烃源岩的非均质性及控制因素

:,、分布广三段主力在有机和等方面存在多种尺38井资料证实,受沉积环境、有机保存条件、生和排作用影响,可以形成和有机不匀分布状况。出在同一层、相带内,也可出现在毫米级,甚至出在分子()后,明显受其体系域、沉积相带、有机保存条件和古生产力等多种。其中,不同体系域和沉积相带了和相合生、排能力,高古生产力是有机富集前提,缺环境有机能保存,同,环境火,形成也有作用。形成环境 1、,沉积有有,能形成一集因有是成和。在相由沉积环境和后等约,存在着强烈。有机这种不匀分布和资带了,尤其是深入探讨,能正确合理开展评价、预测分布,指导油气勘探和开。在中到微层纹,是不同成,成;有层其微,能显微能分。在不同和微纹层,有机等标,有会相级种不匀分布带了重影响。是在资,以有层,掩了有机高层影响,甚至可能出。等认有机富有是层纹层状[1],西区干柴沟/0概念,强调了在层生油中夹有层有机生有有机高(2%),有机分布也不匀,面上是不[2]张水昌塔里木海相中,也在层泥中有单层薄、但有机丰高[3]。有机出高前有[4~7],其成其却没有开展深入分析。可以用碳等参数来刻画个生到一张薄片,有机分布表出宏观和微观上。由于,导致了套生和排作用,即其中有机丰高能集作出,可能有生成称其为。此,是识别有效基础。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面积。在沙四至沙段2000的层中,岩主发育在沙四上、沙三下沙三中,大深在2800m以下,它构了东营凹陷的主烃源岩。1 东营凹陷层段烃源岩有(TOC/%)型,层段烃源岩的地特征具有,沙四上烃源岩的有质度在%%,型以为主(;沙三下烃源岩的有质度在%,型以Ⅱ1型为主,而沙三中上烃源岩的有在%%,型以型为主。层段烃源岩也具有,TOC范围比较宽,各种均(图1)。在微纹层上也的体现,甚至在生物标志合物组上。如东营凹陷东的 LX61井,通过对5m岩心采样析(7块),发现大数地参数呈现出显的C在 56O在 34,型均(2),饱烃的各项参数呈现出1),示了烃源岩强烈的非均质。/mOEP C21+22 /mOEP C21+22 /CΣC-/21ΣC+22Pr/nC1Ph/nC18Pr/Ph碳2972428灰泥231.01.660.551.224.530.262430灰泥岩 170.972.080.870.933.890.272430.5 灰黑(育) 0.81.790.741.223.750.3292431 灰泥岩 230.91.790.651.093.650.2862432灰色泥(含生物碎272.50.910.361.7510.560.2屑)72432灰色泥240.91.520.631.386.090.2442433灰绿色泥岩311.80.990.32.6314.80.1242496灰泥201.31.960.881.510.180.1642500灰色泥221.21.270.42.3711.390.1762 LX613、非均质性的层次结构主力(4宏观非均质性的体现。从显微组、生物标志化[8]。即使在一个洼[9[10]。的宏观非均质性牛段[11],部606m,类70%,25%[12,13],,人曾牛的品[11],样共获碳据,每隔 左右看,三浅灰灰色,浅灰色粉(3色,偶夹深灰色灰,碳屑十发育三段中中部,深灰色,夹褐灰色灰灰色粉,夹褐灰色白云,介形孢部,深灰色浅灰色,夹浅灰色细,部(未穿)深灰色灰黑色钙褐灰色油页(3),石富集成层[13]。338,,,;O,;CaSr/BaMn/Fe值大幅度降;Fe、K、RbLi升,适应高盐度环境鲱科鱼转为偏淡环境鲤科鱼[14]。可见,38606m较大,其地球学指标也同样呈现出明显2)。很显然,烃非均质在大尺度范围内十显著,而且几乎所参数都呈现出显著。即使在含量高层段,也会较大离散[15]。