沾化凹陷三合村地區(qū)油氣來源及運移方向

王秀紅，張守春，李　政，徐興友，陳　濤，楊　軒，周　末

（1.中國石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東東營257015；2.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京102249）

沾化凹陷三合村地區(qū)油氣來源及運移方向

王秀紅1，張守春1，李政1，徐興友1，陳濤1，楊軒2，周末2

（1.中國石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東東營257015；2.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京102249）

沾化凹陷三合村地區(qū)油源條件復雜，油氣分布規(guī)律尚不明確，制約了該區(qū)的勘探進展。根據原油物性、生物標志物、碳同位素和成熟度參數等對三合村地區(qū)油氣來源及運移方向進行了系統(tǒng)分析。結果表明，三合村地區(qū)原油可劃分為沙四型及混合型2類，第Ⅰ類原油是來源于渤南洼陷沙四段烴源巖的成熟油，第Ⅱ類原油是來自渤南洼陷沙四段烴源巖與孤南洼陷沙三段烴源巖的混源油。根據油氣運移示蹤指標分析，三合村地區(qū)原油的主力充注方向為從東北到西南。結合構造及油氣規(guī)模分析，北部洼陷帶與孤島南部鼻狀構造帶的有利圈閉為下一步勘探方向。

運移方向 油源對比 沙四型原油 沙三型原油 三合村地區(qū)

三合村地區(qū)位于濟陽坳陷沾化凹陷東部，其西北部以孤南斷層西段為界，東部以孤西斷層為界，南鄰陳家莊凸起東段北翼，是渤南、孤南—富林洼陷生成的油氣向陳家莊凸起運移的重要路徑，具有優(yōu)越的油源條件；目前中生界潛山、古近系沙河街組、東營組和新近系館陶組均有油氣發(fā)現，是一個多層系含油的復式油氣聚集帶。但是三合村地區(qū)及周緣已發(fā)現油氣藏非常有限，其油氣展布的不均衡性也揭示了該區(qū)可能還存在著較大的勘探潛力，由于研究區(qū)油源條件非常復雜，油氣分布規(guī)律尚不明確，對其油氣成藏規(guī)律缺乏系統(tǒng)的認識。因此加強研究區(qū)油氣來源與運聚規(guī)律研究，不但可以提高勘探成功率，同時對類似低勘探程度地區(qū)也具有借鑒意義。

1　油氣來源

1.1烴源巖生物標志物特征

油源是成藏的物質基礎，明確烴源巖成烴特征對劃分成藏系統(tǒng)、研究油氣分布規(guī)律具有重要的作用［1-4］。三合村地區(qū)毗鄰多個供油洼陷（孤南洼陷、富林洼陷、渤南洼陷），包括多套生烴層系（沙四段、沙三段、沙一段）（圖1），屬于典型的“多洼多源”成烴體系，由于沉積環(huán)境的差異，不同洼陷不同烴源巖層系的生物標志物特征存在顯著差異。

圖1　三合村地區(qū)及周緣烴源巖分布Fig.1　ThesourcerockdistributioninSanhecun areaandinneighboringregion

沙四段上亞段烴源巖主要發(fā)育于渤南洼陷，巖性以碳酸鹽巖為主，Pr/Ph＜1，呈植烷優(yōu)勢；重排甾烷含量低，4-甲基甾烷含量豐富，伽馬蠟烷含量較高；甾烷相對含量一般為C27＞C29＞C28，指示以水生生源為主；C21孕甾烷含量高，含有C28-29，30二降藿烷，C35/C34升藿烷值大于1，反映出咸化、還原條件的沉積環(huán)境。

沙三段下亞段烴源巖在3個洼陷普遍發(fā)育，Pr/ Ph＞1，具有姥鮫烷優(yōu)勢，顯示出弱氧化—弱還原的沉積環(huán)境；伽馬蠟烷含量低，表示淡水—微咸水的湖相環(huán)境；甾烷相對含量一般為C27＞C29＞C28。受沉積環(huán)境與成熟度差異的雙重影響，各洼陷的區(qū)別主要體現在：在渤南洼陷，重排甾烷含量一般較低，而4-甲基甾烷含量中等，成熟度較高，甾烷異構化參數（C29S/（S+R））為0.47～0.63；Ts/Tm＜1，甲藻甾烷與三芳甲藻甾烷不太發(fā)育，碳同位素呈“U”型分布，變化幅度不大，低碳數偏重；在孤南洼陷，重排甾烷和4-甲基甾烷都很豐富，成熟度較高，Ts/Tm＞1，甲藻甾烷與三芳甲藻甾烷發(fā)育，碳同位素偏輕，且分布較為穩(wěn)定；在富林洼陷，重排甾烷與4-甲基甾烷不發(fā)育，成熟度較低，Ts/Tm＜1，甲藻甾烷和三芳甲藻甾烷均發(fā)育。

