渤海湾盆地饶阳凹陷烃源岩再认识与资源潜力分析

第30卷　第1期　

2009年1月

文章编号:0253Ο2697(2009)01Ο0051Ο05

石油学报

Vol.30Jan.

ACTAPETROLEISINICA

No.1

　2009

渤海湾盆地饶阳凹陷烃源岩再认识与资源潜力分析

王　建1,2　马顺平2　罗　强2　国建英1,2　崔周旗2

(11中国矿业大学资源与安全工程学院　北京　100083;　21中国石油华北油田勘探开发研究院　河北任丘　062552)

摘要:饶阳凹陷是渤海湾盆地富油凹陷之一,其中发育的富氢页岩是优质烃源岩,但此前一直被忽视,借鉴南堡油田勘探发现的启

示,重新对富氢页岩进行了有机地球化学分析。结果表明,该套烃源岩是任丘潜山大油田的主要贡献者:有机碳含量大于3%,热解生烃潜量平均为24189mg/g;以无定形体占绝对优势的Ⅱ1型母质为主;主力烃源层下第三系沙三段处于生油高峰阶段。资源复算其生油量为28161×108t,占凹陷总生油量的27%,从而使饶阳凹陷剩余石油地质资源量增加到7159×108t。就目前资源探明情况,还存在较大的勘探空间和新的勘探领域,勘探前景乐观。

关键词:渤海湾盆地;饶阳凹陷;富氢页岩;有机地球化学特征;资源量中图分类号:TE1121115　　　　文献标识码:A

potentialofsourcerocks

RaoyangSagofBohaiBayBasin

WANGJian1,2　MAShunping2　LUOQiang2　GUOJianying1,2　CUIZhouqi2

(1.CollegeofResourcesandSafetyEngineering,ChinaUniversityofMining&Technology,Beijing100083,China;2.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,PetroChinaHuabeiOilfieldCompany,Renqiu062552,China)

Abstract:RaoyangSagisoneoftheoil2enrichedsagsinBohaiBayBasin.InRaoyangSag,hydrogen2enrichedshaleishigh2qualitysourcerock,ingthesuccessfulexplorationexperienceofNanpuOilfieldforreference,theorganicgeo2chemistryfeaturesofhydrogen2enrichedshalewereanalyzed.Itisindicatedthatthistypeofsourcerocksmainlycontributestothelargeburied2hilloilfieldinRenqiuarea.Theorganiccarboncontentisover3%.Thepyrolysishydrocarbon2generationpotentialis24189mg/gaveragely.ThetypeofparentmaterialistypeⅡ1withamorphoussolidasdominant,andthemajorsourcerocks(Es3)

isatthestageofhydrocarbon2generationpeak.Thenewlycalculationofresourceshowsthattheoil2generatingamountis28161×108tandaccountsfor27%oftotaloil2generationamountinthesag.Thusremainingoilresourceamountreaches7159×108tinRao2

yangSag.Thecurrentexplorationsituationpresentsanoptimisticprospectforoilandgasexploration.

Keywords:BohaiBayBasin;RaoyangSag;hydrogen2enrichedshale;organicgeochemistryfeatures;resourceamount;high2quality

sourcerocks

饶阳凹陷位于渤海湾盆地冀中坳陷中东部,勘探

面积为5280km2,是一个NNE走向、东断西超、发育较为完整的新生代箕状断陷[1]。为渤海湾盆地七大富油气凹陷之一,任丘古潜山大油田就坐落在凹陷中央。

饶阳凹陷的烃源条件及资源潜力过去已进行过多次的系统研究[2Ο3],这些研究不仅丰富了我国陆相石油地质理论,而且在指导油田勘探中起到了重要作用。近年来,随着勘探程度的提高,在饶阳凹陷古近系沙河街组沙三段中揭示出一套富氢页岩,其岩性组合、生烃特征可与渤海湾盆地东营凹陷、南堡凹陷及松辽盆地西部大民屯凹陷中发育的优质烃源层相媲美[4Ο7]。为此深入地研究了这套烃源岩的生烃能力及资源潜力。

1　优质烃源岩地球化学特征

111　优质烃源岩的分布

饶阳凹陷在地质结构上是一个东陡西缓的单断凹陷,被次一级断裂和构造活动分隔为任西、马西、河间Ο肃宁、饶南4个洼槽(图1)。受构造、物源和水介质环境的控制,各洼槽的沉积厚度、岩相和泥质岩发育程度等方面都有不同。优质烃源层主要发育在早第三纪古湖盆两次大的湖泛期。此时各洼槽间水体连通,沉积稳定,岩性为富氢页岩、泥灰岩和暗色泥岩组成的“特殊岩层段”,垂向上主要分布在沙一段下亚段和沙三段。

基金项目:中国石油天然气股份有限公司科技项目(2008D20702204)“渤海湾盆地油气预探研究”资助。作者简介:王　建,男,1972年10月生,2001毕业于河北大学,现为中国矿业大学(北京)在读博士研究生,中国石油华北油田勘探开发研究院工程

