深水区发育三套烃源岩

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深水区发育三套烃源岩

优质回答深水区存在三大继承性深大凹陷，分别是白云凹陷、松南－宝岛凹陷、乐东-陵水凹陷，各凹陷面积均在10000km

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左右，新生代地层最大厚度均在10000m。上述三大凹陷沉积了三套烃源岩，均与古近纪多幕裂陷作用有关。南海北部陆缘深水区发育三套烃源岩：始新统中深湖相烃源岩、渐新统下部海陆过渡相泥岩、海相泥岩和煤系泥岩以及渐新统上部浅海、半深海、深海相烃源岩。

白云凹陷发育始新统文昌组、下渐新统恩平组和上渐新统珠海组海相烃源岩。这三套烃源岩有机质丰度高、类型好，其中珠一坳陷钻遇的文昌组烃源岩有机碳含量为0.50%～4.88%，平均为1.22%，以Ⅱ

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型干酪根为主；白云凹陷PY33-1-1恩平组烃源岩有机碳含量也达1.0%～1.5%，以Ⅱ

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型干酪根为主；LW3-1-1井所揭示的珠海组烃源岩有机质丰度相对较高，泥岩TOC的从0.1%～3%，142个样品的平均值为0.67%，TOC主频分布在0.6%～1.0%；平均氯仿沥青“A”达到0.046%，主频分布在0.06%～0.1%，达到了较好烃源岩的标准。白云凹陷中心部位的文昌组和恩平组烃源岩在地震剖面上均具有低频、连续反射特征。

琼东南盆地发育始新统湖相烃源岩、下渐新统崖城组和上渐新统陵水组滨海沼泽相烃源岩及浅海相烃源岩。始新统烃源岩目前尚未被钻井所揭示，但据地震剖面解释成果推测这套湖相烃源岩可能存在。崖城组和陵水组烃源岩有机质丰度较高，有机质类型以Ⅱ

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型干酪根为主。

（一）始新统中深湖相烃源岩特征

从珠江口盆地和北部湾盆地钻遇的始新统地层的地化分析结果来看，其有机质丰度相当高，文昌组不同沉积相烃源岩有机碳平均值从0.78%～2.94%，平均氯仿沥青“A”为0.063%～0.225%（表4-3）；LF13-2-1井为典型代表剖面（图4-29），文昌组烃源岩有机质丰度相当高，充分显示了文昌组烃源岩具有很好的生烃潜能。文昌组干酪根H/C原子比大都在1.5～1.0之间，多为Ⅰ—Ⅱ型，以Ⅱ

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型为主；干酪根镜检以Ⅱ

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为主，富含大量的藻类体（图4-30）；源岩热解气相色谱分类为Ⅰ—Ⅱ

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型(图4-31)，属湖相生油为主的烃源岩。文昌组中深湖相烃源岩生物标志化合物以高丰度的C304－甲基甾烷为其主要特征，无树脂化合物W、T，Pr/Ph比值小于2；沉积环境及古生物研究表明，珠江口盆地古近纪浮游藻类分布广泛，含量较丰富，共鉴定出浮游藻类20属24种，其中指示淡水湖泊环境的盘星藻主要分布于文昌组；WC19-1-3 井文昌组烃源岩模拟产烃实验，岩石中累积产烃量9.21～21.73kg/t，以生油为主，属好烃源岩的标准，显然生烃潜力巨大，属于优质烃源岩。

表4-3 珠江口盆地文昌组烃源岩有机质丰度指标

注：范围值/平均值（样品数）；数据为珠一和珠三烃源岩分析数据（1797个）统计结果

图4-29 LF13-2-1井烃源岩地球化学剖面图

图4-30 珠江口盆地文昌组烃源岩全岩显微组分（WC19-3-1井）

图4-31 珠江口盆地惠州凹陷文昌组烃源岩氢指数与T

max

图

（二）下渐新统煤和煤系泥岩烃源岩特征

南海北部陆坡及浅水区大部分钻井都已钻遇，其沉积环境主要是以海陆过渡相沼泽环境、半封闭海相及浅海相沉积环境为主，为深水区的主力烃源岩。

1.琼东南盆地渐新统煤和煤系泥岩

琼东南盆地单井沉积相和地震相的分析研究，发现崖城组主要发育冲积扇相、扇三角洲相、辫状河三角洲相、河流相、障壁海岸相、无障壁海岸相。从层序Ⅰ到层序Ⅲ，水体整体呈现先上升后下降的趋势。煤系主要发育在层序Ⅰ和层序Ⅲ。

