(1)含煤岩系是主要烃源岩
据天然气碳同位素分析资料：δ13C1主要为-45‰～-25‰，少数＜-50‰，δ13C2与δ13C1的差值(δ13C2-δ13C1)为1‰～18‰；春晓气田与平湖2井、平湖3井、玉泉1井烃类气体的碳同位素分析均富集重碳同位素(-34.29‰～-26‰)，δ13C1值为-39.9‰～-34.29‰，δ13C2值为-27.1‰～24.7‰，δ13C3值为-26.5‰～-24.1‰，属于煤成热解气。轻烃指纹参数C7正构烷烃、异构烷烃和环烷烃比值基本相似，C6正构烷、异构烷的环烷烃比值分别与不同地区或层段的平湖组煤和泥质岩脱附气以及平湖组和花港组油(凝析油和轻质油)的对比，也进一步证明了区内天然气和凝析油(轻质油)都与平湖组含煤岩系有亲缘关系，气和油具同源性(图10-109)(郜建军等，1994)。
图10-109 东海西湖凹陷工业气流气/岩轻烃指纹参数对比图
(2)西湖凹陷主要含煤岩系
西湖凹陷是东海陆架盆地新生代含煤岩系发育最全的构造单元之一，主要有始新统平湖组(E2p)、渐新统花港组(E3h)、中新统龙井组(N11l)、玉泉组(N21y)和上新统柳浪组(N2l)。工业煤成气(油)田烃源岩主要是平湖组，次为花港组含煤岩系(表10-39)。龙井组、玉泉组、柳浪组含煤岩系源岩多处于未熟-低成熟阶段，生烃潜力相对较小。据地震资料，在凹陷深部还发育有中、下始新统宝石组，据宝石1井资料，为半深水海湾环境，具一定的生烃潜力(李纯洁等，2004)，但资料太少。
表10-39 西湖凹陷烃源岩特征简表
(据上海海洋石油分公司，2011)
1)平湖组含煤岩系岩石组合及沉积环境
A.平湖组含煤岩系(中、晚始新世)(42～33.7Ma)沉积于从断陷向坳陷发展转化的转折时期，沉积水体及沉积环境转为比较稳定，沉积范围扩大，但沉降速率及沉积速率较大，沉积厚度1000～4000m。据岩性可分为下、中、上三段，三段地层中都夹有煤层，煤层占地层总厚度的3.0%～4.5%，煤层分布具有多、薄、散、广特点，(图10-110，表10-40)。
图10-110 西湖凹陷平湖组钻井中煤层厚度百分比柱状图
(据熊斌辉，2007)
表10-40 西湖凹陷平湖组钻井煤层统计表
续表
*：未钻穿平湖组。
(据熊斌辉，2007)
下段及中段砂岩基本上是泥质岩中的薄夹层，粒细、层薄(以小于5m为主)，砂岩层间距较大(10～110m)，具滨浅湖、滩坝砂或三角洲前缘席状砂特征；上段砂岩粒度变粗(有含砾砂岩)，单层厚度加大(厚度多大于6m)，层数也明显增多，反映出(扇)三角洲前缘水下分流河道砂特点。
B.平湖组为近海含煤岩系，在平湖组中既有海相生物化石，也有陆相生物化石，但生态特异，普见广盐性、生活于海水或海陆过渡环境的底栖有孔虫，在平湖3井和天外天1井还有少量生活于正常海水窄盐性浮游有孔虫，含有孔虫层位普遍，但属种单调，分异度低，壳体小而壳壁薄。也含有钙质超微化石、沟鞭藻化石和咸水—半咸水及淡水介形虫，其种属也单调。泥岩微量元素中硼含量平均值为84.2×10-6，最高为117×10-6，比正常陆相沉积物高，比正常海相沉积物低。薄片中常见自生海绿石，但丰度不大。
层序地层学研究表明，西湖凹陷平湖组沉积期发生过3次明显的海侵，以河口湾、潮坪和潮控三角洲相沉积为主，因此，平湖组沉积环境为经常有海水侵入，与广海有一定阻隔的淡化海湾、海陆交替的滨海、湖沼环境，形成全区大面积分布的近海型含煤岩系。从断陷向坳陷转换的构造背景，沉积速率高达120～485m/Ma(图10-111)。
沉积环境及其岩石组合，表明平湖组沉积处于快速沉降与充填速率保持相对平衡的稳定但又有频繁微动特点；因处于滨海，地势低平，水系和地形小的变化都可以使沼泽瞬间变成浅湖、平原、河道、甚至海滩，使煤层分布既多又广，但又不连续；含煤岩系具有厚度大、暗色泥质岩和煤层发育，具多沉积中心，并在凹陷中部为封闭海湾、深湖-半深湖沉积体系，可能发育有湖相泥质烃源岩(图10 112)。
