松遼盆地雙城凹陷烴源巖地球化學特征及油源

曾花森, 霍秋立, 范慶華, 張曉暢, 孫 晶, 司萬霞

松遼盆地雙城凹陷烴源巖地球化學特征及油源

曾花森1,2*, 霍秋立1,2, 范慶華1,2, 張曉暢1,2, 孫 晶1,2, 司萬霞1,2

(1. 大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院, 黑龍江 大慶 163712; 2. 黑龍江省致密油和泥巖油成藏研究重點實驗室, 黑龍江 大慶 163712)

綜合應用有機碳豐度、巖石熱解、碳同位素、生物標志物和有機顯微組分等多項指標, 對松遼盆地雙城凹陷下白堊統(tǒng)營四段烴源巖進行了分析, 以揭示該套烴源巖地球化學特征及形成環(huán)境, 并探討該凹陷內(nèi)原油的可能來源。結果顯示, 營四段烴源巖有機碳(TOC)含量平均為2.97%, 有機質(zhì)類型為Ⅱ型, 有機質(zhì)來源主要為高等植物, 其次為層狀藻等水生生物, 鏡質(zhì)組反射率(o)為0.83%～1.10%, 處于生油窗內(nèi)。烴源巖甾烷分布以C27、C29重排甾烷為主, 規(guī)則甾烷以C29占優(yōu)勢, 具有高豐度重排藿烷, 伴有早洗脫重排藿烷(C30D/C30H比值平均為0.68, C30E/C30H比值平均為0.32), 反映沉積環(huán)境為弱氧化-弱還原的淡水半深湖-淺湖。雙城凹陷原油為高蠟低硫輕質(zhì)油, 碳同位素平均為?29.69‰, 來源于營四段烴源巖, 其中登三段原油重排藿烷相對豐度較低, 為烴源巖成熟度較低時生成的原油運移成藏; 營四段原油重排藿烷相對豐度較高, 且其與深度的變化規(guī)律與烴源巖基本一致, 反映為近源成藏。

E系列重排藿烷; 烴源巖; 沉積環(huán)境; 雙城凹陷; 松遼盆地

0 引 言

松遼盆地深層指下白堊統(tǒng)泉頭組三段以下、基底以上的勘探層系, 自2002年慶深氣田發(fā)現(xiàn)以來, 松遼盆地(北部)深層油氣勘探主要以尋找煤型氣為主[1–3]。盡管北部深層業(yè)已發(fā)現(xiàn)少量凝析油和油型氣[3], 囿于深層主力烴源巖大部分處于高-過成熟演化階段[4], 深層烴源巖的生油潛力及原油勘探一直處于探索階段。近年來在松遼盆地北部深層雙城凹陷營城組四段首次發(fā)現(xiàn)處于成熟階段的烴源巖, 且在上覆配套儲層內(nèi)發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流, 實現(xiàn)北部深層原油勘探的重大進展。剖析這套成熟烴源巖的地球化學特征、形成環(huán)境及深層原油的來源有助于了解北部深層高-過成熟烴源巖早期的生油潛力, 尋找生油有利區(qū), 擴大下一步北部深層原油的勘探范圍。為此, 本次研究擬綜合應用有機碳、巖石熱解參數(shù)、碳同位素和生物標志物等多項指標, 對營四段烴源巖地球化學特征及原油來源進行分析。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

雙城斷陷位于松遼盆地深層構造單元東南斷陷區(qū), 對應的中淺層構造帶從南到北依次為青山口背斜帶、賓縣-王府凹陷、長春嶺背斜帶和朝陽溝階地, 受4條NNE走向的“S”形斷裂控制, 形成“兩凹一凸”的構造格局, 即鶯山凹陷、雙城凹陷和對青山凸起(圖1a)[5–6]; 深層沉積地層自下而上依次發(fā)育下白堊統(tǒng)的火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組。雙城斷陷主力烴源巖為沙河子組和營城組四段暗色泥巖及煤, 其中沙河子組烴源巖主要發(fā)育在鶯山凹陷, 雙城凹陷僅在中部少量揭示, 且有機質(zhì)豐度較低; 營四段烴源巖主要發(fā)育在雙城凹陷南部。沙河子組烴源巖總體處于高-過成熟演化階段, 是過去天然氣勘探的主力氣源巖[7]。本次研究區(qū)位于雙城凹陷南部, 受太平莊斷裂和朝陽斷裂的切割控制, 總體表現(xiàn)為西斷東超SN向展布的箕狀式凹陷(圖1b); 深層沉積地層缺失沙河子組, 烴源巖主要發(fā)育在營城組上部營四段, 巖性主要為黑色泥巖夾砂巖、砂礫巖, 部分井可見少量碳質(zhì)泥巖夾層和煤線。平面上, 營四段暗色泥巖分布具有中間厚、兩側薄、東側厚和西側薄的特征, 厚度一般為10～110 m。登婁庫組與下伏地層呈不整合接觸, 其中登三段發(fā)育砂巖、砂礫巖夾紫紅色泥巖, 是當前油氣勘探的主要目的層。

