板桥凹陷古近系烃源岩生排烃特征

板桥凹陷古近系烃源岩生排烃特征

冯金双1王敦威2张建利1郭耀2李晓伟

冯金双1王敦威2张建利1郭耀2李晓伟3（1.大港油田公司第五采油厂;2.中国石油渤海钻探工程有限公司工程技术处；3.渤海钻探第五钻井分公司）

摘要：以岩心、录井、测井、地震资料和大量分析化验资料为基础，对板桥凹陷古近系烃源岩的地球化学特征和生排烃特征进行了深入研究。结果表明，板桥凹陷古近系烃源岩分布广、厚度大、丰度高，有机质类型以偏腐殖型为主，沙三段为主力烃源岩层。板桥凹陷具有“双段式”演化特征：一是微生物对烃源岩生烃母质有重要的“改造”作用，发育低演化阶段生烃的重要母质类型；二是深部异常超压发育，使有机质热演化滞后，大量生油深度下移，有效生油井段长，有效生气深度大，排烃效率高。

关键词：成烃环境生烃排烃热演化板桥凹陷

烃源岩和油气资源量是油气生成和成藏的根本。近几十年来，国内外油气地质学家对其进行了多方面的研究[1-3]。烃源岩有机质的类型、含量、热演化特征和生排烃特征等是资源量计算和勘探远景分析的基础。板桥凹陷在中国东部中新生代湖相盆地独具特色，其演化规律与特殊的成烃环境密切相关。本文在对板桥凹陷烃源岩进行系统分析的基础上，深入研究了古近系烃源岩成烃环境，通过系统的生排烃研究，明确了主力烃源岩层，进一步加深了对板桥地区油气成藏富集规律的认识。

1地质概况板桥凹陷位于黄骅坳陷中北部，北起海河断裂，南至大张坨断裂，西到沧东断裂，东临海岸线，勘探面积约650km2。凹陷西翼陡，东翼较平缓；受北大港古隆起的影响，地势北低南高，地层逐渐向凸起方向减薄。在区域构造演化控制下，板桥凹陷经历了以构造沉降为主的早期裂陷（始新世—渐新世）和以热沉降为主的晚期坳陷（中新世以后）两个阶段[4]。钻井资料揭示古近系烃源岩非常发育。

2古近系烃源岩发育特征2.1烃源岩分布板桥凹陷岩性主要以暗色泥岩为主，根据岩心及录井等资料统计分析，明确了板桥凹陷分层系烃源岩平面展布规律。其中沙三段暗色泥岩分布厚度大，厚度范围为300-800m，中心厚度为600-800m）。

沙二段烃源岩沉积时期的水体浅，范围小，其暗色泥岩厚度明显减薄，厚值区最大可达200m。到沙一段下部沉积时期，断陷再度发育，湖水加深，沉积范围扩大，烃源岩厚度可达450m。因此，古近系烃源岩发育为油气生成奠定了重要的物质基础。

2.2有机质丰度通过对板深35井进行综合统计分析表明，沙三段101个样品点中，86个样点为II型干酪根，属于较好生烃母质类型。沙二段样点中很少有达到较好-好的烃源岩范围；而沙一下有机碳达到好烃源岩频数为34%，总烃、总烃/C达到好烃源岩的频数分别为50%和25%，综合判断为较好烃源岩。

2.3有机质类型有机质类型是评价烃源岩有机质的质量指标，它决定着油气生成的数量和类型。通过干酪根元素分析、干酪根镜下鉴定和烃源岩热解等参数综合统计分析表明，沙河街组有机质类型以Ⅱ型和Ⅲ型为主，其中沙一下Ⅱ1-Ⅱ2型占61%，Ⅲ型为39%；沙三段Ⅱ1-Ⅱ2为86%，Ⅲ型为14%，因此，板桥凹陷有机质类型以偏腐殖型为主。

根据研究区实测地层水矿化度资料显示，地层水矿化度随深度增加不明显，特别是中深层矿化度低于11500mg/l，为NaHCO3型水型，具有典型的淡水特征。同时，沙一段和沙三段原油总烃馏分生源构成也揭示微生物作用眀显[5]，发育低演化阶段生烃的重要母质类型。

