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1、烃源岩的非均质性及控制因素摘要:通过对东营凹陷沙河街组烃源岩的研究,发现厚度大、分布广的沙三段主力烃源岩在有机质和岩性等方面存在多种尺度的非均质性。用牛38井资料证实,烃源岩受沉积环境、有机质保存条件、生烃和排烃作用的影响,可以形成岩性和有机质的不均匀分布状况。烃源岩非均质性出现在同一岩层、相带内,也可出现在毫米级的纹层间,甚至出现在分子组成(生物标志物)上。从宏观到微观系统分析烃源岩的非均质性后发现,沙河街组烃源岩的非均质性明显受其体系域、沉积相带、有机质保存条件和古生产力等多种因素控制。其中,不
2、同的体系域和沉积相带控制了烃源岩的岩性和岩相组合及生、排烃能力,高的古生产力是有机质富集的前提,缺氧还原环境使有机质能够保存的决定因素,同时,局部环境下发育的火山活动,对优质烃源岩的形成也具有重要作用。关键词：烃源岩非均质性形成环境东营凹陷沙河街组1、引言众所周知,沉积盆地只有发育有效烃源岩,才能形成一定规模的油气聚集因此开展有效烃源岩的研究是现代油气成藏和勘探的需要。在陆相断陷湖盆中,由于沉积环境和后期演化等因素的制约,烃源岩存在着强烈的非均质性。有机质这种不均匀分布给烃源岩评价和资源预测带来了严
3、重影响。因此正确认识烃源岩的非均质性,尤其是对烃源岩非均质性控制因素的深入探讨,能够正确合理的开展烃源岩的评价、预测烃源岩的分布规律,指导油气的勘探和开发。在烃源岩中常见到微细的层理或纹理构造,它们或是由不同的岩性组成,或由不同的颜色构成;有些韵律层极其微细,只能借助显微镜才能分辨。在对这些不同岩性和颜色的微细纹层进行地球化学测试时,发现有机碳等指标差异较大,有时会相差两个数量级之多。有机质的这种不均匀分布给烃源岩的质量评价带来了严重影响。这是因为在资源预测或评价时,往往以有限的样品代表整套厚层烃源
4、岩,掩盖了有机质丰度高或低层的贡献与影响,甚至还可能得出错误的结论。金强等认为有机质丰富的有效烃源岩应该是薄层或纹层状的[1],他们通过对柴达木盆地西部地区干柴沟组的研究后提出了/优质烃源岩0的概念,强调了在厚层生油岩中夹有薄层有机质丰度特别高、对生油有较大贡献的烃源岩。对于有机碳含量高的烃源岩(超过2%),有机质分布也不均匀,平面上常是不连续的[2]。张水昌等在对塔里木海相烃源岩研究中,也发现在厚层泥岩中发育有单层厚度薄、但有机质丰度高的烃源岩[3]。烃源岩有机碳含量出现高低波动的现象前人曾有报道
5、[4~7],但对其成因及其控制因素却没有开展深入分析。烃源岩的非均质性可以用岩性、有机碳等参数来刻画。从一个生烃凹陷到一张薄片,烃源岩有机质分布表现出宏观和微观上的非均质性。由于烃源岩的非均质性,导致了大套烃源岩生烃和排烃作用的非均质性,即其中有机质丰度高的烃源岩才能真正对油气聚集作出贡献,而那些丰度低的可能没有烃类生成或排出,不能称其为烃源岩。因此,烃源岩非均质性研究是识别有效烃源岩的基础。2、东营凹陷烃源岩的发育特征东营凹陷属于渤海湾中、新生代裂谷盆地的三级负向构造单元,具有北断南超的开阔型箕状
6、凹陷特征。它是在古生界基岩古地形背景上经构造运动发育起来的断陷-坳陷湖盆,面积5700km2。东营盆地经历了裂陷早期(始新世孔店期)、裂陷中期(始新世沙河街早、中期)、裂陷晚期(渐新世沙河街末期至东营期),以及后裂谷期(晚第三纪)4个地质发展阶段。其中裂陷中期沉积为湖盆发育的主旋回层,该旋回早期即沙四段,开始为蒸发充填沉积,随后盐度逐渐降低,水体逐渐加深为半深湖沉积;沙三下为深湖沉积;沙三中沉积时期,东营三角洲向盆地的沉积中心快速推进,至沙三晚期,河流-三角洲已覆盖了凹陷的大部分面积。在沙四至沙二段
7、厚达2000多米的层序中,暗色泥岩主要发育在沙四上、沙三下和沙三中,大部分埋深在2800m以下,它们构成了东营凹陷的主力烃源岩。图1 东营凹陷不同层段烃源岩有机碳(TOC/%)和干酪根类型分布直方图从宏观上看,不同层段烃源岩的地球化学特征具有明显的差异性,沙四上烃源岩的有机质丰度在1%～5%之间,干酪根类型以Ⅰ为主(图1);沙三下烃源岩的有机质丰度多数在2%～8%,干酪根类型以Ⅰ和Ⅱ1型为主,而沙三中上烃源岩的有机碳含量多数在0.5%～2.0%之间,干酪根类型以Ⅱ和Ⅲ型为主。而各层段内烃源岩也具有明
8、显的差异性,TOC的分布范围比较宽,各种干酪根类型均有分布(图1)。在微观纹层上也有明显的体现,甚至在生物标志化合物组成上。如东营凹陷东部的LX61井,通过对5m岩心采样分析(7块),发现大多数地化参数呈现出显著的差异性,TOC在0.5～3.6之间变化,RO在0.3～0.4之间,干酪根从Ⅰ型到Ⅲ型均有分布(图2),饱和烃的各项地化参数呈现出明显的差异性(表1),显示了烃源岩强烈的非均质性。表1 东营凹陷LX61井饱和烃参数分布特征深度/m岩性主峰碳OEPC21+22/
