摘要：济阳坳陷中生界油气藏发育，但至今尚未对中生界烃源岩的生烃演化进行过系统研究，影响了对该区中生界油气的勘探。对该区进行了地球化学数据分析，结果表明：济阳坳陷中生界下-中侏罗统坊子组主要为沼泽相的煤系烃源岩，总体评价为差-较好烃源岩，以生气为主；下白垩统蒙阴组以湖相泥岩为主，有机质类型好，达到中等-好烃源岩的标准，应以生油为主；下白垩统西洼组和中-上侏罗统三台组为差-非烃源岩。利用镜质体反射率(Ro)数据，结合构造演化史动态分析了中生界烃源岩在不同地质时期生烃演化过程。结论认为：研究区中生界有机质经历过两期成熟演化过程，济阳坳陷次级凹陷的中生界烃源岩的二次生烃门限深度介于3000～3700m；主要生烃演化过程发生在新生代，具有较大的油气资源潜力。研究成果为该区中生界下一步勘探目标的选择提供了依据。
关键词：济阳坳陷；中生代；烃源岩；生烃演化；煤系；沉积体系；油气藏形成条件；有机质类型
烃源岩是油气成藏的物质基础，我国中生界油气资源丰富，是重要的油气勘探目的层系。松辽盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地均发现了以侏罗系为源岩的油气田，此外海拉尔-塔木察格、辽河坳陷宋家洼陷、渤海海域等地区也已发现了源自中生界的油气[1～4]。因此，把前古近系摆在重要战略地位，精心研究前古近系的油气资源潜力，是华北东部盆地21世纪油气勘探的重要内容[5]。济阳坳陷中生界烃源岩的研究程度、油气的勘探程度均较低，加强对中生界烃源岩的基础研究，有助于该区中生界油气勘探的更大突破。
1 地质概况
济阳坳陷位于渤海湾盆地东南部，是在前中生界稳定地台基础上发育而成的一个中、新生代多旋回陆相断陷盆地[6～8]，受中生代印支、燕山多期构造活动的影响，济阳坳陷中生界缺失三叠系，自下而上沉积了中-下侏罗统坊子组、中 上侏罗统三台组、下白垩统蒙阴组、西洼组和上白垩统王氏组[9]，其中上白垩统王氏组分布较局限，仅在林樊家地区的林4井钻遇，图1为沾化凹陷典型中生界综合柱状图，缺失上白垩统王氏组。各组之间呈角度不整合或平行不整合接触，侏罗系与白垩系之间为区域性角度不整合接触。
据地震、测井和钻井资料揭示，坊子组为浅湖-沼泽相沉积为主的含煤地层，两分性明显，下段为含煤地层夹砂岩，上段为含砾砂岩、砂岩夹泥岩，厚度一般为200～400m。三台组为冲积-河流相沉积的浅灰色、紫红色、杂色含砾砂岩、砂岩及泥岩，局部夹煌斑岩，顶部出现凝灰质砂岩及凝灰岩，厚度一般为200～300m，最厚可超过500m。蒙阴组为浅湖至曲流河沉积的浅灰色、灰绿色粉砂岩及泥岩，偶夹含砾砂岩，上部出现凝灰岩、凝灰质砂岩。可分为两段，构成下粗上细的正旋回，厚度一般为200m，最厚可超过600m。西洼组主要为安山岩、玄武岩夹紫红色泥岩与灰、灰绿色凝灰岩，表明这一时期火山活动已剧烈，厚度为50～280m。王氏组为一套以红色为主的陆相碎屑沉积，下部为杂色砾岩，紫色砂质泥岩和页岩互层，上部为紫色泥岩、灰色含膏泥岩夹砂质泥岩和棕色泥质粉砂岩。王氏组分布较局限，仅在林樊家地区的林4井钻遇，厚度为391m。
2 烃源岩生烃条件的静态分析
烃源岩的规模、生烃潜力及热演化程度从根本上决定了其资源潜力[10～13]。因此，可以通过研究烃源岩的有机质丰度、类型及有机质的热演化程度来评价中生界的含油气前景。
2.1 有机质丰度
有机质丰度是评价烃源岩非常重要的指标之一，关系到烃源岩是否具有形成工业性油气聚集的潜力。分析测试结果表明，济阳坳陷的蒙阴组与坊子组有机质丰度相对较高(表1)。
坊子组主要以沼泽相煤系地层为主，烃源岩包括含分散有机质的暗色泥岩和煤层，其中暗色泥岩可细分为泥岩和碳质泥岩，总体上坊子组泥岩为差-中等烃源岩，碳质泥岩为一套差-较好烃源岩，而坊子组煤总体评价为差-较好烃源岩，具有一定的生烃潜力。蒙阴组烃源岩为湖相暗色泥岩，所分析样品仅来自沾化凹陷的桩西地区，总体上达到中等一好烃源岩的标准[14]。三台组泥岩综合评价为差非烃源岩；西洼组所取样品岩性为灰绿色泥岩，综合评价为非烃源岩。
2.2 有机质类型
有机质类型是评价烃源岩质量的重要指标。从济阳坳陷中生界烃源岩Tmax-HI关系图可以看出(图2)，岩石样品主要落在了混合型-腐殖型干酪根范围内。其中坊子组的泥岩、碳质泥岩和煤的有机质类型均以偏腐殖混合腐殖型为主，蒙阴组岩石样品有机质类型相对较好，样品点主要落在偏腐泥混合-偏腐殖混合型范围内，三台组主要为腐殖型。
