濰北凹陷烴源巖特征及油源對(duì)比分析

徐昊清

（中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257015）

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濰北凹陷烴源巖特征及油源對(duì)比分析

徐昊清

（中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257015）

摘 要：以原油和烴源巖飽和烴色譜、色譜-質(zhì)譜分析為基礎(chǔ)，對(duì)濰北凹陷孔店組烴源巖的地化特征和源—藏空間對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了分析。研究表明，孔二段烴源巖是濰北凹陷重要的油氣來(lái)源，其中孔二上烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度最高，品質(zhì)最好，其次為孔二中烴源巖，它們?cè)谫ゑR蠟烷含量、姥植比和成熟度等指標(biāo)上存在明顯的差異。油源對(duì)比結(jié)果表明，已發(fā)現(xiàn)的孔一段、孔二上亞段的原油主要來(lái)源于北部洼陷帶的孔二上亞段烴源巖，孔二中亞段原油和孔三段原油來(lái)源于北部洼陷帶孔二中亞段烴源巖，孔二下亞段烴源巖所生成的原油多為近源成藏。

關(guān)鍵詞：濰北凹陷；孔店組；烴源巖；生物標(biāo)志化合物；油源對(duì)比

大量的油氣勘探實(shí)踐與地質(zhì)綜合研究表明，濰北凹陷的資源潛力較大，油氣藏類型多樣，是勝利油區(qū)外圍盆地今后發(fā)展勘探的重要后備戰(zhàn)場(chǎng)之一。但是受走滑構(gòu)造的影響，濰北凹陷成藏條件復(fù)雜、油氣分布不均，源與藏的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系不明確，嚴(yán)重制約了該區(qū)下一步的油氣勘探。油源對(duì)比作為明確烴源巖與其產(chǎn)物關(guān)系的重要手段，對(duì)于確定生烴層段和生烴灶，分析油氣的運(yùn)移過程，建立源與藏的成因關(guān)系具有重要的作用［1-5］。因此，筆者根據(jù)原油和烴源巖的生物標(biāo)志化合物特征，結(jié)合地質(zhì)背景，對(duì)已發(fā)現(xiàn)原油和烴源巖的關(guān)系進(jìn)行了精細(xì)對(duì)比，以期為該區(qū)的下一步勘探方向提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

濰北凹陷是昌濰坳陷的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，位于沂沭斷裂體系內(nèi)，是一個(gè)以第三系始新統(tǒng)為主的、呈北斷南超的不對(duì)稱箕狀凹陷。東以昌邑—大店斷裂與魯東隆起相鄰，西為鄌郚—葛溝斷裂，北以古城—濰河口斷層為界與濰北凸起相接，南與濰縣凸起相鄰，勘探面積880 km2。濰北凹陷分為北部洼陷帶，南部斜坡帶，灶戶鼻狀構(gòu)造帶及瓦城斷階帶等四個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元（圖1）。

圖1 濰北凹陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D

濰北凹陷鉆井揭露的最老地層為白堊系王氏組，新生界古近系主要沉積了孔店組和沙河街組。受始新世末期構(gòu)造活動(dòng)的影響，盆地整體抬升，遭受長(zhǎng)期的風(fēng)化剝蝕，使得沙河街組殘缺不全，僅保留部分沙四段，同時(shí)在盆地南部斜坡帶孔店組部分地層也遭受剝蝕。新近紀(jì)隨著區(qū)域性沉降，盆地又沉積了館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系平原組。

2 烴源巖特征

濰北凹陷的烴源巖主要發(fā)育在孔二段中，存在暗色泥巖、油頁(yè)巖、灰質(zhì)泥巖三種類型?？椎杲M沉積時(shí)期為含鹽度低的弱還原—弱氧化湖沼相環(huán)境。受沉積環(huán)境、母質(zhì)來(lái)源、埋深等條件的影響，孔二段烴源巖可分為上、中、下三個(gè)亞段，在不同構(gòu)造帶具有一定的地化特征差異性。

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

根據(jù)陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)指標(biāo)判別標(biāo)準(zhǔn)［6-7］，利用總有機(jī)碳含量（TOC），氯仿瀝青“A”和熱解參數(shù)對(duì)濰北凹陷烴源巖品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。從層位上來(lái)看，優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布在孔二上、中亞段，孔二下亞段烴源巖生烴潛量（S1+ S2）及有機(jī)碳含量普遍較低，屬于差 ～ 中等烴源巖（圖2）。研究區(qū)不同巖性的烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度差別明顯：油頁(yè)巖、灰質(zhì)泥巖作為典型的有機(jī)質(zhì)富集層，其有機(jī)質(zhì)豐度遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于暗色泥巖，前者是后者的5 ～ 10倍（表1）?？傮w來(lái)看，孔二上亞段烴源巖較孔二中、下亞段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高。