早渐新世琼东南盆地继续拉张，沉积范围进一步扩大（层序Ⅰ）。松涛凸起成为孤岛，崖南凹陷开始接受沉积，崖北凹陷扩大，使崖城凸起成为窄长的半岛。南部隆起区除永乐凸起以外，大部分都没入水下。由于各凹陷处于断陷活动初期，断裂活动相对较弱，地形高差相对较小，地势相对平缓，地层不再局限于凹陷中。同时全球海平面上升，本区在南海北部诸盆地中率先出现海相地层。迅速海侵，使原来的湖泊变为浅海。辫状河三角洲是为崖三段主要的沉积类型之一，YC13-1、YC19-1、YC21及崖北凹陷钻井均揭示崖三段地层以辫状河三角洲沉积为主，深水区无钻井，地震剖面中均有显示，除了陵水、乐东、宝岛凹陷外，其余凹陷及缓坡区均以发育辫状河三角洲沉积为主；在盆地的北缘和南部隆起附近广泛发育扇三角洲沉积。陵水、乐东、宝岛凹陷继承了始新统中深湖沉积，随着海水的入侵，逐渐向浅海环境过渡；该时期辫状河三角洲平原发育较为广泛，加之气候温暖潮湿，利于植物的大量生长繁殖，具备成煤的基本条件，有利于成煤作用的发生。从钻井揭示地层来看，崖三段普遍发育薄煤层，说明崖三段是本区重要的烃源岩地层（图4-32）。

图4-32 琼东南盆地崖城组层序Ⅰ沉积相图

层序Ⅲ时期由于构造抬升，海平面有较大幅度的下降，主要表现为扇三角洲、潮坪、滨海环境的扩大和浅海、潟湖环境的萎缩。扇三角洲沉积范围明显扩大，但主要集中在盆地北缘，南部凸起周围也有发育；随着海平面的相对下降，崖南、崖北、松东、北礁和北礁西凹陷的潟湖沉积发生萎缩，潮坪沉积范围扩大，尤其是南部永乐凸起、甘西凸起周围潮坪沉积特别发育；松东凹陷仍为扇三角洲沉积；乐东、陵水、宝岛和松南凹陷仍为浅海沉积，范围有所缩小，其周围的滨海沉积明显增大。该时期海平面有所下降，潮坪广泛发育，普遍发育潮坪聚煤作用，钻井揭露也得到证实。虽然该时期为崖城组另一个重要的聚煤层位，是重要的烃源岩地层（图4-33）。

琼东南盆地渐新统煤系烃源岩，盆地北部大部分钻井都已钻遇，其沉积环境主要是以海陆过渡相沼泽环境、半封闭海相及浅海相为主。下渐新统崖城组泥岩钻井平均有机碳为1.2%，总烃1628×10

-6

，生烃潜力为1.87mg/g，达到中等—丰富烃源岩标准（表4-4）。泥岩的干酪根元素组成H/C比值大多小于1.0，其中渐新统比值介于0.5～1.2之间，大多集中在0.8～1.1区域，O/C原子比主要集中在0.1～0.25之间，以Ⅱ

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—Ⅲ型为主（图4-34）；烃源岩热解氢指数普遍低，主要为Ⅱ

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—Ⅲ型（图4-35），干酪根显微组成分析表明，崖城组烃源岩干酪根以镜质组和惰质组为主，占40%～80%，灰色无定型为10%～30%，有机质类型为Ⅱ

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—Ⅲ型；干酪根碳同位素值为-27.14‰～-27.3‰，表明渐新统烃源岩的成烃母质主要是陆生高等植物。

图4-33 琼东南盆地崖城组层序Ⅲ沉积相图

琼东南盆地钻井揭示的崖城组普遍含煤，煤系的生烃潜力非常巨大，煤的TOC平均达55.4%，总烃7415×10

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，生烃潜力为87.4mg/g（表4-4）。该套烃源岩已被钻井所证实，崖13-1气田煤型气主要气源岩就是下渐新统崖城组过渡相—半封闭海相烃源岩。