从显微组分含量来看，中生界烃源岩的显微组分主要以镜质组为主，惰质组次之，壳质组+腐泥组较少，有机质类型主要以腐殖型为主，同时有部分为混合型。陆源有机质的壳质组分因富氢而被公认为是主要生烃组分，因而壳质组和腐泥组含量之和的大小决定了有机质的生油气能力。此外，镜质组中的富氢镜质组也具有一定的生烃能力[15～17]。同一地区的不同层位、不同地区的相同层位中生界岩石样品间显微组分含量差异较大(表2)。这表明中生界在各个地区沉积环境具有较大差异性。此外，不同岩性烃源岩间显微组分组成也具有一定的差异，如煤的镜质组含量最高，一般大于60%，普遍高于泥岩，而泥岩的腐泥组+壳质组一般高于煤。总体上，泥岩、碳质泥岩腐泥组+壳质组含量较高，因而具有较好的生油能力。
2.3 有机质的成熟度
有机质成熟度是评价烃源岩生烃量及资源前景的重要依据[18～20]。济阳坳陷中生界烃源岩镜质体反射率测试表明，中生界烃源岩中91%的样品其有机质已经到达成熟演化阶段，镜质体反射率Ro值在0.5%～1.2%之间，部分样品的Ro值已高达2.0%以上，已进入过成熟演化阶段(图3)。
3 烃源岩生烃演化过程的动态分析
3.1 现今有机质成熟度的分布特征
济阳坳陷中生界烃源岩有机质的演化程度，无论是平面上还是纵向上都具有很强的不均衡性。从平面上看(图4)，不同地区有机质热演化程度差异明显，沾化凹陷有机质成熟度范围分布较宽，Ro主要分布在0.45%～1.88%，部分样品Ro在6.25%～6.55%，已经进入过成熟阶段；车镇凹陷大王庄地区成熟度低，Ro在0.62%～0.67%，刚进入成熟阶段，个别样品超过1.0%；东营、惠民凹陷则正处于大量生烃阶段。从纵向上看，尽管总的趋势是Ro在深部位要高于浅部位，但是有机的热演化程度并非取决于现今的埋深，同一个Ro值，对于不同的钻孔有着不同的埋深；截取同一埋深，对应不同的钻孔也有不同的反射率，并且可溶有机质的转化率氯仿沥青“A”含量/TOC也是在同一深度具有不同的数值，而相同的氯仿沥青“A”含量/TOC在不同深度均有分布(图4)。
3.2 烃源岩生烃演化与构造-埋藏的时空匹配
现今济阳坳陷中生界有机质演化程度在平面上和纵向上的非均衡性表明，新生界沉积前，不同地区中生界烃源岩的有机质演化程度并不一致。因此，中生界烃源岩在新生界沉积后再次活化所需的深度和成熟度也不相同。由于不同地区上覆地层、沉降抬升剥蚀演化史、地温梯度以及受火成岩的影响程度的差异，不同地区中生界烃源岩的生烃演化过程并不完全相同。
沾化凹陷中生界与新生界有机质成熟度演化曲线相交于2900～3000m，其镜质体反射率在0.6左右。这表明，在新生界沉积前，中生界自身的沉积和较高的地温梯度[9、21～23]已使烃源岩中有机质的热演化程度达到成熟阶段。因而，通过新生代沉积进而使中生界烃源岩再次活化生烃所需的门限深度大于3000m，Ro＞0.6%(图5)。
类似地，东营凹陷中生界与新生界有机质成熟度演化曲线相交于3500m左右，Ro为0.7%左右，中生界烃源岩再次活化生烃所需的门限深度应低于3500m；惠民凹陷中生界与新生界有机质成熟度演化曲线相交于3700m左右，Ro为0.7%，中生界烃源岩再次活化生烃所需的门限深度应低于3700m。车镇地区样品有限，但从已有的样品来看，其中生界烃源岩现今的热演化程度不会太高。
结合济阳坳陷构造演化史分析认为，中生界烃源岩应经历过两期成熟演化过程。由于中生代的高地表温度、高地温梯度和较大的沉积厚度(残余厚度可达3000m)，中生界烃源岩在中生代末期局部地区已经进入生烃门限，但面积局限。济阳坳陷在新生代以来地温梯度有所降低，中生界烃源岩再次生烃需要更大的沉积厚度。从坊子组烃源岩热演化程度来看，大致在埋深2900～3000m，Ro为0.6%～0.7%便进入再次成熟演化阶段，加之新生代的大幅度沉降，中生界烃源岩应该还具有较大的油气资源潜力。
4 结论
济阳坳陷沉积了下-中侏罗统坊子组煤系烃源岩和下白垩统蒙阴组湖相烃源岩，其中坊子组泥岩为差-中等烃源岩，坊子组的碳质泥岩为中较好烃源岩，煤为中等-较好烃源岩，蒙阴组泥岩为中等-好烃源岩。济阳中生界烃源岩经历过两期成熟演化过程，各次级凹陷中生界烃源岩的二次生烃门限为3000～3700m，新生界沉积之前，中生界烃源岩刚进入生烃演化阶段，中生界烃源岩的主要生烃过程发生在新生代沉积之后，具有较大的油气资源潜力。济阳坳陷多个生烃凹陷在平面上并置，多套烃源岩层系在垂向上叠加，形成了具有“多源多灶多期成藏”的复杂油气系统，中生界油气勘探具有良好前景。
参考文献
[1] 秦建中.中国烃源岩[M].北京：科学出版社，2005.
