本文在阜二段层序划分的基础上，系统评价阜二段烃源岩生烃潜力，分析其展布特征和形成环境，指出最有利的烃源岩层段，对深化溱潼凹陷资源认识具有一定的参考意义。

1 层序划分及地层展布

阜二段整体属于三级层序(阜二段+阜三段)内部的湖扩体系域，内部可划分为早期湖扩体系域(EEST)和晚期湖扩体系域(LEST)。湖扩体系域可划分为4个岩性组合段(图2)，早期湖扩体系域发育山字形亚段—四尖峰亚段和七尖峰亚段2个岩性组合段。底部为厚层灰岩或泥灰岩组合，夹薄层粉砂质泥岩，为典型的浅水碳酸盐岩沉积，单层厚度可达10m以上，主要是封闭湖盆下的产物，水体盐度比较大。向上为七尖峰亚段，主要为泥岩—泥灰岩组合，表现为泥岩夹灰质薄夹层，夹层厚度不大，往往小于2m，与泥岩间互出现，是湖平面频繁震荡下的产物。晚期湖扩体系域发育龟背亚段和泥脖子亚段2个岩性组合段。从最大湖泛面开始，湖平面快速上升，陆源物质输入，湖盆变为开放性，龟背亚段岩性组合表现大套泥岩夹少量粉砂质泥岩和灰质泥岩。泥脖子亚段主要发育厚层深灰色泥岩，夹介型类生物，最顶部为泥岩—粉砂岩组合，砂质含量增加，表现出典型的陆源输入特征。

阜二段暗色泥岩展布受沉积中心控制，呈现出深凹带厚，向斜坡减薄的特征。深凹带暗色泥岩厚度最大在400m以上，绝大多数地区暗色泥岩厚度均在150m以上。对钻遇阜二段的20口探井精细地层划分，编制各亚段泥页岩厚度图(图3)。山字形亚段泥页岩厚度普遍在90m以上，近深凹部位厚度大于120m，由深凹向斜坡部位逐渐减薄。四尖峰亚段泥页岩厚度普遍在50m以上，近深凹部位厚度大于80m，展布趋势与山字形亚段类似。七尖峰亚段和龟背亚段泥页岩厚度比较稳定，普遍为25～40m，近深凹部位厚度大于40m。泥脖子亚段泥页岩厚度普遍大于40m，近深凹部位大于70m。

2 烃源岩地球化学特征

2.1 有机质丰度

阜二段烃源岩以灰黑色、黑色泥岩为主，中下部夹泥灰岩、生物碎屑灰岩和油页岩，各亚段有机质丰度特征如表1。

从地球化学参数来看，泥脖子亚段烃源岩有机质丰度中等偏低，生烃基础较差；龟背亚段有机质丰度较高，生烃基础较好；七尖峰亚段和四尖峰亚段烃源岩有机质丰度较高，生烃基础好；山字形亚段烃源岩有机质丰度较低，生烃基础较差。阜二段中、下部烃源岩生烃条件相对较好，优质烃源岩主要分布于七尖峰亚段、四尖峰亚段和龟背亚段，顶部和底部的烃源岩品质相对较差(图4)。

2.2 有机质类型

一般情况下，腐泥组和壳质组均为典型富氢组分，具高或较高生烃潜力；镜质组氧含量高而氢含量低，只利生气，生油潜力有限；惰性组则富碳贫氢不具生烃潜力[6-7]。干酪根显微组分定量统计表明，阜二段烃源岩镜质组和腐泥组含量较高，惰质组和壳质组含量较低。其中腐泥组含量为29.30%～97.30%，平均为83.61%，镜质组含量为2.70%～56.30%，平均为14.75%，壳质组和惰质组平均含量分别为0.02%和1.62%，类型指数为12.9%～95.3%，平均为71.47%，说明阜二段烃源岩从Ⅰ型到Ⅲ型均有分布，但以Ⅰ型、Ⅱ1型为主。从图5可以看出，阜二段烃源岩整体以Ⅰ型、Ⅱ1型为主，泥脖子亚段和山字形亚段烃源岩类型较差，主要为Ⅲ型和Ⅱ2型，与干酪根显微组分分析结果一致。

2.3 有机质成熟度

如图5所示，大多数烃源岩样品最高热解峰温Tmax大于435℃，显示阜二段烃源岩已进入成熟阶段。内斜坡和深凹带成熟度较高，进入成熟—高成熟阶段，2700m以浅的外斜坡带成熟度较低，主要处于未成熟—低成熟阶段，阜二段烃源岩埋深普遍大于生烃门限深度，说明溱潼凹陷80%以上地区的阜二段烃源岩已进入成熟阶段。

3 烃源岩生物标志物特征

阜二段烃源岩正构烷烃碳数分布特征主要呈单峰态前峰型(图6)，个别呈正态型和双峰型；Ph含量较高，从阜二段底部到顶部，Pr/Ph值从0.2上升到1.7(表2)，反映沉积环境由强还原变为弱氧化；β-胡萝卜烷含量中等—较高，从底部到顶部含量相对减少；部分样品三环萜烷含量较高，C20、C21、C23三环萜烷呈上升型分布，伽马蜡烷含量较高，伽马蜡烷/C30藿烷从早期的0.9降低到晚期的0.31。Ts含量明显低于Tm；升藿烷含量较高，个别样品17α(H)-30-降藿烷含量很高；孕甾烷、升孕甾烷含量较低，ααα20RC27、ααα20RC28、ααα20RC29甾烷相对组成呈“V”形分布，以ααα20RC27甾烷低于ααα20RC29甾烷为主，个别为ααα20RC27甾烷高于ααα20RC29甾烷。表明生源构成既有陆源高等植物来源又有藻类低等水生生物，以高等植物贡献为主。