崖城组的煤层宏观上具有煤层极薄、煤层层数变化大、横向稳定性差等特点，煤岩煤质分析发现，该地区煤层最典型的特点为全硫含量高、灰分含量高。煤层的众多特点均反映了成煤环境的复杂性。煤岩的高硫分说明煤层沉积的位置是近海的，高灰分说明煤层中含有较多的陆源碎屑。

琼东南盆地煤样的最大镜质组反射率R

omax

在1.03%～1.23%之间，平均值为1.14%，大致处于第二次煤化跃变阶段，为肥煤或焦煤。

表4-4 琼东南盆地崖城组烃源岩的主要丰度指标

注：范围值/样品数

图4-34 琼东南盆地渐新统烃源岩干酪根元素分类图

图4-35 琼东南盆地渐新统烃源岩热解分类图

2.珠江口盆地白云凹陷渐新统煤和煤系泥岩

珠江口盆地白云凹陷下渐新统烃源岩恩平组沉积环境以海陆过渡相沼泽环境、海相沉积环境为主。恩平组主要为海陆过渡相沼泽环境，是本区主力烃源岩。泥岩TOC的平均含量为2.19%，平均氯仿沥青“A”达0.0634%，平均生烃潜力为4.02mg/g(表4-5，图4-36)；干酪根H/C原子比大都在1.2～0.7之间，为Ⅱ

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型为主；源岩热解气相色谱分类多为Ⅱ型，珠二白云凹陷Ⅱ

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型居多(表4-6)；恩平组烃源岩生物标志化合物无高丰度的C304－甲基甾烷，但有较强的树脂化合W、T，Pr/Ph比值较高，一般大于2；沉积环境及古生物研究表明，恩平组中仅包含陆生植屑为主的有机屑组合，组合中的有机屑种类更为单调，反映水体较强的动力和充氧条件。恩平组上、下部含盘星藻、环纹藻、白色藻和球藻，但含量都不高，其总量未逾10%，恩平组顶面有海相沟鞭藻出现，表明恩平组晚期有明显的海侵作用（图4-37）。

恩平组煤和炭质泥岩的各项指标都远远大于泥岩（表4-5），这类烃源岩极其丰富的有机质为烃类形成提供了雄厚的物质基础。以陆源有机质为主的恩平组泥岩产烃能力较低，每克岩石产烃量不过2.65mmg，生烃窗较宽，镜质组反射率1%～3.8%；生烃高峰有机质成熟度较高（R

o

=1.2%～2%），生成的气态烃多于液态烃；但煤岩生烃热模拟则与泥岩不同，最大生烃量远大于20mg/g，远大于泥岩(图4-38)，生烃高峰有机质成熟度大于2.0%，显然以生气为主。

表4-5 白云凹陷恩平组不同相带烃源岩有机质丰度数据表

注：范围值/平均值（样品数）

图4-36 PY33-1-1井地球化学剖面

图4-37 PY33-1-1井烃源岩沉积环境演化图

图4-38 恩平组煤和煤系泥岩热模拟曲线

恩平组岩石吸附烃的C

7

轻烃数据与本区天然气C

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轻烃数据有较好的可比性，在正庚烷、二甲基环戊烷和甲基环己烷C

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轻烃三角图版中（戴金星，1993），数据点相对较为集中地分布在Ⅱ

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－Ⅲ型的煤型气区（图4-39）。气/岩轻烃对比相关图（图4-39）说明白云凹陷天然气与珠海组烃源岩相关性较差，与恩平组烃源岩相关性最好，表明白云凹陷天然气可能主要来源于恩平组烃源岩。

图4-39 白云凹陷气/岩轻烃对比

（三）上渐新统海相烃源岩

渐新世晚期，南海北部统一为半封闭海相环境。相当地层陵水组和珠海组在浅水区多有钻遇，深水区也部分钻井钻遇。

白云凹陷渐新统珠海组烃源岩主要为海相沉积，有机质丰度中等（表4-6），但LW3-1-1井所揭示的珠海组烃源岩有机质丰度相对较高（图4-40），白云凹陷珠海组烃源岩的丰度统计，珠海组泥岩TOC的从0.1%～3%，142个样品的平均值为0.67%，TOC主频分布在0.6%～1.0%；平均氯仿沥青“A”达到0.046%，主频分布在0.06%～0.1%（图4-41），达到了较好烃源岩的标准；热解分析其有机质类型与恩平组基本相似，主要为Ⅱ

