Question

古近系烃源岩

Answer 1

1.烃源岩的分布特征

周口坳陷古近系生油建造主要在核桃园组，次为玉皇顶组。钻探资料揭示，核桃园组烃源岩的生油气条件以舞阳凹陷和襄城凹陷较好，谭庄凹陷次之。这3个凹陷在NNE、NE向构造和NWW向构造的叠加控制下，从渐新世进入稳定沉降阶段，至晚始新世沉积了以盐湖相为主的核桃园组。核桃园组的暗色泥岩最厚达3500m，分布范围达1000km²，是周口坳陷古近系最主要的烃源岩。依据地震地质资料，推测巨陵、鹿邑、新桥等凹陷的核桃园组，也具有一定的生油气潜力。

舞阳凹陷烃源岩主要分布在核二段－核一段的盐湖相层段中。有效烃源岩分布在舞5井－舞10井－田1井－舞7井－舞4井连线范围内，面积约500km²；中心位于舞参2井－舞3井之间，厚100～500m。襄城凹陷核桃园组暗色泥岩的层位是核二段中上部和核一段中下部，主要分布在凹陷的东南部；烃源中心在襄参1井－襄8井一带及其附近，最大厚度500m 左右，受边界襄郏断裂和商水断裂夹持，呈NWW向展布。谭庄凹陷内核桃园组厚逾2000m，其中暗色泥岩厚约400m，主要发育在核二段，以深灰色泥岩为主，分布于谭参1井附近的谭庄至大连湖一带。

2.烃源岩的有机地球化学特征

（1）有机质丰度

从有机质丰度（表6-24）看，舞阳凹陷最好，TOC为1%左右，氯仿“A”大多数大于1000×10^-6,HC为500×10^-6左右，生油潜量（S₁+S₂）约4mg/g，所有指标都指示为好的烃源岩。其中，核一段最好，核二段中等，核三段较差。襄城凹陷TOC约0.5%，氯仿“A”为550×10^-6左右，HC为270×10^-6左右，S₁+S₂约为1mg/g，为一般—较好烃源岩。谭庄凹陷有机质丰度较低，为较差烃源岩。

舞阳、襄城凹陷在核二段和核一段沉积时期，沉积物来源、水动力和水介质条件等变化频繁，造成暗色泥质岩类型复杂，非均质性强，导致有机质丰度变化范围大，不均衡性显著。例如，舞阳凹陷核一段有机碳含量最小值为0.21%，最大值为8.02%，氯仿沥青“A”含量最小值为0.0194%，最大值为1.6043%，烃含量、生油潜量等指标的分布特征亦如此。

表6-24 周口坳陷古近系核桃园组有机质丰度统计

（2）有机质类型

在舞阳、襄城凹陷核桃园组烃源岩干酪根元素组成中，H/C和O/C原子比的分布范围较宽。其中，H/C原子比分别为0.8～1.6和0.9～1.9，较集中于1.3～1.5和1.2～1.5之间；O/C原子比均分布在0.05～0.25范围。其干酪根元素组成（图6-21），主要为Ⅱ_A型，其次为I型，Ⅱ_B型少。干酪根显微组分统计分析结果也显示，有机质类型基本上都为混合型（Ⅱ型）。

图6-21 舞阳、襄城凹陷核桃园组烃源岩干酪根元素组成分类

（据河南油田分公司石油勘探开发研究院，2004）

从沉积环境方面看，舞阳、襄城凹陷的桃园组烃源岩形成于盐湖相强还原环境，因此其饱和烃组分Pr/Ph较低，Ph/nC₁₈较高，富含γ－蜡烷，γ－蜡烷/C₃₀藿烷值较高。在这种强还原环境下，其沉积有机质有利于形成低熟油。

3.烃源岩的有机质成熟度及生烃演化

（1）有机质成熟度

舞阳、襄城凹陷的油气显示均为未熟—低熟油特点。在这两个凹陷的古近系主要烃源岩核桃园组中，62%样品的实测镜质体反射率R_o值为0.3%～0.5%（图6-22），而大于0.7%的样品仅有5%左右，属于典型的未熟－低熟烃源岩。相比之下襄城凹陷核桃园组比舞阳热演化程度略高一些。谭庄凹陷谭参1井揭示，R_o值为0.41%～0.71%，也处于未熟－低熟阶段。

图6-22 襄城、舞阳凹陷核桃园组镜质体反射率分布频率图

此外，该层烃源岩T_max值一般在435℃左右，干酪根元素组成（图6-21）亦表明其有机质的演化程度较低，生物标志化合物立体异构化演化特征也同样显示出低熟演化程度。从周口坳陷所处大地热流值场背景来看，研究区地温梯度、地热流值相对都低，可能是使研究区核桃园组烃源岩热演化程度偏低的主要原因。舞阳、襄城、谭庄等3个凹陷的地温梯度都只有3.1℃/100m±，造成有机质成熟门限深度较大，其中，舞阳成熟门限深度约2500m，襄城约2600m，谭庄约2850m 左右。因此，3个凹陷核一段的烃源岩大部分不成熟，而核三段虽然已基本成熟，但有机质丰度和质量都比较差。

