涠西南凹陷流沙港组二段烃源岩有机相研究

游君君，徐新德，李 里，谢瑞永，李旭红,杨国良

(1.中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057;2.首钢地质勘查院，北京 100144)

有机相的概念最初是Rogers提出来的，他认为：有机相类似沉积相，可以跨越时间，不受地层或岩石单位的限制，有机质含量、来源和沉积环境是确定有机相的必要条件[1]。有机相研究可以了解某一烃源岩沉积地质体的油气生成条件及其在盆地充填序列中的位置和空间上的展布特征，是从成因上认识烃源岩特征与展布的重要途径。

1 地质概况

北部湾盆地位于南海北部边缘西区，主体部分在北部湾海域中，向东延伸到海南岛北部和雷州半岛。北部湾盆地的沉积演化经历了早第三纪湖相和晚第三纪-第四纪的海相两个主要阶段[2]。涠西南凹陷位于北部湾盆地的北部坳陷东北部(图1)，是在古新世神狐运动晚期发育起来的北断南超的箕状断陷，凹陷总体呈NE向展布，是北部湾盆地内油气勘探程度相对较高的构造单元[3]。涠西南凹陷以新生代沉积为主，其基底为中、古生界碳酸盐岩和变质岩，沉积盖层由古近系、新近系及第四系组成，总厚度1500～7000m，自下而上依次为古近系古新统长流组、始新统流沙港组、渐新统涠州组，新近系中新统下洋组、角尾组、灯楼角组、上新统望楼港组和第四系。始新世流沙港沉积时期是湖盆发育的鼎盛时期，流沙港组以湖相、三角洲相沉积为主，岩性以深灰色、褐灰色泥岩、页岩为主，夹有灰白色砂岩、粉砂岩，自下而上可进一步分为流沙港组三段、流沙港组二段和流沙港组一段，其中流沙港组二段是该区烃源岩发育的主要层位[4]。

图1 涠西南凹陷构造位置示意图

2 烃源岩沉积环境分析

涠西南凹陷流沙港组二段沉积于湖盆发育的全盛时期，以中深湖相沉积为主，局部发育滨浅湖相和扇三角洲相。中深湖相主要以大套深灰、褐灰、灰黑暗色页岩、泥岩沉积为主，夹灰白色细、粉砂岩。该段岩性较单一，泥岩色深质纯，连续厚度大，分布较稳定；砂岩粒级细，含泥重，陆源重矿物含量低，粒度小。表明这时期湖水较深，水体宁静。在该套地层中陆源重矿物含量低，自生黄铁矿特别发育，多呈分散的微晶集合体出现，呈球粒状、鱼子状(莓状)和生物假象的也较为常见，这是局限流通还原环境的特征。菱铁矿在地层中也较富集，泥岩中尤其普遍，含量一般为2%～10%，少数可达30%，这是较强还原环境的标志。

Pr/Ph比值也是反映沉积环境的重要参数，根据梅博文等[5]对我国不同沉积环境下形成的原油的统计结果，盐湖相、咸水深湖相形成的原油Pr/Ph为0.2～0.8，具有明显的植烷优势；淡水-微咸水深湖相原油的Pr/Ph一般在0.8～2.8；淡水湖相氧化-弱还原环境下形成的原油Pr/Ph为2.8～4.0，具有明显的姥鲛烷优势。涠西南凹陷流沙港组二段中深湖相和扇三角洲相烃源岩Pr/Ph比值相对较低(0.6～2.5)(图2)，指征其形成于弱还原-还原的淡水-微咸水的沉积环境中；滨浅湖相烃源岩Pr/Ph比值相对较高，一般都大于2.8，表征其形成于淡水湖相氧化-弱还原环境。

