CN110441813A - 一种湖相优质烃源岩的发育分布的预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种湖相优质烃源岩的发育分布的预测方法。该方法包括：针对目标区域的主力烃源层段，1)分别恢复古湖泊模式；2)分别基于沉积和/或‑沉降中心、古水深分布、浪基面深度厘定浅湖、半深湖‑深湖分布范围；3)分别基于沉积环境、古湖泊模式、有机质丰度、有机质类型划分各单井沉积有机相类型然后厘定优势相带的平面分布范围；4)分别利用测井资料确定优质烃源岩垂向分布范围；5)分别利用地震资料确定优质烃源岩横向分布变化；6)分别基于优势相带平面分布范围、优质烃源岩垂向分布范围、优质烃源岩横向分布变化绘制优质烃源岩的发育分布图；从而得到目标区域的所述湖相优质烃源岩的具体分布即湖相优质烃源岩分布的预测结果。

Description

一种湖相优质烃源岩的发育分布的预测方法
技术领域
本发明属于富烃凹陷勘探领域，涉及一种湖相优质烃源岩的发育分布的预测方法。
背景技术
含油气盆地一般有多个沉积凹陷，但油气主要来自其中少数几个油气资源极为丰富的生烃凹陷(或洼槽)，称之为富烃凹陷(或洼槽)。国内外油气勘探表明，油气资源的空间分布都有贫富差异极为悬殊的特点，世界常规油气探明储量近2/3的石油赋存于波斯湾盆地，约1/3的天然气分布在俄罗斯(刘池洋.矿产资源成生分布的偏富极：自然界的”二八法则”[J].地质学报，2013，87(增刊)：187)。而国内富油气盆地，如南襄盆地，位于秦岭构造带以东，面积1.7×104km2，包括泌阳、南阳和襄-枣三个凹陷，而探明油气地质储量的92％以上来自于面积不到盆地6％(1000km2)的泌阳凹陷(刘池洋、赵俊峰、马艳萍等.富烃凹陷特征及其形成研究现状与问题[J].地学前缘,2014,21(1):75-88)；渤海湾盆地冀中坳陷总面积约为2.6×104km2，包含12个凹陷，但是探明储量的60％以上来自于面积5900km2的饶阳凹陷(杨桂茹、崔周旗、崔俊峰,等冀中坳陷油气储量分布特征及未来储量区带分析[J].天然气地球科学,2016,20(06).；张文朝、崔周旗、降栓奇等..冀中坳陷古近系沉积、储层与油气[M].北京:石油工业出版社,2011:1-22)。所以富烃凹陷(或洼槽)的精细勘探是现今油气储量增长的主要领域，也是老油区实现储量增长与稳产的现实领域。与富烃凹陷的形成与分布息息相关的优质烃源岩，也成了近年来油气勘探、资源评价的研究重点。由于我国的油气资源主要富集在陆相湖盆中，受气候条件、构造背景和水体性质等影响，烃源岩在凹陷内纵向及横向的分布存在很强的非均质性，为优质烃源岩的预测和下一步勘探方向的优选带来困难。
烃源岩的识别中，利用率最高的就是总有机碳含量(TOC)，根据前人在海拉尔盆地乌尔逊凹陷(卢双舫、马延伶、曹瑞成等.优质烃源岩评价标准及其应用：以海拉尔盆地乌尔逊凹陷为例[J].地球科学,2012,37(3):535-544)、渤海湾盆地岐口凹陷等研究区的烃源岩评价工作(王振升、滑双君、于学敏等.歧口凹陷沙河街组烃源岩分级评价及优质烃源岩分布[J].天然气地球科学,2014,25(12):1896-1902)，结合我国陆相泥质烃源岩的有机质丰度划分标准(陈建平、赵长毅、何忠华.煤系有机质生烃潜力评价标准探讨[J].石油勘探与开发,1997(1):1-5)，优质烃源岩的下限普遍采用TOC＝2％。而TOC一般通过对钻井取心样品的实验分析获得，受钻井取心的限制，单口井纵向上很难取得连续的地化数据。针对这个问题前人利用电阻率、声波时差和密度等测井曲线对烃源岩的响应特征来定性识别，并通过测井信息和烃源岩地化参数的对应关系定量计算烃源岩地化数据，并在实际应用中取得了很好的效果(Meyer B L,Nederlof M H.Identification of source rocks onwireline logs by density/resistivity and sonic transit time/resistivitycrossplots[J].AAPG Bull.；(United States),1984,68:2(11):1749-1749；Passey Q R,Moretti F J,Kulla J B,et al.Practical model for organic richness fromporosity and resistivity logs[J].AAPG Bulletin,1990,74(12):1777-1794；张立鹏、边瑞雪、杨双彦等.用测井资料识别烃源岩[J].测井技术,2001,25(2):146-152；王贵文、朱振宇、朱广宇.烃源岩测井识别与评价方法研究[J].石油勘探与开发,2002,29(4):50-52；金涛、高日胜、高彩霞等.从烃源岩测井评价结果看冀中坳陷饶阳凹陷勘探前景[J].天然气地球科学,2010,21(3):406-412；高岗、王绪龙、柳广弟等.准噶尔盆地上三叠统源岩TOC含量预测方法[J].高校地质学报,2012(4):745-750.；王艳茹,刘洛夫,杨丽萍,等.鄂尔多斯盆地长7烃源岩有机碳测井评价[J].岩性油气藏,2013,25(4):78-82)。但是烃源岩的测井评价只能解决垂向上烃源岩的预测问题，烃源岩的侧向展布或是少井、无井区域烃源岩的识别预测只能依靠侧向分辨率更高的地震资料加以解释。张水昌等、胡明毅等、Badics等利用厚层优质烃源岩的地震相特征及地震属性提取对于少井区域进行烃源岩展布预测，并取得了不错的成果。但是前人在进行优质烃源岩分布预测的同时，很少考虑优质烃源岩发育时期陆相湖盆的古环境特征以及有利优质烃源岩发育的沉积有机相的展布规律，并且在单一的运用测井或是地震评价方法时，忽略了构造沉积环境差异所带来的不确定性，这对于不同构造单元优质烃源岩的厚度及分布范围的理解造成困难。近二十年在陆相湖泊古环境研究中，不少学者基于大量古代或者现今湖泊的研究总结出了多种优质烃源岩发育时期的湖盆样式，比如在渤海湾盆地东营凹陷沙四上亚段和沙三下亚段沉积时期的均衡补偿型湖泊，黄河口凹陷在三套烃源岩沉积时期的深水窄盆模式、浅水广盆模式及深水广盆模式，渤中凹陷沙三段的深水淡水湖泊、沙一段的浅水咸水湖泊，及廊固凹陷沙四段的咸水湖泊模式和沙三下亚段的淡水湖泊模式(刘庆、张林晔、沈忠民,等.东营凹陷湖相盆地类型演化与烃源岩发育[J].石油学报,2004,25(4):42-45；庄新兵、邹华耀,、姜雪等.黄河口凹陷湖相烃源岩发育机制[J].科技导报,2010,28(22):48-54；Hao F等，2012；刁帆、邹华耀、郝芳等.渤海湾盆地廊固凹陷烃源岩特征及其发育模式[J].石油与天然气地质,2014,35(3):326-335；Hao F,Zhou X,Zhu Y,et al.Lacustrine source rock deposition in response toco-evolution of environments and organisms controlled by tectonic subsidenceand climate,Bohai Bay Basin,China[J].Organic Geochemistry,2012,42(4):323-339；Ma Y,Fan M,Lu Y,et al.Climate-driven paleolimnological change controlslacustrine mudstone depositional process and organic matter accumulation:Constraints from lithofacies and geochemical studies in the ZhanhuaDepression,eastern China[J].International Journal of Coal Geology,2016,167:103-118)。这些湖盆模式所包含了湖泊水文条件、生物多样性及气候特征等信息。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种湖相优质烃源岩分布的预测方法，该方法可以精确预测优质烃源岩在垂向、侧向和平面上的展布特征，有效预测优质烃源岩的分布，为富烃凹陷的精细勘探服务。