（2）有机质生烃演化

应该注意的是，古近系烃源岩虽然演化程度较低，但研究区各套烃源岩特别是核一段确实具备形成低熟油的3个基本条件，即有机质丰度高、类型好，演化程度已经处于成熟阶段的边缘，而且实际资料已经揭示出襄9井原油为来自古近系核桃园组的低熟油。因此，在周口坳陷的中部凹陷带各凹陷（特别是舞阳凹陷）应注意寻找古近系未熟－低熟原油。但其勘探难度较高。因为该层段暗色泥岩与盐岩层交替沉积，盐岩层致密而分隔作用强，同时未熟－低熟油黏滞性强，既不利于烃类从烃源岩中排出，也不利于长距离运移，加之在生油凹陷内构造简单，无断裂或岩性等有效的运移通道，使生成的低成熟原油，滞留在生油洼陷内或近距离的岩性圈闭内，形成构造圈闭油气藏的几率较小。例如，舞3井核二段2304～2310m 白云岩裂隙含油及舞5井核一段1692～1698m和2021～2036m 油浸泥岩，就是烃源岩中排烃不畅的例证。

目前在周口坳陷的舞阳凹陷和襄城凹陷油盐4井、舞3井、舞5井、襄参1井和襄9井等多口井的核桃园组中，见到了不同级别的油气显示，层位主要为核二段，其次为核一段和核三段，深度介于1200～3500m 之间，含油产状以油斑、油迹砂岩，油浸泥质白云岩、泥岩裂隙与层面含油为主要特征，表明这两个凹陷的核桃园组确实已生成油气并发生过运移聚集。

原油与烃源岩对比结果表明，舞阳凹陷和襄城凹陷核桃园组原油的油源，都来自本凹陷咸水－盐湖相区核一段和核二段的未熟烃源岩，属于自生自储的未成熟油。主要依据为：

1）两凹陷核一段、核二段和核三段未熟油与核一段、核二段的未熟烃源岩异戊二烯类烷烃Pr/Ph、Pr/nC₁₇和Ph/nC₁₈的相对组成均表现为Pr/Ph很低（小于6%），Ph/nC₁₈很高（多数样品介于70%～98%之间），样品点非常接近。这种情况表明，核一段和核二段核桃组均形成于咸水湖相、盐湖相强还原环境，未熟油与未熟烃源岩有着良好的亲缘关系。

2）C₂₇、C₂₈、C₂₉ααα－甾烷的相对组成（图6-23）显示，两凹陷核一段和核二段未熟油样品点都与该凹陷本段未熟烃源岩样品点很接近，较富含浮游生物和藻类生源的C₂₇胆甾烷，相关性好，而与核三段较富含陆源高等植物生源C₂₉豆甾烷的样品点离得较远，相关性差。

图6-23 舞阳、襄城凹陷核桃园组未熟油、烃源岩C₂₇、C₂₈、C₂₉ααα甾烷组成

3）舞阳凹陷舞3井、舞5井核二段未熟油与紧邻的未熟泥岩、白云质泥岩萜烷、甾烷分布特征极其相似，有着明显的亲缘关系。它们的伽马蜡烷丰度均很高，伽马蜡烷/αβC₃₀藿烷大于1，甾烷都以生物构型aαα－20R峰占优势，碳数分布都为C₂₇20R>C₂₈20R<C₂₉20R，且C₂₇20R丰度最高。襄城凹陷襄9井核二段未熟油与相近层段的未熟烃源岩萜烷、甾烷分布特征也很相似。

4）舞阳凹陷核一段、核二段盐湖相未熟油与其未熟烃源岩中的有机质都相对富集¹³C，且普遍比较重，其分布范围为：原油为－25.3‰～－26.7‰，氯仿沥青“A”为－25.07‰～－26.6‰，干酪根为－23.96‰～－25.7‰，三者很接近。但总体上看，具有δ¹³C油＜δ¹³C“A”＜δ¹³C干的递变规律，表明它们之间有着密切的亲缘关系，明显具有自生自储的特征。

综上所述，周口坳陷古近系成熟的有效烃源岩不甚发育，核一段和核二段为低熟烃源岩，主要分布在舞阳凹陷。在舞阳凹陷中，虽然烃源岩有机质丰度相对较高，达到了有效烃源岩的标准，但受本身所处低大地热流场、上覆地层薄、埋深较浅的影响，烃源岩热演化程度比较低，R_o值大多小于0.5%，因而影响了生烃及排烃效率。襄城凹陷有效烃源岩规模较小，而谭庄凹陷因有机质丰度过低而不具有效生烃能力。但是，如果舞阳、襄城凹陷核一段与核二段有效烃源岩生成的原油能够顺利排出，有可能近距离运聚形成中小型的低熟油气田（何会强，2000）。