西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段烴源巖分布地震預(yù)測

朱茂林，劉震，張枝煥，劉暢，楊鵬程，李佳陽，崔鳳珍

1. 中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249

2. 中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120

經(jīng)過近40 年的油氣勘探，東海盆地西湖凹陷平湖構(gòu)造帶北部和中部地區(qū)已發(fā)現(xiàn)豐富的油氣資源，其中主要以天然氣和凝析油為主，還有一部分輕質(zhì)油[1-4]。目前，前人已對(duì)西湖凹陷平北地區(qū)不同層位烴源巖的類型、地球化學(xué)特征、形成環(huán)境以及空間分布特征等方面進(jìn)行了研究，取得了許多成果。如陸俊澤等[5]研究發(fā)現(xiàn)西湖凹陷主要分布有寶石組、平湖組、花港組和龍井組等4 套烴源巖，其中平湖組煤系烴源巖為該區(qū)主力供烴層系，巖性主要為煤、炭質(zhì)泥巖和灰色—深灰色泥巖；宋春剛等[6]認(rèn)為西湖凹陷平湖組下段烴源巖大多處于石油生成的中－高成熟階段（Ro=1.0%～1.3%），部分進(jìn)入濕氣生成階段（Ro=1.3%～2.2%）；陸俊澤等[5]、朱揚(yáng)明等[7]發(fā)現(xiàn)平湖組暗色泥巖有機(jī)碳含量的平均值為1.03%，生油潛量（S1+S2）分布較分散，平均值為1.86 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2—Ⅲ型，為一般至中等烴源巖。陸俊澤等[5]、朱揚(yáng)明等[7]、孫伯強(qiáng)等[8]認(rèn)為平湖組炭質(zhì)泥巖和煤的TOC 平均值分別為12.6%和51.3%，生油潛量平均值分別為35 mg/g 和143.3 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主。關(guān)于西湖凹陷平湖組烴源巖的成因與形成環(huán)境方面，前人也有不同認(rèn)識(shí)。劉曉晨等[9]認(rèn)為平湖組總體上沉積于海退背景下的海陸過渡相的半封閉海灣環(huán)境，平北斜坡帶平湖組沉積總體屬于半封閉的海灣環(huán)境，海陸過渡相三角洲是最主要的沉積體系類型。田楊等[10]發(fā)現(xiàn)西湖凹陷平湖組沉積早期為淺海環(huán)境，沉降速率相對(duì)較低；中期為局限海和潟湖環(huán)境，主要發(fā)育潮坪、河口灣與潟湖沉積體系，沉降速率較高；晚期為海退背景下的河流相沉積，主要發(fā)育淡化潟湖與潮控三角洲沉積體系，沉降速率相對(duì)減弱。而于水等[3]認(rèn)為平湖組含煤巖層系為海陸過渡沉積環(huán)境的產(chǎn)物，主要沉積相為受潮汐影響的三角洲、障壁海岸潮坪—潟湖和海灣等沉積體系。有關(guān)烴源巖分布特征方面，已有研究結(jié)果表明平湖組暗色泥巖呈凹陷中心區(qū)厚、向隆起和斜坡區(qū)以環(huán)帶狀減薄的趨勢，累計(jì)厚度為200～1800 m，煤及炭質(zhì)泥巖主要分布于凹陷周緣，具有單層厚度薄、層數(shù)多、分布廣的特點(diǎn)，累計(jì)厚度一般可達(dá)30～50 m[1,11-14]。

可以發(fā)現(xiàn)，前人對(duì)西湖凹陷平北地區(qū)烴源巖的研究更多的集中在巖性、地球化學(xué)特征及形成環(huán)境方面，而對(duì)烴源巖的分布特征研究整體上較為薄弱?？紤]到研究區(qū)鉆井整體偏少，井位分布不均，且主要分布在構(gòu)造高部位，東部深凹區(qū)鉆井稀少或未鉆穿目的層，總體取樣分析資料缺乏的現(xiàn)狀，認(rèn)為僅依靠少量樣品資料對(duì)全區(qū)烴源巖進(jìn)行評(píng)價(jià)往往具有局限性；其次，不同層段烴源巖的非均質(zhì)性強(qiáng)，僅僅依靠少量的鉆井和測井資料無法對(duì)工區(qū)稀井或無井區(qū)烴源巖的分布進(jìn)行有效預(yù)測。