为实现上述目的，本发明提供了一种湖相优质烃源岩分布的预测方法，该方法包括如下步骤：
1)针对目标区域的主力烃源岩层段，分别利用地球化学方法恢复烃源岩发育时期的古湖泊模式；其中，恢复古湖泊模式包括：恢复有机质的来源、恢复水体性质；其中，水体性质包括水体成层性、水体氧化还原特征；具体方法可以但不限于通过本领域常规方法进行；
2)针对目标区域的主力烃源岩层段，基于沉积和/或沉降中心、以及古水深的分布，利用浪基面的深度厘定浅湖、半深湖-深湖的分布范围；该步骤实现了对沉积环境为浅湖、半深湖-深湖的沉积相的分布范围进行了更加精细的划分；
3)针对目标区域的主力烃源岩层段，从沉积环境、古湖泊模式、有机质丰度、有机质类型即干酪根类型出发对各单井进行沉积有机相类型的划分，然后根据划分的各单井的有机相类型厘定有利于优质烃源岩发育的优势相带的平面分布范围；
4)针对目标区域的主力烃源岩层段，分别利用测井资料确定单井优质烃源岩垂向分布范围即垂向深度与厚度，根据确定的各单井的优质烃源岩垂向分布范围采用插值法绘制优质烃源岩平面分布厚度等值线，确定优质烃源岩垂向分布范围；具体方法可以但不限于通过本领域常规方法进行；
5)针对目标区域的主力烃源岩层段，利用地震资料确定优质烃源岩横向上的分布变化；具体方法可以但不限于通过本领域常规方法进行；
6)针对目标区域的主力烃源岩层段，利用步骤3)厘定的有利于优质烃源岩发育的优势相带的平面分布范围、步骤4)确定的优质烃源岩垂向分布范围、步骤5)确定的优质烃源岩横向上的分布变化绘制优质烃源岩的发育分布图，从而得到目标区域的主力烃源岩层段的湖相优质烃源岩的具体分布即湖相优质烃源岩分布的预测结果。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，目标区域的主力烃源岩层段包括目标区域的所有主力烃源岩层段中的一个主力烃源岩层段或两个以上主力烃源岩层段的组合。当目标区域的主力烃源岩层段包括目标区域的所有主力烃源岩层段中的两个以上主力烃源岩层段的组合时，对其包括的主力烃源岩层段的组合中的各个主力烃源岩层段分别进行步骤1)、2)、3)、4)、5)、6)中涉及的具体的操作。换言之，上述预测方法适用于目标区域中某个主力烃源岩层段的湖相优质烃源岩分布的预测，也适用于目标区域中多个主力烃源岩层段的组合的湖相优质烃源岩分布的预测；当进行多个主力烃源岩层段的组合的湖相优质烃源岩分布的预测时，对其要进行预测的各个主力烃源岩层段分别进行湖相优质烃源岩分布的预测，其各个主力烃源岩层段的湖相优质烃源岩分布的预测结果的总和即为目标区域中多个主力烃源岩层段的组合的湖相优质烃源岩分布的预测结果。目标区域中所有主力烃源岩层段的湖相优质烃源岩分布的预测结果的总和可以表征目标区域的湖相优质烃源岩分布的预测结果。在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，在步骤1)中，所述水体成层性通过伽马蜡烷指数参数进行表征，其中伽马蜡烷指数指伽马蜡烷/αβ-C30藿烷(G/H)。更优选地，水体成层性包括稳定水体分层、较稳定水体分层、水体分层现象弱、无水体分层中的一种或两种以上；根据待目标区域的实际情况，总结归纳稳定水体分层、较稳定水体分层、水体分层现象弱、无水体分层的具体划分标准，根据总结的归纳得到的划分标准进行水体成层性的划分；在一具体实施方式中，当G/H≥0.35时，代表稳定水体分层；当0.35＞G/H≥0.25时，代表较稳定水体分层；当0.25＞G/H≥0.15时，代表较水体分层现象弱；当0.15＞G/H时，代表无水体分层现象。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，在步骤1)中，所述水体氧化还原特征通过姥鲛烷/植烷(Pr/Ph)参数、重排甾烷指数C27DiaST/C27ST参数、氧化还原敏感元素富集系数参数、TOC/有机P((C：P)org)参数中的一种或两种以上的组合进行表征，其中氧化还原敏感元素富集系数较佳包含钼富集指数、铀富集指数中的一种或两种。更优选地，水体氧化还原特征包括强还原环境、还原环境、弱还原环境、氧化环境中的一种或两种以上的组合；根据待目标区域的实际情况，总结归纳强还原环境、还原环境、弱还原环境、氧化环境的具体划分标准，根据总结的归纳得到的划分标准进行水体体氧化还原特征的具体划分；在一具体实施例中，当0.4＞Pr/Ph≥0.2时，代表强还原环境；当0.8＞Pr/Ph≥0.4时，代表还原环境；当1＞Pr/Ph≥0.8时，代表弱还原环境；当Pr/Ph≥1时，代表氧化环境；在另一具体实施例中，当钼富集指数≥3时，代表强还原环境；当3＞钼富集指数≥1.3时，代表还原环境；当1.3＞钼富集指数≥1时，代表弱还原环境；当钼富集指数≥1时，代表氧化环境；在又一具体实施例中，当铀富集指数≥3时，代表强还原环境；当3＞铀富集指数≥1.3时，代表还原环境；当1.3＞铀富集指数≥1时，代表弱还原环境；当铀富集指数≥1时，代表氧化环境。更优选地，所述水体氧化还原特征通过姥鲛烷/植烷(Pr/Ph)参数、重排甾烷指数C27DiaST/C27ST参数中的一种或两种进行表征。姥鲛烷/植烷参数高值代表了氧化环境、低值代表了缺氧的还原环境，氧化还原敏感元素(钼、铀等)富集系数(EF)参数的高值代表了缺氧的还原环境、低值代表氧化环境，重排甾烷指数C27DiaST/C27ST参数的低值代表了缺氧贫黏土或碳酸盐岩烃源岩即代表了缺氧的还原环境。(C:P)org参数值越高说明越还原，含氧越少。在一较佳实施例中，使用(C:P)org参数、富集系数和Pr/Ph相互佐证用以判断氧化还原程度。因为地化指标特别是C27DiaST/C27ST参数对环境反映很大，不同区块不同地域大不相同，所以通常情况下都是依据相对变化判断氧化还原特性，而不选用统一的绝对值域来判断氧化还原程度。在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，在步骤1)中，有机质的来源的判断通过如下方法进行：利用生物标志物判断真核生物(主要是藻类和高等植物)、浮游植物(细菌)及陆源有机质的相对贡献潜力(有机质的来源可以但不限于包括水生低等生物贡献，藻类贡献为主、有部分陆源输入，陆源有机质多、也有部分藻类贡献，陆源有机质为主、藻类少，陆源有机质贡献为主中的一种或两种以上的组合)；更优选地，生物标志物包括甾烷/藿烷(S/H)参数、4-甲基甾烷(4MSI)参数、C19三环萜烷/C23三环萜烷(C19/C23TT)参数、C20三环萜烷/C23三环萜烷(C20/C23TT)参数和C24四环萜烷/C26三环萜烷(C24Tet/C26TT)参数中的一种或两种以上的组合。进一步优选地，生物标志物包括甾烷/藿烷(S/H)参数、C19三环萜烷/C23三环萜烷(C19/C23TT)参数、C20三环萜烷/C23三环萜烷(C20/C23TT)参数。C19和C20三环萜烷的来源是高等植物，而C23三环萜烷同系物是三环萜烷中最占优势的成分，C24四环萜烷可以指示碳酸盐岩或蒸发岩的沉积环境，但是也在被认为是来源于陆源有机质的澳大利亚原油中以及产自于泥岩至碳酸盐岩的大多数海相原油中，三环萜烷C19/C23TT、C20/C23TT高值可以指示陆源高等植物有机质供给，C24Tet/C26TT高值可以指示较低的陆源有机质供给；甾烷/藿烷在反映真核生物(主要是藻类和高等植物)和原核生物(主要是细菌)的相对输入上具有专属性，甾烷/藿烷高值可以指示有机质来源主要是浮游生物或底栖藻类、低值可以指示陆生或者经微生物改造的有机质；4-甲基甾烷对于海相或者非海相甲藻具有很高的专属性，4-甲基甾烷高值也可以认为烃源岩有机质是藻类贡献。