2 樣品與實驗

分析樣品來自研究區(qū)的13口井, 井位分布見圖1, 取樣層位為營四段和登三段。其中泥巖樣品214份, 含油砂巖19份, 原油5份。樣品主要為巖芯及井壁取芯, 部分泥巖樣品為巖屑, 巖屑樣品經(jīng)清水洗滌后篩選備用。用于油-巖對比的泥巖和含油砂巖均為巖芯樣品, 樣品粉碎后經(jīng)索氏抽提, 抽提液采用層析柱分離出族組成備用。有機碳和巖石熱解分析分別在Leco C744碳分析儀和Rock-Eval 6熱解分析儀上完成。穩(wěn)定碳同位素、飽和烴色譜、飽和烴色譜-質(zhì)譜分別在Elementar Isoprime 100、Agilent 7890A和Agilent 5975C儀器上完成。全巖有機顯微組分分析采用Leica DMRXP+Q550IW熒光顯微鏡, 鏡質(zhì)組反射率采用Leica MPV-SP顯微光度計測定, 所有分析在大慶油田勘探開發(fā)研究院實驗中心完成, 執(zhí)行相關的行業(yè)及國家分析標準。

3 烴源巖地球化學特征

3.1 有機質(zhì)豐度及成熟度

營四段烴源巖總有機碳(TOC)為0.96%～14.68%, 大部分介于2%～4%之間, 平均為2.97%, 熱解生烴潛量(1+2)為0.69～54.65 mg/g, 大部分為5～10 mg/g, 平均為6.99 mg/g, 總體評價為中等-好生油巖。縱向分布上, 如圖2所示, 結合測井Δlog(聲波與電阻率曲線之間的間距)變化的旋回特征[8]及測井計算的有機碳剖面[9], 自下而上營四段烴源巖存在兩個富有機質(zhì)沉積單元, 對應兩個沉積正旋回。從鏡質(zhì)組反射率(o)上看,o為0.83%～1.10%, 處于成熟演化階段。

3.2 有機質(zhì)類型

應用巖石熱解2-TOC交匯圖劃分有機質(zhì)類型可以避免巖石熱解過程礦物對烴類的吸附效應或“死碳”的影響, 從而評價對生烴有貢獻的有機質(zhì)類型[10–11]。如圖3a所示, 營四段烴源巖有機質(zhì)類型主要為Ⅱ型, 單井2-TOC相關系數(shù)比較高, 反映有機質(zhì)類型比較一致; 不同井之間,2-TOC斜率的變化除反映有機質(zhì)類型的差異, 成熟度的影響也是重要因素。Cornford.[11]研究表明,2-TOC交匯圖在TOC軸上的截距大小與烴源巖中陸源惰屑體的含量呈正相關關系, 代表總有機碳中不能生烴的“死碳”。如圖3所示, 營四段烴源巖的“死碳”約為1.0%左右, 與松遼盆地青一段湖相烴源巖相比[12], 后者“死碳”一般小于0.5%, 反映營四段烴源巖陸源有機質(zhì)碎屑的輸入比例較大。Creaney.[8]通過層序地球化學研究指出, 相同沉積背景下, 烴源巖氫指數(shù)(H)與TOC具有協(xié)變特征, 低有機質(zhì)豐度時, 陸源惰屑體比例較大,H隨TOC的增大而增大(上升段), 高有機質(zhì)豐度時, 陸源惰屑體比例較小,H隨TOC變化較小(平穩(wěn)段); 進一步分析表明, 這種協(xié)變關系與有機質(zhì)的保存條件亦有關[13],H平穩(wěn)段的烴源巖代表相同沉積背景下能夠形成的最好烴源巖。如圖3b所示, 營四段烴源巖H-TOC協(xié)變趨勢總體處于上升段,反映陸源碎屑有機質(zhì)輸入占比較大; 鏡下有機顯微組分對比結果也表明(圖4e, 圖4f),H高的烴源巖, 層狀藻相對富集。從全巖有機顯微組分組成來看(圖4), 營四段烴源巖有機質(zhì)來源主要為陸源高等植物碎屑和水生生物, 其中陸源有機碎屑主要為鏡屑體和碎屑絲質(zhì)體、半絲質(zhì)體, 見少量菌類體(主要為菌孢), 水生生物主要為層狀藻。營四段烴源巖中可見到較豐富的富氫鏡質(zhì)體(圖4b)和瀝青質(zhì)體(圖4d), 從結構和產(chǎn)狀來看, 富氫鏡質(zhì)體具有結構且主要沿層發(fā)育, 推斷主要來源于藻類或孢子體的轉(zhuǎn)換, 瀝青質(zhì)體則無明顯的結構, 主要見于孔、縫, 它們的形成一般認為與表層沉積期間厭氧細菌對脂類顯微組分的代謝有關[14]。

圖1 松遼盆地雙城凹陷構造圖與井位分布

圖2 松遼盆地雙城凹陷地層綜合柱狀圖(基于X67)

