樁海地區(qū)原油地球化學(xué)特征和油源研究

陳 宇

(中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257015)

樁海地區(qū)原油地球化學(xué)特征和油源研究

陳 宇

(中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257015)

為研究樁海地區(qū)不同儲(chǔ)層原油地球化學(xué)特征和油源，對(duì)其進(jìn)行了原油物性、飽和烴氣相色譜、生物標(biāo)志物等地球化學(xué)分析。結(jié)果表明，該區(qū)原油分為6種類型，其中3種類型原油由埕北凹陷烴源巖提供，另外3種類型原油分別為五號(hào)樁洼陷和樁東凹陷烴源巖提供。其中埕北凹陷沙三、沙一段烴源巖生成的油氣主要分布于樁海地區(qū)西部的第三系儲(chǔ)層。五號(hào)樁洼陷、樁東凹陷沙一段、沙三段烴源巖是樁海地區(qū)潛山儲(chǔ)層的主要油氣來源。

油源對(duì)比;原油類型;生物標(biāo)志化合物;樁海地區(qū)

引 言

樁海地區(qū)地處渤海灣盆地南部的灘海地區(qū)，位于埕島、埕東、樁西、長(zhǎng)堤4個(gè)披覆構(gòu)造的交匯處，東鄰樁東凹陷，西鄰埕北凹陷，南靠五號(hào)樁洼陷，處于海上埕島油田和陸上樁西油田之間，面積約150 km2。自下而上已發(fā)現(xiàn)古生界、中生界、下第三系沙河街組和東營(yíng)組、上第三系館陶組和明化鎮(zhèn)組6套含油層系［1－2］，并有構(gòu)造及巖性等多種油藏類型并存的特點(diǎn)［3－4］。樁海地區(qū)油氣遠(yuǎn)景資源量十分豐富，具有多層系疊合含油連片的潛力［5］。但由于該區(qū)特殊的構(gòu)造位置和復(fù)雜的油氣來源致使勘探難度和風(fēng)險(xiǎn)增大［6］，要想提高勘探效益，必須首先要將該區(qū)復(fù)雜的油氣來源搞清楚。本文根據(jù)該區(qū)原油的地化特征，進(jìn)行了系統(tǒng)的原油分類和詳盡的油源研究，以期為進(jìn)一步勘探提供依據(jù)。

1 原油物性和族組分特征

樁海地區(qū)東營(yíng)組、沙河街組、中生界和古生界原油性質(zhì)好，其密度小(0.82～0.88 g/cm3)，黏度低(6.0～47.8 mPa·s)，含硫量低(0.05% ～0.20%)，含蠟量高(15.78% ～34.66%)，凝固點(diǎn)高(26～9℃)，多為高凝石蠟基常規(guī)原油。

館陶組特別是館上段原油與下第三系及潛山原油明顯不同。其密度大(0.93～0.98 g/cm3)，黏度高(170～6 900 mPa·s)，含硫量較低(約0.3%)，含蠟量低(少于8%)，凝固點(diǎn)變化幅度大(－12～30℃)，多為中質(zhì)稠油。

沙河街組、東營(yíng)組及中生界、古生界原油飽和烴含量一般為47% ～63%，芳烴含量為12% ～20%，非烴含量為 9% ～25%，瀝青質(zhì)含量為1.29% ～6.55%，具有高飽和烴的特點(diǎn)。

館陶組原油飽和烴組分含量為42%～47%，低于正常成熟原油;芳烴含量為23% ～26%;非烴含量為21% ～31%，瀝青質(zhì)含量為5% ～12%，高于正常成熟原油。

2 原油的地化特征和油源分析

生物標(biāo)志物參數(shù)C27、C28和C29甾烷相對(duì)含量可以區(qū)分不同源巖的原油或相同源巖不同有機(jī)相的原油［7］，而 C29甾烷 20S/(20S+20R)是未成熟到成熟范圍內(nèi)理想的成熟度參數(shù)［8］。萜烷中的高γ蠟烷豐度可指示有機(jī)質(zhì)沉積時(shí)的強(qiáng)還原超鹽度條件［9］，γ蠟烷/C30藿烷結(jié)合Pr/Ph通常用來區(qū)分烴源巖和原油生成的沉積環(huán)境和進(jìn)行原油分類［10］。上述生物標(biāo)志物參數(shù)區(qū)分濟(jì)陽(yáng)坳陷各凹(洼)陷不同沉積層段烴源巖及所生原油非常有效，也是該文精細(xì)油源對(duì)比研究采用的有效指標(biāo)。

通過對(duì)樁海地區(qū)前第三系及第三系儲(chǔ)層原油樣品的地化分析，并與周圍樁西、老河口、飛雁灘、長(zhǎng)堤油田原油進(jìn)行對(duì)比研究，樁海地區(qū)原油總體上分為6類。油源來源于不同凹(洼)陷的油源層。