針對(duì)上述問題，研究中首先充分調(diào)研了稀井無井區(qū)烴源巖早期預(yù)測的方法，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)一些學(xué)者已嘗試?yán)蒙倭康你@井、測井、取芯測試資料同時(shí)結(jié)合地震資料開展烴源巖的早期評(píng)價(jià)預(yù)測，并且取得了一定的效果[15-20]。因此，本文在借鑒前人研究方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用地質(zhì)-地震結(jié)合的思路，結(jié)合烴源巖地球化學(xué)特征，采用地震相-沉積相-有機(jī)相轉(zhuǎn)化法、地震速度-巖性分析法預(yù)測西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段烴源巖的有機(jī)相和厚度分布特征，并對(duì)有利烴源巖的分布進(jìn)行了綜合預(yù)測，以期為低勘探程度盆地的烴源巖評(píng)價(jià)和預(yù)測提供方法支持。

1 地質(zhì)概況

西湖凹陷位于東海陸架盆地東部的浙東坳陷內(nèi)，東鄰釣魚島隆褶帶，西部以海礁凸起、漁山凸起為界，是一個(gè)呈NNE 向展布的古近系含油氣凹陷，面積約5.9×104km2。西湖凹陷構(gòu)造具有“東西分帶、南北分塊、縱向多疊合”的特點(diǎn)，由西向東可劃分為西湖斜坡帶、西次凹、中央反轉(zhuǎn)帶、東次凹及東部斷階帶等次級(jí)構(gòu)造單元[21-22]（圖1）。自新生代以來，西湖凹陷主要經(jīng)歷了古新世—始新世的斷陷期、漸新世—中新世的拗陷期、上新世以后的區(qū)域沉降3 個(gè)階段，具有先斷后拗的演化特征[23-26]，沉積地層自下而上可劃分為古新統(tǒng)，中下始新統(tǒng)寶石組，中上始新統(tǒng)平湖組，漸新統(tǒng)花港組，中新統(tǒng)龍井組、玉泉組、柳浪組，上新統(tǒng)三潭組和第四系東海群[27-30]（圖2）。其中平湖組與花港組是西湖凹陷現(xiàn)階段油氣主要發(fā)現(xiàn)層段，而寶石組、平湖組被認(rèn)為是凹陷內(nèi)兩套重要的烴源巖[31-34]。

圖2 研究區(qū)地層綜合柱狀圖[22,27]Fig.2 Integrated stratigraphic column in the study area[22,27]

研究區(qū)平北地區(qū)位于西湖凹陷平湖斜坡帶北部（圖1），是西湖凹陷重要的油氣聚集區(qū)。目前，在平北地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了寶云亭、武云亭、孔雀亭和團(tuán)結(jié)亭等4 個(gè)油氣田，揭示了平北地區(qū)具有豐富的油氣資源，從油氣分布特征來看，平北地區(qū)油氣主要集中分布在始新統(tǒng)平湖組[4,23]。本文重點(diǎn)研究層位為平北地區(qū)平湖組下段，具體包括平湖組下段上亞段和下亞段兩個(gè)層位。在綜合了研究區(qū)300 余件烴源巖樣品地球化學(xué)測試數(shù)據(jù)、30 余口探井的測錄井資料以及約2 000 km2的3D 地震資料基礎(chǔ)上，開展了平湖組下段烴源巖有機(jī)相特征和烴源巖厚度分布研究。

圖1 研究區(qū)概況圖[22]Fig.1 The tectonic map of the study area[22]

2 地震相-沉積相-有機(jī)相轉(zhuǎn)化法預(yù)測烴源巖有機(jī)相

有機(jī)相是近十余年來在海洋學(xué)、沉積學(xué)、微生物學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)和有機(jī)巖石學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的有機(jī)地層學(xué)概念。其研究主要包括有機(jī)質(zhì)類型及來源環(huán)境，它將沉積相、生物相和地球化學(xué)結(jié)合起來，能夠很好地反映有機(jī)質(zhì)的空間分布及成因聯(lián)系。此外，有機(jī)相研究的基礎(chǔ)資料可以源自多種學(xué)科的研究成果，這就使得在資料較少的情況下也可以進(jìn)行有機(jī)相研究。目前，國內(nèi)外學(xué)者已從不同的角度提出了有機(jī)相劃分的方法和標(biāo)準(zhǔn)[35-37]，建立了陸相烴源巖沉積有機(jī)相和海相碳酸鹽巖烴源巖沉積有機(jī)相的識(shí)別方案[38-40]，在油氣勘探中發(fā)揮了重要的作用。

