強(qiáng)制海退體系域中烴源巖的類型與測(cè)井評(píng)價(jià)
——以尼日爾Termit盆地為例

賴洪飛，李美俊，劉計(jì)國(guó)，毛鳳軍，楊祿，楊程宇，肖洪

1.中國(guó)石油大學(xué) (北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京　102249 2.中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京　102249 3.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京　100083

關(guān)于強(qiáng)制型海退的討論和“強(qiáng)制海退體系域(Forced Regressive System Tract, FRST)”概念的提出修正了傳統(tǒng)Exxon層序地層概念體系的不協(xié)調(diào)，沉積層序中三分體系域(包括低位體系域LST、海侵體系域TST和高位體系域HST)也隨之發(fā)展成為被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛接受的四分體系域(LST+TST+HST+FRST)[1-5]。強(qiáng)制海退體系域通常形成于海平面相對(duì)下降時(shí)期，其濱岸線向海方向遷移。當(dāng)沉積物供應(yīng)充足時(shí)，在斜坡邊緣發(fā)育呈階梯狀疊置分布的楔狀富砂斜坡沉積體，易形成被泥頁(yè)巖所分隔的地層圈閉，具備良好的油氣成藏條件[6-7]，因此得到越來越多石油地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注；而當(dāng)沉積物供應(yīng)不充足時(shí)，由于強(qiáng)制海退過程，斜坡邊緣地帶會(huì)表現(xiàn)為富泥貧砂的特征，沉積以含煤層或煤線薄夾層的濱岸泥巖為主的海陸過渡相烴源巖。目前大多數(shù)地質(zhì)學(xué)者側(cè)重研究強(qiáng)制海退體系域中的砂體儲(chǔ)層及其成因[8-9]，對(duì)海退體系域中烴源巖的類型和地球化學(xué)特征研究甚少。位于尼日爾共和國(guó)東南部的西非裂谷系Termit盆地，晚白堊世時(shí)(100 ～72 Ma)經(jīng)歷了完整的海侵—海退過程[10-11]，由于全球海平面下降而導(dǎo)致的強(qiáng)制海退體系域在Termit盆地中廣泛發(fā)育。本文以Termit盆地為例，基于巖性錄井、測(cè)井資料和烴源巖樣品地球化學(xué)分析測(cè)試數(shù)據(jù)，分析強(qiáng)制海退體系域中不同類型烴源巖的識(shí)別特征和地球化學(xué)特征，通過改進(jìn)的ΔlogR方法建立烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度(TOC含量)測(cè)井解釋模型，初步分析不同類型烴源巖的發(fā)育特征和潛力。

1　地質(zhì)概況

圖1　尼日爾Termit盆地地理位置及其斷層分布圖Fig.1　Geographical location and faults distribution of Termit Basin, Niger

Termit盆地是在早白堊世大西洋張裂的構(gòu)造背景下形成的，大致經(jīng)歷了白堊紀(jì)和古近—新近紀(jì)兩期裂陷-拗陷裂谷旋回演化階段[14-15]。地震、鉆測(cè)井和古生物等資料揭示沉積地層有下白堊統(tǒng)、上白堊統(tǒng)、古近系、新近系和第四系。早白堊世時(shí)，Termit盆地發(fā)生初始裂陷，形成了一系列NW—SE向的斷層，盆地充填了數(shù)千米厚的陸相沉積物[14]。晚白堊世時(shí)，尼日爾地區(qū)發(fā)生了區(qū)域性構(gòu)造熱沉降，大西洋和特提斯洋的海水分別沿著南部的Benue海槽和北部的毛利和阿爾及利亞方向侵入Termit盆地，在大規(guī)模海侵的背景下沉積了巨厚的海相碎屑巖，對(duì)應(yīng)于上白堊統(tǒng)Donga組和Yogou組[12,15]；至晚白堊世末期(Madama組沉積時(shí)期)，海水徹底退出Termit盆地，盆地充填了一套厚層的河流相砂泥巖沉積[16-17]。前人的研究成果表明Yogou組可以劃分為3個(gè)三級(jí)層序[15-17]，即YSQ3、YSQ2和YSQ1(圖2)，在YSQ3層序沉積末期，伴隨著晚白堊世全球海平面的相對(duì)下降，海水從Termit盆地快速退卻，在強(qiáng)制海退的背景下沉積了一套厚層的以砂泥互層為特征的海陸過渡相地層，該套地層是本研究的目的層。

2　強(qiáng)制海退體系域的沉積特征

強(qiáng)制海退體系域形成于海平面下降期且海平面降至最低點(diǎn)之前。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為其位于一個(gè)層序的最上部或?qū)?yīng)于整個(gè)高位體系域(HST)[2,6]。一般地，海退體系域沉積時(shí)均需滿足ΔVs/Δt>ΔVa/Δt，其中Vs為沉積物供給量，Va為可容納空間體積，t為時(shí)間。當(dāng)ΔVa/Δt>0且ΔVs/Δt>ΔVa/Δt，即沉積物供給速率大于可容空間增長(zhǎng)速率時(shí)，稱為正常海退；而當(dāng)ΔVa/Δt<0時(shí)(如海平面相對(duì)下降的過程)，ΔVs/Δt>ΔVa/Δt也一定成立，即使沒有沉積物供給海岸(ΔVs/Δt=0)，海退過程也能被迫發(fā)生，稱為強(qiáng)制海退過程[1,3-5]。本研究的目的層，即YSQ3層序高位體系域(圖2)，形成于全球海平面的相對(duì)下降期(ΔVa/Δt<0)，海水逐漸退出Termit盆地的地質(zhì)背景[10-11]，滿足強(qiáng)制海退體系域沉積的條件，屬于強(qiáng)制海退體系域。

