中生界烃源岩特征与生烃演化

新生界烃源岩特征与生烃演化~

研究区新生界为一套红色地层，烃源岩基本上不发育，仅中牟、黄口、成武、鱼台凹陷有小范围的新生界暗色泥岩分布。其厚度小，有机质丰度低，成熟度低，生烃能力差，资源潜力小。
1.中牟凹陷的新生界烃源岩
（1）新生界烃源岩的分布
在中牟凹陷，出现暗色泥岩的层位有古近系沙河街组和孔店组。共有9口井钻遇沙河街组，Es4、Es2均为红层，Es1见有少量暗色泥岩，Es3钻遇暗色泥岩最多（表6-38）。
表6-38 中牟凹陷沙三段暗色泥岩统计


沙三段暗色泥岩在杜营次凹内和东吴次凹都有发育，但横向变化很快，展布面积较小（图6-47）。例如，在开参2井，暗色泥岩厚265.67m，占地层35.7%；在杜2井，暗色泥岩厚139.5m，占地层17.1%。在与开参2 井相距仅2km的开参4 井，暗色泥岩厚度为61.5m，占地层15.4%；至开参6井，暗色泥岩厚度迅速减薄至1.5m。因此推断，杜营次凹基本上是独立的生油凹陷。西部东吴次凹沙三段暗色泥岩厚度较小，开参3井钻遇52m，推测向南会有所增加，考虑到当时东吴的广大地区主要为河流－泛滥平原发育区，暗色泥岩厚度一般不会太大。岩相分析结果表明，开参2井和杜2井的沙三段沉积物最细，处于半深湖相。孔店组地层在杜营次凹缺失，在东吴次凹开深1井钻遇（未穿），在中下部夹75m的灰色泥岩，仅占地层总厚的4.4%。

图6-47 中牟凹陷沙三段有效烃源岩厚度（m）图

（2）烃源岩有机地球化学特征
1）有机质丰度：测试资料表明（表6-39），沙三段暗色泥岩有机碳含量为0.04%～1.01%，平均为0.12%～0.39%，氯仿沥青“A”为0.0018%～0.0515%，平均为0.0069%～0.0413%，为较差生油岩；孔店组暗色泥岩有机碳为0.01%～0.84%，平均为0.14%，氯仿沥青“A”平均为0.0035%，为非生油岩。
表6-39 中牟凹陷沙三段烃源岩有机质丰度


2）有机质类型：沙三段干酪根镜检仅分析了中1井一个样品，所获结果为类脂体57.8%，镜质体21.68%，壳质体14.74%，惰质体5.78%，类型指数43，定为Ⅱ1型干酪根。据杜1井和开参3井生油岩热解分析结果，沙三段生油岩为腐殖型生油岩（表6-39）。
（3）有机质热演化特征
中牟凹陷沙三段烃源岩热演化方面的资料较少（表6-40）。杜1井2979.9～3400m的沙三段，生油岩热解峰温Tmax在435～441℃之间，孢粉色变指数（T4I）为3.67（3003.65m处），表明处于生油阶段。中1井2911～3016m 处的沙三段，Tmax为303～435℃，也已进入生油阶段；3054～3607m的沙四段，Tmax为435～471℃，同样处于生油气阶段。总之，沙三段目前处于成熟阶段。
表6-40 中牟凹陷古近系有机质类型及热演化程度


据西北大学研究，中牟凹陷生油门限为2400m，结合中牟凹陷埋藏史分析，杜营次凹沙三段生油岩在上新世中期（Ng沉积晚期）进入生油门限，现今仍处于生油窗内，东吴次凹沙三段于上新世中期（Ng沉积晚期）进入生油门限，部分地层目前已进入湿气凝析油阶段。
2.黄口凹陷的新生界烃源岩
（1）烃源岩分布与有机地球化学特征
黄口凹陷的新生界仅在沙二段发育有暗色地层。沙二段现今埋深一般在1300m 以下，向西到商丘次凹，沙二段底界埋深可达1400m。沙二段岩性主要由深灰、浅灰色泥岩、含膏泥岩组成，厚度270～800m，西厚东薄，暗色泥岩最厚361.5m。
黄口凹陷沙二段暗色泥岩有机质丰度差别较大（表6-41），具西高东低的特点。例如，东部的丰参1井沙二段暗色泥岩有机碳平均为0.06%，中西部商1井和黄3井的沙二段生油岩有机碳平均为0.5%～0.6%；在西部黄2井，沙二段生油岩有机碳平均达1.06%。
（2）烃源岩有机质热演化特征
丰参1井和商1井沙二段烃源岩Ro值较低，为0.42%～0.45%。在黄口凹陷中部的商1井中，井深小于1250m 时，Tmax低于435℃；井深大于1250m 时，Tmax大于435℃。而在东部的丰参1井，沙二段烃源岩的Tmax为366℃，低于生油门限值，显然还处于未成熟阶段。由此推测，沙二段在西部商丘次凹的深凹部位，可能存在少量成熟烃源岩，其他地区均处于未成熟阶段。
表6-41 黄口凹陷沙二段有机质丰度