C.据钻井资料统计，平湖组暗色泥岩最厚达864.5m，占地层总厚度的58.7%～87.7%；地震资料推测，全区暗色泥质岩厚度250～＞1800m，煤层厚0～70m，其中厚度＞1000m的暗色泥质岩分布区面积超过2×104km2(图10-113)。
图10-111 东海陆架盆地西湖凹陷沉降曲线和构造沉降速率图
1—构造沉降曲线；2—负荷沉降曲线；3—总沉降曲线
图10-112 西湖凹陷平湖组、花港组沉积相模式图
(据陶士振、邹才能，2005)
(a)平湖组；(b)花港组；
图10-113 西湖凹陷始新统平湖组厚度分布和沉积相略图
1—地层等厚线(m)；2—岩相界线；3—地层尖灭线；4—河流相；5—海湾相；6—滨岸相；7—钻井
D.含煤岩系烃源岩发育中心为三潭深凹、白堤深凹，在凹陷中心，煤层和炭质泥岩厚度大于50m，暗色泥质岩厚达1500m。如果以煤层平均厚度30m计算，西湖凹陷煤层体积为0.4×104km3(姜亮，2002)，显示了平湖组含煤岩系煤层及暗色泥质岩巨大的生烃潜力。
2)花港组含煤岩系岩石组合及沉积环境
A.花港组(渐新统)含煤岩系沉积于盆地坳陷发展阶段，厚约1000～2000m。沉积特点是：粒度较粗、颜色较杂。古生物除了广泛发育至今仍有争议的沟鞭藻外，主要为陆相生物组合(孢粉及轮藻)。泥岩中硼含量为24.2×10-6，B/Ga为1～3.37，Sr/Ba为0.14～0.48。显示了花港组为与海基本隔绝，但有一定咸度的陆相沉积环境。由于湖盆地形低凹，距海较近，海水有可能短暂与湖水相混，沟鞭藻可能是海水与湖水相混的间接证据。层序地层学研究也认为花港组沉积期发生过2次明显的海侵，以三角洲平原、三角洲前缘和泛海湖泊沉积为主，水体更浅。
B.据钻井资料，花港组下段暗色泥质岩厚123～364m，占地层总厚度的43.5%～57.1%；煤层和炭质泥岩厚5.1～27.5m，占地层总厚度的1.3%～2.8%。花港组上段暗色泥质岩厚132～562m，占地层总厚度的46.2%～55.6%；煤层和炭质泥岩一般为1.5～21.5m，占地层总厚度的0.5%～3.9%，表明具有一定的生烃潜力(表10-41)。
C.花港组沉积环境相对较差，暗色泥质岩发育区面积较小，不及西湖凹陷面积的1/5(姜亮、2002)，因此，花港组含煤岩系生烃潜力较平湖组差(表10-42)。
表10-41 西湖凹陷含煤岩系主要烃源岩厚度及泥地比统计表
注：131/41为泥岩厚度(m)/泥岩厚度与地层厚度的百分比(%)。
(据戴春山资料简化，2011)
表10-42 东海陆架盆地新生界烃源岩丰度简表
(据戴春山，2011资料修改)
(3)有机质类型及有机相
1)红外图谱及暗色泥质岩抽提物液态烃的C27-C29分析资料，海湾及潮坪相沉积物主要为半封闭海湾环境的有机物质，部分为开阔海的生物反映；半深湖与浅湖相泥质岩沉积物主要为湖泊水生生物及陆源高等植物；三角洲及泛滥平原沉积物有机质主要为陆源高等植物。因此，盆地中较有利沉积相带是半深湖相、半封闭海湾相、潮坪相、滨海沼泽相，其次为河控三角洲相、浅湖相和浅海相，河流泛滥平原相最差(表10-43)。
表10-43 西湖凹陷平湖组、花港组各沉积相带暗色泥质岩有机质丰度及有机相特征表
续表
2)平湖组、花港组有机质主要为腐殖型(Ⅲ型)，其中半深湖相、半封闭海湾相、潮坪相及浅海相以Ⅲ1型为主，滨海沼泽相为Ⅲ1型及Ⅲ2型，河流相及滨湖相泥质岩以Ⅲ2型为主。
3)沉积环境及相带不同，凹陷不同部位各组段有机质类型有较大差异。平湖组烃源岩有机质类型以保俶斜坡平北地区相对最好，Ⅲ1型约占3/4；其次为平中地区，Ⅲ1型及Ⅲ2型分别占1/3和2/3；天外天地区最差，有机质基本为Ⅲ2型。渐新统含煤岩系有机质类型在保俶斜坡区基本为Ⅲ2型。