3.3 生物標志物特征

3.3.1 類異戊二烯烷烴

沉積有機質(zhì)中姥鮫烷、植烷主要來源于葉綠素的植烷基; 相比水生沉積環(huán)境, 陸相沉積環(huán)境下高等植物的有氧降解有利于形成植烷酸(姥鮫烷先質(zhì)), 因此姥植比(Pr/Ph)可用于氧化還原環(huán)境及有機質(zhì)來源的判識[15]。對于處于生油窗內(nèi)的油、烴源巖, 一般來說, Pr/Ph比值小于0.8反映強還原環(huán)境, 大于3則一般反映氧化的含煤沉積環(huán)境[16–17]。營四段烴源巖飽和烴Pr/Ph比值為1.13～4.26, 主要分布在1.5～ 2.5之間, 平均為2.3, 反映弱氧化-弱還原的沉積環(huán)境。

圖3 松遼盆地雙城凹陷營四段烴源巖S2-TOC、IH-TOC交匯圖

圖4 松遼盆地雙城凹陷營四段烴源巖有機顯微組分照片

(a) S59井, 1427.79 m, 鏡屑體、惰屑體(fe–絲質(zhì)體, fu–菌類體, v–鏡質(zhì)體), 油浸反射白光(×200); (b)與(a)同一樣品, 富氫鏡質(zhì)體(hv), 油浸反射白光(×500); (c) X67井, 1437.35 m, 層狀藻(al, 淺褐色、半透明短條狀沿層分布), 油浸反射白光(×500); (d) S70井, 1291.74 m, 瀝青質(zhì)體(bi)沿微裂縫發(fā)育, 藍光激發(fā)下呈暗黃-桔紅色熒光, 油浸反射白光(×500); (e) S70井, 1287.64 m, 層狀藻富集(H=228 mg/g), 藍光激發(fā), 油浸反射光(×500); (f) X67井, 1442.45 m, 層狀藻(H=194 mg/g), 藍光激發(fā), 油浸反射光(×500)

3.3.2 甾、萜烷

營四段烴源巖萜烷分布以藿烷為主, 伽馬蠟烷不發(fā)育, 重排藿烷相對豐度高, 18α-三降藿烷(Ts)和17α-三降藿烷(Tm)之間見早洗脫重排藿烷(C30E)[18](圖5)。Ts/(Ts+Tm)比值為0.48～0.89, 平均為0.72 (表1),達到平衡值, 反映為成熟烴源巖。伽馬蠟烷指數(shù)(Ga/C30H)平均為0.11, 普遍小于0.15; 伽馬蠟烷一般認為是與高鹽度或水體分層有關[19], 結合研究區(qū)地質(zhì)、地球化學特征, 表明營四段烴源巖沉積水體較淺, 為淡水沉積。17α-重排藿烷(C30D)相對豐度指標C30D/C30H比值為0.27～1.54, 平均為0.68, 根據(jù)張文正等[20]對重排藿烷相對豐度的劃分標準, 屬于高豐度到異常高豐度。早洗脫重排藿烷相對豐度指標C30E/C30H比值為0.07～1.17, 平均為0.32, 變化趨勢與C30D/C30H變化一致(圖6c, 圖6d), 說明兩者之間具有相同的成因。17α-重排藿烷一般認為來源于細菌藿烷類先質(zhì), 在氧化-亞氧化的酸性環(huán)境下經(jīng)由黏土催化發(fā)生重排作用形成[16,21,22], 早洗脫重排藿烷的相對富集一般與陸相成烴環(huán)境及高等植物輸入有關, 如塔里木盆地柯克亞原油[21,23], 印尼陸相原油[24], 庫車坳陷陸相原油[25]及川中侏羅系原油[26]等。重排藿烷相對豐度也受成熟度影響, 由于重排藿烷化學熱穩(wěn)定好于藿烷, 成熟度越高重排藿烷相對豐度越大[22,27,28]; 張敏等[29]研究表明, 重排藿烷相對豐度在生油高峰期(o=0.8%～0.9%左右)達到最大。營四段重排藿烷相對豐度總體具有隨埋深增加先變大后變小的趨勢(圖6c, 圖6d), 在1400～1500 m (對應o為0.9%～1.0%)左右達到最大, 說明研究區(qū)重排藿烷相對豐度縱向上的變化受成熟度控制。

圖5 松遼盆地雙城凹陷烴源巖、油典型甾萜烷質(zhì)量色譜圖

表1 松遼盆地雙城凹陷部分烴源巖、原油生物標志物特征

圖6 松遼盆地雙城凹陷C29甾烷異構化指數(shù)及重排藿烷指數(shù)隨深度變化圖

營四段烴源巖甾烷分布以C27、C29重排甾烷為主, 規(guī)則甾烷以C29占優(yōu)勢(圖5), 反映有機質(zhì)來源主要為陸源高等植物[30]?？v向上, C29甾烷異構化指標20S/(20S+20R)和ββ/(αα+ββ)在1400 m以淺平均分別大于0.5和0.7, 均達到平衡值, 反映烴源巖處于成熟階段; 在1400～1500 m處, C29甾烷異構化指標出現(xiàn)“倒轉(zhuǎn)”現(xiàn)象, 反映甾烷異構化指標受不同構型甾烷裂解速率控制[31]; 1500 m以深, C29甾烷異構化指標變化不大, 反映烴源巖成熟度相近。