圖2 濰北凹陷不同層位烴源巖S1+ S2與TOC關(guān)系圖

表1 濰北凹陷不同類型烴源巖綜合評(píng)價(jià)

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

濰北凹陷不同巖石類型烴源巖的有機(jī)顯微組分具有差異，表現(xiàn)出從油頁(yè)巖、灰質(zhì)泥巖到暗色泥巖，腐泥組分和殼質(zhì)組分等生油顯微組分逐漸減少，惰性組分依次增多（表2）。根據(jù)實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)，濰北凹陷孔二段油頁(yè)巖、灰質(zhì)泥巖的有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ、Ⅱ型為主，兩類烴源巖中Ⅰ、Ⅱ型干酪根分別占樣品總數(shù)的95%和79%；暗色泥巖以Ⅲ型為主，占樣品總數(shù)的62%。從層位上來(lái)看，孔二上亞段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型好，Ⅰ、Ⅱ型比例為75%；孔二中、下亞段烴源巖干酪根以Ⅲ型為主，占樣品總數(shù)的60%左右，Ⅱ型次之，Ⅰ型最少。

2.3 生物標(biāo)志物特征

根據(jù)飽和烴色譜和色-質(zhì)譜分析，表明濰北凹陷不同層位烴源巖的生物標(biāo)志物特征差異明顯?？锥虾涂锥聛喍蔚臒N源巖具有低Pr/Ph的特征，比值為0.30 ～ 0.97，而孔二中亞段烴源巖的Pr/Ph為0.44 ～ 5.01，比值變化范圍較大。甾烷的含量在不同層位差別也比較明顯：孔二上亞段烴源巖C27ααα（20R）規(guī)則甾烷含量與C29ααα（20R）規(guī)則甾烷含量的比值為1.51 ～ 2.35，表明母質(zhì)來(lái)源為低等水生生物為主；孔二中、下亞段烴源巖中C27ααα（20R）規(guī)則甾烷含量與C29ααα（20R）規(guī)則甾烷含量的比值為0.35 ～ 0.95，表明母質(zhì)來(lái)源以高等植物為主。此外，成熟度指標(biāo)C29規(guī)則甾烷20S/（20S+20R）和αββ/（αββ + ααα）孔二中、下亞段烴源巖要明顯高于孔二上亞段烴源巖，表明水體環(huán)境的伽馬蠟烷含量也表現(xiàn)出較大的差異：孔二上、孔二下亞段的烴源巖具有低伽馬蠟烷含量的特征，說(shuō)明烴源巖形成時(shí)水體鹽度低，伽馬蠟烷指數(shù)小于0.29；而孔二中亞段烴源巖形成時(shí)水體鹽度多變，伽馬蠟烷指數(shù)為0.14 ～ 1.25。

上述特征為分析油氣來(lái)源提供了地質(zhì)依據(jù)。

3 原油地化特征與成因分析

通過對(duì)32個(gè)原油樣品的地化特征數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)孔二上亞段和孔一段原油的成熟度相對(duì)較低，而孔二中、下亞段原油具有較高的成熟度。孔一段和孔二上亞段原油的C27、C28、C29規(guī)則甾烷呈近“V”型分布，說(shuō)明母質(zhì)來(lái)源為陸源高等植物和水生生物的共同輸入，水生生物略占優(yōu)勢(shì)；伽馬蠟烷含量低，伽馬蠟烷指數(shù)介于0.13 ～ 0.34，表明烴源巖形成時(shí)水體鹽度低；孔二中、下亞段及孔三段原油的C27、C28、C29規(guī)則甾烷呈近反“L”型分布，即C29ααα（20R）規(guī)則甾烷占據(jù)優(yōu)勢(shì)，反映生烴母質(zhì)以陸源高等植物為主，伽馬蠟烷含量變化大，表明烴源巖形成時(shí)水體鹽度多變。原油整體的特征與北部洼陷帶和東部鼻狀帶的孔二上和孔二中烴源巖特征相似，具體油-源對(duì)比分析如下：

3.1 正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布對(duì)比

正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布特征可以較好地表明原始母源的供應(yīng)，是油源對(duì)比的良好指標(biāo)之一。根據(jù)濰北凹陷不同層系烴源巖與原油樣品的正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布特征進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)東部地區(qū)的孔一段、孔二上亞段的原油與北部洼陷帶孔二上亞段烴源巖的正構(gòu)烷烴主峰碳數(shù)分布相似（圖3a），推測(cè)東部地區(qū)淺層的原油來(lái)源于北部洼陷帶孔二上亞段烴源巖；而灶戶鼻狀帶孔三段、孔二中亞段原油與北部洼陷帶昌67井的孔二中亞段烴源巖的正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布曲線具有相似性（圖3b），推測(cè)鼻狀帶較深層系的原油主要來(lái)自于孔二中亞段的烴源巖。