本文主要依據(jù)西湖凹陷平北地區(qū)有限的地球化學(xué)資料，將烴源巖有機(jī)相類型引入到研究工區(qū)，通過沉積相這個(gè)過渡環(huán)節(jié)，運(yùn)用地震相轉(zhuǎn)沉積相再轉(zhuǎn)有機(jī)相的方法對(duì)研究區(qū)的烴源巖有機(jī)相進(jìn)行預(yù)測。此種方法不僅彌補(bǔ)了工區(qū)內(nèi)僅依靠數(shù)量稀少的有機(jī)地球化學(xué)資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果開展油氣資源評(píng)價(jià)的不足，另外還可以更為有效地預(yù)測評(píng)價(jià)三維空間中烴源巖的質(zhì)量和分布情況。

2.1 烴源巖地球化學(xué)特征

對(duì)研究區(qū)多口探井的錄井資料進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)西湖凹陷平湖斜坡帶分布有泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤三類烴源巖。在此基礎(chǔ)上對(duì)平湖組下段（上亞段和下亞段）300 余件烴源巖樣品的地球化學(xué)特征進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，平湖組平下上亞段泥巖的總有機(jī)碳含量（TOC）為 0.01%～5.45%，平均值為1.01%，熱解生烴潛量（S1+S2）為0.1～23 mg/g，平均值為2.2 mg/g，泥巖有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅱ2-Ⅲ型為主；炭質(zhì)泥巖大部分為差—中等烴源巖，總有機(jī)碳含量（TOC）為6.7%～14%，平均值為10.1 %，熱解生烴潛量（S1+S2）為9.6～69 mg/g，平均值為34 mg/g，炭質(zhì)泥巖有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅱ1-Ⅱ2型為主；煤的總有機(jī)碳含量（TOC）為26%～70%，平均值為43.8%，熱解生 烴 潛 量（S1+S2）為38 ～240 mg/g，平 均 值 為116.8 mg/g，其有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅱ1-Ⅱ2型為主；而平湖組平下下亞段不同巖性烴源巖的地球化學(xué)特征與平下上亞段存在差異，平下下亞段泥巖的總有機(jī)碳含量（TOC）為0.01%～5.86%，平均值為0.96%，熱解生烴潛量（S1+S2）為0.1～14 mg/g，平均值為1.96 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅱ2-Ⅲ型為主；炭質(zhì)泥巖質(zhì)量非均質(zhì)性較大，非、差和好烴源巖均有分布，總有機(jī)碳含量（TOC）為3.4%～35%，均值為13.2%，熱解生烴潛量（S1+S2）為5.5～75 mg/g，平均值為39.9 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅱ1-Ⅱ2型為主；煤的總有機(jī)碳含量（TOC）為19%～65%，平均值為42.6%，熱解生烴潛量（S1+S2）為65～200 mg/g，平均值為143.7 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅱ2-Ⅲ型為主（表1）。從烴源巖熱解生烴潛量和總有機(jī)碳含量角度看，煤層的生烴能力最好，炭質(zhì)泥巖次之，而暗色泥巖最差。從烴源巖分布層位來看，平下下亞段烴源巖地球化學(xué)特征總體上較平下上亞段好，生烴潛力更大。

表1 西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段烴源巖特征Table 1 Characteristics of source rocks in the Lower Member of Pinghu Formation in Pingbei area, Xihu sag

2.2 烴源巖地震相類型與分布

進(jìn)行地震相研究的關(guān)鍵就是建立工區(qū)骨架地震相，尋找易于識(shí)別、反射特征清晰的典型地震相。建立骨架地震相后，再對(duì)一般地震相進(jìn)行識(shí)別，從而確定地震相平面分布特征。需要指出的是，在地震相分析的過程中，應(yīng)該嚴(yán)格遵循能量匹配原則、沉積體系匹配原則、沉積演化史匹配原則，從而確定地震相代表的沉積相類型。