3.成武凹陷和鱼台凹陷的新生界烃源岩特征及评价
在成武凹陷和鱼台凹陷的新生界沙三段和沙四段中也发育有泥岩。其中，在成武凹陷的成参1井和成参2井所见全为红色泥质岩，不具备生油条件。在鲁2井和鲁3井见有暗色泥岩，但厚度较小。其中，鲁3井见沙三下段暗色泥岩厚81m，占地层的40.6%；沙四段暗色泥岩厚81.5m，占地层的52.4%；孔店组暗色泥岩厚53m，占地层的16.8%。鲁2井沙二段暗色泥岩厚127m，占地层厚度的25.4%。但这两个井均钻于较高部位，推测凹陷中心暗色泥岩厚度可能会增大。
鲁2井沙二段暗色泥岩埋深在1800m 以上，未进入成熟门限。沙三段和沙四段生油指标较低，有机碳平均为0.24%，二价硫平均为0.76%，发光沥青为2.37×10-3，属氧化－弱还原环境，基本不具备生油条件。推测鲁2井附近或成参2井以南不具备生油条件。
鲁3井沙三下段与沙四段暗色泥岩生油指标皆低，有机碳平均分别为0.25%和0.23%，基本也不具备生油条件。该井在成武次凹边缘，推测凹陷中心部位可能具备生油条件。
总之，成武凹陷新生界沙三下段和沙四段暗色泥岩生油指标低，属差生油岩。
鱼台凹陷尚未进行石油地质钻探，但有不少钾盐钻孔，丰钾2井完钻井深1296.28m，揭示沙河街组三－四段厚度为928.78m。据有关资料分析，沙河街组三－四段中下部暗色泥岩有机质丰度较好，有机碳为0.63%～1.06%，氯仿沥青“A”为0.0214%～0.0608%，总烃为（73.4～146.76）×10-6，残余生油潜量为0.38～3.09mg/g（表6-42），属差－较好生油岩。
表6-42 鱼台凹陷丰钾1井和丰钾2井古近系有机质丰度统计

中生界烃源岩的研究程度相对较低，研究区内不同地区研究程度差异较大，资料较少，作者在前人研究基础上，进行大量样品分析测试，以期更全面、更客观地对中生界烃源岩进行系统评价。从中生界沉积相及岩性来看，白垩系主要以河湖相为主，可能的烃源岩为暗色泥岩，而侏罗系主要以沼泽相的煤系地层为主，因此，对两套不同沉积体系的烃源岩采用不同的评价标准来进行评价。
1.有机质丰度
中—下侏罗统煤系烃源岩主要位于研究区中东部的济阳、冀中、黄骅和渤海湾坳陷，岩性可分为煤、炭质泥岩和泥岩。煤的有机质丰度最高，有机碳含量在5.7%～81.7%之间，生烃潜量在32.72～258.86mg/g岩石之间，氯仿沥青“A”含量大于0.1%，最高可达2.4%，以冀中坳陷煤的有机质丰度最高，生烃潜量平均为147.3mg/g岩石，其次为济阳坳陷，生烃潜量平均为65.7mg/g岩石，综合评价为非—差油源岩（图4-2-47；表4-2-12），中等气源岩，总体差于石炭系—二叠系，主要以生气为主。