從平面分布上看, 凹陷內(nèi)或近凹陷區(qū)的烴源巖(圖5, S68、S71)重排藿烷相對豐度較低, 而規(guī)則甾烷C27相對豐度較大, 藻類貢獻比例增大, 反映凹陷區(qū)陸源有機質(zhì)輸入減少、沉積環(huán)境更還原。研究區(qū)內(nèi)埋深較大的烴源巖樣品(>1700 m, 如S71、S83)往往位于凹陷區(qū), 其重排藿烷相對豐度低應主要受有機質(zhì)來源和沉積環(huán)境控制, 其次是成熟度的影響。

3.4 正構烷烴單體碳同位素

正構烷烴單體碳同位素能夠提供分子級的信息, 其分布特征常常用于識別有機質(zhì)來源及沉積環(huán)境, 廣泛應用于原油分類及原油來源分析[32–34]。如圖7所示, 雙城凹陷營四段烴源巖正構烷烴碳同位素(13C)曲線以C23為中心, 大致呈V型分布, 隨碳數(shù)的增加碳同位素先變輕后變重,C15–C31正構烷烴13C值為?28.81‰ ～ ?33.27‰。營四段烴源巖正構烷烴單體碳同位素曲線變化趨勢與典型煤系烴源巖不同, 后者一般具有隨碳數(shù)增加碳同位素變輕的趨勢(如吐哈盆地煤系泥巖[35])且碳同位素總體偏重(一般大于?28‰[34]); 而與典型湖相烴源巖相似(如松遼盆地青一段湖相烴源巖[36], 一般小于?30‰)。Ficken.[37]對現(xiàn)代湖泊沉積物的研究表明,C27以上長鏈烷烴一般來自陸源高等植物或挺水植物, 碳同位素較重, 而中鏈烷烴(C21、C23或C25)一般來自大型水生植物(沉水植物和浮游植物), 碳同位素較輕。對于水生生物和陸源高等植物混合來源的有機質(zhì), 短鏈烷烴(C15–C19)一般認為來源于藻類及細菌, 且碳同位素具有隨碳數(shù)增大而變輕的特征[38]。因此, 從單體烴碳同位素的分布特征來看, 營四段烴源巖有機質(zhì)具有混合來源特征, 結合不同沉積環(huán)境正構烷烴碳同位素的分布范圍[34], 認為屬于湖相沉積, 受陸源高等植物輸入影響。再結合研究區(qū)地質(zhì)背景和上述其他地球化學特征, 認為營四段烴源巖發(fā)育于淡水半深湖-淺湖、弱氧化-弱還原的沉積環(huán)境。

圖7 松遼盆地雙城凹陷正構烷烴單體碳同位素分布

4 原油地球化學特征及來源分析

雙城凹陷原油主要分布于登三段砂巖儲層, 部分見于營四段砂礫巖(如S59、S661等井)。原油密度為0.821～0.852 g/cm3, 平均為0.836 g/cm3; 黏度為4.10～15.03 mPa?s, 平均為7.03 mPa?s; 含蠟量為9.2%～25.7%, 平均為18.03%; 含硫量為0.05%～0.59%,平均為0.13%, 屬于高蠟低硫輕質(zhì)油。

雙城凹陷登三段與營四段原油具有總體一致的甾、萜類生物標志物分布特征和碳同位素組成。如甾烷組成均以C27、C29重排甾烷為主, 規(guī)則甾烷以C29占優(yōu)勢; 萜烷化合物均以藿烷為主, 伽馬蠟烷相對含量低, 重排藿烷相對含量高(圖5); 重排藿烷指數(shù)C30D/C30H、C30E/C30H分別為0.27～0.67(平均為0.40)、0.07～0.23(平均為0.11), 均屬于高豐度重排藿烷類型(圖6); 全油碳同位素為?29.24‰ ～ ?30.06‰, 平均?29.69‰; 正構烷烴單體碳同位素為?28.82‰ ～ ?32.66‰, 平均為?30.93‰, 比松遼盆地青一段湖相原油碳同位素重[39], 而比煤成油碳同位素輕[40]。這些地球化學特征的相似性說明它們具有相同的來源, 且與同凹陷內(nèi)的營四段烴源巖具有可比性(圖5, 圖7)。