4)据显微组分检测资料，泥质岩中脂镜组和镜质组含量普遍比较丰富，是主要成分，类脂组为次要组分，腐泥组和惰质组为微量组分(表10-44)；纵向上，从平湖组到柳浪组泥质岩镜质组含量由小变大，变化范围在33.40%～91.60%，脂镜组含量由大变小，变化范围为60.80%～6.58%。煤岩的有机显微组分，类脂组和脂镜组含量比泥质岩还要高，惰质组含量更低。泥质岩和煤层显微组分纵向上具有相似变化特征，即平湖组煤和泥质岩优于花港组，更优于龙井组、玉泉组和柳浪组。
表10-44 西湖凹陷含煤岩系泥质岩和煤有机显微组分含量变化统计表
5)据平湖5井含煤岩系显微组分组成的详细分析资料，镜质组以均质镜质体为主，一般占镜质组含量的60%以上，结构镜质体含量较少；壳质组中以树脂体和角质体为主，占壳质组含量的90%以上；煤中富氢镜质体比较发育，以树脂体为主的壳质组含量平均为10%～15%，最高可达16%；并且平湖组明显优于花港组，表明西湖凹陷平湖组不仅具有较好的生成煤成气的潜力，也有生成煤成油的潜力，其生烃潜力南部明显优于北部。
6)色谱-质谱对含煤岩系中饱和烃的测定，在普遍含有的二匝类化合物中有海松烷及扁枝烷等，显示为陆生植物树脂体的生物标志物，表明树脂体主要来源于高等植物。树脂体在平湖组中段含量最高，海松烷是同碳数nC21的6倍以上，其次是平湖组下二段及花港组下段(表10-45)；平面上以平北地区平湖组下二段泥质岩及平湖组中段、下二段煤岩丰度最高，显示了这些地层及地区是平湖组、花港组含煤岩系烃源岩的主要发育层段及地区。
7)郜建军等(1994)、孙旭光等(2002)依据显微组分的有机相特征总结划分出类脂富氢相、脂镜富氢A相、脂镜富氢B相和镜质贫氢相。半深湖、海湾、潮坪沉积环境的含煤岩系多属于类脂富氢相、脂镜富氢相，浅湖、泛滥平原环境含煤岩系一般为脂镜贫氢相和镜质贫氢相(图10-114)。
表10-45 西湖凹陷含煤岩系数中海松烷/nC21分布表
注：()内为样品数。
图10-114 东海西湖凹陷含煤岩系源岩有机相图
(据99-101-04-03专题报告)
1—轻烃；2—重烃；3—重烃+沥青质；M—1、M—2、M—3为样品编号
平湖组发育于潮坪及海湾沉积环境的含煤岩系均为脂镜富氢相，在断桥地区平湖组上段为滨海沼泽环境，属于类脂富氢相；花港组下段泥质岩在苏堤、西泠、龙井地区为脂镜富氢相，其他地区为脂镜富氢B相，煤岩为脂镜富氢A相。
8)区内含煤岩系可划分为以生气为主和以生气、油为主的两类烃源岩。生气型烃源岩油气产率低，气主要生成于Ro约＞1%之后，主要为脂镜贫氢相和镜质贫氢相的含煤岩系，如花港组浅湖、河流和泛滥平原相含煤岩系；生气、油型烃源岩，油、气产率较高，主要由类脂富氢相和脂镜富氢相组成，如平湖组半封闭海湾相含煤岩系(图10 115)。
9)虽然平湖组及花港组含煤岩系有机质主要属于腐殖型(Ⅲ型干酪根)，只有少数属于腐泥-腐殖型(Ⅱ2型干酪根)，但有机质热演化程度处于成熟—高成熟过渡阶段(图10-116)，加之有机质显微组分组成中富含类脂组、树脂组，含煤岩系不仅具有很好的生成煤成气的潜力，也具有很好的生成煤成油的潜力，西湖凹陷所发现的煤成气田都含有一定数量的轻质油和凝析油是很好的例证。
10)煤层生烃潜力优于暗色泥质岩。区内各时代地层中发育的煤层，不仅有机质丰度高于泥岩，类脂含量也高达10-20%，含量为70-80%的镜质组中亦含有高达35%的荧光镜质组。
据上海海洋油气分公司热模拟资料(1995)，煤热解氢指数(IH)为200～400mg/g-c；生油带中煤的油、气产率分别为泥质岩的3.4倍和2.4倍；湿气带中煤的油、气产率分别为泥质岩的1.2倍和2.7倍；干气带中煤的油、气产率分别为泥质岩的2.7倍，其生烃潜力相当于Ⅱ型有机质，优于同层暗色泥质岩；煤的排烃热模拟资料，古近系1t煤约可排出0.04t油，排油门限(Ro)约为0.62%，表明煤所含有机质的生烃潜力和排烃潜力都优于同一含煤岩系中的泥质岩，与Ⅱ型干酪根相近(表10-46)。