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—Ⅲ型。此外，随陆坡向深水区海相环境的过渡，地温梯度及烃源岩成熟度的增加，该烃源岩可能成为深水区重要的烃源岩。

表4-6 白云凹陷烃源岩有机质丰度统计数据表

图4-40 LW3-1-1井地球化学剖面

图4-41 白云凹陷珠海组烃源岩TOC和氯仿沥青“A”频谱图 

琼东南盆地浅水区陵水组有机碳平均为0.568%，总烃507×10

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，生烃潜力为1.6mg/g，达到中等丰度烃源岩标准（表4-6），对崖13-1气田有其贡献。

表4-7 琼东南盆地有机质丰度分层统计表

说明：（）中的数字为样品数

（四）烃源岩油气生成史

由于凹陷中心和凹陷边缘的成熟度史不同，烃源岩的油气生成史也不同（图4-42）。在白云凹陷的中心部位，文昌组中部烃源岩于大约38Ma开始生油，大约28Ma（即下渐新统恩平组沉积末）开始生气，大约23Ma成熟度R

o

达到2.5%，生气过程趋于停止；恩平组中部烃源层在大约28Ma开始生油，大约23Ma开始生气，现今仍处于生气阶段。在白云凹陷的边缘部位，文昌组中部烃源岩在大约23Ma开始生油，大约12Ma开始生气，现今处于生气阶段；恩平组中部烃源岩自23Ma以来一直处于生油过程之中。

在琼东南盆地的三大生烃中心，始新统中部烃源岩在约41Ma开始生油，大约31Ma开始生气，大约23Ma成熟度到达2.5%，生气过程趋于停止；崖城组中部烃源岩大约28Ma开始生油，大约23Ma开始生气，大约16Ma成熟度R

o

达到2.5%，生烃过程趋于终止；陵水组中部烃源岩大约23Ma开始生油，大约10Ma开始生气，大约5Ma成熟度R

o

达到2.5%，生烃过程结束。在琼东南中央凹陷带的边缘部位，始新统中部烃源岩在大约27Ma开始生油，大约12Ma开始生气，现今仍处于生气阶段；崖城组中部烃源岩生烃历程比始新统稍晚，现今也还处于生气阶段；陵水组中部烃源岩自大约16Ma以来一直处于生油过程之中。

通过钻井和人工井点成熟度史、生烃史以及成熟度二维时空展布状态分析，可以看出：琼东南盆地各烃源岩在晚期（5.3Ma以来）存在快速增熟生烃过程，珠江口盆地各烃源岩虽然晚期也一直处于不断增熟生烃过程之中，但有机质的热演化主要由埋深增温决定，而不是由盆地基底热流升高的加热事件控制，因此其熟化速率也缓慢一些；珠江口盆地白云凹陷文昌组、恩平组烃源岩现今仍然处于生油或生气过程中（深断陷部位的文昌组除外），顺德－开平凹陷因为文昌组和恩平组这两套主力烃源岩分布范围有限，且埋藏太浅，热演化程度低，生烃条件远不及白云凹陷。琼东南盆地三大生烃凹陷的中心部位始新统和崖城组烃源岩在中新世末因热演化程度过高（R

o

＞2.5%），生烃过程基本结束，上新世以后的生烃能力有限，但由凹陷中心向边缘，各烃源岩现今正处于快速生烃过程之中。

除了这三套烃源岩外，中新统深水区为以浅海-半深海-深海相沉积也具有一定的生烃潜力，这套潜在烃源岩钻井揭示较多，但有机质丰度普遍不高，（表4-6、表4-7），但值得重视的是，中新统三亚组和梅山组发育的密集段内有的样品的TOC高达1.8%，这些好的沉积相带具有相对较强的生烃能力。该区热流值较高，有利于烃源光热演化、中新统烃源岩的生烃潜力还有待进一步研究。

图4-42 南海北部陆缘深水区油气生成史图

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