师,主要从事石油地质综合研究。E2mail:yjy_wangj@

　52石　　油　　学　　报2009年　第30卷

河间—肃宁洼槽宁2井实钻最厚为112m,平均厚度

为70m。总体上自边缘向洼槽中心呈环带状增厚,埋深为3500～5300m

。

图1　饶阳凹陷勘探形势

Fig.1　ExplorationsituationofRaoyangSag

下

沙一段下亚段(Es1)优质烃源层分布面积广(图2),遍及整个凹陷,但厚度相对较薄。任西洼槽任97井实钻最厚达51m,一般为20～40m,埋深为2000～3500m

。

图3　饶阳凹陷沙三段富氢页岩厚度

Fig.3　HydrogenΟenrichedshalethicknessinEs3ofRaoyangSag

112　有机质丰度

在饶阳凹陷以往的分析化验资料基础上,又增加了2007年新钻井分析资料,把暗色泥岩与富氢页岩分

别进行了统计(表1)。结果表明,富氢页岩与暗色泥岩有机质丰度存在明显的差异:沙一段下亚段富氢页岩有机碳含量及沥青“A”等丰度指标是暗色泥岩的2倍以上;而沙三段富氢页岩此前一直被忽视,且未有分析样品,所以主要以新分析的马99井富氢页岩数据为准。分析表明富氢页岩丰度指标更是远高于暗色泥岩,其中,热解生烃潜量(S1+S2)平均达到24189mg/g,高于同一层段暗色泥岩一个数量级。

表1　饶阳凹陷富氢页岩和暗色泥岩有机质丰度对比

Table1　OrganicmatterabundancecorrelationofhydrogenΟenrichedshaleanddarkshaleinEs1andEs3ofRaoyangSag

层　位沙一段下亚段沙三段

岩性泥岩

富氢页岩泥岩富氢页岩

有机碳/

%1141218901924173

L

热解生烃潜量/(mg g-1)

718613122213924189

沥青“A”/

%012107015936011680015167

图2　饶阳凹陷沙一段下亚段富氢页岩厚度

Fig.2　HydrogenΟenrichedshalethicknessinEs1ofRaoyangSag

L

113　有机质类型

沙三段(Es3)优质烃源层主要分布在马西、河间—

肃宁和饶南3个洼槽(图3),但沉积周期长、厚度大,

饶阳凹陷有机相主要为含草本藻类相和含藻类草本相,有机质类型以Ⅱ1型为主。

　第1期王　建等:

渤海湾盆地饶阳凹陷烃源岩再认识与资源潜力分析　53

干酪根显微组分组成特征表明:沙一段下亚段烃源岩(富氢页岩、暗色泥岩)干酪根组成均以腐泥组占优势,由低等水生藻类降解形成的云雾状和絮状无定形体占70%以上,陆源高等植物碎屑成分相对较少(图4)。干酪根类型以Ⅱ1型为主

。

泥岩干酪根组成虽也以腐泥组占优势,但无定形体为

60%～70%,陆源高等植物碎屑成分相对增多[图5(a)和(b)]。富氢页岩干酪根组成与沙一段下亚段烃源岩相近,也以Ⅱ1型为主[图5(c)和(d)]。干酪根类型总体以Ⅱ1～Ⅱ2型为主

。

图4　饶阳凹陷沙一段下亚段烃源岩干酪根显微组分

Fig.4　KerogenmaceralinEs1sourcerockofRaoyangSag

L

图5　饶阳凹陷沙三段烃源岩干酪根显微组分

Fig.5　KerogenmaceralinEs3sourcerockofRaoyangSag

沙三段烃源岩有机质类型相比沙一段下亚段略差,且暗色泥岩与富氢页岩表现出不同的特征。暗色

114　生物标志物特征

暗色泥岩甾萜类生物标志化合物特征(图6)

表

图6　饶阳凹陷Es下1和Es3烃源岩饱和烃色谱和色质图

Fig.6　SaturatedhydrocarbonGCandGC2MScharacteristicsofEs1andEs3sourcerocksinRaoyangSag

L

　54石　　油　　学　　报2009年　第30卷　

ααΟ现出:甾烷分布以α20R构型的C27及C29甾烷为主,基本占到规则甾烷含量的80%以上,且二者含量大致相当。沙一段下亚段奥利烷基本检测不出来,反映陆源物质输入相对较少,伽马蜡烷含量较高,咸水—微咸水沉积特征比较明显[8]。而沙三段奥利烷含量明显增加,陆源成分相对增多,伽马蜡烷含量降低,水体偏淡。

暗色泥岩饱和烃色谱特征具有植烷优势,Pr/Ph全部小于1,反映了较强的还原环境。

富氢页岩甾萜生物标志化合物特征显示(图6):

αα甾烷分布以αΟ20R构型的C27甾烷和C29甾烷为主,

但奥利烷基本检测不出来,说明富氢页岩母质来源中陆源物质输入相对较少。沙一段下亚段伽马蜡烷含量较高,沉积环境水体偏咸,低,水体转淡。

,Pr/Ph全部小于1,发育于较强的还原环境。115　有机质的热演化程度大量分析样品的对比结果表明,烃源岩有机质热演化总体上经历了4个阶段:埋深小于2800m为未成熟阶段;埋深2800～4000m为低成熟阶段;埋深4000～5300m为生油高峰阶段;埋深大于5300m为凝析油湿气阶段[2Ο3]。