图2 涠西南凹陷流二段烃源岩Pr/Ph特征图

3 烃源岩地球化学特征与生源构成

3.1 有机质丰度

有机地化分析及研究表明，北部湾盆地涠西南凹陷流沙港二段烃源岩有机质丰度大，生烃潜力大。其中中深湖相烃源岩有机碳的范围为0.40%～10.35%，平均为2.63%，氯仿沥青A为0.1554%～1.1729%，平均值0.3351%，热解生烃潜量(S1+S2)在2.38～48.08mg/g之间，平均达到11.66mg/g，按陆相烃源岩评价标准，应为最好烃源岩；扇三角洲相烃源岩有机碳的范围为0.39%～3.57%，平均为2.11%，氯仿沥青A为0.102%～0.6224%，平均值0.2254%，热解生烃潜量(S1+S2)在2.58～16.58mg/g之间，平均达到8.43mg/g，评价为好烃源岩级别；滨浅湖相烃源岩有机碳的范围为0.4%～4.92%，平均为2.21%，氯仿沥青A为0.231%～0.5959%，平均值0.4090%，热解生烃潜量(S1+S2)在1.14～30.12mg/g之间，平均达到13.62mg/g，应为好-最好烃源岩。

3.2 有机质类型

根据热解气相色谱(Rock-Eval)统计资料，涠西南凹陷流沙港二段中深湖相烃源岩大多数样品的热解氢指数IH值一般都大于300mgHC/gTOC，最高达688mgHC/gTOC，有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1型，部分为Ⅱ2型(图3)；扇三角洲相烃源岩大多数样品的热解氢指数IH一般位于150～400mgHC/gTOC之间，有机质类型主要为Ⅱ1-Ⅱ2型；滨浅湖相烃源岩的热解氢指数IH也一般位于150～350mgHC/gTOC之间，有机质类型主要为Ⅱ2型，部分为Ⅱ1型。

干酪根的显微组分鉴定分析有助于进一步认识烃源岩有机质特征，在流沙港组二段烃源岩样品中，镜下观察发现，绝大多数样品含有多种藻类化石(包括非海相沟鞭藻、绿藻和各类球藻等)及无定形腐泥，占20%～60%，在WZ10-3-1井的部分样品中无定形有机质含量高达90%，结合样品热解氢指数分析结果(IH可达200～600mg/g)，可以判定它是富氢的无定形有机质，这些由于藻类富集形成的一些类脂体无疑成为油气生成的最重要的贡献者。中深湖相烃源岩有机质的干酪根显微组成以腐泥组为主，平均占73.2%，最高可达90%以上，划分为Ⅰ-Ⅱ1型，部分为Ⅱ2型；扇三角洲相烃源岩有机质的干酪根显微组成以镜质组和惰质组为主，两组之和占60.4%，划分为Ⅱ2-Ⅲ型；滨浅湖相烃源岩有机质的干酪根显微组成也以镜质组和惰质组为主，两组之和占56.3%，主要以Ⅱ2型为主。

图3 涠西南凹陷流二段烃源岩Tmax-IH分类图

3.3 生物标志化合物特征及其生源构成

五环三萜烷(m/z191)是生物标志物中最重要的一类化合物，是由微生物特别是原核细胞生物衍生而形成的[6-7]，其中奥利烷是代表陆源高等植物的专属性生物标志化合物。甾烷分布可以很好的反映生源信息，规则甾烷是反映生物有机质输入最常用的参数，不同生物有机质C27、C28和C29甾烷含量不同；一般认为，水生生物富含C27(和C28)甾烷，与C27(和C28)甾烷比较，高等植物富含C29甾烷[8]。另外，普遍认为C30-4-甲基甾烷的生源主要由甲藻衍生而来[9-10]，与藻类尤其是甲藻具有密切的成因联系，含量丰富的C30-4甲基甾烷表明主要为水生生物来源。