Termit盆地地震資料分辨率比較低，僅能識(shí)別出強(qiáng)制海退體系域(FSRT)發(fā)育的位置和側(cè)向展布特征，內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻無法進(jìn)行精細(xì)解剖(圖2)。本研究?jī)?yōu)選了位于圖2中地震剖面附近的3口代表井構(gòu)建了順物源方向的連井地質(zhì)剖面(圖3)，分析目的層中強(qiáng)制海退體系域(FSRT)的沉積特征和疊置關(guān)系。如圖3所示，上白堊統(tǒng)YSQ3層序強(qiáng)制海退體系域中，巖性以細(xì)砂巖和泥巖互層為主，自然伽馬(GR)測(cè)井曲線呈漏斗狀在垂向上疊置，整體呈現(xiàn)向上變小的趨勢(shì)。垂向上，至少可以識(shí)別出5個(gè)向上變粗的準(zhǔn)層序和2期向上變粗的沉積旋回(準(zhǔn)層序組)，構(gòu)成了總體向上變粗的進(jìn)積序列，本次研究將這兩期準(zhǔn)層序組定義為FRST第1期和第2期。其中FRST第1期底部為厚層濱外陸棚泥巖，中間為薄層濱岸砂巖和濱岸平原泥巖互層沉積，頂部出現(xiàn)薄—中厚層漏斗狀—箱狀砂巖，向海方向厚度變大，三口井均鉆遇了該套砂體，由于缺乏巖芯資料無法確定此套砂巖的沉積微相類型，根據(jù)測(cè)井特征推斷可能為沉積物供給相對(duì)充足的條件下發(fā)育的進(jìn)積三角洲分流河道砂體，也可能是濱岸砂體。FRST第2期下部主要為薄層濱岸砂巖和濱岸平原泥巖互層沉積，濱岸砂體向海方向遷移特征明顯；上部出現(xiàn)了厚層砂體，推測(cè)可能為三角洲前緣分流河道砂體或?yàn)I岸砂體，規(guī)模較FRST第1期小，向海方向厚度增大，前積特征明顯；但在靠近盆地邊緣的Kga-1井處并沒有鉆遇該套砂體，表明FSRT第2期沉積時(shí)，三角洲已明顯向海方向遷移，同時(shí)沉積相帶也明顯向海方向遷移，表現(xiàn)出典型強(qiáng)制海退沉積特征。

圖2　Termit盆地代表井Kga-1井層序地層及相應(yīng)的過井地震剖面(剖面位置見圖1)Fig.2　Squence stratigraphy of Well Kga-1 and the corresponding seismic profile in Termit Basin (for section position see Fig.1)

圖3　Termit盆地上白堊統(tǒng)Yogou組強(qiáng)制海退體系域沉積特征(剖面位置見圖1)Fig.3　The depositional characteristics of FRST in the Cretaceous Yogou Formation of Termit Basin (for section position Fig.1)

3　烴源巖類型的識(shí)別

強(qiáng)制海退體系域的油氣勘探越來越受到油氣地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注，尤其在我國(guó)近海盆地油氣勘探中應(yīng)用具有重要的勘探價(jià)值[8-9, 18-19]。強(qiáng)制海退體系域不僅可以發(fā)育多種類型的儲(chǔ)層砂體，如下切谷充填砂體、斜坡扇砂體、退覆的濱岸或?yàn)I線砂體、以及濁積砂體和低位海底扇等，同時(shí)也可以發(fā)育多種類型的烴源巖，如濱外陸棚泥巖、三角洲泥巖、濱岸泥巖等。儲(chǔ)層砂體呈帶狀或斑點(diǎn)狀被周圍的泥頁(yè)巖圍限而極易形成地層圈閉。本研究根據(jù)巖性錄井和測(cè)井曲線響應(yīng)特征，結(jié)合沉積微相分析，在Termit盆地上白堊統(tǒng)Yogou組頂部的海退體系域中識(shí)別出了四類烴源巖，具體特征如下。

(1) 煤/炭質(zhì)泥巖。巖性以灰黑色—深黑色薄層狀煤層或炭質(zhì)泥頁(yè)巖為主，主要發(fā)育于三角洲平原或?yàn)I岸沼澤沉積環(huán)境，分布局限。相對(duì)其他泥巖，煤/炭質(zhì)泥巖在測(cè)井曲線組合上具有“二高二低”的特征，即高聲波時(shí)差(Δt)、高中子孔隙度(CNL)和低電阻率(LLD)、低密度(DEN)的特征(圖4A)。

(2) 三角洲泥巖。伴隨海岸三角洲向海方向進(jìn)積而沉積的灰色—灰黑色薄層—厚層泥巖，包括三角洲前緣支流間灣泥巖和前三角洲泥巖等(圖4B)。測(cè)井上可以根據(jù)自然伽馬曲線(GR)和電阻率曲線(LLD)等顯示的典型漏斗狀特征，先識(shí)別出三角洲沉積綜合體，然后結(jié)合沉積微相分析識(shí)別出支流間灣泥巖和前三角洲泥巖。

