準(zhǔn)噶爾盆地西緣春光探區(qū)原油地球化學(xué)特征及油源分析

王 勇，陳 祥，林社卿，嚴(yán)永新，陳麗麗

(中國石化河南油田分公司 勘探開發(fā)研究院，河南 鄭州 450046)

?

準(zhǔn)噶爾盆地西緣春光探區(qū)原油地球化學(xué)特征及油源分析

王 勇，陳 祥，林社卿，嚴(yán)永新，陳麗麗

(中國石化河南油田分公司 勘探開發(fā)研究院，河南 鄭州 450046)

摘要：為了明確春光探區(qū)原油特征，首先開展了周緣凹陷烴源巖評價，確定了各層系烴源巖地球化學(xué)特征。在原油地球化學(xué)特征精細(xì)剖析的基礎(chǔ)上，將春光探區(qū)原油劃分為3類，并根據(jù)生物標(biāo)志物組合特征和成藏期次研究結(jié)果對原油和烴源巖進(jìn)行了對比研究。結(jié)果表明：第Ⅰ類原油(輕質(zhì)油)分布于新近系沙灣組和西部侏羅系，主要來自于侏羅系烴源巖；第Ⅱ類原油(中質(zhì)油)分布于古近系和沙灣組，來自于侏羅系和二疊系烴源巖；第Ⅲ類原油(稠油)分布于東部侏羅系、白堊系和沙灣組，侏羅系、白堊系稠油是次生油藏，二疊系烴源巖生成的原油在白堊紀(jì)末期成藏，后遭受水洗破壞，侏羅系烴源巖生成的原油又在新近紀(jì)充注成藏。沙灣組稠油是原生油藏，其中降解部分是白堊系稠油通過斷層向上運(yùn)移的，未降解部分是侏羅系烴源巖生成的原油。

關(guān)鍵詞：烴源巖；生物標(biāo)志物；油源對比；成藏期次；春光探區(qū)；準(zhǔn)噶爾盆地

王勇,陳祥,林社卿,等.準(zhǔn)噶爾盆地西緣春光探區(qū)原油地球化學(xué)特征及油源分析[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2016,31(1):37-44.

WANG Yong,CHEN Xiang,LIN Sheqing,et al.Geochemical characteristics and source analysis of crude oil in Chunguang exploration area,the western margin of Junggar Basin[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(1):37-44.

1地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣是該盆地油氣最富集的地區(qū)之一，油氣成藏具有多油源、多層系含油、多種油氣藏類型和多期成藏的特點(diǎn)[1-3]。春光探區(qū)構(gòu)造上隸屬于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起車排子凸起，西面和北面鄰近扎伊爾山，南面為四棵樹凹陷，向東以紅-車斷裂帶與昌吉凹陷以及中拐凸起相接(圖1)。車排子凸起為晚海西期發(fā)育形成的凸起，先后經(jīng)歷強(qiáng)烈隆升、緩慢沉降、快速沉降等3個發(fā)育階段，現(xiàn)今為一寬緩斜坡?；诪槭肯?，自下而上發(fā)育侏羅系、白堊系、古近系、新近系及第四系，缺失二疊系、三疊系；各時代地層厚度較薄，向西北尖滅。

春光探區(qū)所在的車排子地區(qū)自身不發(fā)育烴源巖，油氣來自于東部昌吉凹陷和西南部四棵樹凹陷的烴源巖，所以該地區(qū)為典型的源外成藏[4-5]。前人研究認(rèn)為車排子凸起的原油分布具有上稀下稠的特點(diǎn)，呈現(xiàn)為特殊的反序分布[6-8]。隨著勘探的深入，發(fā)現(xiàn)春光探區(qū)的原油分布并沒有嚴(yán)格的反序分布，原油類型在平面上和縱向?qū)酉瞪媳憩F(xiàn)雜亂。是什么樣的油源特征和成藏期次形成了如此的原油分布特征，本文將進(jìn)行詳細(xì)闡述。