通常情况下，生物标志物可以通过烃源岩GC/MS实验进行测定。在一具体实施例中，当低三环萜烷参数、高S/H，指示水生低等生物贡献；当较低三环萜烷参数，较高S/H，指示藻类贡献为主有部分陆源输入；当较高三环萜烷参数，中等S/H，指示陆源有机质多但也有藻类贡献；当高三环萜烷参数，低S/H，指示陆源有机质贡献为主。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，在步骤1)中，恢复古湖泊模式进一步包括恢复古气候特征、恢复古湖泊类型、恢复古生产力中的一种或两种以上。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，当恢复古气候特征时，优选地，在步骤1)中，古气候特征通过孢粉组合特征、元素参数和X-射线衍射粘土矿物含量中的一种或两种以上进行判断。古气候特征的判断通常指判断古气候干湿冷暖情况，较佳恢复古气候特征的干湿特征。古生物数据对气候的变化敏感，具有指代意义，尤其是孢粉和藻类的组合可以指示古时期植被温度和湿度的变化，比如漆树科、大戟科、楝科、椴科等常绿叶被子植物喜热，栎树科喜温，麻黄粉属喜干旱条件，因此用孢粉组合特征可有效判断古气候特征；粘土矿物高岭石能代表降雨量充沛及酸性介质条件，伊利石则与半干旱气候背景的风化条件有关，而风化作用对于绿泥石也影响很大，绿泥石的形成需要同沉积的富铁沉积物，而河流会带来丰富的溶解铁，所以三角洲前缘环境多发育绿泥石，因此X-射线衍射粘土矿物含量可有效判断古气候特征；此外元素参数主要用Fe/Mn比也能反映气候的变化特征，Mn在湖水中常以Mn2+稳定存在，只有当湖水强烈蒸发而使Mn2+浓度饱和时，它才会大量沉淀，而Fe元素在湖泊水体中多以Fe(OH)3产生沉淀,所以Fe/Mn高值可以指示湿润气候、低值对应干旱气候。湿润通常为温暖湿润气候，干旱则既可能为干冷气候亦可能为干热气候。对于沉积相展布、湖泊范围、水体成层性都有影响，因此恢复古气候特征有助于进一步精细湖泊范围的厘定、有助于辅助判断水体成层性，有助于对沉积相展布的判断。通常情况下干旱气候湖泊范围小，水体分层浅且稳定，水下扇不大发育；湿润气候湖泊范围大，水体分层位置深，不大稳定容易受到水下扇体的干扰。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，当恢复古湖泊类型时，优选地，根据地层岩性组合、沉积相展布及沉积中心的分布特征，结合烃源岩的无机碳、氧同位素实验分析，判断识别出不同凹陷的古湖泊类型，即判断识别出不同凹陷的古湖泊为开放型的过水湖泊还是封闭型的湖泊。更优选地，根据地层岩性组合、沉积相展布及沉积中心的分布特征，结合烃源岩的无机碳、氧同位素实验分析，判断识别出不同凹陷、不同时期的古湖泊类型的方法包括：(1)根据地层岩性组合、沉积相展布及沉积中心的分布特征厘定浅湖、半深湖和深湖的范围，判断出古湖泊的物源方向；(2)根据烃源岩的无机碳、氧同位素的分布特征，利用两个同位素的相关性判断古湖泊水体的封闭性，相关性好说明水体封闭，相关性不好说明水体是开放型的；(3)步骤(2)得出的结论结合步骤(1)得到的古湖泊的物源方向和厘定的浅湖、半深湖和深湖的范围，判断出古湖泊属于开放型的过水湖泊还是封闭型的湖泊。古湖泊类型的恢复能够辅助进行优质烃源岩的预判，可以实现进一步精细优质烃源岩有利相带的厘定。通常情况下封闭型湖泊，有利相带发育于主要汇水区附近，当水体深度大水体分层稳定的情况下，斜坡带也有优质烃源岩；而开放型过水湖泊水动力强，水体补充快，湖泊面积大，水道多，汇水区有时也不一定有优质烃源岩，斜坡基本不发育优质烃源岩。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，当恢复古生产力时，优选地，不同洼槽、不同层段烃源岩发育时期的湖泊古生产力均通过有机质碳同位素(δ13Corg)含量、生物磷(Porg)含量、元素磷/铝指数(P/Al)、磷/钛指数(P/Ti)中的一种或两种以上的组合进行表征。如果有机质碳同位素偏正，生物磷、元素磷/铝(P/Al)和磷/钛(P/Ti)含量高，说明了湖泊的古生产力较大，为烃源岩的发育提供大量有机质。通常情况下古生产力的高低无法单独判断有利相带的展布，古生产力和保存条件同为湖盆主控因素，古生产力低保存条件好可能发育烃源岩有利相带，而古生产力很高保存条件不大好，也可能形成烃源岩有利相带；古生产力的恢复有助于判断湖盆主控因素是生产力还是保存条件，当湖盆主控因素为生产力时，生产力的高低可用于判断有机相的划分，此时生产力高则更有助于烃源岩有利相带的发育。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，在步骤1)中，水体性质进一步包括水体盐度；更优选地，水体盐度通过烃源岩样品的全岩X-射线衍射矿物含量参数、水体盐度敏感元素参数中的一种或两种以上的组合进行表征；进一步优选地，烃源岩样品的全岩X-射线衍射矿物含量参数包括方解石含量参数、白云石含量参数、黄铁矿含量参数中的一种或两种以上的组合，水体盐度敏感元素参数包括硼含量参数、硼/镓指数参数、锶/钡指数参数中的一种或两种以上的组合。通常情况下方解石、白云石含量的增多，硼含量、硼/镓、锶/钡的高值均代表了湖泊水体咸化的特征。水体盐度的恢复用于辅助水体成层性的判断，加深对湖盆性质的理解，其由湖泊模式中其他参数耦合，有助于总结有机相带划分的参数指标。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，水体性质的分析有助于优质烃源岩展布的厘定。可以通过水体性质的分析揭示水体性质与优质烃源岩展布的关系。具体的可以揭示古湖泊的水体成层性、水体氧化还原特征与优质烃源岩展布的关系。湖泊水体(主要存在于底水)有分层，伽马蜡烷指数会偏高，多数情况下是水体盐度的变化导致了水体的成层性；水体的成层性会带来水体底部缺氧的环境，有利于有机质的保存，因为湖泊面积远小于海洋，所以缺氧的还原环境非常重要，底部水体有分层、缺氧的湖泊范围通常是优质烃源岩发育分布的主要区域。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，在步骤2)中，针对目标区域的主力烃源岩层段，分别基于沉积和/或沉降中心和古水深的分布、利用浪基面的深度厘定浅湖、半深湖-深湖的分布范围的具体方法为：(1)基于沉积和/或沉降中心大致圈定湖泊的范围，沉积沉降中心通常对应半深湖-深湖的位置，其中湖泊的范围即为浅湖、半深湖的总体范围；(2)在此基础上再基于古水深的分布配合浪基面具体厘定浅湖的分布范围、半深湖-深湖的分布范围，其中，浅湖与半深湖-深湖的划分利用浪基面进行，浪基面以下的深度范围为半深湖-深湖，浪基面以上的深度范围为浅湖。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，沉积和/或沉降中心分布通过对单井沉积速率和/或沉降速率的恢复，结合断层活动性与地层残余厚度的平面分布规律进行判断。通常情况下沉积和/或沉降中心有高的沉积速率和沉降速率，厚的地层残余厚度和较强的断层活动性，通过这些沉积速率、沉降速率、地层残余厚度、断层活动性的平面分布特征可以判断沉积和/或沉降中心的位置。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，古水深的分布通过古生物标志进行判断，具体为先通过古生物标志确定单井古水深，再将确定的各井古水深值投点到目标区域内，编制古水深等值线图；更优选地，通过古生物标志确定单井古水深的方法包括：通过总结不同古生物类别所代表的深度范围，针对单井样品进行多门类深度迭合处理得到深度范围，深度迭合处理得到深度范围结合古生物丰度特征、岩性特征等进行综合判定，确定出单井样品所指示的大致古水深。