2.2.1 地震相類型

通過對(duì)西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段烴源巖地震相進(jìn)行識(shí)別，認(rèn)為平湖組下段烴源巖主要發(fā)育低頻強(qiáng)振幅相、低頻中振幅相、中頻中振幅—中振幅波狀相、變振幅低連續(xù)相四種類型。

（1）低頻強(qiáng)振幅相

低頻強(qiáng)振幅相主要表現(xiàn)為地震反射同相軸較粗、振幅能量較強(qiáng)（圖3a），代表一種低能穩(wěn)定的沉積環(huán)境，連續(xù)性較差。一般代表局限海灣、濱岸沼澤、泥坪的富含泥巖的沉積環(huán)境，發(fā)育的規(guī)模相對(duì)有限。

（2）低頻中振幅相

該種地震相表現(xiàn)為地震反射同相軸的頻率很低，同相軸很粗，數(shù)量較少，地震同相軸的振幅能量中等（圖3b）。該種地震相的發(fā)育總體上是一種相對(duì)低能環(huán)境的產(chǎn)物，一般代表了潟湖、局限海灣沉積環(huán)境。

（3）中頻中振幅—中振幅波狀相

中頻中振幅—中振幅波狀相采用主測線和聯(lián)絡(luò)測線綜合命名法，該種地震相表現(xiàn)為地震反射同相軸的頻率明顯提高，同相軸較細(xì)，數(shù)量較多，地震同相軸的振幅能量中等，同相軸的形態(tài)主要表現(xiàn)為波狀，受潮汐波浪的改造作用明顯（圖3c）。該種地震相的發(fā)育是一種相對(duì)高能環(huán)境的產(chǎn)物，一般代表了潮坪沉積環(huán)境。

（4）變振幅低連續(xù)相

變振幅低連續(xù)相最典型的特征為地震反射同相軸振幅能量有強(qiáng)有弱，能量不均一，存在強(qiáng)—中振幅反射和弱振幅反射共存的現(xiàn)象，其中弱振幅反射的同相軸連續(xù)性比較低，而強(qiáng)—中振幅反射的同相軸連續(xù)性相對(duì)較好（圖3d）。該種地震相的反射特征表明其沉積環(huán)境在發(fā)生變化，整體處于一種不穩(wěn)定的沉積體系。主要代表了潮控三角洲前緣沉積，是砂巖和泥巖沉積相互作用的結(jié)果。

圖3 西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段烴源巖地震相類型Fig.3 Seismic facies types of source rocks in the Lower Member of Pinghu Formation in Pingbei area of Xihu sag

2.2.2 地震相分布

地震相分布特征研究對(duì)于工區(qū)沉積相預(yù)測、烴源巖分布評(píng)價(jià)和儲(chǔ)層預(yù)測等石油地質(zhì)條件分析具有重要意義?；诖?，研究中對(duì)平湖組下段烴源巖地震相的平面分布進(jìn)行了預(yù)測。

平湖組平下下亞段中頻中振幅—中振幅波狀相主要分布在研究區(qū)的西部地區(qū)，東西向展布的范圍較寬，為平湖組平下下亞段最發(fā)育的相類型；低頻中振幅相主要發(fā)育在研究區(qū)的東部，東西向展布較寬，南北呈明顯的帶狀特征，為平湖組平下下亞段第二發(fā)育的相類型；變振幅低連續(xù)地震相主要分布在研究區(qū)的中部區(qū)域，東西向展布較窄，南北向條帶狀展布特征明顯；低頻強(qiáng)振幅相主要在研究區(qū)北部局部地區(qū)發(fā)育，發(fā)育的范圍較小（圖4a）。

平湖組平下上亞段中頻中振幅—中振幅波狀相、變振幅低連續(xù)相和低頻中振幅相為主要地震相類型，分布面積廣泛。變振幅低連續(xù)地震相主要分布在研究區(qū)的中部區(qū)域，東西向展布較寬，南北向條帶狀展布特征明顯，為平湖組平下上亞段面積最大的一種相類型；中頻中振幅—中振幅波狀相主要分布在研究區(qū)的西部地區(qū)，東西向展布較寬，為平湖組平下上亞段較為發(fā)育的相類型；低頻中振幅相主要發(fā)育在研究區(qū)的東部，東西向展布較寬，南北呈明顯的帶狀特征；而低頻強(qiáng)振幅相在該目的層段發(fā)育局限，分布面積較小，僅在研究區(qū)的中部發(fā)育（圖4b）。