图4-2-47 华北东部下侏罗统煤的有机质丰度评价图


表4-2-12 中下侏罗统煤系烃原岩有机质丰度统计表

注：22.6～62.7（48.3/3）为最小值～最大值（平均值/样品数）。
炭质泥岩有机质丰度低于煤，有机碳含量在0.2%～42.3%之间，生烃潜量分布范围较宽，在0.02～87.63mg/g岩石，综合评价为差—中等烃源岩。泥岩在各地区普遍发育，有机碳含量差异较大，一般＜2.0%，最高达5.7%，但生烃潜量与氯仿沥青“A”含量较低，生烃潜量小于2.22mg/g岩石，氯仿沥青“A”含量低于0.326%，综合评价为差—中等烃源岩，同一坳陷不同地区泥岩有机质丰度差异较大，如黄骅坳陷中部地区中下侏罗统暗色泥岩有机质丰度低，达不到烃源岩的评价标准，但南部地区部分样品已达到中等烃源岩的评价标准，表现了中下侏罗统地层沉积时期具有较强的分割性。
下白垩统烃源岩主要是湖泊相的暗色泥岩，在各地区均有分布。从有机质丰度来看，东北部好于西南部，辽河坳陷的九佛堂组有机质丰度较高（表4-2-13），宋家洼陷的九佛堂组有机碳含量平均为3.0%，生烃潜量平均为20.4mg/g岩石，最高可达94.37mg/g岩石，为一套好烃源岩；辽河坳陷沙海组和渤海海域下白垩统烃源岩属较好—好生油岩。济阳坳陷桩西地区蒙阴组有机碳含量平均为1.66%，生烃潜量平均为4.75mg/g，氯仿沥青“A”含量为0.0131%～0.2603%，平均为0.1612%，总体上达到中等—好烃源岩的标准。冀中坳陷北京凹陷的下白垩统烃源岩有机碳含量平均为1.1%，最高达4.0%，生烃潜量平均为4.32mg/g 岩石，氯仿沥青“A”含量平均为0.0896%，达到了中等生油岩的标准。冀南地区中生界烃源岩有有机碳平均值为0.61%，氯仿沥青“A”平均值0.0476%；生烃潜量变化在0.13～2.56mg/g 岩石，为差—中等烃源岩的标准。辽河坳陷阜新组和冀中坳陷石家庄凹陷下白垩统有机碳含量高，但可溶有机质含量低，为差烃源岩。

表4-2-13 上侏罗统—下白垩统岩石样品有机质丰度统计表


续表

注：22.6～62.7（48.3/3）为最小值～最大值（平均值/样品数）。
从中生界暗色泥岩有机碳等值线图中可以看到（图4-2-48），总体上中生界烃源岩有机质丰度呈现由西南向东北部变好的趋势，但具有较强的分区性，各地区均有各自的有机碳高值分布中心，在冀中坳陷以北京坳陷、黄骅坳陷以南皮的东部，济阳以沾化凹陷的局部地区，辽河坳陷以宋家洼陷呈环状分布，中心地带有机碳含量高于2.0%，但面积相对较小，反映了断陷湖盆的沉积特点。

图4-2-48 华北东部中生界暗色泥岩有机碳含量等值线图

2.有机质类型
中下侏罗统烃源岩主要为一套煤系烃源岩，有机母质主要以高等陆源植物为主，有机显微组分中以镜质组含量最高，有机质类型以Ⅱ2—Ⅲ型，以生气为主，可溶有机质HI与Tmax关系判识结果一致（图4-2-49）。但黄骅坳陷下—中侏罗统岩石样品有机质显微组分中，腐泥组含量较高最高可达73.3%，其次为壳质组，有机质类型主要以Ⅱ1—Ⅱ2型（表4-2-14），可能是由于水体流动为单向流动，由有机显微组分分选性所导致的。上侏罗统—下白垩统有机质类型纵向上和平面上均具有较大的差异，具有明显的分带性和分段性，各坳陷在早白垩世沉积中均有有机质类型为Ⅱ1型烃源岩存在（图4-249），如济阳坳陷的蒙阴组、辽河坳陷的九佛堂组和渤海海域的下白垩统烃源岩，其他层系有机质类型主要为Ⅱ2—Ⅲ型。

图4-2-49 济阳坳陷中生界烃源岩Tmax-HI关系图


表4-2-14 中生界岩石样品干酪根镜下鉴定结果统计表

注：72.47～82.75（2）为最小值·最大值（样品数）。
3.有机质热演化
研究区中生界岩石样品有机质成熟度分布范围较宽，处于低熟—高成熟阶段，大多数处于成熟阶段，少部分样品达到过成熟阶段（表4-2-15），从有机质成熟度演化程度较高者（Ro＞2.0%）样品分析，一般是受火成岩烘烤所致。从平面上来看中生界有机质成熟度也呈现南高北低的特点（图4-2-50），济阳坳陷和临清坳陷有机质成熟度最高，在各次级坳陷古近系沉积中部地区，有机质成熟度可达2.0%以上，已进入过成熟阶段，由中心向边部地区成熟度逐渐降低，但均已进入成熟阶段。南部地区有机质成熟度相对较低，主要处在成熟—高成熟阶段，为大量生油-生凝析气阶段。东北部的辽河坳陷中生界有机质成熟度较低，主要处于未成熟—成熟阶段。

