松遼盆地梨樹(shù)斷陷中央構(gòu)造帶原油飽和烴地球化學(xué)特征

周金龍，張敏

（長(zhǎng)江大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院， 湖北 武漢 430100）

松遼盆地是中國(guó)東部大型中、新生代沉積盆地，是我國(guó)最大的陸相含油氣盆地之一。梨樹(shù)斷陷是松遼盆地火石嶺組至營(yíng)城組斷陷期形成的眾多孤立盆地之一，位于松遼盆地東南隆起區(qū)，面積約為2 346 km2，發(fā)育于晚侏羅世、早白堊世的西斷東超、斷坳疊置式“箕”狀斷陷盆地。區(qū)內(nèi)發(fā)育兩大套地層 ，即斷陷層和坳陷層，地層總厚約3 000～10 000 m。梨樹(shù)斷陷的形成與演化過(guò)程與整個(gè)松遼盆地相同，下部為以基底深大斷層為控盆斷層的數(shù)個(gè)斷陷，地層發(fā)育上侏羅統(tǒng)火石嶺組(J3h)、下白堊沙河子組(K1sh)、營(yíng)城組(K1yc)、和登婁庫(kù)組(K1d);上部為統(tǒng)一的坳陷地層，發(fā)育中白堊統(tǒng)泉頭組(K2q)、青山口組(K2qn)、姚家組(K2y)、及嫩江組(K2n)，缺失上白堊統(tǒng)四方臺(tái)組、明水組和古近系—新近系。根據(jù)坳陷構(gòu)造演化特征，梨樹(shù)斷陷可分為四個(gè)構(gòu)造區(qū)(帶)：最西側(cè)的桑樹(shù)臺(tái)洼陷帶以及自南向北的東南斜坡帶、中央構(gòu)造帶和北部斜坡帶[1-6]。

目前勘探結(jié)果證實(shí)，中央構(gòu)造帶四五家子-八屋是油氣富集區(qū)[7]。前人對(duì)于松遼盆地梨樹(shù)斷陷原油地球化學(xué)特征的研究多集中在整個(gè)梨樹(shù)斷陷的宏觀研究，或是專注個(gè)別油田的精細(xì)研究[8-11]，鮮少對(duì)單獨(dú)構(gòu)造區(qū)的地球化學(xué)特征進(jìn)行系統(tǒng)剖析。因此，本文針對(duì)性地選取了中央構(gòu)造帶中3 個(gè)典型油田的原油樣品進(jìn)行了地球化學(xué)分析，為該區(qū)的油氣勘探提供地化數(shù)據(jù)。

1 樣品與實(shí)驗(yàn)

中央構(gòu)造帶采集原油樣品共24 個(gè)，其中9 個(gè)來(lái)自八屋油田SN54 區(qū)塊的Kyc 組， 13 個(gè)來(lái)自四五家子區(qū)塊的K1yc 組和K1q 組，2 個(gè)來(lái)自太平莊區(qū)塊的K1yc 組。

色譜/ 質(zhì)譜分析： 儀器型號(hào)為 HP-GC 6980/5873MSD。色譜柱使用HP-5MS 石英彈性毛細(xì)柱 (30 m×0.125 mm×0.125 μm)。以脈沖不分流方式進(jìn)樣，脈沖壓力為103.4 MPa。進(jìn)樣器溫度為300 ℃，載氣為純He，載氣流速為1 mL·min-1。升溫程序如下：初始溫度50 ℃，恒溫2 min 后，以3 ℃·min-1的速率升溫至310 ℃，并維持恒溫18 min，EI 電離方式，電離能量70 eV，原子質(zhì)量全掃描范圍為50～550 amu。

2 結(jié)果與討論

2.1 正構(gòu)烷烴與類異戊二烯烷烴分布特征

正構(gòu)烷烴系列分布與組成特征能夠提供烴源巖及其相關(guān)原油母質(zhì)來(lái)源和成熟度方面的信息[12]。研究區(qū)原油的正構(gòu)烷烴分布特征較為完整（見(jiàn)圖1），峰形較為相似，主要以nC21、 nC23為主碳峰，呈現(xiàn)微弱雙峰形，暗示母質(zhì)來(lái)源為混合有機(jī)質(zhì)類型。碳數(shù)分布范圍主要為nC11～nC36之間，輕重比∑C21-/∑C21+比值范圍為1.31～1.99，(nC21+ nC22）/(nC28+ nC29)比值范圍介于 2.08～3.26，主要分布范圍在2.30～2.82；OEP 值基本接近1.0，不具有奇偶優(yōu)勢(shì)。在類異戊二烯烷烴中，姥姣烷和植烷的分布特征常用于指示烴源巖及其原油的沉積環(huán)境[13]，其中四五家子油田姥植比(Pr/Ph)比值范圍為0.67～0.84，反映了原油形成于較強(qiáng)的還原環(huán)境；八屋油田與太平莊油田姥植比(Pr/Ph)比值范圍分別為0.81～1.25 和0.93～1.0，反映了原油形成于弱還原-弱氧化環(huán)境。