(3) 濱岸泥巖。即在濱岸環(huán)境中正常沉積的灰色—灰黑色厚層泥巖，不包括煤/炭質(zhì)泥巖和三角洲泥巖。巖性錄井上典型的識(shí)別特征為濱岸泥巖常與薄層濱岸砂體呈互層狀產(chǎn)出，有時(shí)可見濱岸泥巖與煤/炭質(zhì)泥巖伴生或呈薄夾層狀產(chǎn)出(圖4C)。濱岸泥巖測(cè)井響應(yīng)特征上表現(xiàn)為測(cè)井曲線平直，相對(duì)高自然伽馬、低電阻率的特征。因此，需要先根據(jù)測(cè)井曲線組合識(shí)別濱岸平原沉積微相以及其中的煤/炭質(zhì)泥巖(如若發(fā)育)，然后根據(jù)錄井資料識(shí)別出濱岸泥巖。

(4) 濱外陸棚泥巖。在Termit盆地強(qiáng)制海退體系域中常見于體系域底部，是海平面達(dá)到最高水位后開始發(fā)生相對(duì)下降，沉積區(qū)仍處于濱外陸棚安靜水體環(huán)境時(shí)沉積的靜水純泥巖，巖性錄井上表現(xiàn)為灰色—灰黑色厚層質(zhì)純泥巖，不含煤線或碳質(zhì)泥巖。測(cè)井曲線平直，表現(xiàn)出與其他純泥巖類似的相對(duì)高自然伽馬和低電阻率的特征(圖4D)?？梢愿鶕?jù)其在強(qiáng)退海退體系域中的發(fā)育位置以及由于高均質(zhì)性質(zhì)純泥巖表現(xiàn)出的各類測(cè)井曲線平直的響應(yīng)特征進(jìn)行識(shí)別。

4　烴源巖基礎(chǔ)地球化學(xué)特征

本次研究共采集了Termit盆地6口鉆井共36件代表性烴源巖樣品(井壁取芯和巖屑)，進(jìn)行了總有機(jī)碳(TOC)含量測(cè)定和巖石熱解Rock-Eval實(shí)驗(yàn)分析，并根據(jù)Petersetal.[20]提出的海相泥質(zhì)烴源巖綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分析了烴源巖樣品的地球化學(xué)特征。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)上白堊統(tǒng)Yogou組頂部強(qiáng)制海退體系域中的各類烴源巖具有較好的生烴潛力，但不同類型烴源巖的基本地球化學(xué)特征差異也較大?？偟膩碚f，煤/炭質(zhì)泥巖具有特別高的有機(jī)碳含量，為20.7%～52.13%(表1)，但非均質(zhì)性強(qiáng)烈，有機(jī)質(zhì)類型為II2—III型，綜合評(píng)價(jià)有好烴源巖也有中等烴源巖級(jí)別(圖5)。濱岸泥巖和三角洲泥巖均較高的總有機(jī)碳含量，平均值分別為7.52%和3.39%(表1)。HI-Tmax交會(huì)圖和S2-TOC交會(huì)圖指示濱岸泥巖為有機(jī)質(zhì)類型以II2型為主的好—極好烴源巖(圖5)，而三角洲泥巖有機(jī)質(zhì)類型主要為II2—III型，差—極好烴源巖均有發(fā)育，非均質(zhì)性較強(qiáng)。濱外陸棚泥巖的有機(jī)碳含量在0.92%～2.29%，氫指數(shù)HI為80.6～243.5 mg/g(表1)，主要為III型干酪根的差—中等烴源巖(圖5)，該類烴源巖有機(jī)質(zhì)類型差且生烴潛力不高的原因可能是在水深相對(duì)較大的濱外陸棚沉積環(huán)境下，雖然具備有利于有機(jī)質(zhì)保存的條件，但缺乏富氫有機(jī)質(zhì)生源的貢獻(xiàn)，如藻類體等。盡管實(shí)測(cè)地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)的可靠性極高，但僅根據(jù)極為有限的代表性烴源巖樣品地球化學(xué)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)烴源巖的生烴潛力，容易出現(xiàn)以偏概全的情況，而基于測(cè)井資料和實(shí)測(cè)TOC數(shù)據(jù)構(gòu)建TOC預(yù)測(cè)計(jì)算模型，獲取垂向上連續(xù)分布的TOC預(yù)測(cè)曲線，非常有利于評(píng)價(jià)烴源巖的潛力和分布特征。

圖4　Termit盆地強(qiáng)制海退體系域中四種烴源巖的測(cè)井響應(yīng)特征Fig.4　Well logging characteristics of different source rocks in the FRST of Termit Basin

表1　Termit盆地強(qiáng)制海退體系域中不同類型烴源巖基本地球化學(xué)特征參數(shù)Table 1　Geochemical characteristic of different source rocks in the FRST of Termit Basin

圖5　Termit盆地強(qiáng)制海退體系域烴源巖HI-Tmax關(guān)系圖(A)和S2-TOC關(guān)系圖(B) (判別標(biāo)準(zhǔn)據(jù)Peters et al.[20])Fig.5　The HI-Tmax and S2-TOC plots of source rocks in the FRST of Termit Basin (classification standard is from Peters et al.[20])

5　烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度測(cè)井評(píng)價(jià)