表4-2-15 中生界岩石样品有机质成熟度参数统计表

注：439～446（441.25/4）为最小值～最大值（平均值/样品数）。

图4-2-50 华北东部中生界有机质成熟度平面分布图

4.典型地球化学剖面
辽河外围开鲁盆地陆参2井岩石热解综合地球化学剖面表明，九佛堂组有机质丰度各项指标优于其他层段，其中烃转化率高达9.96%，热解最高峰温由433℃（1640m）增至444℃（2400m），表明已有大量烃类物质形成。其次为沙海组，沙海组下部有机质丰度高于上部，阜新组有机质丰度最低，属差—非烃源岩（图4-2-51）。冀中坳陷北京及石家庄凹陷多数层段有机碳值达到烃源岩标准，但氯仿沥青“A”和总烃含量却很低，大多数层段未达到烃源岩标准（图4-2-52，图4-2-53）。

图4-2-51 辽河坳陷外围陆参2井中生界综合地球化学剖面

济阳坳陷桩西地区的桩11井单井地球化学剖面表明（图4-2-54），在3350～3450m范围内暗色泥岩（泥岩、炭质泥岩）有机碳、S1+S2、HI相对较高，具有较好的生烃能力，并且由上到下，坊子组暗色泥岩有机质丰度逐渐变好，Ro在0.5%～0.8%，已进入成熟阶段。
5.烃源岩分布
煤是有利的气源岩，中生界煤层除了辽河坳陷、东濮坳陷及冀中坳陷的西南部等缺失下—中侏罗统的地区之外，其他地区均有分布，早—中侏罗世煤层在渤海湾地区的分布呈现出东部大于西部、南部大于北部的特征，其厚度最大不超过50m，冀中坳陷仅局限于文安斜坡、杨村斜坡和里坦凹陷，主要见于葛1井—孟参1井一线，最大厚度可达50m，济阳坳陷煤层分布较广，但厚度不等，在0～40m之间，黄骅坳陷煤层主要分布于大港探区南部及冀东探区的涧河—柏各庄一带，厚度在10m左右，渤中坳陷海5井、海20井显示煤层厚度可达30～40m（图4-2-55）。

图4-2-52 石家庄凹陷白垩系综合地球化学剖面


图4-2-53 冀中坳陷北京凹陷中生界综合地球化学剖面


图4-2-54 济阳坳陷桩11井综合地球化学剖面


图4-2-55 华北东部中生界煤层残留厚度等值线图

由于中生界有机碳数据较少，很难将暗色泥岩有机碳含量同测井曲线联系在一起，因此仅能通过有限样品的有机碳数据，根据岩相在平面上的分布，结合沉积相和层厚编制有效烃源岩的厚度。华北东部下—中侏罗统暗色泥岩在冀中坳陷仅见于文安斜坡、杨村斜坡和里坦凹陷，厚50～350m（图4-2-56）；在济阳坳陷东营、车镇、沾化、惠民等凹陷及滨海地区均有分布，厚40～250m；在黄骅坳陷主要分布于大港探区南部及冀东探区的涧河—柏各庄一带，暗色泥岩厚度从几米到近百米不等；在渤海海域主要见于歧口凹陷南部的歧南断阶带QK17、QK18等区块，暗色泥岩的最大厚度不超过40m；临清坳陷暗色泥岩的厚度在邱县凹陷可达200m。华北东部暗色泥质沉积多集中分布在下白垩统，其中冀中坳陷西部的北京凹陷丰台地堑白垩系暗色泥岩厚1483m，石家庄凹陷白垩系暗色泥岩实钻最大厚度541.5m，暗色泥岩厚度大于500m的分布范围有600km2；黄骅坳陷下白垩统石臼坨组暗色泥岩主要分布在冀东地区的乐亭凹陷东部和石臼坨凹陷，厚度较薄，分布较局限；下辽河坳陷东部凹陷下白垩统暗色泥岩厚度平均在100m左右，中3井、房1井暗色泥岩厚度超过400m，西部凹陷宋家地区下白垩统暗色泥岩厚度超过600m（宋1井）。渤中坳陷下白垩统见于渤中6井区和海中8井区，渤中6井深灰、灰黑色泥岩厚304m。临清坳陷下白垩统丘城组暗色泥岩分布广，厚度大，特别是邱县凹陷，厚47～462m，推测凹陷中心可能增厚。整体上来说，渤海湾盆地下白垩统暗色泥岩较下—中侏罗统暗色泥岩分布更广泛，厚度也较大，最厚超过1000m（北京凹陷），且北东向展布的盆地较北西向展布的盆地暗色泥页岩更发育（图4-2-57）。