圖4 西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段烴源巖地震相平面分布圖Fig.4 Distribution of seismic facies of source rocks in the Lower Member of Pinghu Formation in Pingbei area of Xihu sag

2.3 烴源巖地震相與沉積相對(duì)應(yīng)關(guān)系

研究區(qū)平湖組沉積環(huán)境屬于海陸過渡相沉積，主要發(fā)育潮坪、潮控三角洲、海灣等[14,41-44]，在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合工區(qū)單井沉積相劃分結(jié)果，進(jìn)行了地震相與單井沉積相標(biāo)定（圖5），建立了地震相與沉積相對(duì)應(yīng)關(guān)系模式（表2）。從表2 中可以發(fā)現(xiàn)，沉積相與地震相并不完全一一對(duì)應(yīng)，存在一種沉積環(huán)境對(duì)應(yīng)多種地震相的現(xiàn)象。低頻強(qiáng)振幅相和中頻中振幅—中振幅波狀相都對(duì)應(yīng)著潮間帶，而變振幅低連續(xù)相對(duì)應(yīng)潮控三角洲前緣沉積，低頻中振幅相則對(duì)應(yīng)局限海沉積。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)出研究區(qū)平湖組下段烴源巖的沉積分布特征。

表2 西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段烴源巖地震相與沉積相對(duì)應(yīng)關(guān)系Table 2 Correlations between seismic facies and sedimentary facies of source rocks in the Lower Member of Pinghu Formation in Pingbei area, Xihu sag

2.4 烴源巖有機(jī)相劃分與分布

沉積環(huán)境決定烴源巖的類型和分布規(guī)律，不同沉積環(huán)境往往形成不同的有機(jī)相類型。綜合利用研究區(qū)15 口井地化分析檢驗(yàn)報(bào)告和單井沉積相解釋成果，以沉積環(huán)境、總有機(jī)碳含量、干酪根類型、生烴潛力、氫指數(shù)和對(duì)應(yīng)的主要產(chǎn)物6 個(gè)參數(shù)作為有機(jī)相劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段烴源巖沉積有機(jī)相的類型進(jìn)行了劃分。

2.4.1 烴源巖有機(jī)相劃分

表3 所示為西湖凹陷平北地區(qū)平湖組平下下亞段和平下上亞段有機(jī)相類型劃分方案。從表3 中可以發(fā)現(xiàn)，平湖組平下段發(fā)育3 種有機(jī)相類型，分別為潮控三角洲前緣A 相、潮間帶B 相和局限海C 相。其中局限海C 相主要發(fā)育厚層的暗色泥巖，夾薄層煤層，有機(jī)質(zhì)豐度及生烴潛力較高，同時(shí)，由于水體相對(duì)較深，泥巖水動(dòng)力作用弱，為有機(jī)質(zhì)保存提供了良好的條件；潮間帶B 相有機(jī)質(zhì)豐度及生烴潛力較好，主要發(fā)育暗色泥巖，薄煤層和薄層粉砂巖，這里水動(dòng)力作用有增強(qiáng)的趨勢，開始發(fā)育薄層的粉砂巖，潮控三角洲前緣A 相砂體較發(fā)育，表現(xiàn)為厚層砂巖和泥巖互層，這里水動(dòng)力較強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)保存條件較差，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)豐度和生烴潛力差異性很大，不利于烴源巖的形成。

表3 西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段烴源巖有機(jī)相劃分Table 3 Organic facies division for source rocks in the Lower Member of Pinghu Formation in Pingbei area, Xihu sag