如对38沙三段(3280~3370m)析,TOC高值数量,显出非均质(1对38沙三段心(277415~278117m)同沉积6m的层段,,88层,叠加干扰,形成复杂样,可出、厘米和毫米旋回[16]。他们通频谱分析时序析法估算得知,这些层是受十百年周期控制,推测可太阳黑子或太阳磁场活动天文周期关[16]。,各种天文周期对地球气候影响程度非均因此,广义,这种非均在客观是绝对存在。三地三层以富质为特征,是重要烃[6刘春莲等对土23m泥心(1421~1424m138样品、硫和氮含量测试。现0106%~8112%[6]。可见,在烃层确存在非烃夹层和优质烃薄层。238同类型烃和地参数特征(m) 2770~29522952~30903090~32633263~3376性 TOC(%)0.320.560.410.35TOC(%)813.75TOC(%)1.091.522.004.00A(%) 0.0290.0840.1350.96810 1694718756003型 22 11Ι沉积相 前角洲滨湖半湖湖张水昌等在对塔里木盆地两套海相源[3],丰度高的源状TOC具很的纵横向非。在垂向,甚至在厘米级的尺度TOC1发育单厚度较薄的源,但相源存在非,海相源存在的非。非源的非为沉积的纹下的丰度等级的隙的定以及生标志等。在陷纹状,发育。其纹理在显可看出是由集所造成其间夹少量白云根据特征丰度等纹可划分为纹钙纹钙纹[17,18其,纹叫,量(TOC3%~12%),由相间,有方解脉[18],察,为粘土纹,暗为纹,纹的;纹在看纹,但可的纹,为纹,为的纹;钙纹理清晰,为纹,暗为含纹纹的纹纹矿纹的存在状,沉积,的发形成了高的生产力,从而形成了薄优源。438,,,(4),,18%~98%,角、沉积环境等沉积作用对非均具控制作用纹状泥是重要,泥间构成,间常夹富,荧光下呈现亮黄色条带些碳酸是重结晶作用下形成成细粒沉积物,粘土碎屑排列没有;埋,粘土物排列成,物、,是,粘土物作载成催剂[17],对布转等均具重要影响是它们结合形,成观物物存离散,子级尺度主要现甾、等,对、精细油O油、油O对比具十重要意义。从38析看,由于该沉积环境,此物志物成对等物物分,现碳构碳构CO/C31孕甾烷/升孕甾烷等参数示出非均(表3)。3383005.43140.33239.63319.93354.83359.63366.23367.9(m)OEP1.391.481.351.101.12a0.790.880.920.950.960.800.661.552323231716152715Pr/Ph1.351.561.711.141.471.771.491.86Pr/nC0.620.450.470.610.580.570.600.6417Pr/nC180.530.350.340.620.480.410.470.38CPI1.541.511.231.151.20Ts/Tm0.491.000.790.650.950.880.750.90b40.140.11c0.340.290.230.220.16d0.550.580.570.570.570.560.570.59e0.230.330.450.430.250.460.450.35f0.220.320.510.450.410.500.450.48g2.682.302.603.242.543.503.692.91:a2C21-/2C22+;bC30/;cCO/C31;dC3122S/(22S+22R);eC29BB/(AA+BB);fC2920S/20S+20R;g为/4、非均质性的控制因素要是古湖泊的原始产力和保存条件、沉积的粒等也有一定的影响它们作用的结果导致的有机质丰内陆湖泊沉积中的沉积有机质来碎屑有机质的输入、水体作用过程中发的变,致使呈现出强烈的非均质性。