圖1　車排子地區(qū)區(qū)域構(gòu)造Fig.1　Regional structural map of Chepaizi area

2周圍生烴凹陷烴源巖特征

春光探區(qū)東部和西南部存在昌吉凹陷和四棵樹凹陷兩大生烴凹陷，但2個凹陷的生烴層系和烴源巖地球化學(xué)特征并不一樣。

2.1烴源巖評價

昌吉凹陷和四棵樹凹陷共存在4套潛在烴源巖:

古近系安集海河組泥巖、白堊系吐谷魯群泥巖、中下侏羅統(tǒng)暗色泥巖、下二疊統(tǒng)風(fēng)城組泥巖。4套潛在烴源巖生烴能力存在較大差異(表1)。

從表1可以看出，生油的主力烴源巖為四棵樹凹陷和昌吉凹陷侏羅系烴源巖以及昌吉凹陷二疊系烴源巖，2個凹陷的白堊系烴源巖貢獻(xiàn)不大，古近系烴源巖由于未熟， 基本沒有貢獻(xiàn)。 根據(jù)盆地模擬結(jié)果，下二疊統(tǒng)烴源巖在中二疊世進(jìn)入大量生油階段，晚二疊世進(jìn)入生油高峰，三疊紀(jì)早期主要生油期基本結(jié)束。侏羅系八道灣組和三工河組烴源巖在白堊紀(jì)中期進(jìn)入生烴期，古近紀(jì)中晚期進(jìn)入大量生油階段，新近紀(jì)中期進(jìn)入生油高峰，現(xiàn)今主要生油期基本結(jié)束。白堊系烴源巖在白堊紀(jì)晚期進(jìn)入生烴期，目前處于未熟—低熟階段，古近系烴源巖目前也處于未熟階段。

表1　四棵樹凹陷和昌吉凹陷烴源巖評價

2.2烴源巖地球化學(xué)特征

二疊系風(fēng)城組烴源巖的生物標(biāo)志物特征為三環(huán)萜豐度較高，C19—C21三環(huán)萜分布呈上升型，具有湖相源巖的特征；姥植比較低，小于0.8；規(guī)則甾烷分布呈C27低、C28及C29高的“廠”型特征，伽馬蠟烷豐度較高，伽馬蠟烷指數(shù)多大于0.2(圖2)。

圖2　昌吉凹陷二疊系烴源巖生物標(biāo)志物特征Fig.2　Biomarker characteristics of Permian hydrocarbon source rock in Changji Sag

四棵樹凹陷和昌吉凹陷都有侏羅系烴源巖，兩者的生物標(biāo)志物特征基本一致，無明顯區(qū)別。顯著特征為姥植比較高，多大于2；伽馬蠟烷豐度較低，伽馬蠟烷指數(shù)多小于0.2；C29規(guī)則甾烷豐度較高，C27—C29規(guī)則甾烷分布呈“V”型或“反L”型(圖3)。白堊系烴源巖與古近系烴源巖為湖相源巖，姥植比較低(約為1)；伽馬蠟烷豐度較高，伽馬蠟烷指數(shù)大于0.2；C27規(guī)則甾烷豐度相對較高，C27—C29規(guī)則甾烷分布呈“V”型的特征，與侏羅系烴源巖有較大差異(圖4)。

烴源巖地化分析結(jié)果表明，昌吉凹陷和四棵樹凹陷侏羅系烴源巖差異較小，而不同層系源巖地化特征差異較大，具體對比見表2。

圖3　昌吉凹陷和四棵樹凹陷侏羅系烴源巖生物標(biāo)志物特征Fig.3　Biomarker characteristics of Jurassic hydrocarbon source rock in Changji Sag and Sikeshu Sag

圖4　昌吉凹陷古近系烴源巖和四棵樹凹陷白堊系烴源巖生物標(biāo)志物特征Fig.4　Biomarker characteristics of Paleogene hydrocarbon source rock in Changji Sag and Cretaceous hydrocarbon source rock in Sikeshu Sag