2.1 第Ⅰ類原油

為低熟油。其色譜圖上正構(gòu)烷烴多呈單峰型分布，C11～C38分布完整，以 C21～C23為主峰碳，部分樣品C37、C38正構(gòu)烷烴豐度明顯高于相鄰的正構(gòu)烷烴，表明有普生顆石藻類有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)。γ蠟烷含量較豐富，γ蠟烷/C30藿烷為0.19～0.34。表明其母源為半咸化—咸化的沉積環(huán)境。甾烷類化合物中以原始生物構(gòu)型(ααα，20R)為主(圖1 a)，重排甾烷不發(fā)育，C27、C28、C29(20R)甾烷相對(duì)豐度中，C28甾烷較豐富，C28與C29甾烷接近。含有一定量甲藻甾烷。C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)20S/(20S+20R)比值低，為0.22～0.35;Ts/Tm低，僅為0.35～0.79，表明熱演化程度低，屬于低熟油。

油源對(duì)比表明，該類低熟油來源于埕北凹陷的沙一段烴源巖，主要分布于樁海地區(qū)西部及北部的第三系儲(chǔ)層，如老16(E3s2)、埕北15(E3d)等。該類原油在前第三系儲(chǔ)層中分布較少，目前僅在老31(Pz)、老30(Pz)井中有所發(fā)現(xiàn)。

圖1 樁海地區(qū)Ⅰ～Ⅲ類原油甾、萜烷特征

2.2 第Ⅱ類原油

為成熟油(圖1 b)。該類原油分布于樁海地區(qū)西部埕東斷層及北部埕北斷層附近，如樁106(Ng)、埕北21(Ng)。該類原油γ蠟烷含量較低，γ蠟烷/C30藿烷為0.2左右，表明其源巖的沉積環(huán)境為淡水環(huán)境。甾烷C2920S/(20S+20R)值為0.45～0.49，為成熟原油。Ts含量豐富，Ts/Tm為1.04～1.31;重排甾烷豐度較高，而4－甲基甾烷含量較低。該類原油與埕北凹陷沙三段烴源巖具有很強(qiáng)的可比性，具有親緣關(guān)系。

2.3 第Ⅲ類原油

為“混源油”。該類原油在埕北斷裂帶附近分布，如埕北16(圖1 c)、埕北36(Ed)等。該類原油在分子組成及分布上表現(xiàn)出“雙重特征”:正構(gòu)烷烴呈雙峰型分布。三降藿烷Ts/Tm大于1，含有C29Ts，表現(xiàn)出沙三段烴源巖具有的弱還原、成熟的特征。γ蠟烷含量較高，γ蠟烷/C30藿烷為0.28～0.34;甾烷異構(gòu)化程度低，C29甾烷20S/(20S+20R)為0.28～0.33，且C28甾烷豐富，又顯示出沙一段烴源巖咸化、低熟的特征。研究表明該類原油是由埕北凹陷沙三段與沙一段烴源巖形成的混源油。

從以上分析可看出，由于埕北斷裂帶緊鄰埕北凹陷，具有“近水樓臺(tái)先得月”的優(yōu)越條件，埕北凹陷沙三段、沙一段烴源巖生成的油氣在埕北斷裂帶附近的樁海地區(qū)第三系廣泛成藏，既有單源油藏，又有混源油藏。

2.4 第Ⅳ類原油

主要分布于樁海地區(qū)中部的潛山及下第三系儲(chǔ)層，如樁古46(O)、樁古斜 47(Pz)、老 301(Pz、Art)、樁 125(Pz、E3s2—E3s3)及老 8(E3s3)、老 9(E3s4)等。

該類原油生物標(biāo)志特征不同于埕北斷裂帶原油，Pr/Ph比大于1，具有明顯的姥鮫烷優(yōu)勢(shì);γ蠟烷含量低(圖2 a)，γ蠟烷/C30藿烷為0.04～0.20，表明其源巖的沉積環(huán)境為弱氧化淡水環(huán)境。Ts/Tm為1.07～3.01，含有較豐富的C29Ts、C30重排藿烷及重排甾烷，并且4－甲基甾烷十分豐富;C29甾烷20S/(20S+20R)為0.44～0.57，為成熟原油。該類原油與五號(hào)樁洼陷E3s3下段烴源巖具有很強(qiáng)的可比性，表明該類原油來自五號(hào)樁洼陷沙三下段烴源巖。