体系域和沉积相带对性及其组的控制作用高水位体系域最有利于有效烃源岩形成,但是同样属于高水位体系域,不同沉积相带烃源岩的岩性和砂泥岩组合形式具有明显不同,其中同一体系域不同沉积部位的陆源碎屑供给量、水体深浅等沉积环境的差异导致烃源岩岩性及其岩石组合的差异性。例如生烃能力最强的油页岩为高水位体系域的深湖相沉积物,但是高水位浅湖环境只能形成一般烃源岩甚至无效烃源岩。在高水位之后的缓慢湖退体系域中往往能发育厚度较大、分布稳定的有效烃源岩。一般低水位体系域湖盆水体比较动荡,即使是半深湖-深湖环境,湖底的还原程度也不一定很强,砂岩含量较高、有机质含量较低。盆地中部的N38井自沙三段中部开始连续取心 606m(2770m～3376m),其中泥岩类占70%以上,25%为前三力沉积的砂质泥岩[10～12]。通井的 605岩心有机地分,后分烃源岩成类,其。烃源岩成类的合,即“体系域-沉积亚相确定烃源岩成类,N38井分12种成类。其中 3329m～3363m-,丰,油与浊主要,碳5%～10%间,型Ⅰ主,研究区好(优)3m～3m是湖退-半深湖成的烃源岩,烃源岩岩性质泥岩和深泥岩,有机含量在 2%～4%之间,有机质类为Ⅰ-Ⅱ1,也是很的烃源岩。成因类的烃源岩沉积水体深浅、度半水水的程 ,也就是水体分层性明显到不明显、有机质保存条件从强还原到还原的演变程。3m以上的烃源岩砂岩、砂岩现,泥岩大,深有分布,沉积水体深浅、还原 -还原为的环境,有机质较差的烃源岩有机含量在1%下,生烃力大大体系域和相带的烃源岩沉积和有机地参的差异性。古生产力和氧-还原环境决定烃源岩有机碳的含量 并保存下来主要控制素古产缺氧条件。断陷湖古产受控河来磷矿)氧河输入多少等河口区养料数河口区古产断陷多多河输入期河携养料数量特别多,并呈平与湖水相混合使大范围湖水生生物均,所以古生产范围内均温主要指季节变,总讲夏季秋季产,冬春季(尤藻)活充满阳光溶解氧充足表层,而且表层种群与溶解氧养料处种平衡当,如果其中某一项异常变,古生产力就会异常变(多数是下降)。当缺氧才被保存到缺氧指溶解氧0.5ml/L,除细菌外他(特别栖)存,这下来就得到保存这种没扰状或理,黄铁矿富,藻他态碳果降落到非缺氧,则会他(特别栖)美餐,所剩下够被保存到,,,溶解充足,适于物向下存个盐跃,盐跃之下这种断陷处处机质富集区也满布。油页岩钙质泥岩等下如果出现浊,则及物,所浊积砂岩之上的泥页岩机碳含4)见,烃源岩机碳含多古产力等果烃源岩SFe+,Fe+及Fe+/Fe+其2 3 2 2 3积-,S-Fe+积(),2 2Fe+,机质存L1烃源岩机3碳含、含、含(5),及机碳含与种离子相关，(6)说明了上述论点。陷富机质油岩[18],性富养光,于藻破碳,碳岩[22],这也陷页岩机积,十条件:陆源输周本身学周性;存;,质烃源岩所,下、种[23],产力内、,积下[24]所果积下,积;碳岩碳岩4000多泥岩岩现解积下,富机质层页岩见,古产力烃源岩质,物质也种[22]陷烃源岩育,在下,机质,这颗石藻沟鞭藻长替勃果这种事件勃积促使效烃源岩质烃源岩育这质烃源岩及油岩的,多[1,15,18,25,26]。图 5 东营凹陷 L1井沙河街组烃源岩有机碳、硫、铁等离子随深度分布图岩性及其组合控制着烃源岩生烃和排烃作用的差异性 由于烃源岩矿物成分的非均质性,在埋藏过程中,有机质所受热催化作用的差异性,所以烃源岩内生烃作用具有差异性。沙河街组盐湖、咸水、半咸水和淡水条件下沉积的烃源岩的岩性和粘土矿物组成具有差别,它们对有机质生烃的催化作用肯定有差异。同时不同岩性组合的烃源岩会产生不同形式的排烃条件(如微裂缝产生等),从而造成不同岩性烃源岩滞留和排出烃类的差异性。东营凹陷沙,;,,以厚层块状泥岩,烃类沿层面进行运移的性不,在沙三下有深湖发育的积三的岩,它们以作,烃源岩式式组成最佳生、配置方式,有利于生成的油气进行运移和隐蔽油气藏的形成。