源巖地化特征Pr/PhGam/C30H規(guī)則甾烷分布Β胡蘿卜烷甲藻甾烷K1tg泥巖低(約1)高(>0.2)V型有無J1-2泥巖高(1～2)低(0.1～0.2)反L型無無P1f泥巖低(約1)高(>0.2)廠型有無

3原油類型及油源對比

從春光探區(qū)原油性質(zhì)來看，原油物性差異較大，油品復(fù)雜，從輕質(zhì)油到稠油均有，且縱向分布規(guī)律與深度無相關(guān)性，埋深很大的侏羅系油藏既有輕質(zhì)油又有稠油，淺層新近系沙灣組油藏則有輕質(zhì)油、中質(zhì)油和稠油。

3.1原油類型及特征

根據(jù)生物標(biāo)志物特征的差異性，并考慮原油物性及次生作用的程度，把原油劃分為三大類(表3)。

Ⅰ類原油為無降解輕質(zhì)油，特征為三環(huán)萜豐度低且C19-21分布呈明顯的下降型，規(guī)則甾烷都呈“V”型或“反L”型分布；總體生源特征為具有高等植物來源的陸相油，但也存在微小差別，據(jù)此分為ⅠA和ⅠB2個亞類。ⅠA亞類Pr/Ph大于2，Gam/C30H小于0.1，規(guī)則甾烷呈“反L”型分布，C2920S/(20S+20R)大于0.4。這類原油主要為西南部侏羅系輕質(zhì)油。ⅠB亞類Pr/Ph為1.5～2.0，Gam/C30H為0.1～0.3，C2920S/(20S+20R)小于0.4。這類原油主要是新近系沙灣組的輕質(zhì)油。Ⅱ類原油為降解油與輕質(zhì)油的混合油，混源比例有所不同。Pr/Ph大于2，Gam/C30H小于0.1，規(guī)則甾烷上升型分布，C2920S/(20S+20R)大于0.4，三環(huán)萜豐度高。輕質(zhì)部分以陸生高等植物來源為主，降解部分三環(huán)萜豐度很高，為明顯的湖相油特征。這類原油主要為古近系和沙灣組一段中質(zhì)油。Ⅲ類原油為嚴(yán)重降解油，有極少量正構(gòu)烷烴存在，Pr/Ph為1～2，三環(huán)萜豐度非常高，存在多期充注，為藻類來源的湖相油與輕質(zhì)油的混源。這類原油為東部侏羅系、白堊系和沙一段的重質(zhì)稠油。

表3　春光探區(qū)原油綜合分類

3.2油源對比

原油中部分甾、萜烷系列生物標(biāo)志物的分布是相對穩(wěn)定的，輕度到中等程度的生物降解作用、運(yùn)移效應(yīng)和成熟度對它們無明顯的影響，這些生物標(biāo)志物參數(shù)主要受生源母質(zhì)和沉積環(huán)境影響，可用于油源對比[9-12]。

從圖5(a)可以看出，ⅠA類原油C19-C21三環(huán)萜分布呈下降分布、較高的姥植比、較低的伽馬蠟烷指數(shù)、較高的C29規(guī)則甾烷，規(guī)則甾烷呈“反L”型分布，這與侏羅系烴源巖有較好的可比性，所以ⅠA類原油(侏羅系輕質(zhì)油)來自侏羅系烴源巖。ⅠB類原油雖然C19-C21三環(huán)萜的下降型分布與典型侏羅系源巖一致，但伽馬蠟烷、C27規(guī)則甾烷豐度比侏羅系源巖高，原油成熟度較低，這與白堊系烴源巖有相似性。所以分析認(rèn)為ⅠB類原油(沙灣組輕質(zhì)油)主要來自于侏羅系源巖，但混有少量白堊系源巖生成的原油。