對(duì)于國(guó)外盆地來說，地質(zhì)樣品的缺乏始終是烴源巖評(píng)價(jià)的難題之一，Termit盆地同樣存在烴源巖實(shí)物樣品少，分布不均勻等問題。本研究根據(jù)現(xiàn)有的地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)和測(cè)井曲線資料，通過改進(jìn)Passeyetal.[21]提出的ΔlogR方法預(yù)測(cè)盆地不同井的有機(jī)碳含量，然后根據(jù)預(yù)測(cè)的TOC曲線計(jì)算不同級(jí)別烴源巖的厚度，并對(duì)Termit盆地強(qiáng)制海退體系域中的烴源巖分布進(jìn)行初步的評(píng)價(jià)。

5.1　烴源巖總有機(jī)碳(TOC)含量測(cè)井評(píng)價(jià)

ΔlogR方法最早由Exxon公司提出，并成功應(yīng)用到世界各地?zé)N源巖評(píng)價(jià)中。其基本原理是以指定的疊合系數(shù)(常用的疊合系數(shù)為0.000 65 m/μs)將聲波孔隙度曲線(算術(shù)坐標(biāo))疊置在電阻率曲線(對(duì)數(shù)坐標(biāo))上，調(diào)整曲線刻度范圍使得兩條曲線在細(xì)粒非烴源巖處重疊，定為基線位置?；€確定后，兩條曲線間的間距在對(duì)數(shù)電阻率坐標(biāo)上的讀數(shù)即為ΔlogR。然后利用自然伽馬和自然電位曲線識(shí)別和排除儲(chǔ)集層段，即得到富含有機(jī)質(zhì)泥巖段的ΔlogR分布[21-23]。ΔlogR方法主要的計(jì)算公式為：

ΔlogR=lg(R/R基)+0.02×(Δt-Δt基)

(1)

TOC=ΔlogR×10(2.297-0.1688×LOM)

(2)

式中，R和Δt分別為電阻率和聲波時(shí)差測(cè)井值；R基和Δt基分別為非烴源巖段的電阻率和聲波時(shí)差基線值；0.02表示1個(gè)電阻率對(duì)數(shù)刻度對(duì)應(yīng)的聲波時(shí)差長(zhǎng)度為50 μs/ft，LOM為成熟度指數(shù)。

本研究中的目的層為Termit盆地在強(qiáng)制海退背景下沉積的一套厚200～500 m海陸過渡相地層，橫向上分布穩(wěn)定。盡管不同構(gòu)造區(qū)塊中目的層的埋深相差較大，但由于沉積背景的一致性，其沉積微相類型基本一致，橫向可對(duì)比性非常高(圖3)。另外，單井剖面上，目的層總厚度并不大(平均為300 m左右)，埋深在1 700～2 500 m左右，故其孔隙結(jié)構(gòu)和地層水礦化度差異也不會(huì)很明顯。因此，可以利用ΔlogR的原理和方法去建立相應(yīng)的有機(jī)質(zhì)豐度測(cè)井解釋模型。但Termit盆地?zé)N源巖樣品的TOC含量均大于0.5%，均達(dá)到烴源巖門限范圍[20]，應(yīng)用ΔlogR方法時(shí)主要存在兩大難題：非烴源巖段泥巖聲波時(shí)差和電阻率基線值的確定和成熟度指數(shù)的選擇。國(guó)內(nèi)一些學(xué)者如胡慧婷等[24]、曲彥勝等[25]、霍秋立等[26]針對(duì)類似的問題對(duì)ΔlogR方法做了一些改進(jìn)，本文選擇霍秋立等[26]改進(jìn)的ΔlogR方法，進(jìn)一步解析該方法的推算過程及適用性分析，求取ΔlogR值，再根據(jù)實(shí)測(cè)TOC和ΔlogR的擬合關(guān)系求取擬合系數(shù)，具體分析過程如下。

將公式(1)變形為：

ΔlogR=lgR-lgR基- 0.02Δt+0.02Δt基=(lgR+

0.02Δt) - (lgR基+0.02Δt基)

(3)

令 ΔlgR′= lgR+0.02Δt，則式(3)又可變?yōu)?/p>

(4)

而ΔlgR′= lgR+0.02Δt可變形為lgR=-0.02Δt+ΔlgR′。那么在lgR與Δt交會(huì)圖上，斜率為-0.02的直線在Y軸上的截距即為ΔlgR′(圖6)。

圖6　Termit盆地強(qiáng)制海退體系域烴源巖聲波時(shí)差與電阻率對(duì)數(shù)關(guān)系圖Fig.6　Relationship between sonic and resistivity of source rocks in the FRST of Termit Basin

此方法實(shí)質(zhì)上是尋找Passey所定義的ΔlogR的最小值作為基線值，如果數(shù)據(jù)點(diǎn)包含了非烴源巖的數(shù)據(jù)，那么該方法定義的基線所對(duì)應(yīng)的的R值和Δt值即為Passey所提的非烴源巖段的基線值，可以沿用公式(2)計(jì)算TOC。如果在實(shí)際工作中，數(shù)據(jù)點(diǎn)全部達(dá)到烴源巖門限時(shí)(即缺乏非烴源巖數(shù)據(jù))，該方法定義的R和Δt基線值比Passey所定義的要偏大，不宜用公式(2)直接計(jì)算TOC，但可以利用線性擬合方法求取TOC預(yù)測(cè)方程。