2.4.2 烴源巖有機(jī)相分布

在有機(jī)相類型劃分的基礎(chǔ)上，筆者運(yùn)用地震相轉(zhuǎn)沉積相再轉(zhuǎn)有機(jī)相的方法對(duì)平湖組平下下亞段和平下上亞段烴源巖有機(jī)相的分布特征進(jìn)行了研究。圖6a 表明平下下亞段潮間帶B 相最為發(fā)育，主要分布在西部斜坡帶，南北向條帶狀分布特征明顯，是暗色泥巖發(fā)育的主要環(huán)境，夾薄層煤層和砂巖，潮控三角洲前緣A 相主要分布在中部位置，這里砂巖較發(fā)育，主要表現(xiàn)為厚層砂巖與泥巖互層；局限海C 相則主要分布在東部區(qū)域，位于構(gòu)造深凹部位，這里水體較深，泥巖層厚度較大，綜合考慮有機(jī)相的分布范圍和質(zhì)量，認(rèn)為平下下亞段沉積時(shí)期局限海C 相和潮間帶B 相為優(yōu)勢有機(jī)相；圖6b顯示平下上亞段沉積時(shí)期潮控三角洲前緣A 相和潮間帶B 相分布面積相當(dāng)，三角洲前緣A 相主要發(fā)育在中部位置，潮間帶B 相則分布在西部位置，東部位置則主要發(fā)育局限海C 相。顯然，沉積環(huán)境對(duì)有機(jī)相的控制作用非常明顯，綜合考慮，認(rèn)為平下上亞段優(yōu)勢有機(jī)相為局限海C 相和潮間帶B 相。

圖6 西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段烴源巖有機(jī)相平面分布圖Fig.6 Distribution of organic facies of source rocks in the Lower Member of Pinghu Formation in Pingbei area of Xihu sag

3 地震速度-巖性分析法預(yù)測烴源巖厚度

目前，烴源巖厚度預(yù)測方法，主要包括鉆井采樣計(jì)算和地震資料預(yù)測兩種。鉆井采樣計(jì)算是直接統(tǒng)計(jì)已鉆遇井中烴源巖層厚度，該方法精度最高，但是需要大量的實(shí)測鉆井資料。利用地球物理方法實(shí)現(xiàn)烴源巖厚度預(yù)測，一般情況下，已知某層段的地層厚度，求解烴源巖厚度的問題即轉(zhuǎn)化為求解泥巖含量的問題，常用的有三種：第一種是基于地震波阻抗反演分析，預(yù)測烴源巖厚度[47-49]；第二種是基于特定的地震屬性參數(shù)提取烴源巖厚度信息[50-54]；第三種是基于測井聲波速度和地震速度進(jìn)行烴源巖厚度預(yù)測[55-58]。

西湖凹陷平北地區(qū)大部分區(qū)域處于油氣勘探的早期階段，僅在部分區(qū)域鉆遇了少量鉆井，利用這些鉆測井或取心資料無法了解全區(qū)烴源巖厚度情況。同時(shí)這些鉆井都分布于平湖斜坡中高帶，統(tǒng)計(jì)其泥巖厚度顯然不能代表深凹區(qū)的烴源巖質(zhì)量。但研究區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了三維地震全覆蓋，地震速度資料也比較齊全，由于不同巖性介質(zhì)中地震波的傳播速度不同，因此可以依據(jù)地層的層速度確定砂泥巖地層的巖性組成，從而求取地層砂、泥巖指數(shù)，進(jìn)而計(jì)算泥巖總厚度?；诖?，研究中采用地震速度-巖性分析法預(yù)測烴源巖厚度，雖然分辨率低于鉆（測）井統(tǒng)計(jì)厚度方法，但是該方法預(yù)測烴源巖厚度還是能夠滿足少井和無井等低勘探情況下的烴源巖評(píng)價(jià)。

3.1 制作壓實(shí)模型

研究中選取了11 口單井的聲波時(shí)差數(shù)據(jù)制作砂泥巖壓實(shí)模型，分別得到純砂巖和純泥巖的速度-深度關(guān)系（圖7），從圖中可以發(fā)現(xiàn)，綠色曲線代表純砂巖的速度-深度關(guān)系，而紅色曲線則表示純泥巖的速度-深度關(guān)系。在此研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行地震速度-巖性分析。

圖7 西湖凹陷平北地區(qū)砂泥巖壓實(shí)模型Fig.7 Compaction model of mud and sand in Pingbei area of Xihu Sag

3.2 地震層速度計(jì)算

地震資料處理獲得的速度數(shù)據(jù)屬于疊加速度，不可直接用于泥巖厚度的計(jì)算。研究中首先將獲取的疊加速度轉(zhuǎn)化為均方根速度，再將求取的均方根速度通過Dix 公式轉(zhuǎn)化為層速度數(shù)據(jù)，進(jìn)而利用層速度數(shù)據(jù)對(duì)泥巖厚度進(jìn)行計(jì)算。需要指出的是，在疊加速度轉(zhuǎn)化為均方根速度的過程中，受地層產(chǎn)狀的影響，均方根速度與疊加速度往往不相等，需要對(duì)地震速度譜提供的疊加速度進(jìn)行校正，從而求取均方根速度。