從圖6的飽和烴色譜圖可看出，Ⅱ類原油具有明顯的混源特征，為嚴(yán)重降解油與輕質(zhì)油的混合。從生物標(biāo)志物特征來看，具有侏羅系源巖的特征，表現(xiàn)為高姥植比(>2)、低伽馬蠟烷指數(shù)(Gam/C30H<0.1)、規(guī)則甾烷的“反L”型分布形式、較高的甾烷成熟度，但原油的三環(huán)萜分布卻與侏羅系源巖差別較大，Ⅱ類原油的三環(huán)萜豐度很高，分布形式與侏羅系源巖有區(qū)別，與二疊系源巖特征一致，所以Ⅱ類原油應(yīng)為侏羅系和二疊系源巖的混源。

從圖7可看出，Ⅲ類原油存在25-降藿烷系列，而萜烷、甾烷都已經(jīng)遭受破壞，說明遭受了較嚴(yán)重的生物降解，但從m/z=85可以看到有少量正構(gòu)烷烴規(guī)則分布，反映稠化后又有一定數(shù)量的輕質(zhì)油混入。較高的姥植比特征與侏羅系源巖較為相似，表明未降解油主要來自侏羅系烴源巖，而三環(huán)萜豐度較高且C19-C21三環(huán)萜分布呈上升型，均與二疊系源巖特征相似，表明降解的油來自昌吉凹陷二疊系源巖。

圖5?、耦愒蜕飿?biāo)志物特征Fig.5　Biomarker characteristics of typeⅠof crude oil

圖6?、蝾愒蜕飿?biāo)志物特征Fig.6　Biomarker characteristics of typeⅡof crude oil

圖7?、箢愒蜕飿?biāo)志物特征Fig.7　Biomarker characteristics of typeⅢ of crude oil

4中質(zhì)油和重質(zhì)稠油形成原因分析

成藏期次研究明確了輕質(zhì)油和中質(zhì)油都是新近紀(jì)一期成藏形成的原生油藏，那么為什么中質(zhì)油會存在生物降解。油源對比結(jié)論表明重質(zhì)稠油遭受到了嚴(yán)重的生物降解，并且從侏羅系、白堊系到新近系沙灣組一段，重質(zhì)稠油中的降解組分會依次減少。

從排1井白堊系油藏原油和儲層烴類包裹體的生物標(biāo)志物特征差異來看(圖8)，包裹體中的烴類已經(jīng)遭受了降解，說明二疊系油氣運(yùn)移至車排子已經(jīng)稠化。中質(zhì)油是二疊系和侏羅系烴源巖的混源油，所以中質(zhì)油存在生物降解。從圖8還可以看出，白堊系油藏原油的降解程度比烴類包裹體更大，表明原生油藏遭受到了破壞。從芳烴成分來看，稠油的苯并噻吩及其化合物的相對豐度明顯較中質(zhì)油低，而這些組分抗降解強(qiáng)卻溶于水，因此，推測侏羅系、 白堊系稠油油藏受到過水洗。 成藏期次研究也確定了侏羅系、白堊系稠油油藏為兩期成藏的次生油藏，白堊紀(jì)末期原生油藏被調(diào)整，新近紀(jì)又有新原油注入，以早期成藏為主；而沙灣組一段稠油為新近紀(jì)一期成藏的原生油藏。

圖8　排1井白堊系油藏原油及包裹體生物標(biāo)志物特征Fig.8　Biomarker characteristics of Cretaceous crude oil and inclusions of Pai-1 well

綜合以上分析，認(rèn)為二疊系烴源巖生成的原油在白堊紀(jì)末期聚集成藏，后遭受水洗破壞，侏羅系烴源巖生成的輕質(zhì)原油又在新近紀(jì)充注成藏，從而形成了現(xiàn)在的東部侏羅系、白堊系次生稠油油藏。東部沙灣組一段稠油中的降解部分是白堊系稠油通過斷層調(diào)整上來的，所以沙灣組一段的稠油都在春光探區(qū)大斷層附近分布；通過斷層調(diào)整上來的稠油和侏羅系源巖生成的輕質(zhì)油在新近紀(jì)同時充注形成沙灣組稠油原生油藏。另外，來源于侏羅系源巖的輕質(zhì)油不斷通過斷層向上輸導(dǎo)，導(dǎo)致自下而上輕質(zhì)組分越來越多，所以稠油油藏中沙灣組一段稠油油藏降解組分最少。