本研究中，地質(zhì)樣品實(shí)測(cè)的TOC值全都在烴源巖門限之上，地質(zhì)剖面上也無法識(shí)別屬于非烴源巖的泥巖段，因此選用了該方法計(jì)算不同數(shù)據(jù)點(diǎn)的ΔlogR值。然后利用Excel軟件中的多項(xiàng)式擬合方法，建立實(shí)測(cè)TOC與ΔlogR的關(guān)系式(圖7)，對(duì)之對(duì)應(yīng)的公式(5)即為Termit盆地強(qiáng)制海退體系域烴源巖有機(jī)質(zhì)含量(TOC)預(yù)測(cè)計(jì)算模型。

圖7　Termit盆地強(qiáng)制海退體系域烴源巖ΔlogR與實(shí)測(cè)TOC關(guān)系圖Fig.7　Relationship between ΔlogR and measured TOC content of source rocks in the FRST of Termit Basin

TOC=7.91×(ΔlogR)2-0.56×(ΔlogR)+1.26,R2=0.618 6

(5)

利用所獲得的TOC測(cè)井計(jì)算模型計(jì)算了Termit盆地不同井的TOC含量。以Kga-1井為例檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪m用性(圖8)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)除了煤/炭質(zhì)泥巖預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值偏差較大外，其他類型烴源巖的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)基本重疊，誤差較小，證實(shí)了模型的可行性。另外，圖9顯示了其他5口井TOC實(shí)測(cè)值和TOC預(yù)測(cè)曲線，也驗(yàn)證了該模型的適用性。

圖8　Termit盆地Kga-1井強(qiáng)制海退體系域烴源巖有機(jī)碳含量測(cè)井評(píng)價(jià)成果Fig.8　TOC content evaluation profile of FRST source rocks in Well Kga-1 of Termit Basin

5.2　不同構(gòu)造區(qū)各類烴源巖的質(zhì)量差異

本研究先根據(jù)測(cè)、錄井特征在單井上識(shí)別出各類烴源巖；然后根據(jù)TOC測(cè)井預(yù)測(cè)模型計(jì)算得到TOC預(yù)測(cè)曲線，再統(tǒng)計(jì)單井上不同類型烴源巖的厚度，以及同一類型烴源巖不同評(píng)價(jià)級(jí)別的厚度；最后將其標(biāo)注在平面圖上，初步評(píng)價(jià)Termit盆地不同構(gòu)造區(qū)塊強(qiáng)制海退體系域中烴源巖厚度及其質(zhì)量的差異性。

從單井烴源巖預(yù)測(cè)的計(jì)算TOC曲線來看(圖9A)，Termit盆地強(qiáng)制海退體系域中的各類烴源巖具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度(基本都大于1%)。其中，濱外陸棚泥巖TOC含量在1%～2%左右，濱岸泥巖和三角洲泥巖表現(xiàn)出更高的TOC含量，絕大多數(shù)在2%～10%之間。一般來說，與濱岸泥巖和三角洲泥巖的沉積環(huán)境相比，濱外陸棚泥巖的沉積環(huán)境具有水動(dòng)力小、貧氧等更有利于有機(jī)質(zhì)保存，但母質(zhì)來源比較單一的特征。而在Termit盆地強(qiáng)制海退體系域中的濱外陸棚泥巖有機(jī)質(zhì)豐度反而是最低的，表明強(qiáng)制海退體系域中，有機(jī)質(zhì)母質(zhì)來源的供給量可能是影響烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度的主要因素。

從烴源巖厚度分布情況來看，不同構(gòu)造區(qū)帶中各類烴源巖發(fā)育情況類似，均以濱岸泥質(zhì)烴源巖為主(80～120 m)，濱外陸棚泥質(zhì)烴源巖次之(40～60 m；Helit-1井較為特殊，達(dá)120 m，可能與其古沉積地形有關(guān))，三角洲泥質(zhì)烴源巖相對(duì)較薄(20～50 m)。而煤/炭質(zhì)泥巖僅在靠近盆地邊緣的井(Helit-1、OunE-1、Dbl-1和Kga-1井)有發(fā)現(xiàn)，往盆地中心方向不發(fā)育，如YgN-1井和Mlk-1井(圖9B)。此結(jié)果表明在強(qiáng)制海退過程中，可能存在沉積物供應(yīng)不足或沿岸流未能及時(shí)搬運(yùn)河口三角洲砂體，可導(dǎo)致濱岸平原無河流匯入的地區(qū)出現(xiàn)大面積以泥質(zhì)沉積為主的情況，這種情況下容易形成優(yōu)質(zhì)的烴源巖。

在烴源巖質(zhì)量方面(以TOC含量為評(píng)價(jià)指標(biāo))，濱岸泥巖在Termit盆地北部Dinga凹陷附近的以好烴源巖為主，而在南部則以極好烴源巖為主。濱外陸棚泥巖總體為好—極好烴源巖，但在靠近盆地邊緣的Kga-1井發(fā)現(xiàn)存在中等烴源巖，可能跟沉積時(shí)的海水水深等因素有關(guān)。絕大部分三角洲泥巖為極好烴源巖。而煤/炭質(zhì)泥巖也具有較高的潛力，但其厚度薄，分布局限(圖9B)，生烴貢獻(xiàn)不大。