流沙港组二段中深湖相烃源岩抽提物饱和烃中含有较丰富的水生生物藻类输入的C30-4甲基甾烷，且C30-4甲基甾烷指数较高，最高的达到了1.26，规则甾烷C27、C28、C29甾烷呈“V”型分布，且以表征水生生物来源的C27(和C28)甾烷为主；在五环三萜烷中，源于陆源高等植物标志物奥利烷含量很低(图4)，表明流二段中深湖相烃源岩主要为藻类等水生生物来源。但是，在部分中深湖相烃源岩中，其生物标志化合物具有不同的特征，如WZ11-4N-3井中钻遇的流二段中深湖相烃源岩，虽然也含有代表水生生物藻类输入的C30-4甲基甾烷，但是在规则甾烷中以表征高等植物来源的C29甾烷为主，在五环三萜烷中，富含源于陆源高等植物标志物奥利烷，其奥利烷指数高达0.21，表明陆源高等植物输入贡献也较大，为混合来源。

图4 涠西南凹陷流沙港组二段烃源岩甾萜烷特征对比图

流沙港组二段滨浅湖和扇三角洲相烃源岩抽提物饱和烃也具有和WZ11-4N-3井流二段中深湖相烃源岩相似的特征，也含有较丰富的C30-4甲基甾烷，在五环三萜烷中，奥利烷含量丰富，表明陆源高等植物输入贡献也较大，为混合来源。

4 烃源岩有机相划分及评价

综合流二段烃源岩沉积环境、地球化学特征和生源构成等方面的分析，涠西南凹陷流二段烃源岩有机相可以划分为四种类型：中深湖藻源母质相、中深湖混源母质相、滨浅湖混源母质相和扇三角洲混源母质相(表1)。

中深湖藻源母质相是涠西南凹陷流二段烃源岩最重要的有机相类型，也是分布最广的一类有机相类型。有机质丰度高，有机碳平均含量达到了3.03%；有机质类型好，主要为Ⅰ-Ⅱ1型，以生油为主；生物标志化合物中C30-4甲基甾烷含量高，陆源输入的奥利烷含量低，主要为藻类等水生生物来源。该有机相分布广，厚度大，是涠西南凹陷的主力烃源岩。

滨浅湖混源母质相主要分布于涠西南凹陷东南部，也是分布较广的一类有机相类型。有机质丰度较高，有机碳含量平均为2.34%；有机质类型较好，主要为Ⅱ2型，部分为Ⅱ1型；生物标志化合物中C30-4甲基甾烷含量高，富含陆源输入的奥利烷，为混合来源。该有机相分布也较广，有机质丰度较高，厚度也较大，是涠西南凹陷的主要烃源岩。

中深湖混源母质相分布比较局限，有机质丰度较高，有机碳含量平均为2.34%；有机质类型较好，主要为Ⅱ1-Ⅱ2型；生物标志化合物中C30-4甲基甾烷含量较高，富含陆源输入的奥利烷，为混合来源。

扇三角洲混源母质相分布局限，有机质丰度较高，有机碳含量平均为2.11%；有机质类型一般，主要为Ⅱ2型，部分为Ⅲ型；生物标志化合物中C30-4甲基甾烷含量较高，富含陆源输入的奥利烷，为混合来源。

表1 涠西南凹陷流沙港组二段烃源岩有机相类型划分表

注：0.4-10.35/3.03;最小值-最大值/平均值。

5 结论与认识

1)涠西南凹陷流沙港组二段烃源岩主要发育于中深湖相中，局部发育于滨浅湖和扇三角洲相。中深湖相烃源岩形成于弱还原-还原的淡水-微咸水的沉积环境，有机质丰度高，评价为最好烃源岩，有机质类型主要为Ⅰ-Ⅱ1型。

2)涠西南凹陷流二段烃源岩划分为中深湖藻源母质相、中深湖混源母质相、滨浅湖混源母质相和扇三角洲混源母质相。中深湖藻源母质相分布广，有机质丰度高，有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1型，厚度大，是涠西南凹陷的主力烃源岩，对油气的贡献最大；滨浅湖混源母质相分布也较广，有机质丰度较高，有机质类型主要为Ⅱ1-Ⅱ2型，厚度也较大，是涠西南凹陷的主要烃源岩。

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