Question

有机质热演化阶段和油气生成期

Answer 1

在阐述烃源岩以及生烃能力的基础上，进而分析烃源岩有机质的热演化阶段，判定油气的成熟期，这是有机成因晚期成油说必须作出回答的问题。

1.烃源岩有机质热演化阶段

西湖凹陷研究层有机质向油气生成方向转化是在地质历史过程中发生的一个连续过程，是在沉积层随着沉积盆地下沉埋藏深度增大的过程中发生的。研究表明:这种转化过程大体可分为生物作用、热催化转化和热裂解三个阶段。第一阶段，有机质经生物化学作用改造形成生油母质———干酪根，并生成生物化学成因的天然气;第二阶段，随着埋藏深度的增加，干酪根在相应温度、压力作用以及催化剂的参与下生成石油烃类，这是生成油气的主要阶段;第三阶段，形成石油烃类的残留干酪根在高温下裂解并产生气态烃，是生成天然气的主要阶段。根据B.A.索柯洛夫的意见，温度在70～250℃之间，导致烃类主要物质生成的热催化作用进行得十分活跃，温度在70～150℃范围内，形成和保存的是液态和气态烃;温度在150～250℃范围内，则引起复杂烃类的破坏和以甲烷为主的气态烃的聚集，因此，将温度150℃作为石油的“死亡线”。但据有机地球化学研究表明，生油岩的成熟度与石油烃遭受破坏时的温度不是绝对的，门限温度与门限深度在不同沉积盆地也不尽一致，这与生油岩的年代、有机质类型有关。生油岩年代愈老，门限温度和门限深度愈低;腐泥型比腐殖型生油岩所需的温度要低。

原地矿部海洋地质综合研究大队等以藿烷构型、岩屑气分析资料，饱和烃奇偶优势，生油势的最高热解峰温和岩石热模拟等资料为依据，将西湖凹陷烃源岩有机质热演化划分原油、湿气和干气生成三个演化阶段，并以镜煤反射率Ro值作为划分有机质热演化阶段的指标。当Ro值达到0.55%时，进入生油门限，液态烃开始大量生成，气态烃很少。当Ro值达到1.3%时，进入生成湿气门限，液态烃产出量很少，而气态烃大量产出，且液态烃开始分解，裂解为气态烃。当Ro值达到2.2%时，进入生成干气门限，此界线是依据热模拟资料中气态烃的产出量外推获得的。

2.西湖凹陷研究层Ro值分布和油气生成的门限深度

根据镜煤反射率为指标划分的西湖凹陷有机质热演化阶段和构建的Ro值与深度相关曲线方程，笔者采集了570个Ro值，以生成油气、湿气、干气门限的3个Ro值绘制了等Ro值深度分布系列图，用以展示凹陷进入生油气门限的分布态势和确定凹陷不同地区生油气门限的深度。由图6-22可知:

图6-22 等Ro值深度分布系列图

从3个等Ro值揭示的深度分布态势的整体上看，构成等Ro值深度等值线分布的几何形态和深度值增降变化趋势十分相似。

等Ro值深度高值区均由凹陷东部朝西部呈NE-SW方向递降变化，等Ro值深度差的变化范围为1000～2000m;随Ro值的增大，深度差值具有拉大之势。

保俶斜坡中南段的平湖构造带均为等Ro值深度高值区，但当Ro值为2.2%时，在浙东长垣南段的苏堤构造带亦形成等Ro值深度高值区;浙东长垣北段的龙井构造带均为等Ro值深度低值区。

生油门限深度变化区间为2100～3000m。浙东长垣的龙井构造带、西冷构造带北段的生油门限深度为2100～2200m;西冷构造带南段的为2300～2400m;苏堤构造带的为2200～2400m;三潭深凹的为2500～2700m;白堤深凹的为2200～2400m;保俶斜坡平湖构造带的为2700～2900m，其北为3000m，为生油门限深度的最高值。

湿气门限深度变化区间为3800～5400m。浙东长垣的龙井构造带门限深度为3800～4200m，西冷构造带为4200～4800m，苏堤构造带的为4900～5000m;三潭深凹的为4200～4800m，柳浪构造带为4200～4600m;白堤深凹的为3900～4800m;保俶斜坡平湖构造带的为5200～5400m。

干气门限深度变化区间为5000～7200m。浙东长垣的龙井构造带门限深度为5000～5400m，西冷构造带为5400～6200m，苏堤构造带的为6600～7000m;三潭深凹的为5600～7000m，柳浪构造带为5600～6000m;白堤深凹的为5200～7000m;保俶斜坡平湖构造带的为6600～7200m。

3.油气生成期

根据上述Ro值和生成油气的门限深度，以西湖凹陷研究层在地史过程中恢复计算的厚度顶板埋深为准，判定凹陷由西至东次级构造带的油气生成期。

(1)平湖组烃源岩:保俶斜坡在晚中新世进入生油门限深度，持续到第四纪为主要生油期，未进入生成湿气门限深度。三潭深凹在中中新世进入生油门限深度，晚中新世为主要生油期。毗邻三潭深凹北部的柳浪构造带在上新世进入生成湿气门限深度，持续到第四纪;南部的秋月一井一带在第四纪进入生成湿气门限深度，而孤山一井一带则未成熟。浙东长垣在早中新世进入生油门限深度，中、晚中新世为主要生油期。长垣的龙井、西冷构造带在上新世进入生成湿气门限深度，第四纪为主要生成期;而苏堤构造带未达到生成湿气门限深度。白堤深凹北部在早中新世进入生油门限深度，中、晚中新世为主要生油期;上新世进入生成湿气门限深度，第四纪为湿气主要生成期;而深凹南部在早中新世进入生油门限深度，持续到第四纪，未达到生成湿气门限深度。

(2)花港组烃源岩:三潭深凹北部的柳浪构造带和南部的秋月一井一带在晚中新世进入生油门限深度，但南部的孤山一井一带在上新世进入生油门限深度。浙东长垣在晚中新世进入生油门限深度，上新世至第四纪为主要生油期;白堤深凹与浙东长垣的生油期相同。其他构造带均未达到油气生成门限深度。

(3)龙井组烃源岩:三潭深凹北部的柳浪构造带在上新世进入生油门限深度。其南部的秋月一井一带在第四纪进入生油门限深度，浙东长垣北部龙井构造带在第四纪进入生油门限深度。其他构造带均未达到油气生成门限深度。