具体为：统计单井样品所含的古生物类别，根据不同门类古生物类别所代表的深度范围对单井样品所含的各古生物进行多门类深度迭合处理判断单井样品所含的各古生物类别是否存在共同的深度范围，(1)当存在共同的深度范围时，则该单井的古水深即可用迭合处理所得到的深度范围进行表征，通常用迭合处理所得到的深度范围的中值表示该单井的古水深；(2)不存在共同的深度范围时，则结合古生物丰度特征进行判断，通过古生物丰度特征判断是否存在丰度明显占优的古生物类别，①如果具有丰度明显占优的古生物类别，且这些明显占优的古生物经深度迭合处理后具有共同的深度范围，则该单井的古水深即可用丰度明显占优的古生物经深度迭合处理后所得到的深度范围进行表征，通常用迭合处理所得到的深度范围的中值表示该单井的古水深；②如果不具有丰度明显占优的古生物类别，或者具有丰度明显占优的古生物类别但是这些明显占优的古生物经深度迭合处理后不具有共同的深度范围，则该单井的古水深结合岩性特征进行判断，根据岩性特征判断该单井水深特征为深水还是浅水，在此基础上对单井样品所含各古生物进行筛选，筛选出的古生物指示的水深范围与岩性特征判断的单井水深特征相同，将筛选出的古生物进行深度迭合处理，该单井的古水深即可用筛选出的古生物进行深度迭合处理所得到的深度范围进行表征，通常用迭合处理所得到的深度范围的中值表示该单井的古水深。所述深度迭合处理是指确定出单井样品所含的古生物类别所代表的共同的深度范围，其深度迭合处理过程示意图如图6D所示。在一具体实施例中，饶阳-霸县凹陷古生物代表古水深范围具体如表1所示。
表1
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，浪基面的深度通过古生物介形虫确定，具体为：通过对古生物介形虫的分异度的计算，得到的分异度最大位置即为介形虫的优势分异度，优势分异度对应的古水深值即为浪基面的深度。该方法主要是利用底栖生物在浪基面附近最为繁盛的特点进行的。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，有机质丰度通过机碳含量(TOC)参数、残留烃+热解烃(S1+S2)参数、氯仿沥青“A”参数、氢指数(HI)中的一种或两种以上的组合进行表征。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，有机质类型可以但不限于通过干酪根镜检结果或者热解参数图版等方式获得。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，步骤3)的具体方法为基于目标区域的实际情况结合对目标区域的沉积环境、古湖泊模式、有机质丰度、有机质类型的认识，总结出适用于目标区域的有机相类型划分标准，该划分标准从沉积环境、古湖泊模式、有机质丰度、有机质类型出发对沉积有机相进行划分；利用总结出的划分标准对目标区域的主力烃源岩上的单井进行有机相类型的划分，然后在利用单井的沉积有机相类型的划分结果厘定有利于优质烃源岩发育的优势相带的平面分布范围；更优选地，上述从沉积环境、古湖泊模式、有机质丰度、有机质类型出发对各单井进行沉积有机相类型的划分具体通过表2的划分标准划分为A、B、C、D、E五个类型的沉积有机相，其中A型沉积有机相(简称A相)、B型沉积有机相(简称B相)为优质烃源岩发育的优势相带；在一具体实施例中，划分得到的A、B、C、D、E五个类型的沉积有机相中，A相的有机质丰度中TOC的平均值为3.33％，S1+S2的平均值为22.42mg/g，HI的平均值为580mg/g；B相的有机质丰度中TOC的平均值为1.92％，S1+S2的平均值为9.07mg/g，HI的平均值为364mg/g；C相的有机质丰度中TOC的平均值为1.13％，S1+S2的平均值为4.01mg/g，HI的平均值为236mg/g；D相的有机质丰度中TOC的平均值为3.64％，S1+S2的平均值为14.42mg/g，HI的平均值为225mg/g；E相的有机质丰度中TOC的平均值为0.42％，S1+S2的平均值为0.61mg/g，HI的平均值为100mg/g；
表2
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，烃源岩有机质类型的划分按照常规的划分标准进行。有机质供给是多方面的，所以以主要的有机质类型判断。Ⅱ1(Ⅱ2)指Ⅱ1为主夹杂部分Ⅱ2；Ⅱ2(Ⅲ)指以Ⅱ2为主夹杂部分Ⅲ；通常为主的有机质类型百分含量超过50％。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，在步骤4)中，利用测井资料确定各单井优质烃源岩垂向分布范围即垂向深度与厚度的方法包括：建立烃源岩测井评价模型，然后利用测井资料确定单井TOC曲线，然后通过单井TOC曲线确定单井优质烃源岩垂向分布范围即垂向深度与厚度；更优选地，烃源岩测井评价模型为TOC＝(a·lgR+b·Δt+c)/ρ，其中R为烃源岩电阻率，Ω·m；Δt为烃源岩声波时差，μs/m；a、b和c为系数，ρ为密度测井值，g/cm3，其中，a、b、c通过目标区域部分单井的TOC含量的实测值以及测井资料采用多元回归分析获得；烃源岩测井评价模型是依托Passey等研究出的源岩测井计算理论上变换得来的，将声波和电阻率曲线迭置，一个电阻率对数刻度对应声波时差–164μs/m，非烃源岩层段对应两条曲线完全重迭的范围，而两条曲线的幅度差(ΔlogR)越大说明烃源岩有机质含量就越高。TOC曲线的获得还可以通过直接测定TOC含量的方式得到。在优选方案中利用测井计算结合单井地球化学方法解决垂向上厚度分布的问题。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，在建立烃源岩测井评价模型过程中，优选地，考虑到地下岩性变化快，陆相湖盆构造背景复杂等多方面问题，烃源岩测井评价模型的建立加入沉积和构造的概念，即对不同层段、不同沉积构造单元的烃源岩建立不同的烃源岩测井评价模型；具体准则包括：(1)针对不同层位烃源岩在沉积相背景和岩相上的差别，对不同层段烃源岩的评价建立不同的烃源岩测井评价模型；(2)针对不同的沉积构造单元建立不同的烃源岩测井评价模型。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，通过单井TOC曲线确定单井优质烃源岩垂向分布范围的方法包括：(1)根据TOC值初步识别出能够指示优质烃源岩的TOC曲线(优质烃源岩的TOC值较佳不低于2％，所述根据TOC值初步识别出能够指示优质烃源岩的TOC曲线，具体为识别出TOC值不低于2％的曲线)，将识别出的能够指示优质烃源岩的TOC曲线划分为稳定的TOC箱状曲线以及指示砂泥互层的不稳定的尖峰锯齿状TOC曲线，其中，稳定的TOC箱状曲线指示优质烃源岩，然而因为上述不稳定的尖峰锯齿状TOC曲线经常出现在前三角洲、浅湖和半深湖-深湖之中所以其是否指示优质烃源岩有待进一步确定；(2)对出现不稳定的尖峰锯齿状TOC曲线的单井连续取心的烃源岩岩性组合段进行密集取样(一米的岩心可以但不限于取三块样品)，通过对所取样品进行岩心观测、总有机碳测定和热解分析检验烃源岩质量有无变化从而判断砂泥互层中的泥岩是否按照TOC取值归为优质烃源岩；其中，a、三角洲前缘-前三角洲的砂岩：砂岩岩性较细，颜色较浅，多以牵引流构造为特征，对湖相泥岩的干扰很频繁，主要影响浅湖相带烃源岩的发育条件，受到此类砂岩影响的层段基本发育差-非烃源岩；b、三角洲前缘滑塌浊积岩：砂岩岩性最细，多为粉砂级别，是以三角洲前缘砂体滑塌为源发育的低密度浊流，鲍马序列发育，此类砂体会增加相邻泥页岩的砂质含量，但是由于其水动力较弱，且出现并不频繁，所以受到此类浊积岩干扰的烃源岩发育环境会很快恢复，烃源岩总体丰度类型不受影响；(3)统计步骤(1)、步骤(2)中识别出的优质烃源岩的分布范围。不稳定的尖峰锯齿状TOC曲线对应的TOC高值是否可信，很大程度上影响了优质烃源岩分布预测的可靠性，该优选方案有助于准确优质烃源岩的分布范围。