图4-2-56 华北东部中—下侏罗统暗色泥岩残留厚度等值线图

总体看来，华北东部盆地中生界暗色泥岩虽然层厚较大，但有效烃源岩厚度较小，分割性较强，各地区烃源岩分布差异较大（图4-2-58），东南部主要发育中下侏罗统烃源岩，北部、西部主要以下白垩统烃源岩。其中，东濮坳陷基本剥蚀殆尽，冀中坳陷也仅呈零星分布，有效烃源岩一般分布在周边地区，厚度在50～150m之间。从济阳坳陷中生界侏罗系岩性组合来看，暗色泥岩、炭质泥岩和煤层均较薄，具有较强的非均质性，一般不到地层厚度的20%，单井解剖桩11井有效烃源岩厚度约为100m，全区有效烃源岩厚度一般厚100～200m。黄骅坳陷中下侏罗统为一套河湖沼泽相沉积，厚度约300m，主要分布于南皮、歧口—板桥一带，是中生界有效烃源岩主要分布层段，有效烃源岩一般厚50～100m。临清坳陷中生界有效烃源岩厚度较大，几个凹陷区中心有效厚度均在300m以上，邱县凹陷有效烃源岩厚度最厚，在500m以上。冀中坳陷有效烃源岩主要分布在白垩系，存在于零星分布的几个凹陷中，厚度为100～300m之间。辽河坳陷大部分地区有效烃源岩主要发育于下白垩统，厚度为100～300m之间，不同地区呈环状分布。

图4-2-57 华北东部上侏罗统—下白垩统暗色泥岩残留厚度等值线图


图4-2-58 华北东部中生界有效烃源岩厚度图

开封坳陷的中生界烃源岩主要分布在济源凹陷、黄口凹陷、成武凹陷和鱼台凹陷，其中以济源凹陷上三叠统最为发育，生烃潜力最大，是该区中生界的主力烃源岩。

1.济源凹陷中生界烃源岩特征

（1）烃源岩的时空分布

济源凹陷的中生界暗色泥岩主要发育在上三叠统椿树腰组、谭庄组和中－下侏罗统的鞍腰组和马凹组中。上三叠统总厚度达到500～1500m，其中暗色泥岩厚200～600m（图6-39），平面上呈南厚北薄的趋势。谭庄组为上三叠统的主力烃源岩，钻井揭示的暗色泥岩厚度是112～352m（表6-27），有效烃源岩占暗色泥岩比例最高达90%。椿树腰组钻井揭示暗色泥岩厚度较薄，为94.5～129m，有效烃源岩占暗色泥岩比例为75%。通过地震资料的对比解释确定，全区有效烃源岩厚度在200～500m，平面上以孟县－温县次凹为最厚，向北部及向东皆逐渐变薄。

济源凹陷的中、下侏罗统暗色泥岩厚100～400m（图6-40），平面上呈南厚北薄。其中鞍腰组暗色泥岩厚14.5～237m,70%为有效烃源岩，是中、下侏罗统的主力烃源岩。马凹组中仅有15.1～80.5m 厚的暗色泥岩，30%是有效烃源岩。全区有效烃源岩的厚度为50～250m，其中孟县－温县次凹的有效烃源岩最厚，向北部及东部皆逐渐变薄。

表6-27 济源凹陷中生界暗色泥岩厚度统计

图6-39 济源凹陷上三叠统暗色泥岩等厚图

图6-40 济源凹陷中、下侏罗统暗色泥岩等厚图

（2）烃源岩的有机地球化学特征

图6-41 济源地区中生界烃源岩有机碳分布图

a—J₂m;b—J₁n;c—T₃t;d—T₃c

1）有机质丰度：对邓5井等5口井取样测试，共获得有机碳含量分析数据286个（表6-28，表6-29）。结果表明，中侏罗统马凹组暗色泥岩73%的样品有机碳小于0.4%（图6-41），属于非－差生油岩；下侏罗统鞍腰组暗色泥岩有机碳含量明显增加，有机碳小于0.4%的样品占32%,0.6%～1.0%和1.0%～2.0%之间的样品居多，有机碳大于2.0%的样品占3.0%，含量大于0.4%的样品有机碳平均为0.91%，属较好－好的生油岩；上三叠统谭庄组暗色泥岩有机碳含量更高，以0.6%～1.0%和1.0%～2.0%及大于2.0%的样品为主，超过总数的65%，大于3.0%的样品达18%，有机碳大于0.4%的样品平均值达到1.17%，总体属于较好－好的烃源岩；上三叠统椿树腰组有机碳含量大多数样品集中在0.4%～0.6%和0.6%～1.0%之间，含量大于1.0%的样品仅为6%，缺少有机碳大于2.0%的样品，大于0.4%的样品平均值为0.69%，属差－较好的烃源岩。