雙城凹陷原油C29甾烷20S/(20S+20R)和ββ/(αα+ββ)分別為0.47～0.62 (平均為0.55)和0.60～ 0.80 (平均為0.70), 均在平衡值附近, 為成熟原油, 不同埋深原油之間的成熟度變化較小(圖6a, 圖6b)。縱向上, 登三段原油重排藿烷相對豐度變化不大, 與營四段1200～1300 m烴源巖重排藿烷相對豐度相近, 反映原油主要為運移成藏; 營四段原油重排藿烷的相對豐度隨埋深先增加后降低, 與鄰近深度的營四段烴源巖相似, 反映原油主要為近源成藏(圖6c, 圖6d)。

5 結 論

(1) 雙城凹陷南部營四段發(fā)育高有機質(zhì)豐度烴源巖, TOC平均2.97%,o為0.83%～1.10%, 處于生油窗。有機質(zhì)類型主要為Ⅱ型, 有機質(zhì)來源主要為陸源高等植物, 其次為層狀藻等水生生物, 沉積環(huán)境為淡水半深湖-淺湖, 水體呈弱氧化-弱還原條件。

(2) 營四段烴源巖正構烷烴單體碳同位素為?28.81‰ ～ ?33.27‰, 甾烷分布以C27、C29重排甾烷為主, 規(guī)則甾烷以C29占優(yōu)勢, 重排藿烷相對豐度高, 見早洗脫重排藿烷, 其中C30D/C30H平均為0.68, C30E/C30H平均為0.32。

(3) 雙城凹陷原油為高蠟低硫輕質(zhì)油, 碳同位素較輕, 平均為?29.69‰。原油飽和烴生物標志物特征與營四段烴源巖相似, 其中, 登三段原油重排藿烷相對豐度總體較低、營四段原油重排藿烷相對豐度平均較高, 采用重排藿烷進行油源對比, 認為登三段原油為營四段烴源巖成熟度較低時生成的原油運移成藏, 營四段原油則主要為近源成藏。

中國石油大學(北京)王春江教授、中國科學院廣州地球化學研究所詹兆文副研究員對本次初稿的完善給予大量的幫助與指導, 在此致以衷心的感謝！

[1] 馮志強. 松遼盆地慶深大型氣田的勘探前景[J]. 天然氣工業(yè), 2006, 26(6): 1–5. Feng Zhi-qiang. Exploration potential of large qingshen gas field in the Songliao Basin[J]. Nat Gas Ind, 2006, 26(6): 1–5 (in Chinese with English abstract).

[2] 蒙啟安, 楊永斌, 金明玉. 斷裂對松遼盆地慶深大氣田的控制作用[J]. 石油學報, 2006, 27(s1): 14–17. Meng Qi-an, Yang Yong-bin, Jin Ming-yu. Controlling role of faults to giant Qingshen gas field in SongLiao Basin[J]. Acta Pet Sinica, 2006, 27(s1): 14–17 (in Chinese with English abstract).

[3] 馮子輝, 馮志強, 劉偉, 王雪, 關秋華. 松遼盆地北部深層凝析油及油型氣的成因研究[J]. 沉積學報, 2004, 22(s1): 45–49. Feng Zi-hui, Feng Zhi-qiang, Liu Wei, Wang Xue, Guang Qiu-hua. The origin of condensate and oil-type gas from deep reservoir in the North of Songliao Basin[J]. Acta Sedimentol Sinica, 2004, 22(s1): 45–49 (in Chinese with English abstract).

[4] 徐立恒, 盧雙舫, 陳踐發(fā), 李吉君, 馬廣宇, 李玲. 徐家圍子斷陷深層烴源巖生氣評價[J]. 石油學報, 2008, 29(6): 846–852. Xu Li-heng, Lu Shuang-fang, Chen Jian-fa, Li Ji-jun, Ma Guang-yu, Li Ling. Gas-generation evaluation of deep hydrocarbon source rocks in Xujiaweizi fault depression[J]. Acta Pet Sinica, 2008, 29(6): 846–852 (in Chinese with English abstract).

[5] 印長海, 冉清昌, 齊景順. 雙城斷陷地質(zhì)結構與主控斷裂形成機制[J]. 天然氣工業(yè), 2009, 29(11): 13–15. Yin Chang-hai, Ran Qing-chang, Qi Jing-shun. Geological structure and formation mechanism of the major faults in Shuangcheng fault depression, northern Songliao Basin[J]. Nat Gas Ind, 2009, 29(11): 13–15 (in Chinese with English abstract).

[6] 任延廣, 齊景順, 董景海, 孫立東. 松遼盆地北部深層天然氣地質(zhì)特征及勘探方向[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā), 2009, 28(5): 28–32. Ren Yan-guang, Qi Jing-shun, Dong Jing-hai, Sun Li-dong. Geologic features and exploratory direction of deep gas in the north of Songliao Basin[J]. Pet Geol Oilfield Develop Daqing, 2009, 28(5): 28–32 (in Chinese with English abstract).