在上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，优选地，在步骤5)中利用地震资料确定优质烃源岩横向上的分布变化的方法包括以下步骤：(1)利用声波时差、密度、自然伽马测井曲线和TOC曲线(TOC曲线的获得方法通过上述建立烃源岩测井评价模型的方法获得)，在单井合成记录上进行烃源岩标定，识别优质烃源岩在地震剖面上的地震相特征，在识别出优质烃源岩地震相的基础之上，对其进行精细的地震资料解释(例如20m×20m)；(2)再利用合成地震记录对能反映岩性变化的地震属性进行标定，筛选出代表优质烃源岩的最佳的地震属性；(3)以优质烃源岩的地震解释层为中心，上下取20-80ms(较佳取20-40ms)计算时窗进行地震属性的提取，确定优质烃源岩横向上的分布变化。更优选地，所述地震属性包括相位、频率、振幅中的一种或两种以上的组合；进一步优选地，所述地震属性为振幅，具体的，地震属性可以但不限于包括最大绝对振幅、最小振幅、最大波谷振幅、均方根振幅、弧长等中的一种或两种以上的组合。通常情况下，优质烃源岩具有高声波时差和低波阻抗的特点，与周围的砂岩之间有明显的差异。当地震波从砂岩传入有机质含量高的泥岩或页岩时，在岩性界面上会形成强烈的地震反射。在一具体实施例中，烃源岩标定后，标定出能反映岩性变化的地震属性为连续性好、高振幅、低频并发育平行-亚平行结构的地震属性，筛选出代表优质烃源岩的地震相特征为对应T4(沙一段底界面)上的两到三根稳定的强轴(“两红夹一黑”)，反映了暗色的湖泊泥岩沉积，侧向上延续性非常好，极易追踪。一般岩性的分析主要应用与振幅相关的属性，例如均方根振幅、总振幅、弧长等，通过目标区域地震数据内属性的提取和分析可以采用跟岩性关系最密切的均方根振幅来分析的分布范围。以优质烃源岩的地震解释层为中心，上下取20-80ms计算时窗进行地震属性的提取，确定优质烃源岩横向上的分布变化过程中，根据地震属性提取结果结合地震剖面上根据时深关系换算的烃源岩地震反射厚度可以弥补无井或者少井的区域无法通过测井资料确定单井优质烃源岩垂向分布范围的问题。根据时深关系换算的烃源岩地震反射厚度通常仅应用于无井或者少井的区域，因为时深关系不是完全精准的会存在一定误差，对于井位较多的区域任然以步骤4)提供的方法确定的目标区域的主力烃源岩层段优质烃源岩垂向分布范围为主。地震属性分布结合地震剖面解释可以确定优质烃源岩横向上的分布变化，从而更准确地描述优质烃源岩平面上的分布特征。
上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，基于沉积中心和/或沉降中心、和古水深的分布，利用浪基面的深度厘定浅湖、半深湖-深湖的分布范围；通常情况下是基于沉积中心，如果现有数据不足以描述沉积中心，可以根据构造沉降分析，寻找沉降中心辅助完成厘定浅湖、半深湖-深湖的分布范围。通常情况下断陷湖泊的沉积中心和沉降中心偏差不大。
上述湖相优质烃源岩分布的预测方法中，主力烃源岩层段信息通常由油田直接提供，通常油田会通过实验和沉积构造背景对主力烃源岩层段有个大致判断，具体的，可以但不限于通过烃源岩取样的基础丰度、类型和成熟度实验中的一种或两种以上的组合进行判断，较为常用的实验包括有机碳分析、热解分析、干酪根镜检和干酪根元素分析中的一种或两种以上的组合。在一具体实施例中划分标准请参见表3。
表3
烃源岩级别 有机碳含TOC(％) 氯仿沥青“A”含量(％) 总烃HC(μg/g) 产烃潜量S<sub>1</sub>+S<sub>2</sub>(mg/g)
好 >2.0 >0.1 >500 >6.0
中 0.6-2.0 0.05-0.1 200-500 2.0-6.0
差 0.4-0.6 0.01-0.05 100-200 0.5-2.0
非烃源岩 <0.4 <0.01 <100 <0.5
上述湖相优质烃源岩分布的预测方法，通过沉积有机相类型的划分厘定有利于优质烃源岩发育的优势相带的范围解决了优质烃源岩平面分布问题，通过测井资料解决垂向上的分布问题，通过地震资料分析解决了优质烃源岩横向上的分布变化问题；垂向、横向和平面的综合控制可以较为准确的确定出优质烃源岩的分布特征，准确预测优质烃源岩的分布。
本发明在古湖泊环境恢复、烃源岩发育时期古湖泊模型的建立和有利于烃源岩发育的优势沉积有机相带厘定的基础上，将地质、地球化学和地球物理方法有机地结合，优化了优质烃源岩发育分布的综合预测技术，有利于富烃洼槽的厘定，对精细勘探阶段遴选有利油气勘探方向和地区有很好的指导作用(在一具体实施例中，综合应用地质、地球物理和地球化学方法预测优质烃源岩发育分布的技术路线如图1所示)。具体的，通过地质和地球化学方法可以恢复优质烃源岩发育时期的古湖泊环境并建立古湖泊模式，在此基础上结合由地质和地球化学方法得到的沉积环境、有机质丰度、有机质类型进行沉积有机相类型的具体划分并厘定了有利于优质烃源岩发育的优势相带的平面分布范围；通过地球物理和地球化学方法预测优质烃源岩在垂向、侧向上的分布特征，具体为通过测井资料确定优质烃源岩的垂向分布特征，利用地震资料确定优质烃源岩横向变化；从而精确预测优质烃源岩在垂向、侧向(横向)和平面上的展布特征。在一具体实施例中，利用地球物理和地球化学方法建立烃源岩丰度的计算公式，从而确定优质烃源岩的垂向厚度及分布特征，并且通过识别优质烃源岩的地震相特征、提取代表优质烃源岩地震反射的属性分析确定优质烃源岩的横向变化。
本发明基于优质烃源岩的发育机理以“有利相带”为主线，有效地预测优质烃源岩的分布规律，为富烃凹陷的精细勘探服务。具体的，本发明在烃源岩发育机理和沉积有机相分布预测的基础上，应用钻井地质、地球化学、测井与地震综合技术，实现了以优质烃源岩发育有利相带为核心，地质、地球化学和地球物理参数之间相互印证的关系，确定烃源岩发育的层位与厚度。
附图说明
图1为综合应用地质、地球物理和地球化学方法预测优质烃源岩发育分布技术路线图。
图2为利用孢粉化石分布分析目标区域古气候变化图。
图3为烃源岩的无机碳氧同位素(δ13Ccarb，δ18Ocarb)，δ13Ccarb和δ18Ocarb值具有相关性代表封闭型湖泊特征，无相关性代表开放型湖泊特征。
图4A为饶阳凹陷沙一下亚段烃源岩分子地球化学特征图。
图4B为利用同位素和元素参数表征烃源岩目的层段发育时期的水体古盐度、有机质生产力和氧化还原条件的变化图。
图5A为沙一下亚段烃源岩发育时期古湖泊模式图。
图5B为沙三上亚段烃源岩发育时期古湖泊模式图。
图5C为沙三下亚段烃源岩发育时期古湖泊模式图。
图6A为利用地层残余厚度和古生物化石含量分布特征恢复的古地貌图。
图6B为恢复的古水深分布图。
图6C为浪基面深度图。
图6D为多门类古生物深度迭合处理方法示意图。
图7A-图7E为基于沉积环境、古湖泊模式、有机质丰度、有机质类型对沙一下亚段发育时期的沉积有机相进行划分并厘定优势相分布范围图。
图8A-图8C为优质烃源岩的测井相特征和关键井密集取样岩心综合柱状图(用于识别砂泥互层段优质烃源岩)。
图9为沙一下亚段优质烃源岩地震相特征(T4u和T4反射层之间)图。
图10为利用地震属性提取(均方根振幅属性)分析优质烃源岩分布范围。
图11为饶阳凹陷沙一下亚段优质烃源岩的发育分布范围。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
饶阳凹陷属于冀中坳陷最富的油气凹陷，探明储量占冀中坳陷总探明储量60％以上。截止2013年底，累计探井1575口，获工业油流井720口，已获得潜山与古近系－新近系探明油气田19个。虽然已达到较高勘探程度，但是饶阳凹陷探区仍然具有较大的油气资源潜力，渤海湾盆地华北油田饶阳凹陷主要发育沙河街组一段下亚段(沙一下亚段)、沙河街组三段上亚段(沙三上亚段)和沙河街组三段下亚段(沙三下亚段)三个主力烃源岩层段。以沙河街组一段下亚段湖相优质烃源岩分布的预测方法为例，说明湖相优质烃源岩分布的预测方法。