5結(jié)論

(1)春光探區(qū)主力烴源巖層系為侏羅系、二疊系。二疊系烴源巖只在昌吉凹陷發(fā)育，并在運(yùn)移過程中受到稠化，侏羅系烴源巖在2個凹陷都發(fā)育。白堊系烴源巖目前處于未熟—低熟階段，貢獻(xiàn)不大。

(2)輕質(zhì)油來源于2個凹陷的侏羅系源巖，其中新近系沙灣組輕質(zhì)油混有部分白堊系源巖生成的原油。中質(zhì)油為混源油，來源于侏羅系和二疊系烴源巖。

(3)東部侏羅系、白堊系稠油油藏和沙灣組稠油油藏形成原因不同，前者是次生油藏，二疊系烴源巖生成的原油在白堊紀(jì)末期成藏，后遭受水洗破壞，侏羅系烴源巖生成的原油又在新近紀(jì)充注成藏，后者是新近紀(jì)形成的原生油藏，白堊系稠油通過斷層調(diào)整至沙灣組，同時來源于侏羅系源巖的油氣同時充注聚集成藏。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]李丕龍.準(zhǔn)噶爾盆地石油地質(zhì)特征與大油氣田勘探方向[J].石油學(xué)報，2005，26(6)：7-9.

LI Pilong.Petroleum geological characteristics and exploration orientation of large oilfields in Junggar Basin[J].Acta Petrolel Sinica,2005,26(6):7-9.

[2]石昕，張立平，何登發(fā)，等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣油氣成藏模式分析[J].天然氣地球科學(xué)，2005，16(4)：460-463.

SHI Xin,ZHANG Liping,HE Dengfa,et al.The reservoir formation model in the northwestern margin of Junggar Basin[J].Natural Gas Geoscience,2005,16(4):460-463.

[3]吳孔友，查明，王緒龍，等.準(zhǔn)噶爾盆地成藏動力學(xué)系統(tǒng)劃分[J].地質(zhì)論評，2007，53(1)：75-81.

WU Kongyou,ZHA Ming,WANG Xulong,et al.Pool-forming dynamic system division in Junggar Basin[J].Geological Review,2007,53(1):75-81.

[4]史建南，鄒華耀.準(zhǔn)噶爾盆地車排子凸起隱蔽油氣藏成藏機(jī)理[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2009，24(2)：26-29.

SHI Jiannan,ZOU Huayao.Study on the formation mechanism of the subtle oil/gas reservoirs in Chepaizi uplift,Junggar Basin[J].Journal of Xi'an Shiyou University(Natural Science Edition),2009,24(2):26-29.

[5]Hindle A D.Petroleum migration pathways and charge concentration:a three-demensional model[J].AAPG Bulletin,1997,81(9):1451-1481.

[6]沈揚(yáng)，李茂榕.準(zhǔn)噶爾盆地車排子凸起稀、稠油反序分布成因探討[J].石油與天然氣地質(zhì)，2008，29(1)：66-71.

SHEN Yang，LI Maorong.A discussion on the genesis of light and heavy oil distribution of inverted sequences in the Chepaizi uplift,the Junggar Basin[J].Oil & Gas Geology,2008,29(1):66-71.

[7]王振奇，支東明，張昌民，等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣車排子地區(qū)新近系沙灣組油源探討[J].中國科學(xué)D輯，2008，38(增刊Ⅱ)：97-104.

WANG Zhenqi,ZHI Dongming,ZHANG Changmin,et al.The discussion of oil source in Shawan formation of neogene in the Chepaizi area,northwest margin of Junggar Basin[J].Science in China:Series D,2008,38(supplement Ⅱ):97-104.

[8]石新樸，王緒龍，曹劍，等.準(zhǔn)噶爾盆地莫北-莫索灣地區(qū)原油成因分類及運(yùn)聚特征[J].沉積學(xué)報，2010，28(2)：380-386.