3.3 泥巖指數(shù)求取

時(shí)間平均方程中，砂泥巖地層的層速度與泥巖相對(duì)含量以及純砂巖和純泥巖的速度之間存在函數(shù)關(guān)系。因此，在已求得純砂巖和純泥巖聲波時(shí)差壓實(shí)模型及目的層層速度的前提下，對(duì)于地下給定的任一深度點(diǎn)，就可以根據(jù)時(shí)間平均方程求得相應(yīng)的泥巖百分含量。

3.4 泥巖厚度計(jì)算

目的層段中泥巖的總厚度由目的層段的地層總厚度乘以該層段的泥巖指數(shù)獲得，其中目的層段地層總厚度由時(shí)深關(guān)系轉(zhuǎn)化而來，利用上述關(guān)系求取研究區(qū)平下段泥巖總厚度。圖8 為平湖組下段泥巖厚度分布圖。

平下下亞段泥巖層厚度具有東西分帶、西薄東厚特征。在西部區(qū)域，泥巖厚度總體上在150 m 以下，僅局部地區(qū)厚度超過200 m。沿東部方向，泥巖厚度逐漸增加，在東部深凹區(qū)，預(yù)測泥巖厚度最高達(dá)500 余米（圖8a）。結(jié)合平下下亞段沉積環(huán)境和構(gòu)造特征，發(fā)現(xiàn)東部深凹帶主要發(fā)育局限海沉積，這里一方面位于構(gòu)造低部位，具備厚層沉積物沉積的地質(zhì)條件，另一方面，該位置緊鄰潮控三角洲前緣，可以接收陸源碎屑物沉積，是很好的泥巖發(fā)育位置，而在中西部位置，主要發(fā)育潮間帶和潮控三角洲前緣沉積，砂巖的含量相對(duì)增加，泥質(zhì)含量有所下降，同時(shí)由于處于構(gòu)造的高部位，地層的總厚度相比凹陷區(qū)也明顯減薄，從而導(dǎo)致泥巖層的總厚度相對(duì)較薄。

平下上亞段泥巖層厚度總體上具有西北薄東南厚的特征。在西北區(qū)域，泥巖層的平均厚度大約在80 m 以下，向東南方向，隨著構(gòu)造埋深的增加，泥巖層的厚度也隨著增大，在東南部位置，泥巖層預(yù)測厚度最高達(dá)到1000 余米（圖8b）。綜合分析平下上亞段沉積環(huán)境，發(fā)現(xiàn)東部厚層泥巖沉積環(huán)境主要對(duì)應(yīng)局限海沉積，這里水體較深，水動(dòng)力條件較弱，適合泥巖層的沉積，而中西部位置，潮控三角洲前緣和潮坪環(huán)境發(fā)育，砂巖厚度有所增加，導(dǎo)致泥質(zhì)含量下降，泥巖厚度有所降低，具有沉積物源從西北向東南推進(jìn)的特征。

圖8 西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段泥巖厚度平面分布圖Fig.8 Distribution of mudstone thickness of the Lower Member of Pinghu Formation in the Pingbei area of Xihu Sag

4 有利烴源巖綜合預(yù)測

為了能更全面地預(yù)測烴源巖的空間分布特征，研究中往往需要對(duì)表征烴源巖特征的各種參數(shù)進(jìn)行綜合分析。郝芳[59]認(rèn)為烴源巖評(píng)價(jià)需要有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型和有機(jī)質(zhì)成熟度多種指標(biāo)的相互配合。本文在綜合分析烴源巖地球化學(xué)特征、厚度和有機(jī)相分布特征的基礎(chǔ)上，對(duì)西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段有利烴源巖的分布進(jìn)行了預(yù)測。