本实施例提供一种渤海湾盆地华北油田饶阳凹陷沙河街组一段下亚段湖相优质烃源岩分布的预测方法，该方法包括：
1)利用地球化学方法恢复沙河街组一段下亚段(沙一下亚段)发育时期的古湖泊模式：其中，恢复古湖泊模式包括恢复古气候特征、恢复古湖泊类型、恢复有机质的来源、恢复古生产力、恢复水体性质；其中，水体性质包括水体氧化还原特征、水体成层性、水体盐度。
A、古气候特征通过孢粉组合特征进行恢复，具体通过蕨类孢子、裸子类花粉、被子类花粉组合特征进行判断，具体请参见图2；沙一下亚段古气候特征为干旱。
B、古湖泊类型的恢复方法：(1)根据地层岩性组合、沉积相展布及沉积中心的分布特征厘定浅湖、半深湖和深湖的范围，判断出湖泊的物源方向；(2)根据烃源岩的无机碳、氧同位素的分布特征，利用两个同位素的相关性判断湖泊水体的封闭性，相关性好说明水体封闭，相关性不好说明水体是开放型的(沙一下亚段利用部分井位进行水体开放、封闭的相关性判断如图3所示，其中，N1井位于霸县凹陷用以进行对比，霸县凹陷是开放型湖泊)；(3)步骤(2)得出的结论结合步骤(1)得到的湖泊的物源方向和厘定的浅湖、半深湖和深湖的范围，判断出湖泊属于开放型的过水湖泊还是封闭型的湖泊；沙一下亚段发育的古湖泊为封闭型湖泊。
C、有机质的来源的恢复方法：利用生物标志物表征有机质的来源，即表征真核生物(主要是藻类和高等植物)、浮游植物(细菌)及陆源有机质的相对贡献潜力，其中，生物标志物通过烃源岩GC/MS实验进行测定；
生物标志物包括甾烷/藿烷(S/H)参数、C19三环萜烷/C23三环萜烷(C19/C23TT)参数、C20三环萜烷/C23三环萜烷(C20/C23TT)参数和C24四环萜烷/C26三环萜烷(C24Tet/C26TT)参数。沙一下亚段烃源岩分子的S/H参数、C19/C23TT参数、C20/C23TT参数和C24Tet/C26TT参数统计请参见表4A。沙一下亚段各井S/H参数、C19/C23TT参数具体数据请参见图7A、图7B。(以S/H参数、C19/C23TT参数具体表征各井的有机质来源)。
古生产力(即有机质生产力)的恢复方法：不同洼槽、不同层段烃源岩发育时期的湖泊古生产力均通过有机质碳同位素(δ13Corg)含量、生物磷(Porg)含量、元素磷/铝指数(P/Al)、磷/钛指数(P/Ti)进行表征有机质碳同位素偏正，生物磷、元素磷/铝(P/Al)和磷/钛(P/Ti)含量高，说明湖泊的古生产力较大；沙一下亚段古生产力表征请参见图4B；概括而言，沙一下亚段具有中等生产力。
水体氧化还原特征的恢复方法：水体氧化还原特征通过姥鲛烷/植烷(Pr/Ph)参数、重排甾烷指数C27DiaST/C27ST、钼富集指数(EFMO)、铀富集指数(EFU)、(C:P)org进行表征，其中姥鲛烷/植烷参数高值代表了氧化环境、低值代表了缺氧的还原环境，钼、铀富集系数(EF)参数的高值代表了缺氧的还原环境、低值代表氧化环境，重排甾烷指数C27DiaST/C27ST参数的低值代表了缺氧贫黏土或碳酸盐岩烃源岩即代表了缺氧的还原环境，(C:P)org参数值越高说明越还原，含氧越少；沙一下亚段烃源岩分子的Pr/Ph参数、C27DiaST/C27ST参数统计请参见表4A，沙一下亚段的水体氧化还原特征表征请参见图4B；沙一下亚段各井Pr/Ph参数具体请参见图7A；概括而言，沙一下亚段古湖泊水体为强还原条件。
水体成层性的恢复方法：水体成层性通过伽马蜡烷指数伽马蜡烷/αβ-C30藿烷(G/H)参数进行表征；沙一下亚段烃源岩分子的G/H参数统计请参见表4A；沙一下亚段各井的G/H参数具体请参见图7B。
水体盐度(即水体古盐度)的恢复方法：水体盐度通过烃源岩样品的白云石含量参数、硼/镓指数参数、锶/钡指数参数进行表征，白云石含量的增多，硼含量、硼/镓、锶/钡的高值均代表了湖泊水体咸化的特征；沙一下亚段的水体盐度表征请参见图4B；概括而言，沙一下亚段古湖泊为高盐度水体。
2)基于沉积中心和沉降中心和古水深的分布、利用浪基面的深度厘定沙河街组一段下亚段发育浅湖、半深湖-深湖的分布范围，具体方法为：(1)基于沉积中心和沉降中心大致圈定湖泊的范围，沉积中心、沉降中心对应半深湖-深湖的位置，其中湖泊的范围即为浅湖、半深湖的总体范围；(2)在此基础上再基于古水深的分布配合浪基面具体厘定浅湖的分布范围、半深湖-深湖的分布范围，其中，浅湖与半深湖-深湖的划分利用浪基面进行，浪基面以下的深度范围为半深湖-深湖，以上的就是浅湖；
其中，沉积中心、沉降中心分布通过对单井沉积速率、沉降速率的恢复，结合断层活动性与地层残余厚度的平面分布规律进行判断，沉积中心、沉降中心有高的沉积速率和沉降速率，厚的地层残余厚度和较强的断层活动性，通过这些沉积速率、沉降速率、地层残余厚度、断层活动性的平面分布特征判断沉积中心、沉降中心的位置(反映沙一下亚段沉积、沉降中心的古地貌图具体参见图6A)；
其中，古水深的分布通过古生物标志进行判断，具体为：统计单井样品所含的古生物类别，根据不同门类古生物类别所代表的深度范围对单井样品所含的各古生物进行多门类深度迭合处理判断单井样品所含的各古生物类别是否存在共同的深度范围，(1)当存在共同的深度范围时，则该单井的古水深即为迭合处理所得到的深度范围的中值；(2)不存在共同的深度范围时，则通过古生物丰度特征判断是否存在丰度明显占优的古生物类别，①如果具有丰度明显占优的古生物类别，且这些明显占优的古生物经深度迭合处理后具有共同的深度范围，则该单井的古水深即为丰度明显占优的古生物经深度迭合处理后所得到的深度范围的中值；②如果不具有丰度明显占优的古生物类别，或者具有丰度明显占优的古生物类别但是这些明显占优的古生物经深度迭合处理后不具有共同的深度范围，则根据岩性特征判断该单井水深特征为深水还是浅水，在此基础上对单井样品所含各古生物进行筛选，筛选出的古生物指示的水深范围与岩性特征判断的单井水深特征相同，将筛选出的古生物进行深度迭合处理，该单井的古水深即为筛选出的古生物进行深度迭合处理所得到的深度范围的中值；所述深度迭合处理是指确定出单井样品所含的古生物类别所代表的共同的深度范围，其深度迭合处理过程示意图如图6D所示；再把按这种方法获得的各井古水深值投点到渤海湾盆地华北油田饶阳凹陷沙一下亚段区域内，编制古水深等值线图(沙一下亚段的古水深图具体参见图6B)；
其中，浪基面的深度通过古生物介形虫确定，具体为：通过对古生物介形虫的分异度的计算，得到的分异度最大位置即为介形虫的优势分异度，优势分异度对应的古水深值即为浪基面的深度(沙一下亚段的浪基面深度判断具体参见图6C)。
3)从沉积环境、古湖泊模式、有机质丰度、有机质类型(即干酪根类型)出发对沙一下亚段单井进行沉积有机相类型的划分(划分标准请参见表4)，然后厘定沙一下亚段有利于优质烃源岩发育的优势相带的平面分布范围；沙一下亚段沉积有机相的划分及优势相分布范围如图7A-图7E所示。
表4
4)在沙一下亚段上，建立烃源岩测井评价模型，然后利用测井资料确定单井TOC曲线，然后通过单井TOC曲线确定单井优质烃源岩垂向分布范围即垂向深度与厚度，根据多口井进行差值绘制平面分布厚度等值线，确定沙一下亚段优质烃源岩垂向分布范围；得到的沙一下亚段各井的厚度数据请参见图11；
其中，烃源岩测井评价模型为TOC＝(a·lgR+b·Δt+c)/ρ，其中R为烃源岩电阻率，Ω·m；Δt为烃源岩声波时差，μs/m；a、b和c为系数，ρ为密度测井值，g/cm3，其中，a、b、c通过目标区域部分单井的TOC含量的实测值以及测井资料采用多元回归分析获得；
其中，烃源岩测井评价模型的建立加入沉积和构造的概念，具体的：(1)针对不同层位烃源岩在沉积相背景和岩相上的差别，对不同层段烃源岩的评价建立不同的烃源岩测井评价模型；(2)针对不同的沉积构造单元建立不同的烃源岩测井评价模型；