图10-115 东海西湖凹陷生气、生油气源岩成烃模式图
图10-116 西湖凹陷平北地区最大峰温-氢指数有机质类型判识图
(据陆俊泽等，2009)
表10-46 西湖凹陷平湖地区煤和暗色泥质岩生烃潜力对比表
(据75-54-04-01专题报告)
据郜建军等(1994)资料，保俶斜坡富煤成烃凹陷总生气量中约有70%源自煤层，煤层在保俶斜坡总生烃量中占有重要地位；姜亮(2002)也认为西湖凹陷煤的生烃量约占总生烃量的1/4～1/3，煤层对西湖凹陷生成煤成烃的贡献也比较显著(图10-117，表10-47)。
图10-117 东海西湖凹陷各热演化阶段煤和泥岩油气产率对比图
(据75-54-04-01专题报告)
表10-47 东海西湖凹陷各构造单元平湖组气源岩综合评价表
续表
(据85-102-01-02-03专题报告资料简化)
(4)天然气具多源特征，并可能混有深源气
1)区内含煤岩系中可能掺有一定数量与海有关联的Ⅱ型干酪根的有机质。多期次海水侵入，带来了大量水生生物，区内含煤岩系有机质不仅有丰富的陆源植物，也具有相当数量的水生生物；部分源岩抽提物中的生物标志化合物，指示了有机质主要来源于低等生物，如烷基环己烷、锥满烷、2.6.10三甲基十一烷等；平湖1井、4井原油的C14烷基环己烷/nC14比值可达0.3～0.5；天外天1井及平湖1井花港组原油的锥满烷含量超过陆生植物源的扁枝烷与海松烷含量之和，说明有相当数量的水生生物及细菌参与了生烃作用，陆源植物与水生生物对其生烃都很重要。
2)西湖凹陷各油气田所产原油以轻质原油和凝析油为主。所产原油具低蜡(＜7%)、低硫(＜0.1%)、低密度(0.76～0.84)、碳同位素偏重(δ13C1为-25.3～-27.3‰)、姥/植比特高(4.7～12)等具煤成油特征。对C7轻烃组分类戊间二烯烷烃组成、芳烃碳同位素值、不同极性苯系列化合物含量变化(图10-118，图10-119)、轻烃指纹曲线类型、低环生物标志化合物等原油运移参数地化指标综合对比，所有原油的庚烷-异庚烷值都分布在低值区内，表明有机质处于成熟至过成熟热演化阶段，热演化程度不高。西湖凹陷不同层位所产出的原油虽主要来自平湖组，但在渐新统及中新统产层中也有部分本组段生成的原油混入。
图10-118 平湖油气田原油运移在苯系列化合物上的反映示意图
表示原油中苯系列化合物在运移中减少，说明花港组原油来自平湖组油气藏
(据75-54-04-01专题报告)
图10-119 平湖油气田原油碳同位素对比及相关参数对比图
a—饱和烃、芳烃、菲、沥青碳同位素对比图(6口井18个油(油气)层组的样品)；b—单体碳同位素星状图(6口井16个油(油气)层组的样品)；c—树脂体含量交汇图；d—生标参数交汇图
3)西湖凹陷煤成气(油)成因类型比较复杂，具多源特征。区内天然气属Ⅲ型干酪根的煤成气，亦有部分属Ⅱ型干酪根有机质所生成(图10-120)。虽然，热成熟煤成气是区内天然气的主要类型，致使甲烷碳同位素值δ13C1为-30～-40‰之间，并具有δ13C1＜δ13C2＜δ13C3的特征。但平湖3井、1井、4井花港组及玉泉1井龙井组天然气甲烷碳同位素值(δ13C1为-42～-52‰)，具生物气与热成熟气过渡特征，表明区内也有低熟煤成气；天外天1井3507～3514m、3701～3961m井段天然气干燥系数达0.96-0.98，并具有碳同位素倒转现象(δ13C1-17‰＞δ13C2＞-22‰＞δ13C3-27.3‰)，表明区内可能存在有部分非有机成因的深源天然气。
图10-120 三角图表示西湖凹陷天然气大部分属煤成气，部分属Ⅱ型有机质生成示意图
(据75-54-01专题报告)
总之，西湖凹陷复杂的构造地质环境，致使在以平湖组及花港组含煤岩系为主要烃源的基础上，可能有不同层位及不同成因类型气源的注入。
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