總體來說，Termit盆地強(qiáng)制海退體系域中濱岸泥巖最為發(fā)育，濱外陸棚泥巖和三角洲泥巖次之；四類烴源巖均具有較高的TOC含量，達(dá)到好—極好烴源巖級(jí)別。由于生烴凹陷中心部位缺乏鉆井，基于鉆井的烴源巖測(cè)井預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)難于有效地揭示生烴凹陷中心的烴源巖厚度情況。根據(jù)以上分析結(jié)果推測(cè)，越靠近凹陷中心，煤/炭質(zhì)泥巖應(yīng)該不發(fā)育，濱岸泥巖厚度會(huì)相應(yīng)變小，而濱外陸棚泥巖、三角洲相中的前三角洲泥巖厚度則會(huì)相應(yīng)變大。

圖9　Termit盆地上白堊統(tǒng)強(qiáng)制海退體系域不同類型烴源巖厚度與潛力評(píng)價(jià)Fig.9　Cumulative thickness and hydrocarbon potential of different source rocks of FRST in Termit Basin

6　討論

Catuneanu[27-28]提出強(qiáng)制海退體系域中儲(chǔ)層的發(fā)育在體系域的上部和下部明顯不同，在早期強(qiáng)制海退時(shí)期儲(chǔ)層主要表現(xiàn)為坡折線之上的被廢棄的退覆的古濱線砂和濱面砂，而在晚期強(qiáng)制海退時(shí)期儲(chǔ)層主要為坡折線以下的濁積砂體和深水海底扇。根據(jù)強(qiáng)制海退體系域的演化過程，結(jié)合Termit盆地強(qiáng)制海退體系域中烴源巖的分布特征，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)制海退過程對(duì)烴源巖類型及其空間分布也具有明顯的控制作用。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：1)在強(qiáng)制海退早期，坡折線之上可以發(fā)育多種類型烴源巖，包括濱外陸棚泥巖、濱岸泥巖、三角洲泥巖和煤/炭質(zhì)泥巖(圖10A)。強(qiáng)制海退過程可以使得濱岸平原中的濕地和沼澤相帶分布面積擴(kuò)大，進(jìn)而使得濱岸泥巖分布更廣泛。三角洲的進(jìn)積過程對(duì)原來的濱岸沉積物(包括砂體和泥巖等)進(jìn)行侵蝕和再搬運(yùn)，將一部分有機(jī)質(zhì)搬運(yùn)至前三角洲地帶，從而為前三角洲泥巖提供充足的母質(zhì)來源。但濱外陸棚泥巖的沉積相帶則會(huì)由于強(qiáng)制海退過程而逐漸變小，分布也會(huì)變得更加局限。2)在強(qiáng)制海退晚期，三角洲已經(jīng)推進(jìn)到坡折線附近，坡折線以上大部分面積暴露在水面之上，且會(huì)遭到河流和三角洲的下切侵蝕，不利于烴源巖的發(fā)育和保存(圖10B)。在此階段，烴源巖主要分布于坡折線以下的深水區(qū)域，以半深?！詈Ｏ嗄鄮r為主，而煤/炭質(zhì)泥巖、濱岸沼澤泥巖和三角洲泥巖等類型烴源巖欠發(fā)育或者不發(fā)育，但三角洲遠(yuǎn)距離的侵蝕和搬運(yùn)可能會(huì)為深水烴源巖提供豐富的陸源有機(jī)質(zhì)。

圖10　強(qiáng)制海退體系域沉積過程和沉積物分布(據(jù)Catuneanu et al.[28])Fig.10　Depositional processes and sediments occurrence in the force regressive system tract (modified from Catuneanu et al.[28])

7　結(jié)論

(1) Termit盆地上白堊統(tǒng)Yogou組頂部發(fā)育強(qiáng)制海退體系域，根據(jù)測(cè)井和巖性特征可以在其中識(shí)別出四種類型烴源巖：煤/炭質(zhì)泥巖、濱岸泥巖、三角洲泥巖和濱外陸棚泥巖。其中，濱外陸棚泥巖發(fā)育于強(qiáng)制海退體系域的底部，濱岸泥巖最為發(fā)育，廣泛分布于強(qiáng)制海退體系域中，而煤/炭質(zhì)泥巖以薄層狀伴生于盆地邊緣附近濱岸沼澤相和三角洲相。

(2) 基礎(chǔ)地球化學(xué)數(shù)據(jù)表明，Termit盆地強(qiáng)制海退體系域中，濱岸泥巖主要為II2型干酪根的好—極好烴源巖，三角洲泥巖非均質(zhì)性強(qiáng)烈，差—好烴源巖均有發(fā)育，而濱外陸棚泥巖整體為III型干酪根的差—中等烴源巖。

(3) 利用改進(jìn)的ΔlogR方法計(jì)算總有機(jī)碳含量，克服了非烴源巖基線難以確定及成熟度參數(shù)無法獲取的問題，建立適合全區(qū)的TOC測(cè)井計(jì)算模型(TOC=7.91×(ΔlogR)2-0.56×(ΔlogR)+1.26)，并利用此模型計(jì)算了全區(qū)其他井的TOC預(yù)測(cè)曲線。TOC預(yù)測(cè)曲線表明Termit盆地強(qiáng)制海退體系域中的濱岸泥巖為主要的烴源巖類型，累計(jì)厚度大且生烴潛力高。

(4) 從強(qiáng)制海退體系域的演化過程及Termit盆地實(shí)例研究來看，強(qiáng)制海退體系域中在一定條件下可以發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，濱岸泥巖可能是其主要的烴源巖類型。

致謝感謝油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的師生寶和朱雷老師為本研究地質(zhì)樣品分析測(cè)試提供了指導(dǎo)和幫助，同時(shí)感謝編輯及審稿老師對(duì)本文的耐心評(píng)閱和中肯建議。

參考文獻(xiàn)(References)

[1]Posamentier H W, Allen G P, James D P, et al. Forced regressions in a sequence stratigraphic framework: concepts, examples, and exploration significance[J]. AAPG Bulletin, 1992, 76(11): 1687-1709.