[7] 印長海, 緒磊, 楊亮, 許金雙, 李紀鵬, 王瑞. 鶯山凹陷營城組火山巖儲層特征及成因[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā), 2014, 33(5): 92–96.Yin Chang-hai, Xu Lei, Yang Liang, Xu Jin-shuang, Li Ji-peng, Wang Rui. Characteristics and origins of Yingcheng Formation volcanic reservoirs in Yingshan Sag[J]. Pet Geol Oilfield Develop Daqing, 2014, 33(5): 92–96 (in Chinese with English abstract).

[8] Creaney S, Passey Q R. Recurring patterns of total organic carbon and source rock quality within a sequence stratigraphic framework[J]. AAPG Bulletin, 1993, 77(3): 386–401.

[9] 霍秋立, 曾花森, 付麗, 任志高. Δlg測井源巖評價方法的改進及其在松遼盆地的應用[J]. 吉林大學學報(地球科學版), 2011, 41(2): 586–591. Huo Qiu-li, Zeng Hua-sen, Fu Li, Ren Zhi-gao. The advance of Δlgmethod and its application in Songliao Basin[J]. J Jilin Unv Earth Sci Ed, 2011, 41(2): 586–591 (in Chinese with English abstract).

[10] Langford F F, Blanc-Valleron M M. Interpreting Rock-Eval pyrolysis data using graphs of pyrolizable hydrocarbons.total organic carbon[J]. AAPG Bulletin, 1990, 74(6): 799– 804.

[11] Cornford C, Gardner P, Burgess C. Geochemical truths in large data sets. I: Geochemical screening data[J]. Org Geochem, 1998, 29(1–3): 519–530.

[12] 曾花森, 霍秋立, 張曉暢, 鄢仁勤, 姜淑杰. 應用巖石熱解數(shù)據(jù)2-TOC相關圖進行烴源巖評價[J]. 地球化學, 2010, 39(6): 574–579. Zeng Hua-sen, Huo Qiu-li, Zhang Xiao-chang, Yan Ren-qin, Jiang Shu-jie. Source rock evaluation using the2-TOC plot from Rock-Eval pyrolysis[J]. Geochimica, 2010, 39(6): 574– 579 (in Chinese with English abstract).

[13] 曾花森, 蔡郁文, 霍秋立, 周由保. 烴源巖中有效有機質(zhì)的類型評價及意義[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā), 2013, 32(3): 8–14. Zeng Hua-sen, Cai Yu-wen, Huo Qiu-li, Zhou You-bao. Evaluation of the effective organic matter types in hydrocarbon source rock and its implication[J]. Pet Geol Oilfield Develop Daqing, 2013, 32(3): 8–14 (in Chinese with English abstract).

[14] Taylor G H, Teichmüller M, Davis C. Organic Petrology: A New Handbook Incorporating Some Revised Parts of Stach’s Textbook of Coal Petrology[M]. Berlin: Gebrüder Borntraeger, 1998: 1–704.

[15] Powell T G, Mckirdy D M. Relationship between ratio of pristane to phytane, crude oil composition and geological environment in Australia[J]. Nat Phys Sci, 1973, 243(124): 37–39.

[16] Peters K E, Walters C C, Moldowan J M. The Biomarker Guide: Volume 2, Biomarkers and Isotopes in Petroleum Systems and Earth History[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2005: 1–1155.

[17] 陳建渝. 生物標志物地球化學的新進展[J]. 地質(zhì)科技情報, 1995, 14(1): 35–44. Chen Jian-yu. Advances in geochemistry of biomarker[J]. Geol Sci Technol Inf, 1995, 14(1): 35–44 (in Chinese with English abstract).

[18] Farrimond P, Teln?s N. Three series of rearranged hopanes in Toarcian sediments (northern Italy)[J]. Org Geochem, 1996, 25(3): 165–177.

[19] 張立平, 黃第藩, 廖志勤. 伽馬蠟烷——水體分層的地球化學標志[J]. 沉積學報, 1999, 17(1): 136–140. Zhang Li-ping, Huang Di-fan, Liao Zhi-qin. Gammacerane geochemical indicator of water column stratification[J]. Acta Sedimentol Sinica, 1999, 17(1): 136–140 (in Chinese with English abstract).

[20] 張文正, 楊華, 候林慧, 劉飛. 鄂爾多斯盆地延長組不同烴源巖17α(H)-重排藿烷的分布及其地質(zhì)意義[J]. 中國科學(D輯), 2009, 39(10): 1438–1445.Zhang Wen-zheng, Yang Hua, Hou Lin-hui, Liu Fei. Distributionand geological significance of 17α(H)-diahopanes from different hydrocarbon source rocks of Yangchang Formation in Ordos Basin[J]. Sci China D, 2009, 39(10): 1438–1445 (in Chinese).

[21] 趙孟軍, 張水昌. 17α(H)-重排藿烷在塔里木盆地中的指相意義[J]. 石油勘探與開發(fā), 2001, 28(1): 36–38. Zhao Meng-jun, Zhang Shui-chang. The special sedimentary facies indicated by 17α(H)-diahopanes in Tarim Basin[J]. Pet Explor Develop, 2001, 28(1): 36–38 (in Chinese).