SHI Xinpu,WANG Xulong,CAO Jian,et al.Genetic type of oils and their migragion/accumulation in the Mobei-Mosuowan area,central Junggar Basin[J].Acta Sedmentologica Sinica,2010,28(2):380-386.

[9]張枝煥，李偉，孟閑龍，等.準(zhǔn)噶爾盆地車排子隆起西南部原油地球化學(xué)特征及油源分析[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2007，21(1)：133-140.

ZHANG Zhihuan,LI Wei,MENG Xianlong,et al.Petroleum geochemistry and oil source analysis in the southwest of Chepaizi uplift Junggar Basin[J].Geoscience,2007,21(1):133-140.

[10] 陳冰，郝芳，鄒華耀.渤中凹陷BZ26-2油田油氣地球化學(xué)特征及其成藏意義[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2006，21(6)：1-4.

CHEN Bing,HAO Fang,ZOU Huayao.Geochemical character of the hydrocarbon in BZ26-2 Oilfield,Bozhong depression and its implication for petroleum accumulation[J].Journal of Xi'an Shiyou University(Natural Science Edition),2006,21(6):1-4.

[11] Dewhurst D N,Jones R M.Geomechanical,microstructral,and petrophysical evolution in experimentally reactivatied cataclasites:Applications to fault seal prediction[J].AAPG Bulletin,2002,86(8):1383-1405.

[12] 朱芳冰，肖伶俐，唐小云.遼河盆地西部凹陷稠油成因類型及其油源分析[J].地質(zhì)科技情報，2004，23(4)：55-58.

ZHU Fangbing,XIAO Lingli,TANG Xiaoyun.Heavy oil genetictypes and oil source correlation in western depression,Liaohe Basin[J].Geological Science and Technology Information,2004,23(4):55-58.

責(zé)任編輯：王輝

DOI：10.3969/j.issn.1673-064X.2016.01.006中圖分類號：TE122.1

文章編號：1673-064X(2016)01-0037-08

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

收稿日期：2015-07-16

基金項目：中石化重大科技攻關(guān)項目(編號：P12020)

作者簡介：王勇(1980-)，男，博士，高級工程師，主要從事油氣地質(zhì)勘探研究。E-mail：hespercll@126.com

Geochemical Characteristics and Source Analysis of Crude Oil in Chunguang Exploration Area,the Western Margin of Junggar Basin

WANG Yong,CHEN Xiang,LIN Sheqing,YAN Yongxin,CHEN Lili

(Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Henan Oilfield Company of Sinopec,Zhengzhou 450046,Henan,China)

Abstract:In order to understand the characteristics of the crude oil in Chunguang exploration area,the hydrocarbon source rocks around the exploration area are evaluated,and the geochemical characteristics of the source rocks are determined.Based on the analysis of the geochemical characteristics of the crude oil in Chunguang exploration area,the crude oil is classified into three types.The correlation between the crude oil and the hydrocarbon source rocks is researched according to the combination features of biomarkers and the research results of hydrocarbon accumulation period and time.It is shown that: Ⅰtype of the crude oil (light oil)occurs in Neogene Shawan formation and the Jurassic in the west,and it is mainly from Jurassic source rocks.Ⅱtype of the crude oil (intermediate oil)occurs in Neogene Shawan formation and Paleogene,and it is from Jurassic and Permian source rocks.Ⅲ type of the crude oil (heavy oil)occurs in Jurassic,Cretaceous and Neogene Shawan formation in the east.The heavy oil reservoir of Jurassic and Cretaceous is secondary reservoirs,the crude oil generated by Permian source rocks formed oil pools in the end of the Cretaceous,then the pools were destroyed by water washing and the crude oil generated by Jurassic source rocks accumulated again in Neogene.The heavy oil reservoirs of Shawan formation is native reservoirs,the degraded part of the heavy oil is the Cretaceous heavy oil migrating upwards through faults,and the un-degraded part is from the source rocks of Jurassic.

Key words:hydrocarbon source rock;biomarker;oil-source correlation;period and time of oil and gas accumulation;Chunguang exploration area;Junggar Basin