[2]Hunt D, Tucker M E. Stranded parasequences and the forced regressive wedge systems tract: deposition during base-level’fall[J]. Sedimentary Geology, 1992, 81(1/2): 1-9.

[3]金莉，祁左明. 強(qiáng)制海退概念與層序地層學(xué)體系域的討論[J]. 中國(guó)海上油氣(地質(zhì))，1997，11(3)：229-232.[Jin Li, Qi Zuoming. The concept of forced regression and discussion in the systems tracts of sequence stratigraphy[J]. China Offshore Oil and Gas (Geology), 1997, 11(3): 229-232.]

[4]梅冥相，楊欣德. 強(qiáng)迫型海退及強(qiáng)迫型海退楔體系域：對(duì)傳統(tǒng)Exxon層序地層學(xué)模式的修正[J]. 地質(zhì)科技情報(bào)，2000，19(2)：17-21. [Mei Mingxiang, Yang Xinde. Forced regression and forced regressive wedge system tract: revision on traditional Exxon model of sequence stratigraphy[J]. Geological Science and Technology Information, 2000, 19(2): 17-21.]

[5]梅冥相. 從正常海退與強(qiáng)迫型海退的辨別進(jìn)行層序界面對(duì)比：層序地層學(xué)進(jìn)展之一[J]. 古地理學(xué)報(bào)，2010，12(5)：549-564. [Mei Mingxiang. Correlation of sequence boundaries according to discerning between normal and forced regressions: The first advance in sequence stratigraphy[J]. Journal of Palaeogeography, 2010, 12(5): 549-564.]

[6]沙旭光，劉健，程新民，等. 強(qiáng)制海退沉積作用及其地質(zhì)意義[J]. 海洋地質(zhì)動(dòng)態(tài)，2006，22(11)：13-17. [Sha Xuguang, Liu Jian, Cheng Xinmin, et al. Sedimentation and geologic significance of forced regression[J]. Marine Geology Letters, 2006, 22(11): 13-17.]

[7]吳因業(yè)，張?zhí)焓?，張志杰，? 沉積體系域類型、特征及石油地質(zhì)意義[J]. 古地理學(xué)報(bào)，2010，12(1)：69-81. [Wu Yinye, Zhang Tianshu, Zhang Zhijie, et al. Types and characteristics of depositional systems tract and its petroleum geological significance[J]. Journal of Palaeogeography, 2010, 12(1): 69-81.]

[8]張銳，孫作興，王英超. 鶯歌海盆地樂東區(qū)強(qiáng)制海退體系域及其特征[J]. 天然氣地球科學(xué)，2013，24(6)：1159-1164. [Zhang Rui, Sun Zuoxing, Wang Yingchao. Forced regression system tract and characteristics of Ledong area in Yinggehai Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2013, 24(6): 1159-1164.]

[9]徐少華，王英民，何敏，等. 強(qiáng)制海退體系域的識(shí)別特征與成因分析[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016，47(2)：531-540. [Xu Shaohua, Wang Yingmin, He Min, et al. Recognition criteria and genesis of falling stage systems tract[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2016, 47(2): 531-540.]

[10]Genik G J. Regional framework, structural and petroleum aspects of rift basins in Niger, Chad and the Central African Republic (C.A.R.)[J]. Tectonophysics, 1992, 213(1/2): 169-185.

[11]Genik G J. Petroleum geology of Cretaceous-Tertiary rift basins in Niger, Chad, and Central African Republic[J]. AAPG Bulletin, 1993, 77(8): 1405-1434.

[12]劉邦，潘校華，萬侖坤，等. 東尼日爾Termit盆地構(gòu)造演化及古近系油氣成藏主控因素[J]. 石油學(xué)報(bào)，2012，33(3)：394-403. [Liu Bang, Pan Xiaohua, Wan Lunkun, et al. Structural evolution and main controlling factors of the Paleogene hydrocarbon accumulation in Termit Basin, eastern Niger[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(3): 394-403.]

[13]呂明勝，薛良清，萬侖坤，等. 西非裂谷系Termit盆地古近系油氣成藏主控因素分析[J]. 地學(xué)前緣，2015，22(6)：207-216. [Lü Mingsheng, Xue Liangqing, Wan Lunkun, et al. Main controlling factors of paleogene hydrocarbon accumulation of Termit Basin, West African rift system[J]. Earth Science Frontiers, 2015, 22(6): 207-216.]

[14]呂明勝，薛良清，蘇永地，等. 裂谷作用對(duì)層序地層充填樣式的控制：以西非裂谷系Termit盆地下白堊統(tǒng)為例[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版)，2012，42(3)：647-656. [Lü Mingsheng, Xue Liangqing, Su Yongdi, et al. Rifting controls on sequence stratigraphic architecture: a case study in the Lower Cretaceous of Termit Basin, West African Rift system[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2012, 42(3): 647-656.]