3温压场特征研究区实际井的试油静温资料所绘制的深度与地温关系表明，板桥凹陷各井温度-深度线性关系较好，纵向上地温梯度几乎没有变化，平均地温梯度为3.36℃/100m，地表温度为12℃，属于正常中地温梯度，地质历史时期的古地温梯度高于现今地温梯度[6]。板桥凹陷古近系沙河街组地层压力与深度的关系表明，地层压力在垂向上表现为“双层结构”，埋藏深度小于2800m时，压力系数为0.9-1.2，为浅层正常压力系统；当埋藏深度大于2800m时，压力系数一般为1.2-1.6，为深层超压系统，因此，板桥凹陷中深层烃源岩基本处于超压系统内。

板桥凹陷这种“正常地温、异常高压”的环境特色对于有机质的热演化具有重要的控制作用。

4生排烃特征由于板桥凹陷生烃层系多，烃源岩埋藏深度跨度较大，不同层系进入有效生油门限的深度有一定的差异，呈现出“双段式”演化特征。

沙一段的低演化阶段以生成低熟油为主，2850m以下进入正常演化的成熟阶段，以生成原油和轻质油为主，3600m以下进入高演化阶段，以生成凝析油和天然气为主。由于受到超压作用的影响，Ro从0.75-1.1%这一段有机质热演化明显受到抑制，而这段刚好处于大量生油阶段，因此中深层主力生烃段生烃井段较长，大量生油井段为3600m-4750m左右，持续生油的时限较长。对生气而言，大量生气阶段（Ro=1.0）对应的深度为4350m，大量生气门限较深，生气期较晚，有利于晚期天然气聚集成藏。

烃源岩生烃潜力(S1+S2)/TOC在现今剖面上的变化特征可以反映烃源岩在地史演化中的排烃过程[6-7]。在实际有机质演化剖面上，随深度加大，生烃潜力指数一般呈现先增大后减小的变化趋势。生烃潜力指数开始变小时，即为有效排烃。实际资料研究表明，研究区明显存在“双段式”排烃过程。在未熟-低熟阶段，3100m以下(S1+S2)/TOC开始明显减小，存在一次显著的排烃过程，而在4000m以下，开始出现第二次显著排烃过程；同样，沙一段烃源岩也存在类似的排烃演化特征。

而对于排烃效率而言，随埋藏深度的增加，排烃系数逐渐增大。

以板深35井为例中深层排烃量较大，排烃效率一般在80%以上，即使在厚层泥岩发育的层段，排烃效率仍然很高，由此可见，板桥凹陷排烃效率高，厚层泥岩也能有效排烃。

5结论（1）板桥凹陷古近系烃源岩分布广、厚度大，有机质类型以偏腐殖型为主，沙三段烃源岩为板桥凹陷主力烃源层；（2）板桥凹陷具有“近源淡水”、“常温超压”的成烃环境特色，微生物对烃源岩生烃母质有重要的“改造”作用，发育低演化阶段生烃的重要母质类型，常温超压环境决定烃源岩生排烃特征；（3）板桥凹陷沙一段、沙三段烃源岩均具有“双段式”演化特征，其中沙一段的低演化段以生成低熟油为主，成熟阶段以生成原油和轻质油为主，沙三段的上部以原油、轻质-凝析油为主，下部高演化段以生成凝析油和天然气为主；（4）板桥凹陷排烃效率高，厚层泥岩也能有效排烃。

参考文献[1]大港油田科技丛书编委会.第三系石油地质基础[M].石油工业出版社，1999.[2]王铁冠，钟宁宁，侯读杰，等.低熟油气形成机理与分布[M].北京:石油工业出版社,1995.20-40.[3]庞雄奇.排烃门限控油气理论及应用[M].北京:石油工业出版社，1995，164-171.[4]邱中建,龚再生.中国油气勘探（第三卷）[M].北京:石油工业出版社，1999:604-606.[5]王铁冠，钟宁宁，等.板桥地区烃源岩有机显微组分特征、成烃机制与评价[R].1992.[6]周杰，庞雄奇.一种生、排烃量计算方法探讨与应用[J].石油勘探与开发，2002，29(1):24-27.