表6-28 济源地区中生界烃源岩单井有机质丰度统计

由于热演化程度高，氯仿沥青“A”较低，多数样品值分布在0.015%～0.05%之间。其中，马凹组较好，氯仿沥青“A”平均为0.0403%；谭庄组较差，氯仿沥青“A”平均为0.0066%（表6-29）。总烃（HC）的含量也比较低，同样是马凹组相对较好，HC在（113～1375.5）×10^-6之间，平均481.33×10^-6；椿树腰组最低，H C在（8.21～72.31）×10^-6之间，平均仅42.92×10^-6。样品的生烃潜力（S₁+S₂）也非常低，大于2.0mg/g的样品数量不到10%，无法用于评价烃源岩的优劣。

表6-29 济源地区中生界烃源岩有机质丰度特征

2）有机质类型：依据干酪根碳同位素、干酪根镜检等方法对济源凹陷中生界烃源岩有机质类型进行了研究。

干酪根碳同位素 从济参1井和邓5井干酪根稳定碳同位素分析数据看（表6-30），中生界暗色泥岩干酪根碳同位素分布在－22.53%～－27.40‰。其中谭庄组和马凹组有机质类型相似，以Ⅱ：型干酪根为主，Ⅲ型次之。鞍腰组则以型Ⅲ干酪根为主。

表6-30 济源地区干酪根稳定碳同位素分析数据

干酪根镜检 结果显示，该凹陷中、下侏罗统马凹组、鞍腰组的干酪根类型较好，以Ⅱ₁－Ⅱ₂型为主。其中，Ⅱ₁和Ⅱ₂各占43%，Ⅲ型仅为7%。而该凹陷上三叠统谭庄组和椿树腰组较差，以Ⅱ₂－Ⅲ型干酪根为主，占全部分析样品的89%（图6-42）。

（3）烃源岩有机质成熟度与生烃演化

1）烃源岩有机质成熟度：在6口井（邓2井、邓3井、邓5井、邓6井、豫深2井、济参1井）和西承留剖面取生油岩样品74个，进行镜质体反射率分析（表6-31），分别获取了R_o-H线性回归方程，并计算出了各井点与生油气门限值相应的烃源岩现今埋深。在此基础上，绘制了烃源岩的R_o等值线图。

图6-42 干酪根镜检类型饼图

表6-31 镜质体反射率与生油岩热解数据

2）烃源岩有机质的二次生烃条件：依据上述计算结果，济参1井的马凹－谭庄组生油岩埋深在3681～4499m 之间，全部处于湿气－凝析油阶段；豫深2井的马凹－鞍腰组生油岩埋深在2957～3024m 之间，上部仅62m 厚的含生油岩层段处于湿气－凝析油阶段，下部129m 厚的生油岩处于干气阶段；邓5井的生油岩埋深在2005～3432m 之间，仅有上部2283.2～2645m的鞍腰组生油岩处于成油带内，谭庄组生油岩全部处于湿气－干气演化阶段；邓6井谭庄组生油岩埋深在143～1390m 之间，仅有上部143～592m的谭庄组上部（R_o=1.1%～1.22%）处于成油带内，下部592～1390m的谭庄组中－下部处于湿气－凝析油演化阶段；在西承留露头上，谭庄组生油岩R_o在1.08%～1.489%之间，7个样品的平均值为1.27%，也处于生湿气－凝析油阶段。

从热解实验结果看，邓6 井282～1390m 处48个样品的T_max为446～526℃，平均为482℃，处于成气带范围内。邓5井2044～3395m 共分析82个样品，其中马凹－韩庄组23个样品，T_max为445～463℃，平均为455℃，基本上处于成油阶段；鞍腰组（2283～2702m）30个样品，T_max为452～514℃，平均为470℃，处于成气带内；谭庄组（2702～3430m）39个样品，T_max为462～525℃，处于成气带内。豫深2井在2745～3162m（J₂、T₃）共做8个样品，T_max分别为500～550℃和大于550℃，基本上处于成气带内；济参1井3864.7～4749.6m（J₁m+T₃t）共做68个样品，T_max为487～522℃，处于成气带内。西承留剖面6个样品，T_max为449～529℃，平均为486℃，也处于成气带内。

综上所述，济源凹陷的中生界烃源岩现今热演化程度比较高，中生界生油岩基本都处于湿气－凝析油或干气生成阶段。根据现行的中国陆相生油岩有机质丰度评价标准，济源凹陷有利的烃源岩层位是谭庄组，属于中等－好的烃源岩。其次是鞍腰组和椿树腰组，分别属于中等－好的生油岩、差－中等的烃源岩，而马凹组仅少量样品可达到生油岩标准。