圖1 中央構(gòu)造帶原油正構(gòu)烷烴、倍半萜分布圖

2.2 萜類化合物分布特征

2.2.1 補(bǔ)身烷系列

補(bǔ)身烷系列在地質(zhì)體中分布廣泛且不受樣品性質(zhì)的影響，目前被認(rèn)為是一類主要來(lái)源于原核生物細(xì)菌的生物標(biāo)志物，其中重排補(bǔ)身烷的形成機(jī)理與重排藿烷類似，其相對(duì)豐度的含量與沉積成巖環(huán)境的氧化還原性存在一定的相關(guān)性，較高的成熟度與較低的還原環(huán)境有利于重排補(bǔ)身烷的形成[12]。各原油中均檢出了含量較豐富的C14～C16的補(bǔ)身烷系列化合物。中央構(gòu)造帶原油補(bǔ)身烷系列化合物m/z=123質(zhì)量色譜圖如圖1 所示。該研究區(qū)原油樣品分布特征主要分為兩種，其中八屋油田樣品整體上呈現(xiàn)出C16升補(bǔ)身烷＜C15補(bǔ)身烷＜重排補(bǔ)身烷的“L”型分布特征，四五家子油田與太平莊油田原油樣品為C15補(bǔ)身烷高于C16升補(bǔ)身烷的倒“V”型分布。這種分布特征可能指示八屋油田原油形成于弱氧化性的沉積環(huán)境，而四五家子油田與太平莊油田可能形成于氧化性相對(duì)較弱的沉積化境。

2.2.2 三環(huán)萜烷系列

前人對(duì)C19～ C23三環(huán)萜烷分布特征開(kāi)展了大量的研究和討論，認(rèn)為在海相烴源巖和咸水湖相烴源巖及其相關(guān)原油具有C23三環(huán)萜烷優(yōu)勢(shì)[14]，而淡水湖烴源巖及其相關(guān)原油常以C21三環(huán)萜烷為主[15]。典型的的煤及煤成油中富含C19三環(huán)萜烷，C19、C20、C21三環(huán)萜烷依次降低，且成階梯狀分布[15]。

研究區(qū)原油抽提物中三環(huán)萜烷分布較為完整，包括了C19～ C29三環(huán)萜烷（TT），檢測(cè)出少量的C24四環(huán)萜烷（Te）。八五油田中SN54 區(qū)塊三環(huán)萜烷系列呈現(xiàn)出C19～ C23階梯狀依次降低的分布模式，C24Te/C26TT 比值介于0.14～0.28 之間，C28、C29三環(huán)萜烷含量較高，三環(huán)萜烷/藿烷（TT/ C30H）在3.14～3.80 之間，指示為高等植物輸入較豐富的偏氧化淺湖環(huán)境的沉降環(huán)境；八屋其他區(qū)塊中三環(huán)萜烷系列呈現(xiàn)以C23為主碳峰的正態(tài)分布，C24Te/ C26TT 值介于0.22～0.30，C28、C29三環(huán)萜烷含量高，TT/ C30H 在0.67～1.57 之間，指示為還原性較弱，以高等植物輸入為主的淺湖沉積相帶；四五家子油田中三環(huán)萜烷系列呈現(xiàn)以C23為主碳峰的正態(tài)分布，C24Te/ C26TT 值介于0.2～0.41，C28、C29三環(huán)萜烷含量高，TT/ C30H在0.26～0.99 之間，僅WK17-4 井為1.72，指示為還原性較強(qiáng)，高等植物輸入為主的湖湘沉積相帶；太平莊油田中三環(huán)萜烷系列呈現(xiàn)以C23為主碳峰的正態(tài)分布，C24Te/ C26TT 比值介于0.23～0.65，C28、C29三環(huán)萜烷含量較高，TT/ C30H 在0.22～1.67 之間，指示還原性較弱高等植物輸入的潛湖沉積相帶。

三環(huán)萜烷系列化合物可能來(lái)源與菌藻類低等生物的貢獻(xiàn)[16]，也可能由藿烷系列化合物轉(zhuǎn)化而來(lái)。隨著成熟度增加，藿烷逐漸向三環(huán)萜烷轉(zhuǎn)變，使得三環(huán)萜烷濃度增大，高比值的三環(huán)萜烷/藿烷可能受成熟度的影響。其中八屋油田三環(huán)萜烷/藿烷（TT/ C30H）比值明顯高于其他地區(qū)，且八屋油田原油成熟度明顯高于其他區(qū)塊，表明本次研究中成熟度對(duì)三環(huán)萜烷的分布起著明顯的控制作用。