沙一段烴源巖在渤南洼陷與孤南洼陷均有發(fā)育，C29S/（S+R）值一般小于0.32，為典型的低熟油。含有C26甾烷，重排甾烷和4-甲基甾烷含量低，Ts含量甚微，富含伽馬蠟烷，但是孤南洼陷的伽馬蠟烷含量明顯更高，三芳甾烷與三芳甲藻甾烷含量更豐富，表現出更咸化的特點。

1.2原油類型及分布

三合村地區(qū)勘探程度低，所鉆探井較少，此次研究收集了見油氣顯示井的油砂及原油樣品7塊。油砂抽提物和原油經物性測定后，進行飽和烴、芳烴色譜—質譜分析以及常規(guī)族組分碳同位素分析。根據原油類異戊二烯烴、甾烷類和萜類化合物的差異，結合原油物性及碳同位素特征，將三合村地區(qū)的原油劃分為2種成因類型。

第Ⅰ類原油是來源于沙四段的成熟油，為研究區(qū)的主要原油類型，該類原油以高硫和重碳同位素為特征，主要分布在研究區(qū)北部洼陷帶沙三段儲層中，代表井如羅322和墾119井，多為巖性油氣藏，埋深約為2200～2500m。這類原油的生物標志物特征主要為（圖2a）：孕甾烷含量高，規(guī)則甾烷的分布形式為“V”型，成熟度高，C29S/（S+R）值為0.43～0.44，C35升霍烷含量大于C34升霍烷，具有明顯的翹尾特征，伽馬蠟烷指數為0.2～0.9，有C28-29，30二降藿烷，這是渤南洼陷沙四段烴源巖的典型特征。

第Ⅱ類原油主要分布在研究區(qū)南部斜坡帶陳家莊凸起東段地區(qū)，儲層為館陶組，埋深較淺，多數為1200～1300m，均遭受了不同程度的生物降解；以地層油藏為主，如墾68和墾69井等。該類原油含硫量較高，為1.5%～2.0%，族組分碳同位素較重，族組成及碳同位素分析均表明其具有混源特征（圖3）。從原油飽和烴色譜圖上可以看出，正構烷烴已經完全消失，類異戊二烯烴所剩不多，為中等生物降解。甾烷和萜烷保存完整，可以進行油源對比。這類原油的生物標志物特征為（圖2b）：規(guī)則甾烷以C27為主，甾烷含量為C27＞C29＞C28，C29S/（S+R）值為0.35～0.41，為中等成熟原油；重排甾烷比較發(fā)育，4-甲基甾烷含量高，Ts/Tm值為0.60～0.77；伽馬蠟烷指數較低，以墾69井原油為例，伽馬蠟烷/C30藿烷值為0.12，C35/C34升霍烷值為0.89，生物標志物特征介于沙三段原油（伽馬蠟烷指數小于0.10，C35/C34升霍烷值小于0.5）和沙四段原油（伽馬蠟烷指數大于0.30，C35/C34升霍烷值大于1.0）之間，表明該類原油為沙三型和沙四型原油的混源。另外，從原油物性來看，含硫量小于2%，低于陳家莊油田來自沙四段烴源巖的原油（含硫量大于4%），說明有沙三段低含硫原油的混入；族組分碳同位素較重，說明原油主要來自沾化凹陷，而非來自東營凹陷［5-6］。目前，已發(fā)現渤南洼陷沙三段烴源巖生成的油氣主要分布在洼陷帶，在陳家莊凸起及周邊沒有發(fā)現，而來自孤南洼陷沙三段烴源巖的原油卻可以沿著儲集砂體和斷層運移到這一位置。由于富林洼陷沙三段烴源巖具有低熟的特征［7-8］，研究區(qū)目前發(fā)現的原油均為成熟油，并且前人研究表明富林洼陷油氣均為近源成藏［9］，未發(fā)生長距離運移，因此研究區(qū)應該不具有富林洼陷沙三段烴源巖的貢獻。由此可見，這類成熟原油是來自渤南洼陷沙四段烴源巖與孤南洼陷沙三段烴源巖的混源型原油。

圖2　三合村地區(qū)2類原油甾烷與萜烷生物標志物特征Fig.2　ThebiomarkerscharacteristicsofsteranesandterpanesoftwotypesofcrudeoilinSanhecunarea

圖3　墾69井區(qū)原油族組成及碳同位素特征Fig.3　ThecrudeoilcompositionandcarbonisotopecharacteristicsinWellKen69area

2　油氣運移方向及有利區(qū)預測

陸相斷陷盆地油氣成藏具有不同的動力系統(tǒng)，流體的驅動機制也有所差異［10-12］。地球化學指標常常作為油氣運移方向的示蹤指標，其變化趨勢與運移方式密切相關。根據油藏分布的深度，研究區(qū)油藏的形成主要依靠浮力，浮力的充注持續(xù)時間較長，易形成明顯的梯度性變化，如博興洼陷根據不同動力系統(tǒng)的劃分，在浮力區(qū)形成成熟度等參數明顯隨運移方向逐漸變化的趨勢［13］，國外也有利用表征成熟度的甾烷異構化參數來判識油氣運移方向的實例，其原理為與烴源巖相對距離越近，注入儲層的時間越晚，則儲層中原油的成熟度越高。因此，可以根據儲層中原油成熟度的變化趨勢，大致推測原油向儲層注入的方向，原油成熟度的最高點可被認為是油氣的充注點，油氣從成熟度高的部位向成熟度低的部位運移［14-16］。