2.黄口凹陷烃源岩特征

（1）中生界烃源岩的分布

黄口凹陷的中生界暗色泥岩发育于上侏罗统—下白垩统的分水岭组。分水岭组主要分布在黄口次凹中，其中的泥岩最厚可达2400m，暗色泥岩厚度在100～500m（图6-43）。目前只有东部的两口井钻遇分水岭组，即商1井和丰参1井。在商1井3632～4002.6m 井段揭示的分水岭组厚度为372.6m（未穿），含暗色泥岩厚度为142m；在丰参1井1216～2131m钻遇分水岭组915m，含暗色泥岩厚度为167m。黄口次凹西部的杨楼洼陷尚无井钻遇该套地层，但地震资料显示，其厚度较东部明显加大，据反射特征解释，为浅湖－较深湖相沉积，推测分水岭组生油岩厚度较大。

图6-43 黄口凹陷分水岭组有效烃源岩厚度分布图l

（2）中生界烃源岩的有机地球化学特征

1）有机质丰度：在黄口次凹东部的丰参1井，分水岭组40块样品的有机碳含量为0.09%～1.56%，平均仅为0.44%，有60%的样品有机碳含量小于0.4%，属非－差生油岩（表6-32；图6-44）。但从层位上看，该组中上部生油岩有机碳相对较高，平均为0.65%，属中等生油岩层，而该组下部（1630～2130m）有机碳则较低，平均为0.19%，属非生油岩。在凹陷中部的商1井，该组生油岩有机碳较低，平均为0.21%，有89%的样品有机碳含量小于0.4%，为较差－非生油层。丰参1井分水岭组11块样品的氯仿沥青“A”值为0.003%～0.099%，平均为0.044%，有27%的样品小于0.015%（表6-32；图6-45），属于中等生油岩，但在垂向上的变化也很明显。分水岭组中上部生油岩的氯仿沥青“A”相对高些，平均为0.055%，属中等生油岩，而该组下部平均为0.004%，属于非生油岩。在商1井，该组生油岩的氯仿沥青“A”值为0.003%～0.097%，平均为0.028%，有45%的样品小于0.015%，属于差生油岩。总烃含量的特征与氯仿沥青“A”相似。丰参1井分水岭组总烃含量为（104～384）×10^-6，平均为210.5×10^-6；商1井分析样品数量仅两块，总烃含量为（115.11～309.72）×10^-6，平均为194.8×10^-6。

表6-32 丰参1井和商1井分水岭组生油岩有机质丰度统计

图6-44 黄口凹陷分水岭组丰参1井和商1井有机碳频率分布图

图6-45 黄口凹陷分水岭组丰参1井和商1井氯仿沥青“A”频率分布图

2）有机质类型：根据黄口凹陷分水岭组

生油岩干酪根镜检结果（表6-33），商1井分水岭组生油岩母质类型较好，以富含类脂体为主，干酪根以Ⅱ₁型为主，类脂体＋壳质体多在80%以上，生油潜力较高。在6个样品中，有4个样品的干酪根属于腐殖腐泥型（Ⅱ₁）,1个腐泥腐殖型（Ⅱ₂）,1个腐泥型（Ⅰ）。丰参1井的6个干酪根镜检样品中，有4个样品为腐殖腐泥型（Ⅱ₁）,2个腐泥型（Ⅰ），类脂体＋壳质体一般也都大于80%。因此，分水岭组

生油岩干酪根的母质类型总体上是好的。从氯仿沥青“A”族组成特征（表6-34）看，在商1井6个样品中，有4个样品的饱和烃/芳烃比值大于3.6，具有Ⅰ型干酪根特征；另外2个样品饱和烃/芳烃比值分布在1.68～2.5之间，属Ⅱ₁类母质。此外，干酪根碳同位素值为－24.42‰～26.08‰，属Ⅱ₂－Ⅲ型。

华北南部油气地质条件

华北南部油气地质条件

综合上述分析结果，黄口凹陷分水岭组干酪根母质类型主要表现为Ⅱ₁，即腐殖腐泥型，Ⅱ₂型和Ⅲ型次之。黄口凹陷丰参1井分水岭组属非－差生油岩，中上部生油岩有机质丰度相对较高，但厚度不大，属中等生油岩层，下部为非生油岩。商1井生油岩有机质丰度相对较差，也属于非－差生油岩。因此，作为黄口凹陷主要烃源岩的分水岭组，总体上属于非－差生油岩。

（3）烃源岩有机质成熟度与生烃演化

黄口凹陷的现今地温梯度较低，在东部丰参1井处平均为2.65℃/100m，在中部商1井则只有2.55℃/100m。在垂向上相比较而言，厚400～600m的沙二段（厚层泥岩、泥膏岩、含膏泥岩）地温梯度最高，约2.85℃/100m。因此，这套岩层能有效地阻止下伏地层向上散热。