[22] 王春江, 傅家謨, 盛國英, 肖乾華, 李金有, 張亞麗, 樸明植. 18α(H)-新藿烷及17α(H)-重排藿烷類化合物的地球化學屬性與應用[J]. 科學通報, 2000, 45(13): 1366–1372. Wang Chunjiang, Fu Jiamo, Sheng Guoying, Xiao Qianhua, Li Jinyou, Zhang Yali, Piao Mingzhi. Geochemical characteristics of 18α(H)-neo hopane and 17α(H)-diahopane and their application[J]. Chinese Sci Bull, 2000, 45(13): 1366–1372 (in Chinese).

[23] Li M W, Lin R Z, Liao Y S, Snowdon L R, Wang P R, Li P L. Organic geochemistry of oils and condensates in the Kekeya Field, Southwest Depression of the Tarim Basin (China) [J]. Org Geochem, 1999, 30(1): 15–37.

[24] Philp R P, Oung J N. Biomarker distributions in crude oils as determined by tandem mass spectrometry[M]//Moldowan J M, Albrecgt P, Philp R P. Biological Markers in Sediments and Petroleum. New Jersey: Pearson Professional Education, 1992: 1–384.

[25] 肖中堯, 黃光輝, 盧玉紅, 吳懿, 張秋茶. 庫車坳陷卻勒1井原油的重排藿烷系列及油源對比[J]. 石油勘探與開發(fā), 2004, 31(2): 35–37. Xiao Zhong-yao, Huang Guang-hui, Lu Yu-hong, Wu Yi, Zhang Qiu-cha. Rearranged hopanes in oils from the Quele 1 Well, Tarim Basin, and the significance for oil correlation[J]. Pet Explor Develop, 2004, 31(2): 35–37 (in Chinese with English abstract).

[26] 朱揚明, 鐘榮春, 蔡勛育, 羅毅. 川中侏羅系原油重排藿烷類化合物的組成及成因探討[J]. 地球化學, 2007, 36(3): 253–260. Zhu Yang-ming, Zhong Rong-chun, Cai Xun-yu, Luo Yi. Composition and origin approach of rearranged hopanes in Jurassic oils of central Sichuan basin[J]. Geochimica, 2007, 36(3): 253–260 (in Chinese with English abstract).

[27] Li M J, Wang T G, Liu J, Zhang M Z, Lu H, Ma Q L, Gao L H. Biomarker 17α(H)-diahopane: A geochemical tool to study the petroleum system of a Tertiary lacustrine basin, Northern South China Sea[J]. Appl Geochem, 2009, 24(1): 172–183.

[28] Xiao H, Li M J, Wang W Q, You B, Liu X Q, Yang Z, Liu J G, Chen Q Y, Uwiringiyimana M. Identification, distribution and geochemical significance of four rearranged hopane series in crude oil[J]. Org Geochem, 2019, 138: 1–10.

[29] 張敏, 李謹, 陳菊林. 熱力作用對烴源巖中重排藿烷類化合物形成的作用[J]. 沉積學報, 2018, 36(5): 184–190. Zhang Min, Li Jin, Chen Ju-lin. Thermal effect on the distribution of rearranged hopanes in hydrocarbon source rocks[J]. Acta Sedimentol Sinica, 2018, 36(5): 184–190 (in Chinese with English abstract).

[30] Philp R P, Gilbert T D. Biomarker distributions in Australian oils predominantly derived from terrigenous source material[J]. Org Geochem, 1986, 10(1–3): 73–84.

[31] 陳世加, 王廷棟, 黃清德, 林峰. C29甾烷成熟度指標“倒轉(zhuǎn)”及其地質(zhì)意義[J]. 天然氣地球科學, 1997, 8(1): 28–30. Chen Shi-jia, Wang Ting-dong, Huang Qing-de, Lin Feng. The reversal of maturity idicator of C29steranes and its geological implications[J]. Nat Gas Geosci, 1997, 8(1): 28–30 (in Chinese).

[32] Murray A P, Summons R E, Boreham C J, Dowling L M. Biomarker and-alkane isotope profiles for Tertiary oils: Relationship to source rock depositional setting[J]. Org Geochem, 1994, 22(3): 521–542.

[33] 李素梅, 郭棟. 東營凹陷原油單體烴碳同位素特征及其在油源識別中的應用[J]. 現(xiàn)代地質(zhì), 2010, 24(2): 252–258.Li Su-mei, Guo Dong. Characteristics and application of compoundspecific isotope in oil-source identification for oils in Dongying Depression, Bohai Bay Basin[J]. Geoscience, 2010, 24(2): 252–258 (in Chinese with English abstract).

[34] 趙孟軍, 黃第藩. 不同沉積環(huán)境生成的原油單體烴碳同位素分布特征[J]. 石油實驗地質(zhì), 1995, 17(2): 171–179. Zhao Meng-jun, Huang Di-fan. Carbon isotopic distributive characteriscs of crude oil monomers produced in different sedimentary environments[J]. Pet Geol Exp, 1995, 17(2): 171–179 (in Chinese with English abstract).