这一点在油源对比中已得到证实:东营凹陷中心地带的油气藏要来自沙三段下部烃源岩 ,而凹陷四周的油气藏则要来自沙四上烃源岩 ;而沙三段中部及上部烃源岩由于有机质含量及成熟度相对较低,生成的烃类满足不了自身的吸附 ,在加之排烃条件较差,没有形成一定规模的油气聚。图 6 L1井烃源岩有机碳与铁离子含量关系图特殊因素对局部烃源岩非均质性的控制作用 ,,,,,ft,LS1,ft具有的作用,质(Ro)(图7),同水下喷溢的,成具有重要的作用。“A”腐(图7)可见,ft活动于薄另外,在震海啸影响,湖泊过正陆断陷湖盆烃源岩非均质性强烈的一个原因。图 7 LS1井火成岩催化生烃导致烃源岩的非均质性保存条件 油气的形成虽然直接受湖泊生产力的控制,但有机质产生和沉积后向烃类的转化过程中还须具备良好的保存条件。虽然高生产力的事件性沉积可以在底层水氧化环境中保存部分有机质[27],但是稳定的底层缺氧环境无疑对有机质的保存更为有利。因此,缺氧封闭的环境是大量有机质保存与转化的关键因素。沉积物到达湖底之后,底层水的物理 O化学环境便成为原始沉积结构保存的决定性因素。底水安静缺氧时纹层发育;底水流动时,纹层凌乱,甚至被搅动消逝。从东营凹陷烃源岩的微观纹层来看,那些连的纹理然在沉积时,湖底流动力分微,为静水缺氧环境;还有部分源岩纹层连性,以,然是受程的和。在38井油岩岩的纹层层有些粗偶尔会活,这能异天触发[28]这种短暂充并没完全破,该段加密采样,并没现2%样品,数块样品碳含2%~13%主要密切密(温)盐只要若旦,上区就会形,这将于[22]。亚段广泛,证据。另外,经历两个冷暖干旱候周变[29],含盐也着相应周变,这提供依据。根据38泥偶粗粒粉砂、波及透镜状情况,偶尔活,表明当状态并,这也正强烈个影响,充长周短变,于宏质性具有分重要的影响。总,影响布较多体域相带,,;,—还环境,得以大量关键能别厚层泥与储集层触方造排能使形强烈非均地事,对具显著影响。538很强非均不同带合含量非均;微观上表现纹层显微分以及生标志上非均。还环境非均。影响不均分,以结:不同带;;还环境得以大量能别厚层泥与储集层触方造排能[30,31]使形成强烈非均。环境形。,.地部[J].,2001,19(1):125~1291.大层[M].,.:大,1992:21,,,.地层)Ñ发环境及[J].,2001,11(3):261~2681BertrandP,Lallier_VergesE,BoussafirM.Enhancementofaccumulationandanoxicdegradationoforganicmattercontrolledbycyclicproductivity:amodel[J].OrganicGeochemistry,1993,22:511~5201DerenneS,LargeauC,Brukner_WeinA,etal.Originofvariationsinorganicmaterabundanceandcompositioninamaar_typeoilshaledeposit[J].OrganicGeochemistry,2000,31:787~7981刘春莲,杨建林,Hans_JoachimR,etal分布)))以地例[J].,2001,19(1):113~1161方.松辽地气运移探讨[A].:杨万.松辽陆地油地[M].北京:石工业,1985:2801周光甲.[A].:中国含油气盆地烃源岩评价编委会.油气资源评)[C].:社,1989:281~2941,.),1999:5~61焦养泉,李思田,李祯,等.碎屑岩储层物性非均质性的层次结构[J].石油与天然气地质,1998,19(2):89~92138石油学报 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