圖3 濰北凹陷烴源巖和原油正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布特征

3.2 生標(biāo)參數(shù)相關(guān)性對(duì)比

由于濰北凹陷烴源巖巖性多樣、分布區(qū)域廣且層位多，指標(biāo)間差異較明顯，用單一指標(biāo)很難正確識(shí)別出原油的來(lái)源，因此采用多指標(biāo)對(duì)比的方法判斷油氣的成因。根據(jù)原油成熟度和伽馬蠟烷含量的關(guān)系圖，可以看出埋藏層系相對(duì)較淺的原油成熟度偏低，與孔二上亞段烴源巖相似度較高；而昌39井、昌41井孔三段原油、昌83井孔二中亞段原油與北部洼陷帶昌67井孔二中亞段烴源巖相似性較高，可以進(jìn)一步推測(cè)油氣來(lái)源（圖4）。

圖4 濰北凹陷烴源巖與原油伽馬蠟烷/C30藿烷與Ts/ （Ts+Tm）相關(guān)圖

3.3 甾萜類譜圖特征對(duì)比

結(jié)合甾烷、萜烷譜峰分布特征，對(duì)已發(fā)現(xiàn)的原油進(jìn)行了相似性歸類，大致分為兩種來(lái)源。第一類原油來(lái)源于北部洼陷帶的孔二上亞段烴源巖，如昌62井、昌70井、昌90井、昌64井等，這些原油多分布于孔一段和孔二上亞段為主的層系，分布相對(duì)較淺（圖5a）；第二類原油是分布在灶戶斷鼻帶的昌68等井孔二中亞段的原油和昌36等井的孔三段層系中，這些原油與洼陷帶昌67井孔二中亞段烴源巖表現(xiàn)出相似的甾、萜烷譜圖特征（圖5b）。據(jù)此可以推斷出研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)的較深層系（孔二中亞段、孔三段）的原油主要來(lái)源于孔二中亞段烴源巖。

圖5 濰北凹陷烴源巖和原油甾烷萜烷質(zhì)量色譜圖特征對(duì)比

綜上所述，濰北凹陷已發(fā)現(xiàn)的原油來(lái)源具有明顯的規(guī)律性，其中東部地區(qū)的孔一段、孔二上亞段的原油主要來(lái)源于北部洼陷帶的孔二上亞段烴源巖；而孔二中亞段原油和孔三段的原油來(lái)源于北部洼陷帶孔二中亞段烴源巖；孔二下亞段烴源巖生油能力較弱，生成的油氣僅在生烴中心附近聚集成藏，為近源成藏。

4 結(jié)論

（1）濰北凹陷孔二段油頁(yè)巖、灰質(zhì)泥巖的有機(jī)質(zhì)類型好，豐度高，為優(yōu)質(zhì)烴源巖；孔二上亞段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度最好，孔二中亞段次之，孔二下亞段最差；三者在伽馬蠟烷含量、姥植比和成熟度等指標(biāo)上存在明顯的差異。

（2）濰北凹陷已發(fā)現(xiàn)孔一段、孔二上亞段的原油來(lái)源于北部洼陷帶的孔二上亞段烴源巖，孔二中亞段原油和孔三段的原油來(lái)源于北部洼陷帶孔二中亞段烴源巖；不同層系生成的原油具有各自的運(yùn)聚規(guī)律。

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中圖分類號(hào)：TE122.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.032

文章編號(hào)：1008-2336（2016）02-0032-05

收稿日期：2015-12-03；改回日期：2016-01-23

作者簡(jiǎn)介：徐昊清，男，1983年生，工程師，2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，獲碩士學(xué)位，從事石油地質(zhì)綜合研究工作。E-mail：xhq19830101@163.com。

Characteristics of Source Rock and Oil-Source Correlation in Weibei Sag

XU Haoqing
（Exploration and Development Research Institute of Shengli Oilfield Company， SINOPEC， Dongying Shandong 257015， China）

Abstract：Based on the analysis of saturated hydrocarbon chromatography and chromatography-mass spectrometry of crude oil and source rocks， the author studied the geochemical characteristics of source rocks in Kongdian Formation and space corresponding relation of source rocks with reservoirs in Weibei Sag. It indicates that the 2nd member of Kongdian Formation is the important source rock of oil and gas. Of which the upper part， with highest abundance of organic matter and superior quality， is the dominant contributor， and the middle part， with signifcant different in gammacerane content， ratio of pristine/phytane and maturity， acts as the secondary. Oil-source correlation indicates that both of the crude oil discovered in 1st member of and upper part of the 2nd member of Kongdian Formation were sourced from the source rocks of the upper 2nd member of Kongdian Formation in northern sag， and the crude oil from the middle part of the 2nd member or 3rd member of Kongdian Formation were from the 2nd member of Kongdian Formation of the same sag，whereas the oil generated from the lower part of the 2nd member of Kongdian Formation mainly accumulated near source.

Keywords：Weibei Sag； Kongdian Formation； source rocks； biomarker； oil-source correlation