渤海灣盆地滄東凹陷古近系原油地球化學(xué)特征及油源分析

田苗苗 毛治超

摘? ? ? 要：對(duì)渤海灣盆地滄東凹陷采集的74個(gè)原油樣品進(jìn)行了地球化學(xué)特征分析，研究了原油的族組分、成熟度和生物標(biāo)志化合物特征。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景分析了滄東凹陷的油源。研究表明：滄東凹陷不同地區(qū)、不同層位的原油都具有相同或相似的族組分組成;成熟度處于低熟與成熟階段;正構(gòu)烷烴碳數(shù)范圍為C15～C38，以C23為主峰，呈單峰正態(tài)分布，具有明顯的奇碳優(yōu)勢(shì);從原油的Pr/nC17和Ph/nC18關(guān)系中看出，原油均形成于還原環(huán)境;規(guī)則甾烷呈現(xiàn)出C27甾烷

關(guān)? 鍵? 詞：原油;生物標(biāo)志化合物;油源對(duì)比;滄東凹陷;渤海灣盆地

中圖分類號(hào)：TE122.114? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ?文章編號(hào)： 1671-0460（2020）11-2528-05

Geochemical Characteristics of Crude Oil and Oil Source

Analysis of Cangdong Sag in Bohai Bay Basin

TIAN Miao-miao， MAO Zhi-chao

（Key Laboratory of Petroleum Resources and Exploration Technology of Ministry of Education，Yangtze University，

Wuhan 430100， China）

Abstract： The geochemical characteristics of 74 crude oil samples collected from Cangdong Sag of Bohai Bay Basin were analyzed， and the group component， maturities and characteristics of biomarkers of the crude oil were studied. Combined with regional geological background， the oil source of Cangdong Sag was analyzed. The research results show that crude oils of different strata in different regions have the same or similar group component. And maturity is at low maturity and maturity stage. The carbon number range of n-alkane ranges from C15 to C38， with C23 as the main peak， showing a single peak normal distribution， which has obvious odd carbon number predominace. From the relationship between Pr/nC17 and Ph/nC18 of crude oil， it can be seen that crude oil was formed in a reducing environment. Regular steranes showed the distribution of C27 steranes <C28 steranes <C29 steranes， indicating that the organic source of biomass appeared as a source of terrestrial plants. According to the comparison of oil sources， it can be considered that the crude oil in Cangdong Depression is a type of crude oil derived from a single source or mainly from the same source rock.

Key words： Crude oil; Biomarker; Oil-source correlation; Cangdong Sag; Bohai Bay Basin

?滄東凹陷位于渤海灣盆地中南部黃驊坳陷孔南地區(qū)西北部，勘探面積約為4 700 km2，是黃驊坳陷中的第二大富油凹陷。滄東凹陷生烴層系比較集中，原油主要富集在孔店組和沙河街組。目前已探明石油儲(chǔ)量達(dá)到4.1×108 t，是我國(guó)重要的油氣勘探地之一[1-2]。

本文通過(guò)對(duì)采集于滄東凹陷74口井的原油進(jìn)行的原油族組分、成熟度以及生物標(biāo)志化合物特征研究，綜合評(píng)價(jià)不同層系的原油地球化學(xué)特征。

1? 地質(zhì)背景

東北走向的滄東凹陷位于渤海灣盆地黃驊盆地南部。它是東部徐黑斷裂和西部滄東斷裂的不對(duì)稱半地塹，北部為孔店隆起，南部為東光隆起。滄東凹陷可劃分為5個(gè)不同的構(gòu)造單元，即孔店構(gòu)造帶、舍女寺斷裂帶、孔東斜坡、孔西斜坡和南皮斜坡[3]（圖1）。

作為巨型渤海灣盆地的一個(gè)組成部分，滄東凹陷也是在中生代基底上發(fā)育的，經(jīng)歷了兩個(gè)主要的構(gòu)造演化階段，即古近紀(jì)期間的裂谷階段和自新近紀(jì)以來(lái)的裂谷后階段[4]。滄東凹陷古近系一套廣覆型沉積的泥頁(yè)巖，地層由古近系孔店（Ek）、沙河街（Es）和東營(yíng)（Ed）地層，新近系館陶（Ng）和明化鎮(zhèn)（Nm）地層，第四紀(jì)平原（Qp）地層組成[5]。