[35] Sun Y G, Sheng G Y, Peng P A, Fu J M. Compound-specific stable carbon isotope analysis as a tool for correlating coal-sourced oils and interbedded shale-sourced oils in coal measures: An example from Turpan basin, north-western China[J]. Org Geochem, 2000, 31(12): 1349–1362.

[36] 王麗, 曹新星, 李艷, 尹琴, 宋之光. 松遼盆地湖相烴源巖中生物標志物的單體烴碳同位素組成特征及其意義[J]. 地球化學, 2015, 44(4): 337–347. Wang Li, Cao Xin-xing, Li Yan, Yin Qin, Song Zhi-guang. The carbon isotopic composition of individual biomarkers in lacustrine source rocks from Songliao Basin and its biogeochemical implication[J]. Geochimica, 2015, 44(4): 337–347 (in Chinese with English abstract).

[37] Ficken K J, Li B, Swain D L, Eglinton G. An-alkane proxy for the sedimentary input of submerged/floating freshwater aquatic macrophytes[J]. Org Geochem, 2000, 31(7/8): 745– 749.

[38] Bechtel A, Hámor-Vidó M, Gratzer R, Sachsenhofer R F, Püttmann W. Facies evolution and stratigraphic correlation in the early Oligocene Tard Clay of Hungary as revealed by maceral, biomarker and stable isotope composition[J]. Mar Pet Geol, 2012, 35(1): 55–74.

[39] 侯啟軍, 馮志強, 馮子輝. 松遼盆地陸相石油地質(zhì)學[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2009: 1–654.Hou Qi-jun, Feng Zhi-qiang, Feng Zi-hui. Terrestrial Petroleum Geology of Songliao Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2009: 1–654 (in Chinese).

[40] 鄒才能, 趙文智, 龍道江. 吐魯番盆地侏羅系煤系原油的基本性質(zhì)及油源對比[J]. 石油學報, 1993, 14(1): 25–33. Zou Cai-neng, Zhao Wen-zhi, Long Dao-jiang. The basic features of crude oil from Jurassic coal-bearing formations in Turfan Basin and the correlation study between oil and source rocks[J]. Acta Pet Sinica, 1993, 14(1): 25–33 (in Chinese with English abstract).

Geochemical characteristics of source rocks and oil origins in the Shuangcheng Depression, Songliao Basin

ZENG Hua-sen1,2*, HUO Qiu-li1,2, FAN Qing-hua1,2, ZHANG Xiao-chang1,2, SUN Jing1,2and SI Wan-xia1,2

1. Exploration and Development Research Institute, Daqing Oilfield Company Ltd., Daqing 163712, China; 2. Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Tight Oil and Shale Oil Accumulation, Daqing 163712, China

Multiple organic contents, pyrolysis techniques, stable carbon isotopes, biomarkers, and organic petrology parameters were used to characterize the source rocks of the Lower Cretaceous Yingcheng Formation’s fourth member in the Shuangcheng depression, Songliao Basin. Based on these characteristics, forming conditions of source rocks and potential origins of crude oils were discussed. Results show that the source rock contains type II kerogen and a high organic content, with an average total organic carbon value of 2.97%. An organic petrology study showed that the organic matter is mainly derived from higher terrestrial plant tissues with some algae input. The source rock is thermally mature and exhibits a vitrinite reflectance (o) ranging between 0.83%–1.10%. The source rock steranes are dominated by C27andrearranged steranes while regular steranes are dominated by C29. Furthermore, there is a high abundance of rearranged hopanes that comprise early eluting rearranged hopanes (C30D/C30H and C30E/C30H are 0.68 and 0.32 on average, respectively), thereby indicating that the depositional environment is a shallow to semi-deep fresh-water lake with suboxic conditions. Crude oils in the Shuangcheng Depression comprise light oil with high wax and low sulfur contents, and the stable carbon isotope content in the whole oil is ?29.69‰ on average. Oil-source correlation analysis shows that the oils are sourced from Yingcheng shale. The oils in the third member of Denglouku Formation have a lower content of rearranged hopanes and are sourced from migrated oils generated by the underlying source rocks at lower maturity. In contrast, the oils in the fourth member of Yingcheng Formation have a higher content of rearranged hopanes and their trend with depth corresponds to that of the source rock, indicating that they are sourced from in-site or adjacent source rocks.

early eluting rearranged hopanes; source rock; sedimentary environment; Shuangcheng depression; Songliao Basin

P593

A

0379-1726(2021)02-0152-11

10.19700/j.0379-1726.2021.02.002

2019-02-27;

2019-11-13;

2020-04-09

中國石油天然氣股份公司勘探與生產(chǎn)分公司重大課題(135YQZP-2017-KT02)

曾花森(1982–), 男, 高級工程師, 主要從事石油地質(zhì)和地球化學研究工作。

ZENG Hua-sen, E-mail: zenghuasen@petrochina.com.cn; Tel: +86-459-5589108