4 烃源岩形成环境分析

陆相断陷湖盆优质烃源岩主要形成于咸水—半咸水的还原环境[8-9]。溱潼凹陷阜二段沉积时期是湖泛过程，气候以亚热为主，从早期到晚期，古气候由干旱变为潮湿[10-11]，湖平面逐渐上升，但水体盐度逐渐降低，表现为黄铁矿、白云石、伽马蜡烷、β-胡萝卜烷含量逐渐降低(图6、图7)，反映蒸发作用减弱，水体环境由强还原过渡到弱还原。

阜二段沉积早期，即山字形亚段沉积时期，湖盆处于封闭状态，蒸发量大于降水量，且周围地表径流注入少，没有陆源物质输入，水体介质以高盐度为主，湖盆咸化程度最高[12]，由于气候干燥，不利于生物发育，因此烃源岩品质较差。阜二段中期，即四尖峰亚段、七尖峰亚段、龟背亚段沉积时期，气候由干热向湿热逐渐过渡，降雨频发，湖平面频繁震荡，水介质逐渐向淡水环境转变，处于较强还原环境，有利于有机质生长和保存，形成优质烃源岩。阜二段沉积晚期，即泥脖子亚段沉积时期，湖平面持续上升，陆源生物输入较多，处于湿热气候，有利于生物生长；但水体盐度较低，处于弱还原环境，不利于有机质保存。

综上所述，阜二段烃源岩发育受控于区域气候变化、降水强度、水介质条件(盐度)和陆源物质供给(物源)等因素(图8)，四尖峰亚段、七尖峰亚段和龟背亚段为最有利烃源岩层段。

5 结论

(1)溱潼凹陷阜二段可划分为早期湖扩体系域(EEST)。和晚期湖扩体系域(LEST)，早期湖扩体系域发育两个岩性组合段，分别为山字形亚段—四尖峰亚段和七尖峰亚段，晚期湖扩体系域发育两个岩性组合段，分别为龟背亚段和七尖峰亚段。深凹带暗色泥岩厚度最大在400m以上，绝大多数地区暗色泥岩厚度均在150m以上。暗色泥岩展布受沉积中心控制，呈现出深凹带厚，向斜坡减薄的特征。

(2)溱潼凹陷阜二段中、下部烃源岩生烃条件相对较好，优质烃源岩主要分布于七尖峰亚段、四尖峰亚段和龟背亚段，优质烃源岩形成于半咸水的还原环境中，有机质类型以Ⅰ型、Ⅱ1型为主，生源构成为低等水生生物和陆源高等植物，有机质成熟度普遍达到成熟阶段。阜二段顶部和底部的烃源岩品质相对较差，有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主。

(3)溱潼凹陷阜二段沉积早期到晚期，古气候由干旱变为潮湿，湖平面逐渐上升，水体盐度逐渐降低，表现为黄铁矿、白云石、伽马蜡烷、β-胡萝卜烷含量逐渐降低，水体环境由强还原过渡到弱还原。阜二段烃源岩发育受控于区域气候变化、降水强度、水介质条件和陆源物质供给等因素，四尖峰亚段、七尖峰亚段和龟背亚段为最有利烃源岩层段。

参考文献

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Hydrocarbon Generation Potential and Genetic Environments of Second Member of Funing Formation in Qintong Sag, Subei Basin

Zan Ling, Luo Weifeng, Ma Xiaodong

(Research Institute of Exploration and Development of East China Petroleum Company of Sinopec,Nanjing,Jiangsu210011,China)

Abstract:Based on sequence division of the second member of Funing Formation, we assessed the source rocks through a lot of organic geochemical analytic system. Results showed that the source rocks at middle and lower parts of the second member of Funing Formation in Qintong Sag had better hydrocarbon generation conditions, high-quality source rocks concentrated in Qijianfeng, Sijianfeng and the submember of Guibei and were formed in brackish oxygen-free environment with TOC higher than 2%, organic matter types being dominated by Type I and Ⅱ1, biological origin of organic matter being lower hydrobiontes and terrestrial higher plants, and organic matter being high-maturity. Source rocks at top and bottom of the second member of Funing Formation were relatively poorer. We also established the sequence-sedimentary development mode for mudstone in the second member of Funing Formation, and believed that the development of source rocks were controlled by regional climate change, precipitation intensity, aqueous medium conditions, terrestrial material offering and other factors. From early sedimentary stage to late stage, the water salinity of the second member of Funing Formation gradually decreased, sedimentary environment turned from strong reduction to weak reduction, evaporation got weakened, and paleoclimate changed from drought to humid. The middle stage of sedimentation in the second member of Funing Formation was most favorable for forming high-quality source rocks.

Key words:Qintong sag; the second member of Funing Formation; high-quality source rock; forming environment

基金项目：中国石化科技项目“华东探区阜宁组致密油区带评价与目标优选”(P14007)。

第一作者简介：昝灵(1984年生)，男，高级工程师，从事石油地质综合研究工作。邮箱：zl442100@163.com。

中图分类号：TE122

文献标识码:A