2? 原油地球化學(xué)特征

2.1? 原油的族組成

滄東凹陷原油族組成分析數(shù)據(jù)顯示，不同地區(qū)、不同層位的原油都具有相同或相似的族組分組成（圖2）。飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在26.17%～71.81%之間，平均值為47.09%;芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在1.63%～39.84%的范圍內(nèi)，平均值為19.80%;非烴+瀝青質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為4.71%～38.1%，平均值為17.14%。從原油的族組分組成來(lái)看，滄東凹陷原油屬于同一種原油。

2.2? 原油的成熟度

利用原油中甾烷的異構(gòu)體比值C29甾烷? ? 20S/（20S+20R）與C29甾烷ββ/（αα+ββ）能很好地表征原油的成熟度[6]。C29甾烷20S/（20S+20R）比值在0.28～0.55之間，C29甾烷ββ/（αα+ββ）比值范圍為0.24～0.55。大部分樣品的有機(jī)質(zhì)熱演化處在低成熟度階段，少部分樣品有機(jī)質(zhì)熱演化到達(dá)成熟階段。原油的成熟度與Ro劃分的烴源巖成熟度完全一致。

2.3? 生物標(biāo)志化合物特征

2.3.1? 正構(gòu)烷烴和類異戊二烯烴特征

正構(gòu)烷烴系列是原油中的優(yōu)勢(shì)組分，也是一類引起關(guān)注較早和研究程度較深的生物標(biāo)志物，不僅能提供生烴母質(zhì)方面的信息，而且還能反映烴源巖的沉積環(huán)境，評(píng)價(jià)生油巖以及用于油源對(duì)比[7]。由原油飽和烴色譜分析可見，74個(gè)原油樣品中正構(gòu)烷烴的碳數(shù)分布范圍都在C15～C38，呈單峰正態(tài)分布，絕大多數(shù)主峰碳為C23;輕重?zé)N∑C21-/∑C22+比值為0.21～3.89，其中小于1.0的占0.98，顯示出重?zé)N組分的較大優(yōu)勢(shì);CPI和OEP都明顯大于1，具奇碳優(yōu)勢(shì)[8]。

可以看出，滄東凹陷不同地區(qū)、不同層位的原油，其正構(gòu)烷烴的分布形態(tài)、參數(shù)完全一致，表明滄東凹陷的原油來(lái)源、成藏演化過(guò)程、微生物的降解等相同。僅有極少數(shù)原油例外。

類異戊二烯烷烴類在油源對(duì)比方面有著重要意義，其中姥蛟烷（Pr）和植烷（Ph）是類異戊二烯烷烴類中最常用的標(biāo)志化合物。原油的Pr/nC17分布在0.25～7.77，平均值為0.72;Ph/nC18分布在0.26～8.26，平均值為0.87;Pr/Ph分布范圍為? 0.57～0.98，均值為0.75[8]。從原油的Pr/nC17和Ph/nC18關(guān)系圖（圖3）上可以看出，不同地區(qū)、不同層位中的原油均形成于還原環(huán)境，只有中生界個(gè)別原油樣品位于弱還原-弱氧化的混合帶。

2.3.2? 甾烷類化合物特征

滄東凹陷原油樣品中甾烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，從飽和烴m/z217質(zhì)量色譜圖上可以看出，所有原油樣品都呈現(xiàn)出C29甾烷>C28甾烷>C27甾烷的分布特征（圖4），不同地區(qū)、不同的生產(chǎn)井、不同的產(chǎn)油層位的原油都相同。

近年來(lái)，一些學(xué)者對(duì)用C29甾烷作為陸源標(biāo)志物的可靠性提出懷疑[9]，在許多缺乏陸生植物的前泥盆紀(jì)沉積的油以及一些碳酸鹽巖來(lái)源的油具有豐富的C29甾烷，它們的烴源巖很少有高等植物生源的輸入[8]。

因而，在用規(guī)則甾烷的分布來(lái)確定有機(jī)質(zhì)來(lái)源時(shí)要審慎。甾烷異構(gòu)體比值C29ααα20S/（20S+20R）與C29ββ/（αα+ββ）來(lái)判斷成熟度參數(shù)在前面已作了說(shuō)明。