[15]劉邦，潘校華，萬侖坤，等. 東尼日爾Termit盆地疊置裂谷的演化：來自構(gòu)造和沉積充填的制約[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)，2012，26(2)：317-325. [Liu Bang, Pan Xiaohua, Wan Lunkun, et al. Polyphase rift evolution of the Termit Basin, eastern Niger: Constraints from structural and sedimentary records[J]. Geoscience, 2012, 26(2): 317-325.]

[16]薛良清，萬侖坤，毛鳳軍，等. 東尼日爾盆地Termit坳陷油氣富集規(guī)律及Dibeilla-1井發(fā)現(xiàn)的意義[J]. 中國(guó)石油勘探，2012，17(4)：53-59. [Xue Liangqing, Wan Lunkun, Mao Fengjun, et al. Petroleum migration and accumulation in termit depression of East Niger Basin and implications for discovery of well Dibeilla[J]. China Petroleum Exploration, 2012, 17(4): 53-59.]

[17]王振升，湯戈，蘇俊青，等. 尼日爾Moul凹陷白堊系Yogou組海陸過渡相沉積與成藏條件[J]. 天然氣地球科學(xué)，2016，27(7)：1153-1163. [Wang Zhensheng, Tang Ge, Su Junqing, et al. Marine-continental transitional sedimentation and hydrocarbon accumulation condition of Cretaceous Yogou Formation in Moul sag, Niger[J]. Natural Gas Geoscience, 2016, 27(7): 1153-1163.]

[18]謝利華，張博，秦成崗，等. 陸架坡折盆地強(qiáng)制海退及正常海退沉積：以珠江口盆地珠江組—韓江組為例[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2009，27(6)：1093-1100. [Xie Lihua, Zhang Bo, Qin Chenggang, et al. Forced regression and normal regression deposition of basin with continental shelf slope-break: A case study on Zhujiang and Hanjiang Formations of Pearl River Mouth Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2009, 27(6): 1093-1100.]

[19]劉豪，王英民，王媛. 淺海陸棚環(huán)境下沉積坡折帶及其對(duì)局部強(qiáng)制海退體系域的控制[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2011，29(5)：906-916. [Liu Hao, Wang Yingmin, Wang Yuan. Depositional slope break in shallow marine shelf setting and its control on regional forced regressive wedge systems tract[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011, 29(5): 906-916.]

[20]Peters K E, Cassa M R. Applied source rock geochemistry[M]// Magoon L B, Dow W G. The Petroleum System: From Source to Trap, AAPG Memoir 60. Tulsa, Oklahoma: AAPG, 1994: 93-115.

[21]Passey Q R, Moretti F J, Kulla J B, et al. A practical model for organic richness from porosity and resistivity logs[J]. AAPG Bulletin, 1990, 74(12): 1777-1794.

[22]王貴文，朱振宇，朱廣宇. 烴源巖測(cè)井識(shí)別與評(píng)價(jià)方法研究[J]. 石油勘探與開發(fā)，2002，29(4)：50-52. [Wang Guiwen, Zhu Zhenyu, Zhu Guangyu. Logging identification and evaluation of Cambrian-Ordovician source rocks in syneclise of Tarim basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2002, 29(4): 50-52.]

[23]袁超，周燦燦，胡松，等. 地層有機(jī)碳含量測(cè)井評(píng)價(jià)方法綜述[J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展，2014，29(6)：2831-2837. [Yuan Chao, Zhou Cancan, Hu Song, et al. Summary on well logging evaluation method of total organic carbon content in formation[J]. Progress in Geophysics, 2014, 29(6): 2831-2837.]

[24]胡慧婷，盧雙舫，劉超，等. 測(cè)井資料計(jì)算源巖有機(jī)碳含量模型對(duì)比及分析[J]. 沉積學(xué)報(bào)，2011，29(6)：1199-1205. [Hu Huiting, Lu Shuangfang, Liu Chao, et al. Models for calculating organic carbon content from logging information: comparison and analysis[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2011, 29(6): 1199-1205.]

[25]曲彥勝，鐘寧寧，劉巖，等. 烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度的測(cè)井計(jì)算方法及影響因素探討[J]. 巖性油氣藏，2011，23(2)：80-84. [Qu Yansheng, Zhong Ningning, Liu Yan, et al. Using logging methods to calculate organic matter abundance of source rocks and its influencing factors[J]. Lithologic Reservoirs, 2011, 23(2): 80-84.]

[26]霍秋立，曾花森，付麗，等. ΔlgR測(cè)井源巖評(píng)價(jià)方法的改進(jìn)及其在松遼盆地的應(yīng)用[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版)，2011，41(2)：586-591. [Huo Qiuli, Zeng Huasen, Fu Li, et al. The advance of ΔlgRmethod and its application in Songliao Basin[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2011, 41(2): 586-591.]

[27]Catuneanu O. Sequence stratigraphy of clastic systems: concepts, merits, and pitfalls[J]. Journal of African Earth Sciences, 2002, 35(1): 1-43.

[28]Catuneanu O. Sequence stratigraphy of clastic systems[M]. Canada: Geological Association of Canada, 2003: 248.