沙三段烃源岩埋藏深度大部分地区处于3200～5300m之间,进入生油高峰阶段,是饶阳凹陷原油的主力烃源层。肃宁洼槽演化程度相对较高,饶南地区相对较低。只有肃宁洼槽中心部位沙三段下部烃源岩埋藏深度大于5300m,达到高成熟的凝析油湿气阶段,而5300m以下湿气带只有20～30m暗色泥岩,生气量十分有限。

沙一段下亚段烃源岩是一套富氢页岩与泥质碳酸盐岩组成的“特殊岩性段”,母质类型比沙三段更好,从而弥补了受热时间的不足,其成熟门限深度与沙三段相近,为2800m。大部分沙一段下亚段烃源层埋深小于4000m,多处于未成熟—低成熟油生成阶段,这在油源对比和油田开发中得到证实。蠡县斜坡沙一段下亚段虽埋藏较浅,由于地温梯度高,也已经达到未成熟—低成熟油生成阶段,河间—肃宁等深洼槽部分烃源岩已经进入成熟阶段,只有饶南地区沙一段下亚段烃源岩部分尚属于未成熟阶段。116　油源对比

任丘潜山中、南部中上元古界蓟县系雾迷山组原油(任4井、任15井和任19井)基本同源。饱和烃色谱均具有很高的植烷优势,Pr/Ph<015,Ph/nC18>2;

α正构烷烃多呈弱偶碳优势,OEP值小于1。甾烷5Ο

αC27/5ΟC29为0177～0196,说明源岩有机质类型较好;βαα+ββ)两项指标分甾烷C2920S/20(S+R)和C29β/(别为42%～43%和32%～36%,演化程度较高;伽马

蜡烷含量高,伽马蜡烷/C31藿烷>110,表明源岩沉积水体呈咸化—半咸化强还原环境。

原油与马西洼槽(马99井)沙三段富氢页岩的地球化学特征和演化程度十分接近(图6和图7),但个别参数(Ph/nC18、伽马蜡烷/C31藿烷)与沙一段下亚段富氢页岩相似,所以任丘潜山中、南部雾迷山组原油主要来自马西洼槽沙三段富氢页岩,同时混有沙一段下亚段富氢页岩的贡献

。

图7　饶阳凹陷古潜山雾迷山组原油色质图

Fig.7　Chromatographymassspectrometrycharacteristics

ofoilinburiedhillinRaoyangSag

2　资源复算结果

运用盆地模拟系统对饶阳凹陷富氢页岩段和常规

暗色泥岩段的地质资源量分洼槽、分层系进行了重新计算,结果表明:

(1)优质烃源岩厚度和体积虽然占不到凹陷内烃源岩总厚度和总体积的10%,但生油量及石油地质资源量分别占到或超过了凹陷总量的25%,优质烃源岩在任丘古潜山油气成藏过程中发挥了重要作用。

(2)与全国第三次油气资源评价结果相比,由于对优质烃源岩生烃量进行了专层计算,使饶阳凹陷总

8

生油量增加了22141×10t,剩余石油地质资源量达到

8了7159×10t,从而使深化勘探有了比较雄厚的物质基础。

(3)两套优质烃源岩相比,生烃量和石油地质资

　第1期王　建等:渤海湾盆地饶阳凹陷烃源岩再认识与资源潜力分析　55

源量基本相当。但沙三段资源的探明率高,沙一段下亚段资源探明率低,还应有较大的勘探潜力。与优质烃源岩相比,常规暗色泥岩烃源层探明率也相对较低,精细勘探有比较充裕的剩余资源及发展空间。

(4)各洼槽对比,马西洼槽优质烃源岩资源探明率高,而河间—肃宁洼槽、任西洼槽和饶南洼槽剩余资源相对较大,是未来油气勘探的重要方向。

(5)从勘探领域分析:饶阳凹陷中浅层复杂断块和常规潜山领域勘探程度高,资源探明率高;岩性地层、潜山内幕、深小潜山领域勘探程度低,且近期已有重要发现[9],是深化勘探、争取规模储量发现的主要领域。蠡县斜坡中北段、马西断裂下降盘、饶阳中北部深潜山及内幕潜山带圈闭比较落实,成藏条件配套,[3]　秦建中,王东良,马顺平,等.中国烃源岩[M].北京:科学出版社,

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3　结　论

饶阳凹陷优质烃源岩的发现和研究在地质认识上

突破了饶阳凹陷中深层烃源岩有机碳含量不高,热解生烃潜量不大,富氢页岩不能作为主要烃源层的观念。油源对比证实,这套优质烃源岩是向古潜山大油田提供油源的主要贡献者。资源复算结果以优质烃源岩为主导的饶阳油源区石油地质资源量较过去增加了26%,为该区下一步深化勘探和规模发现提供了新的依据。

参

考

文

献

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(收稿日期2008Ο03Ο29　改回日期2008Ο07Ο15

　编辑　熊　英)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bp1m.html