[2] 金强.有效烃源岩的重要性及其研究[J].油气地质与采收率，2001，8(1)：1-4.
[3] 王建民，侯晓莉.鄂南地区中生界浅层油气藏特征[J].天然气工业，2007，27(10)：53-55.
[4] 杨显成，李文涛，陈丽，等.济阳坳陷上古生界天然气资源潜力评价[J].天然气工业，2009，29(4)：30-32.
[5] 王毓俊，田在艺.华北东部盆地油气勘探潜力与发展方向[J].石油学报，2003，24(4)：7-12.
[6] 王颖，赵锡奎，高博禹，等.济阳坳陷构造演化特征[J].成都理工学院学报，2002，29(2)：181-187.
[7] 苏向光，邱楠生，柳忠泉，等.济阳坳陷惠民凹陷热演化史分析[J].天然气工业，2006，26(10)：15-17.
[8] 宗国洪，施央申，王秉海，等.济阳盆地中生代构造特征与油气[J].地质论评，1998，44(3)：289-294.
[9] 吴智平，李伟，任拥军，等.济阳坳陷中生代盆地演化及其与新生代盆地叠合关系探讨[J].地质学报，2003，77(2)：280-286.
[10] 田文广，姜振学，庞雄奇，等.岩浆活动热模拟及其对烃源岩热演化作用模式研究[J].西南石油学院学报，2005，27(1)：12-16.
[11] 陈义才，蒋裕强，郭贵安，等.川中地区上三叠统香溪群烃源岩热演化史模拟[J].西南石油大学学报，2007，29(2)：57-60.
[12] 胡见义，黄第藩.中国陆相石油地质理论基础[M].北京：石油工业出版社，1991.
[13] TISSOT B，WELETE D H. Petroleum formation and occurrence：a new approach to oil and gas exploration[M]. New York：Springer-Verlag，1978.
[14] 曹忠祥，李剑，李增学，等.济阳地区煤型气气源岩特征、资源预测及勘探目标评价[R].东营：中石化胜利油田有限公司，2004.
[15] 朱炎铭，崔新瑞，王猛，等.冀南地区巨1井石炭-二叠系生烃评价[J].天然气工业，2006，26(11)：21-23.
[16] 李兆影，邱楠生，李政.渤海湾盆地深层孔店组烃源岩评价[J].天然气工业，2006，26(10)：18-20.
[17] 韩德馨，任德贻，王延斌，等.中国煤岩学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1996.
[18] 郭贵安，陈义才，张代生，等.吐哈盆地侏罗系热模拟生烃演化特征研究[J].西南石油学院学报，2005，27(4)：13-15.
[19] 孙金山，刘国宏，孙明安，等.库车坳陷侏罗系煤系烃源岩评价[J].西南石油学院学报，2003，25(6)：1-4.
[20] 杨阳，王顺玉，黄羚，等.川中-川南过渡带须家河组烃源岩特征[J].天然气工业，2009，29(6)：27-30.
[21] 李万胜.华北晚古生代煤层变质成因探讨[J].中国煤田地质，1996，8(3)：18-25.
[22] 王力，金强，林腊梅，等.柴达木盆地西部古近系-新近系优质烃源岩特征[J].天然气工业，2009，29(2)：23-26.
[23] 杨绪充.济阳坳陷中新生代古地温分析[J].石油大学学报：自然科学版，1988，12(3)：23-33.
(本文作者：王永诗 孔祥星 李政 中国石化胜利油田分公司地质科学研究院)
您可以选择一种方式赞助本站
支付宝转账赞助
微信转账赞助
- 注解：本资料由会员及群友提供仅供阅读交流学习，不得用于商业用途！