通过单井TOC曲线确定单井优质烃源岩垂向分布范围的方法包括：(1)识别出能够指示优质烃源岩的稳定的TOC箱状曲线以及指示砂泥互层的不稳定的尖峰锯齿状TOC曲线，其中，因为上述不稳定的尖峰锯齿状TOC曲线经常出现在前三角洲、浅湖和半深湖-深湖之中所以其是否指示优质烃源岩有待进一步确定；(2)对单井连续取心的烃源岩岩性组合段进行密集取样(一米的岩心可以但不限于取三块样品)，通过对所取样品进行岩心观测、总有机碳测定和热解分析检验烃源岩质量有无变化从而判断砂泥互层中的泥岩是否按照TOC取值归为优质烃源岩；其中，a、三角洲前缘-前三角洲的砂岩：砂岩岩性较细，颜色较浅，多以牵引流构造为特征，对湖相泥岩的干扰很频繁，主要影响浅湖相带烃源岩的发育条件，受到此类砂岩影响的层段基本发育差-非烃源岩；b、三角洲前缘滑塌浊积岩：砂岩岩性最细，多为粉砂级别，是以三角洲前缘砂体滑塌为源发育的低密度浊流，鲍马序列发育，此类砂体会增加相邻泥页岩的砂质含量，但是由于其水动力较弱，且出现并不频繁，所以受到此类浊积岩干扰的烃源岩发育环境会很快恢复，烃源岩总体丰度类型不受影响；(3)统计步骤(1)、步骤(2)中识别出的优质烃源岩的分布范围(优质烃源岩的测井相特征结合关键井密集取样岩心识别砂泥互层段优质烃源岩如图8A-图8C所示)。
5)利用地震资料确定沙一下亚段优质烃源岩横向上的分布变化；
利用地震资料确定沙一下亚段优质烃源岩横向上的分布变化的方法包括以下步骤：(1)利用自然电位(SP)、声波时差(AC)、密度(DEN)、自然伽马(GR)测井曲线和TOC曲线在单井合成记录上进行烃源岩标定，识别出单井上优质烃源岩具有高声波时差、高电阻率、低密度、箱型TOC曲线的测井相特征，并在基础上识别优质烃源岩在地震剖面上的地震相特征，在识别出优质烃源岩提振相特征的基础之上，对其进行精细的地震资料解释(20m×20m)；(2)再利用合成地震记录对能反映岩性变化的地震属性进行标定，筛选出代表优质烃源岩的最佳的地震属性；(3)以优质烃源岩的地震解释层为中心，以20ms和40ms的扫描时窗来提地震解释中代表优质烃源岩的同相轴的均方根振幅属性，确定优质烃源岩横向上的分布变化。(沙一下亚段优质烃源岩地震相特征(T4u和T4反射层之间)如图9所示，利用地震属性提取(均方根振幅属性)分析优质烃源岩分布范围如图10所示)。
6)利用步骤3)厘定的沙一下亚段有利于优质烃源岩发育的优势相带的平面分布范围、步骤4)确定的沙一下亚段优质烃源岩垂向分布范围、步骤5)确定的沙一下亚段优质烃源岩横向上的分布变化绘制饶阳凹陷沙一下亚段优质烃源岩的发育分布图，得到所述湖相优质烃源岩的具体分布；饶阳凹陷沙一下亚段优质烃源岩的发育分布图如图11所示。
简而言之，恢复得到的沙一下亚段的古湖泊模式及水深概况为，干旱、封闭型湖泊、高盐度水体、水深浅(浪基面约7.5m)、中等有机质生产力、湖泊水体强还原条件(如图5A所示)证实优质烃源岩发育于半深湖相，厘定了半深湖相及其对应的沉积有机相A与B的分布范围。
阐明了烃源岩发育优势沉积有机相具有低陆源有机质输入(低C19TT/C23TT)和高藻类贡献(高S/H)，以及强还原环境(低Pr/Ph、低Th/U、高Mo和U含量)的特征。揭示了饶阳凹陷沙一下亚段烃源岩发育优势相带集中在中北部的分布规律。识别出单井上优质烃源岩具有高声波时差、高电阻率、低密度、箱型TOC计算曲线的测井相特征和剖面上具有连续性好、高振幅、低频率、发育平行-亚平行结构的地震相特征，并以20ms和40ms的扫描时窗来提地震解释中代表优质烃源岩的同相轴的均方根振幅属性，结合沉积有机相分布分析烃源岩的平面分布特征。最终得出，饶阳凹陷沙一下亚段优质烃源岩主要分布在马西、任西、河间、留西和武强洼槽。马西洼槽发育沙一下亚段优质烃源岩，厚度为20m-110m；任西洼槽发育沙一下亚段，厚度为20m-70m；河间洼槽发育沙一下亚段，厚度为30m-80m。
利用与上述渤海湾盆地华北油田饶阳凹陷沙河街组一段下亚段湖相优质烃源岩分布的预测方法相同的方法，对渤海湾盆地华北油田饶阳凹陷沙河街组三段上亚段(沙三上亚段)和沙河街组三段下亚段(沙三下亚段)两个主力烃源岩层段分别进行湖相优质烃源岩分布的预测，恢复得到的沙三上亚段、沙三下亚段模式的古湖泊模式及水深概况为，沙三上亚段模式：干旱、封闭型湖泊、较高盐度水体、水深中等(浪基面约9.5m)、较高有机质生产力和湖泊水体强还原条件(如图5B所示)；沙三下亚段模式：湿润、开放型、低盐度水体、水深较大(浪基面约9.5m)、较高有机质生产力和湖泊水体还原环境(如图5C所示)。最终得出，饶阳凹陷沙三上亚段优质烃源岩主要分布在河间、留西洼槽，河间洼槽发育沙三上亚段，厚度为10m-50m，留西洼槽发育沙三上亚段，厚度为10m-30m；饶阳凹陷沙三下亚段优质烃源岩主要分布在马西、武强洼槽。马西洼槽发育沙三下亚段优质烃源岩，厚度为45m-100m，武强洼槽发育沙三下亚段，厚度为20m-70m。
总之，饶阳凹陷优质烃源岩发育于沙一下亚段、沙三上亚段和沙三下亚段，主要分布在马西、任西、河间、留西和武强洼槽。马西洼槽发育沙一下亚段和沙三下亚段优质烃源岩，厚度分别为20m-110m，45m-100m；任西洼槽发育沙一下亚段，厚度为20m-70m；河间洼槽发育沙一下亚段和沙三上亚段，厚度分别为30m-80m，10m-50m；留西洼槽发育沙三上亚段，厚度为10m-30m；武强洼槽发育沙三下亚段，厚度为20m-70m。揭示了不同层位不同构造单位(洼槽)内优质烃源岩的分布特征。

Claims (11)

1.一种湖相优质烃源岩分布的预测方法，该方法包括如下步骤：
1)针对目标区域的主力烃源岩层段，分别利用地球化学方法恢复烃源岩发育时期的古湖泊模式；其中，恢复古湖泊模式包括：恢复有机质的来源、恢复水体性质；其中，水体性质包括水体成层性、水体氧化还原特征；
2)针对目标区域的主力烃源岩层段，分别基于沉积和/或沉降中心、以及古水深的分布，利用浪基面的深度厘定浅湖、半深湖-深湖的分布范围；
3)针对目标区域的主力烃源岩层段，分别从沉积环境、古湖泊模式、有机质丰度、有机质类型出发对各单井进行沉积有机相类型的划分，然后根据划分的各单井的有机相类型厘定有利于优质烃源岩发育的优势相带的平面分布范围；
4)针对目标区域的主力烃源岩层段，分别利用测井资料确定各单井优质烃源岩垂向分布范围即垂向深度与厚度，根据确定的各单井的优质烃源岩垂向分布范围采用插值法绘制优质烃源岩平面分布厚度等值线图，确定优质烃源岩垂向分布范围；
5)针对目标区域的主力烃源岩层段，分别利用地震资料确定优质烃源岩横向上的分布变化；
6)针对目标区域的主力烃源岩层段，分别利用步骤3)厘定的优质烃源岩发育的优势相带的平面分布范围、步骤4)确定的优质烃源岩垂向分布范围、步骤5)确定的优质烃源岩横向上的分布变化绘制优质烃源岩的发育分布图；从而得到目标区域的主力烃源岩层段的湖相优质烃源岩的具体分布即湖相优质烃源岩分布的预测结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤1)中，所述水体成层性通过伽马蜡烷指数参数进行表征，其中伽马蜡烷指数指伽马蜡烷/αβ-C30藿烷即G/H；
优选地，水体成层性包括稳定水体分层、较稳定水体分层、水体分层现象弱、无水体分层中的一种或两种以上；
更优选地，当G/H≥0.35时，代表稳定水体分层；当0.35＞G/H≥0.25时，代表较稳定水体分层；当0.25＞G/H≥0.15时，代表较水体分层现象弱；当0.15＞G/H时，代表无水体分层现象。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤1)中，所述水体氧化还原特征通过姥鲛烷/植烷参数即Pr/Ph、重排甾烷指数C27DiaST/C27ST参数、氧化还原敏感元素富集系数参数中的一种或两种以上的组合进行表征；
优选地，所述氧化还原敏感元素富集系数包含钼富集指数、铀富集指数中的一种或两种；