2.2.3 五環(huán)萜烷系列

研究區(qū)原油樣品中C27～ C35藿烷（缺少C28藿烷）系列分布完整，C30藿烷占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，C31以上藿烷含量較低，且隨碳數(shù)增高而降低。在八屋SN54 區(qū)塊Ts/Tm5.71～10.44，八屋其他區(qū)塊3.62～5.25，四五家子油田0.79～2.56，太平莊油田0.95～1.75,反映了該區(qū)成熟度的不同。Ts/Tm 和C29Ts / C29藿烷是兩種比值是常見(jiàn)的原油成熟度指標(biāo)[12]，且隨成熟度增加而增加。從中央構(gòu)造帶各油田原油中Ts/Tm 與C29Ts / C29藿烷相關(guān)圖（圖2）中可以看出兩者具有很好的一致性。高含量的重排藿烷一般指示弱氧化條件下黏土礦物的催化作[17]。研究發(fā)現(xiàn)，Ts/Tm 之比，與C30重排藿烷/C30藿烷之比具有良好的相關(guān)性，表明該研究區(qū)重排藿烷的形成可能主要受到成熟度的影響。

目前國(guó)內(nèi)普遍將伽馬蠟烷作為反映咸水沉積環(huán)境的指標(biāo)[18]，高豐度的伽馬蠟烷常與鹽湖或含鹽度較高的環(huán)境有關(guān)。研究區(qū)原油伽馬蠟烷含量中等，其中伽馬蠟烷/C30藿烷比值大部分介于0.28～0.68，可以表明烴源巖形成與微咸水-半咸水沉積環(huán)境。

2.3 甾類化合物分布特征

一般認(rèn)為，C27規(guī)則甾烷主要來(lái)源于藻類等低等水生生物，而C29規(guī)則甾烷主要來(lái)源于陸源高等植物[19]。中央構(gòu)造帶原油樣品中各地區(qū)C27、C28、C29規(guī)則甾烷相對(duì)含量較為接近，C27甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.55%～35.07%，C28甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 17.48%～27.71%，C29甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45.74%～56.25%，總體上C27、C28、C29規(guī)則甾烷分布特征呈現(xiàn)為以C29甾烷為主峰的不對(duì)稱“V”型和反“L”型（見(jiàn)圖3），預(yù)示該區(qū)母源輸入為以高等植物為主，水生生物次之的混合輸入。

中央構(gòu)造帶原油生物標(biāo)志化合物參數(shù)見(jiàn)表1。

圖2 中央構(gòu)造帶原油C29Ts / C29藿烷和Ts/Tm、C30 重排藿烷/C30藿烷和Ts/Tm 參數(shù)關(guān)系圖

表1 中央構(gòu)造帶原油生物標(biāo)志化合物參數(shù)表

C29甾烷異構(gòu)化參數(shù) C29-ααα20S/(20S+20R)和C29ββ/（αα+ββ）是常用的成熟度參數(shù)，Huang D F[20]將C29-ααα20S/(20S+20R)與C29ββ/（αα+ββ）2 個(gè)參數(shù)值為0.25 和0.27 定為未成熟和低熟的界限；把0.43和0.42 分別定為低熟和成熟邊界。八屋油田原油C2920S/(20S+20R)和 C29ββ/（αα+ββ）值分別為0.44～0.59 和0.55～0.65，四五家子油田為0.38～0.51和0.36～0.62，太平莊油田為0.48～0.52 和0.41～0.57，反映出該區(qū)原油屬于成熟原油。

圖3 中央構(gòu)造帶原油萜類和甾類化合物分布圖

3 結(jié)論

1）梨樹(shù)斷陷中央構(gòu)造帶區(qū)正構(gòu)烷烴呈雙峰型分布，主碳峰以nC21、nC23為主，指示了母質(zhì)來(lái)源是低等水生藻類和高等陸源植物的混合來(lái)源；C27～ C29規(guī)則甾烷呈現(xiàn)以C29為主峰的反“L”型或不對(duì)稱“V”型分布，表明該區(qū)母質(zhì)來(lái)源以高等植物為主。

2）中央構(gòu)造帶區(qū)Pr/Ph 值介于0.67～1.25，結(jié)合補(bǔ)身烷系列化合物的分布特征反映出研究區(qū)原油形成于還原-弱氧化環(huán)境。伽馬蠟烷/C30藿烷比值介于0.28～0.68，表明烴源巖形成與微咸水-半咸水沉積環(huán)境

3）C30重排藿烷/C30藿烷的比值和成熟度具有良好的正相關(guān)性，推測(cè)研究區(qū)原油重排藿烷的形成可能主要受成熟度影響。

4）C29-ααα20S/(20S+20R)和C29ββ/（αα+ββ）等成熟度參數(shù)顯示中央構(gòu)造帶區(qū)原油屬于成熟油。