商1井分水岭组生油岩段现今地温为45～78.5℃，R_o为1.210%～1.437%（表6-35），处于成油带后期－湿气凝析油带。依据10个数据点求得R_o－H 回归方程（相关系数0.75）为：H=3039.21+2709.35lnR_o，进而求得商1井分水岭组生油门限（R_o=0.5%）在现今深度1161.23m 处。该井生油岩孢粉色变指数在1330m 以上小于2.5，在1330～2496m为2.5～3.24。结合此参数的垂向变化特征，推测生油岩成熟门限应在现今深度1200～1330m处。

表6-35 商1井、丰参1井分水岭组生油岩镜质体反射率数据

在丰参1井的1061～1280m 井段见有数层安山岩和玄武岩，对下伏生油岩造成了明显的烘烤影响。此井1300m 以下测得的19个R_o数据，随深度变化而增大的规律性被扰乱，可能与此有关系。例如，在该井1326～1331m和1388～1395m 井段测定的R_o值，分别只有0.74%和0.73%，但在上面靠近火山岩的1304m 深度上，泥岩R_o实测平均值为1.25%。据目前的地震和钻探成果，这种火山岩仅在黄口凹陷丰参1井附近存在，因此烘烤作用可能只是局部过程。

需要指出的是，黄口凹陷现今1200m 以下深度的生油岩均显示出成熟生油岩的特征。但是，商1井和丰参1井在1200m 深度现今地温仅为45～50℃，与生油岩的成熟度很不协调。黄口凹陷在古近纪末发生了强烈的抬升运动，导致沙二段上部、沙一段和东营组被剥蚀殆尽，并且在古近系和新近系之间留下明显的角度不整合。因此，我们认为该凹陷生油岩的成熟特征是在古近纪处于最大古埋深时的热演化结果。据研究，商1井和丰参1井的剥蚀厚度分别为600m和730m。因此，生油岩的古成熟门限深度应在1800～1900m。分水岭组的沉积、沉降中心大致吻合，主要发育在虞城次凸东侧的刘堤圈—杨楼一带，地层最大沉积厚度大于2000m。在黄口次凹东部的丰参1井，分水岭组R_o值为0.67%～0.85%；而中部的商1井分水岭组R_o值为1.09%～1.43%。这些情况说明，分水岭组生油岩整体处于生油液态窗中，并具有从东向西成熟度增高的特点（图6-46）。

与R_o值相应，岩石热解实验结果也证实，黄口凹陷中生界的烃源岩整体处于生油液态窗中。例如，商1井井深小于1250m 时，T_max一般低于435℃，当井深大于1250m 时，T_max一般大于435℃，Es₂烃源岩处于未成熟阶段；而J₃-K₁烃源岩的T_max在440～465℃范围内，正处于生油窗内。丰参1井分水岭组烃源岩的T_max在435℃左右，则表明刚刚进入生油门限。

综上所述，分水岭组生油烃源岩现今大部分已成熟，并具有自东向西、自南向北成熟度增高的特点。杨楼、后黄楼洼陷的分水岭组烃源岩于始新世沙四段－沙三段沉积时开始生油，至渐新世沙二段时进入主要生油阶段。刘堤圈一带分水岭组生油岩在K²末期已经成熟，燕山末期构造运动后被抬升剥蚀，生油终止，至新近纪第四纪沉积后，再度进入生油阶段。

3.成武凹陷和鱼台凹陷中生界烃源岩特征及评价

成武凹陷和鱼台凹陷中生界暗色泥岩也分布在上侏罗统—下白垩统的分水岭组中。成武凹陷的鲁3井、鱼台凹陷的78-4钻孔、黄口凹陷的丰参1井、商1井都钻遇该层。这是一套暗色生油岩，上部（78-4井338.61～388.27m）为浅灰、灰绿色泥岩与浅灰、黄灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩互层；中部（78-4井388.27～933m）为深灰、灰黑色泥岩夹浅灰、灰色粉、细砂岩；下部（鲁3井2724～3002m）为紫褐色泥岩、砂质泥岩与紫红色砂砾岩互层。

图6-46 黄口凹陷分水岭组底界R_o等值线（%）图

78-4井钻遇分水岭组厚约900m，其中暗色泥岩厚337m（表6-36），占地层总厚度的37.1%，剩余有机碳为0.35%～0.98%，氯仿沥青“A”为0.063%～0.109%，饱和烃为19.4%～29.1%。与邻区对比发现，其有机地球化学指标高于商1井，而与滕县凹陷东1井和黄口凹陷丰参1井上部类似（表6-37）。该套地层为稳定环境下的深水－半深水相沉积，具有一定的生烃能力，为差－较好生油岩。在成武凹陷未钻遇分水岭组暗色泥岩。

表6-36 鱼台凹陷及其邻区分水岭组暗色泥岩厚度统计

表6-37 分水岭组烃源岩有机地球化学特征对比

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