优选地，水体氧化还原特征包括强还原环境、还原环境、弱还原环境、氧化环境中的一种或两种以上的组合；当使用姥鲛烷/植烷参数表征水体氧化还原特征时，优选地，当0.4＞Pr/Ph≥0.2时，代表强还原环境；当0.8＞Pr/Ph≥0.4时，代表还原环境；当1＞Pr/Ph≥0.8时，代表弱还原环境；当Pr/Ph≥1时，代表氧化环境；当使用钼富集指数表征水体氧化还原特征时，优选地，当钼富集指数≥3时，代表强还原环境；当3＞钼富集指数≥1.3时，代表还原环境；当1.3＞钼富集指数≥1时，代表弱还原环境；当钼富集指数≥1时，代表氧化环境；当使用铀富集指数表征水体氧化还原特征时，优选地，当铀富集指数≥3时，代表强还原环境；当3＞铀富集指数≥1.3时，代表还原环境；当1.3＞铀富集指数≥1时，代表弱还原环境；当铀富集指数≥1时，代表氧化环境。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，在步骤1)中，有机质的来源的判断通过如下方法进行：利用生物标志物判断真核生物、浮游植物及陆源有机质的相对贡献潜力；
优选地，生物标志物包括甾烷/藿烷参数、4-甲基甾烷参数、C19三环萜烷/C23三环萜烷参数、C20三环萜烷/C23三环萜烷参数和C24四环萜烷/C26三环萜烷参数中的一种或两种以上的组合；更优选地，生物标志物包括甾烷/藿烷参数、C19三环萜烷/C23三环萜烷参数、C20三环萜烷/C23三环萜烷参数；
优选地，有机质的来源包括水生低等生物贡献，藻类贡献为主、有部分陆源输入，陆源有机质多、也有部分藻类贡献，陆源有机质为主、藻类少，陆源有机质贡献为主中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，步骤2)的具体方法为：(1)基于沉积和/或沉降中心大致圈定湖泊的范围，沉积中心、沉降中心通常对应半深湖-深湖的位置，其中湖泊的范围即为浅湖、半深湖的总体范围；(2)在此基础上再基于古水深的分布配合浪基面具体厘定浅湖的分布范围、半深湖-深湖的分布范围，其中，浅湖与半深湖-深湖的划分利用浪基面进行，浪基面以下的深度范围为半深湖-深湖，浪基面以上的深度范围为浅湖；
优选地，沉积和/或沉降中心分布通过对单井沉积速率、沉降速率的恢复，结合断层活动性与地层残余厚度的平面分布规律进行判断；
优选地，古水深的分布通过古生物标志进行判断，具体为先通过古生物标志确定各单井的古水深，再将确定的各单井的古水深值投点到目标区域内，编制古水深等值线图；更优选地，通过古生物标志确定各单井的古水深的方法包括：通过总结不同古生物类别所代表的深度范围，针对单井样品进行多门类深度迭合处理得到深度范围，深度迭合处理得到深度范围结合古生物丰度特征、岩性特征进行综合判定，确定出单井样品所指示的大致古水深；
优选地，浪基面的深度通过古生物介形虫确定，具体为通过对古生物介形虫的分异度的计算，得到的分异度最大位置即为介形虫的优势分异度，优势分异度对应的古水深值即为浪基面的深度。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中，有机质丰度通过机碳含量参数、残留烃+热解烃参数、氯仿沥青A参数、氢指数中的一种或两种以上的组合进行表征。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中，上述从沉积环境、古湖泊模式、有机质丰度、有机质类型出发对目标区域的主力烃源岩层段上的单井进行沉积有机相类型的划分通过下表的划分标准划分为A、B、C、D、E五个类型的沉积有机相，
其中A型沉积有机相、B型沉积有机相为优质烃源岩发育的优势相带。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤1)中，恢复古湖泊模式进一步包括恢复古气候特征、恢复古湖泊类型、恢复古生产力中的一种或两种以上的组合；
优选地，古气候特征通过孢粉组合特征、元素参数和X-射线衍射粘土矿物含量中的一种或两种以上的组合进行判断；
优选地，根据地层岩性组合、沉积相展布及沉积中心的分布特征，结合烃源岩的无机碳、氧同位素实验分析，判断识别出不同凹陷的古湖泊类型，即判断识别出不同凹陷的古湖泊为开放型的过水湖泊还是封闭型的湖泊；更优选地，根据地层岩性组合、沉积相展布及沉积中心的分布特征，结合烃源岩的无机碳、氧同位素实验分析，判断识别出不同凹陷的古湖泊类型的方法包括：(1)根据地层岩性组合、沉积相展布及沉积中心的分布特征厘定浅湖、半深湖和深湖的范围，判断出古湖泊的物源方向；(2)根据烃源岩的无机碳、氧同位素的分布特征，利用两个同位素的相关性判断古湖泊水体的封闭性，相关性好说明水体封闭，相关性不好说明水体是开放型的；(3)步骤(2)得出的结论结合步骤(1)得到的古湖泊的物源方向和厘定的浅湖、半深湖和深湖的范围，判断出不同凹陷的古湖泊属于开放型的过水湖泊还是封闭型的湖泊；
优选地，不同洼槽、不同层段烃源岩发育时期的古湖泊古生产力均通过有机质碳同位素含量、生物磷含量、元素磷/铝指数、磷/钛指数中的一种或两种以上的组合进行表征。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤1)中，水体性质进一步包括水体盐度；
优选地，水体盐度通过烃源岩样品的全岩X-射线衍射矿物含量参数、水体盐度敏感元素参数中的一种或两种以上的组合进行表征；
更优选地，烃源岩样品的全岩X-射线衍射矿物含量参数包括方解石含量参数、白云石含量参数、黄铁矿含量参数中的一种或两种以上的组合，水体盐度敏感元素参数包括硼含量参数、硼/镓指数参数、锶/钡指数参数中的一种或两种以上的组合。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤4)中，利用测井资料确定单井优质烃源岩垂向分布范围的方法包括：建立烃源岩测井评价模型，然后利用测井资料确定单井TOC曲线，然后通过单井TOC曲线确定单井优质烃源岩垂向分布范围即垂向深度与厚度；
优选地，烃源岩测井评价模型为TOC＝(a·lgR+b·Δt+c)/ρ，其中R为烃源岩电阻率，Ω·m；Δt为烃源岩声波时差，μs/m；a、b和c为系数，ρ为密度测井值，g/cm3，其中，a、b、c通过目标区域部分单井的TOC含量的实测值以及测井资料采用多元回归分析获得；
优选地，对不同层段、不同沉积构造单元的烃源岩建立不同的烃源岩测井评价模型；
优选地，通过单井TOC曲线确定单井优质烃源岩垂向分布范围的方法包括：(1)根据TOC值初步识别出能够指示优质烃源岩的TOC曲线，将识别出的能够指示优质烃源岩的TOC曲线划分为稳定的TOC箱状曲线以及指示砂泥互层的不稳定的尖峰锯齿状TOC曲线，其中，稳定的TOC箱状曲线指示优质烃源岩；(2)对出现不稳定的尖峰锯齿状TOC曲线的单井连续取心的烃源岩岩性组合段进行密集取样，通过对所取样品进行岩心观测、总有机碳测定和热解分析检验烃源岩质量有无变化从而判断砂泥互层中的泥岩是否按照TOC取值归为优质烃源岩；更优选地，所述根据TOC值初步识别出能够指示优质烃源岩的TOC曲线，具体为识别出TOC值不低于2％的曲线。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤5)中，利用地震资料确定优质烃源岩横向上的分布变化的方法包括以下步骤：(1)利用声波时差、密度、自然伽马测井曲线和TOC曲线，在单井合成记录上进行烃源岩标定，识别优质烃源岩在地震剖面上的地震相特征，在识别出优质烃源岩地震相的基础之上，对其进行精细的地震资料解释；(2)再利用合成地震记录对能反映岩性变化的地震属性进行标定，筛选出代表优质烃源岩的最佳的地震属性；(3)以优质烃源岩的地震解释层为中心，上下取20-80ms计算时窗进行地震属性的提取，确定优质烃源岩横向上的分布变化；
优选地，所述地震属性包括相位、频率、振幅中的一种或两种以上的组合；进一步优选地，所述地震属性为振幅。
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