圖2 樁海地區(qū)第Ⅳ～Ⅵ類原油甾、萜烷特征

2.5 第Ⅴ類原油

主要分布于樁海地區(qū)東北部的潛山，如樁海10、埕北305、306等。該類原油同第Ⅳ類原油一樣，具有姥鮫烷優(yōu)勢(shì)、缺乏γ蠟烷;Ts含量豐富，Ts/Tm 為1.25～5.03，具有較豐富的 C29Ts、C30重排藿烷(圖2b)，表明其源巖形成于淡水湖相沉積體系。而不同的是該類原油低碳數(shù)的孕甾烷和三環(huán)萜烷豐富，其中C21+C22孕甾烷/C27規(guī)則甾烷為0.37，C19－C29三環(huán)萜烷/五環(huán)萜烷高達(dá) 0.27，遠(yuǎn)高于上述幾類原油。甾烷C2920S/(20S+20R)為0.46～0.54，為成熟－高成熟原油。上述特征表明該類原油來源于樁東凹陷沙三段烴源巖。

2.6 第Ⅵ類原油

屬于“混源”油。主要分布于樁海地區(qū)東部長(zhǎng)堤斷層附近的第三系地層，如樁斜18(圖2 c)、樁斜221等。該類原油與第Ⅲ類混源油不同。主要表現(xiàn)在成熟度方面，其熱演化程度明顯高于第Ⅲ類原油，已屬成熟油。類異戊二烯化合物具有姥鮫烷優(yōu)勢(shì)，Ts豐度變低，Ts/Tm為0.74～1.08，同時(shí)含有重排甾烷及C30重排藿烷和C29Ts，這些都是沙三段烴源巖的特征。但是γ蠟烷含量比沙三段烴源巖所生原油明顯增加，γ蠟烷/C30藿烷為0.23～0.35;地質(zhì)構(gòu)型的異甾烷較為發(fā)育，C29甾烷20S/(20S+20R)為0.38～0.46，顯示出咸化、成熟的特點(diǎn)。C28甾烷豐富，表明有沙一段烴源巖的貢獻(xiàn)。樁海地區(qū)東部的樁東凹陷不僅沙三段、而且沙一段烴源巖也已成熟［11］。對(duì)比發(fā)現(xiàn)該類原油與樁東凹陷的BZ34構(gòu)造的原油具有很大的相似性。因此，第Ⅵ類混源油來源于樁東凹陷，是由該凹陷沙三段與沙一段2套成熟的優(yōu)質(zhì)烴源巖共同提供。

根據(jù)油源對(duì)比的結(jié)果，可將樁海地區(qū)劃分為3個(gè)主要的成油體系(圖3):即埕北凹陷(樁海西部、北部)成油體系;五號(hào)樁洼陷 (樁海中部)成油體系;樁東凹陷(樁海東部)成油體系。

3 結(jié)論

(1)樁海地區(qū)第Ⅰ類原油是由埕北凹陷沙一段烴源巖提供的低熟油，主要分布于樁海地區(qū)西部的第三系儲(chǔ)層。

(2)第Ⅱ類為埕北凹陷沙三段烴源巖提供的成熟油，主要分布于埕東斷層及埕北斷層附近的第三系儲(chǔ)層。

圖3 樁海地區(qū)油氣來源

(3)第Ⅲ類原油是由埕北凹陷沙三段與沙一段烴源巖形成的混源油，主要分布于樁海地區(qū)北部的埕北斷層附近。

(4)第Ⅳ類原油是由五號(hào)樁洼陷沙三段提供的成熟－高成熟原油，主要分布于樁海地區(qū)中部的潛山及上覆第三系的儲(chǔ)層中。

(5)第Ⅴ類原油是由樁東凹陷沙三段提供的成熟－高成熟原油，主要分布于樁海地區(qū)東北部的潛山地層中。

(6)第Ⅵ類原油是由樁東凹陷沙三段與沙一段形成的混源油，主要分布于樁海東部長(zhǎng)堤斷層附近的第三系地層。

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Geochemical characteristics and oil source study for Zhuanghai area

CHEN Yu
(Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying，Shandong257015，China)

Geochemical characteristics and oil source of different reservoirs in Zhuanghai area are analyzed in respects of oil propery，gas chromatograph of saturated hydrocarbon，and biomarkers．The result indicates that oil in this area can be classified into six ypes，of which three types of oil were related to the source rock in Chengbei sag，and the other three were generated from source ocks in Wuhaozhuang sub－sag and Zhuangdong sag．Furthermore，the oil and gas generated from the Es3and Es1source rocks of Chengbei sag mainly distribute in the Tertiary reservoirs in the west of Zhuanghai area．The oil and gas in buried hill reservoirs mainly came from source rocks in Wuhaozhuang sub－sag and the Es3and Es1 members of Zhuangdong sag．

oil－source correlation;type of oil;biomarker;Zhuanghai area

TE122.13，TE122.14

A

1006－6535(2011)04－0019－04

20110118;改回日期20110720

國(guó)家重大專項(xiàng)“渤海灣盆地南部精細(xì)勘探關(guān)鍵技術(shù)”(2008zx05006－003)

陳宇(1981－)，男，工程師，2005年畢業(yè)于湖北師范學(xué)院經(jīng)濟(jì)學(xué)專業(yè)，現(xiàn)從事油田油水研究工作。

編輯 林樹龍