2.3.3? 萜烷類化合物特征

滄東凹陷原油樣品中藿烷類組成分布、組成豐度和分布模式基本相同，均以17α（H），21β（H）-C30藿烷為主峰，其碳數(shù)分布范圍一般為C29～C35，檢測(cè)到的藿烷系列有17α（H），21β（H）-藿烷系列、? ? ?17β（H），21α（H）-莫烷系列、17α（H）-重排藿烷系列。同時(shí)檢測(cè)到一定豐度的伽馬蠟烷。

伽馬蠟烷的前身物是原生動(dòng)物四膜蟲中的四膜蟲醇，高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的伽馬蠟烷一般與高鹽度水體或水體分層有關(guān)，是一個(gè)異常鹽度的標(biāo)志[8]。滄東凹陷原油樣品中伽馬蠟烷/C30藿烷的比值在0.12～0.33之間（表1），平均值為0.17。

3? 油源分析

3.1? 烴源巖地球化學(xué)特征

對(duì)滄東凹陷沙三段、孔一上和孔二段的泥頁(yè)巖做了有機(jī)地球化學(xué)的分析測(cè)試。據(jù)資料顯示[10-11]，孔二段地層以黑色泥頁(yè)巖為主，夾中-細(xì)砂巖及少量玄武巖夾層，平均厚度400 m，是良好的烴源巖;孔一段地層平均厚度1 000 m，下部以一互層狀紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖與砂巖、砂礫巖為主，上部發(fā)育有暗色的膏泥、泥膏巖層;沙三段地層以細(xì)砂巖、暗色泥巖為主，富含微生物化石，地層穩(wěn)定，平均地層厚度600 m?？锥螣N源巖中TOC大于0.5%的占77.39%，TOC大于1%的占66.33%，具有很高有機(jī)質(zhì)豐度，孔一上烴源巖中TOC大于0.5%的占12.90%，TOC大于1%的僅占3.23%，大多數(shù)樣品的TOC都小于0.5%這一閾值;沙三段烴源巖中TOC大于0.5%的占48%，TOC大于1%的占38%，沙三段的有機(jī)質(zhì)豐度約優(yōu)于孔一上。從地層巖性與有機(jī)質(zhì)豐度來(lái)看，在滄東凹陷只有孔二段烴源巖才具有大規(guī)模生烴并形成油藏的物質(zhì)條件，沙三段、孔一段局部的暗色泥頁(yè)的生烴排烴只會(huì)是少量或輔助性的。從滄東凹陷原油與烴源巖參數(shù)對(duì)比表（表1）可以看出，沙三段沉積環(huán)境屬于一個(gè)弱氧化-氧化的環(huán)境;孔一上沉積環(huán)境與沙三段類似，也是以偏弱氧化為主的沉積環(huán)境，少量不還原沉積環(huán)境;孔二段沉積環(huán)境為弱還原-還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的保存，形成好的烴源巖。另外，從主峰碳、規(guī)則甾烷分布特征原油與孔二段具有親緣關(guān)系，都是以C23為主，呈C27甾烷

3.2? 油源對(duì)比

油源的對(duì)比表明（表1），滄東凹陷的原油主要來(lái)自孔二段烴源巖，兩者之間具有顯著的親緣關(guān)系;孔一上、沙三段的有機(jī)質(zhì)也有少量的生烴排烴過(guò)程，對(duì)原油的形成具有一定的貢獻(xiàn)。

4? 結(jié) 論

1）滄東凹陷不同地區(qū)、不同層位的原油都具有相同或相似的族組分組成;成熟度處于低熟與成熟階段;正構(gòu)烷烴碳數(shù)范圍為C15～C38，以C23為主峰，呈單峰正態(tài)分布，具有明顯的奇碳優(yōu)勢(shì);從原油的Pr/nC17和Ph/nC18關(guān)系中看出，原油均形成于還原環(huán)境;規(guī)則甾烷呈現(xiàn)出C27甾烷

2）通過(guò)油源對(duì)比分析可以認(rèn)為，滄東凹陷原油是來(lái)源于單一源或者說(shuō)主要是來(lái)源于同一套烴源巖的一種類型的原油。

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