三合村地區(qū)及周緣不同類型原油C29S/（S+R）的平面分布特征（圖4）表明：從北部洼陷帶到南部斜坡帶，沙三型與沙四型原油的C29S/（S+R）值呈現出逐漸降低的趨勢，由此可以看出研究區(qū)油氣運移方向為由北至南。將油氣主成藏期主控洼斷裂的活動性與運移示蹤指標的平面分布特征相結合［17］，認為研究區(qū)存在2個主充注方向，分別來自于渤南洼陷與孤南洼陷。其中渤南洼陷提供沙四型原油，孤南洼陷提供沙三型原油，尚未發(fā)現渤南洼陷沙三段烴源巖的貢獻。從已發(fā)現原油的C29S/（S+R）的變化梯度來看，運移距離最遠的沙四型原油其C29S/（S+ R）值為0.44（墾119井），向南仍有沙四型原油的貢獻（墾69井），可見對沙四型原油而言，油氣優(yōu)勢運移區(qū)的有利圈閉仍然具有比較大的勘探空間，考慮構造與油氣規(guī)模的雙重因素，三合村洼陷部位有利圈閉及沙三段第2至第1超覆帶均為這類油氣有利聚集區(qū)；而對沙三型原油來說，其C29S/（S+R）值已降至0.30左右，作為油氣經過的路徑，孤島南部鼻狀構造帶的墾123井區(qū)為下一步有利勘探方向。

圖4　三合村地區(qū)及周緣不同類型原油C29S/（S+R）平面分布特征Fig.4　DistributioncharacteristicsofC29S/（S+R）ofdifferentkindsofcrudeoilinSanhecunareaandinneighboringregion

3　結束語

從目前油氣顯示情況來看，三合村地區(qū)的原油類型平面分區(qū)明顯：北部洼陷帶以沙四型原油為主，南部斜坡帶則為沙四型與沙三型原油形成的混源型原油。渤南洼陷沙四段上亞段烴源巖生成的油氣與孤南洼陷沙三段下亞段烴源巖生成的油氣均已運移至三合村地區(qū)南部斜坡帶，綜合考慮油氣規(guī)模與圈閉條件等多重因素，三合村洼陷帶與沙三段超覆帶的沙四型原油以及孤島南部鼻狀構造帶的沙三型原油是下一步有利勘探目標。

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編輯經雅麗

Studyonhydrocarbonsourcesandmigrationpathways inSanhecunareaofZhanhuasag

WangXiuhong1，ZhangShouchun1，LiZheng1，XuXingyou1，ChenTao1，YangXuan2，ZhouMo2

（1.GeoscienceResearchInstitute，ShengliOilfieldCompany，SINOPEC，DongyingCity，ShandongProvince，257015，China；2.CollegeofGeosciences，ChinaUniversityofPetroleum（Beijing），BeijingCity，102249，China）

HydrocarbonsourceconditionsinSanhecunareaofZhanhuasagarecomplexandhydrocarbondistributionrules arenotclear，whichconstraintheexplorationinthearea.Thehydrocarbonsourcesandmigrationpathwayshavebeenanalyzedsystematicallybasedoncrudeoilphysicalproperties，biomarkerandcarbonisotopesandmaturityparameters.TheresultsobtainedshowthatthecrudeoilintheSanhecunareaisclassifiedintotwotypes：Es4typecrudeoilandmixedcrude oil.Theformerismigratingfromhydrocarbonrocksinthe4thmemberofShahejieFormationinBonansubsag，andthelatter ismigratingfromboththehydrocarbonrocksinthe4thmemberofShahejieFormationinBonansubsagandtherocksinthe 3rdmemberofShahejieFormationinGunansubsag.Itisknownthatthemaincrudeoilfillingdirectionisfromthenortheast tothesouthwestaccordingtotheanalysisoftracingindexofhydrocarbonmigration.Combiningwiththeanalysesonstructuresandhydrocarbonscale，thefavorabletrapsinthesub-depressionofthenorthernsubsagandinthenosestructureof southernGudaoupliftarethenextexplorationtargets.

migrationpathway；hydrocarbonsourcecorrelation；Es4typecrudeoil；Es3typecrudeoil；Sanhecunarea

TE112.114

A

1009-9603（2015）01-0047-05

2014-11-29。

王秀紅（1981—），女，遼寧沈陽人，工程師，碩士，從事油氣地球化學綜合研究。聯(lián)系電話：15263871080，E-mail：ct0001059@ 126.com。

國家科技重大專項“渤海灣盆地精細勘探關鍵技術”（2011ZX05006），國家“973”項目“中國東部古近系陸相頁巖油富集機理與分布規(guī)律”（2014CB239100），中國石化科技攻關課題“泥頁巖微觀結構表征與含油性、油氣可流動性評價”（P14068）。