研究區(qū)烴源巖的分布直接受到構(gòu)造和沉積作用的影響。一方面，構(gòu)造沉降直接影響沉積可容納空間變化，是影響烴源巖發(fā)育的先決條件；另一方面，沉積環(huán)境直接影響烴源巖的類型和有機(jī)質(zhì)的豐度。在上述研究的基礎(chǔ)上，對(duì)西湖凹陷平北地區(qū)平湖組下段有利烴源巖分布進(jìn)行了預(yù)測，認(rèn)為平湖組平下上亞段有利烴源巖主要分布在研究區(qū)東南部區(qū)域，該位置處于構(gòu)造深凹帶，沉積水體相對(duì)較深，巖性主要為暗色泥巖，煤層厚度較薄。從烴源巖厚度分布來看，預(yù)測厚度最大可達(dá)1000 余米；從有機(jī)相類型看，主要發(fā)育局限海C 相，水動(dòng)力條件較弱，同時(shí)緊鄰斜坡帶匯入的陸源沉積有機(jī)質(zhì)，為烴源巖的發(fā)育提供了良好條件。此外，關(guān)于平湖組烴源巖的成熟度，前人研究發(fā)現(xiàn)三潭深凹與中央背斜帶內(nèi)平湖組烴源巖現(xiàn)今多處于成熟—過成熟階段，而東南區(qū)域正處于三潭深凹帶，烴源巖已達(dá)到成熟階段。綜合分析確定平湖組平下上亞段有利烴源巖位于研究區(qū)東南部區(qū)域，而平湖組平下下亞段有利烴源巖主要發(fā)育在研究區(qū)中東部區(qū)域，烴源巖厚度分布于250～500 m，而中西部斜坡帶上烴源巖厚度較薄，厚度在200 m 以下。從有機(jī)相類型看，東部區(qū)域主要發(fā)育局限海C 相，具有廣闊的可容納空間和相對(duì)安靜的沉積環(huán)境，同時(shí)緊鄰斜坡帶，可以接收潮控三角洲帶來的豐富的陸源沉積物，為有利烴源巖的發(fā)育提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。綜合分析認(rèn)為中東部區(qū)域?yàn)槠胶M平下下亞段有利烴源巖發(fā)育區(qū)。

5 結(jié)論

（1）西湖凹陷平湖組烴源巖主要為煤、炭質(zhì)泥巖和暗色泥巖。從烴源巖熱解生烴潛量和總有機(jī)碳含量角度看，煤層的生烴能力最好，炭質(zhì)泥巖次之，而暗色泥巖最差；從烴源巖分布層位來看，平湖組平下下亞段烴源巖地球化學(xué)特征總體上較平下上亞段好，生烴潛力更大。

（2）平湖組下段烴源巖有機(jī)相可劃分為潮控三角洲前緣A 相、潮間帶B 相和局限海C 相三種類型。運(yùn)用地震相轉(zhuǎn)沉積相再轉(zhuǎn)有機(jī)相的方法對(duì)烴源巖有機(jī)相進(jìn)行了預(yù)測，認(rèn)為平下上亞段潮控三角洲前緣A 相最為發(fā)育，位于研究區(qū)的中部區(qū)域，而平下下亞段潮間帶B 相最為發(fā)育，主要位于研究區(qū)的西部區(qū)域，局限海C 相則始終位于研究區(qū)東部深凹區(qū)域。

（3）基于地震速度-巖性分析法明確了平湖組下段烴源巖厚度分布特征。平下上亞段烴源巖厚度總體上具有西北薄東南厚的特征，其中西北方向烴源巖的平均厚度大約在80 m 以下，向東南方向，烴源巖的厚度逐漸增大，最高可達(dá)1 000 余米；平下下亞段烴源巖厚度具有東西分帶、西薄東厚特征。在西部區(qū)域，烴源巖厚度總體上分布在150 m 以下，向東部方向，烴源巖厚度逐漸增加，最高達(dá)500余米，構(gòu)造和沉積環(huán)境對(duì)烴源巖控制作用明顯。

（4）綜合分析烴源巖地球化學(xué)特征、厚度和有機(jī)相分布特征，確定了平湖組下段有利烴源巖分布。認(rèn)為平湖組平下上亞段有利烴源巖位于研究區(qū)東南部區(qū)域，對(duì)應(yīng)局限海C 相沉積，烴源巖沉積厚度很大，最高可達(dá)1000 余米，而中東部區(qū)域?yàn)槠胶M平下下亞段有利烴源巖發(fā)育區(qū)，主要對(duì)應(yīng)局限海C 相沉積，厚度分布于250～500 m，發(fā)育范圍廣泛。