宋站南地區(qū)葡萄花和扶楊油層的油源分析

王雅春，徐光波，劉洛夫，朱晶光，張洪斌

(1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶 163318;2.東北石油大學(xué)油氣藏形成機(jī)理與資源評(píng)價(jià)黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶 163318;3.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院北京 102249;4.大慶榆樹林油田開發(fā)有限責(zé)任公司，黑龍江肇東 151100;5.大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠，黑龍江大慶163511)

宋站南地區(qū)葡萄花和扶楊油層的油源分析

王雅春1，2，3，徐光波1，劉洛夫3，朱晶光4，張洪斌5

(1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江大慶 163318;2.東北石油大學(xué)油氣藏形成機(jī)理與資源評(píng)價(jià)黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶 163318;3.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院北京 102249;4.大慶榆樹林油田開發(fā)有限責(zé)任公司，黑龍江肇東 151100;5.大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠，黑龍江大慶163511)

根據(jù)烴源巖、原油地球化學(xué)特征，對(duì)宋站南地區(qū)葡萄花、扶楊油層進(jìn)行油源對(duì)比分析。結(jié)果表明：宋站南區(qū)葡萄花油層、扶楊油層的油同源，并與三肇凹陷的葡萄花油層、扶楊油層的油同源，均主要來自于青一段烴源巖，其次來自于青二、三段烴源巖;宋站南油源區(qū)內(nèi)葡萄花油層的油主要由青一段烴源巖生成的油在浮力作用下沿有效的斷裂通道運(yùn)移為主，葡萄花油層的油和青山口組烴源巖大量排出的油在古超壓作用下通過T2斷裂可以向扶楊油層“倒灌”運(yùn)移;大型生烴凹陷三肇凹陷的油在有效的斷裂、砂體等通道的溝通下，能夠輸導(dǎo)到宋站南地區(qū)。

宋站南地區(qū);三肇凹陷;葡萄花油層;扶楊油層;油源對(duì)比

宋站南地區(qū)是松遼盆地北部大型生烴凹陷三肇凹陷東北邊部的一個(gè)古鼻狀構(gòu)造，其一部分位于三肇凹陷油源區(qū)內(nèi)，一部分位于油源區(qū)外(以埋深1.75 km為界劃分油源區(qū)內(nèi)外)［1］。研究區(qū)從新到老鉆遇了第四系(Q)、上白堊系明水組(K2m)、四方臺(tái)組(K2s)、嫩江組(K2n)、姚家組(K2y)、青山口組(K2qn)及下白堊系的泉頭組(K2q)等地層，部分深探井鉆遇侏羅系(J)地層。研究區(qū)除缺失新近系和古近系沉積外，泉二段以上地層均發(fā)育完整。姚家組一段的葡萄花油層(P)和泉頭組三、四的扶余油層(F)、楊大城子油層(Y)(合稱扶楊油層FY)是油氣勘探的主力目的層。到目前為止，葡萄花油層見工業(yè)油流井3口，扶楊油層13口井獲工業(yè)油流，3口井獲低產(chǎn)油流，展示了良好的油氣前景，但油氣的來源以及油氣運(yùn)移機(jī)制等問題一直制約著該區(qū)油氣勘探開發(fā)的部署，而且前人對(duì)該區(qū)有關(guān)方面的研究較少。筆者通過油源對(duì)比，分析研究區(qū)葡萄花油層、扶楊油層油的來源，討論葡萄花油層、扶楊油層油可能的運(yùn)聚機(jī)制，為宋站南地區(qū)中淺層油氣分布規(guī)律的研究和下一步的勘探開發(fā)工作提供依據(jù)。

1 可能的烴源巖

一般認(rèn)為在陸相條件下，暗色泥巖是最主要的烴源巖。根據(jù)三肇凹陷的沉積特點(diǎn)和前人的分析，最大湖泛時(shí)期沉積的青山口組和嫩江組是三肇凹陷暗色泥巖最發(fā)育的層位。實(shí)際的鉆探結(jié)果也顯示，從泉頭組四段(q4)、泉頭組三段(q3)到嫩江組一段(n1)地層中，青山口組一段(qn1)和嫩一段是本區(qū)暗色泥巖最發(fā)育的層位，其次為青二、三段(qn23)，其他白堊系地層生排烴潛力極?。?-5］。

宋站南地區(qū)西南是三肇凹陷，東北是綏化凹陷(圖1)。從構(gòu)造位置上看，宋站南地區(qū)的油可能來自三肇凹陷，也可能來自綏化凹陷。研究發(fā)現(xiàn)，綏化凹陷的青山口組和嫩江組暗色泥巖埋深過淺，現(xiàn)今的最大鏡質(zhì)體反射率(Ro)值均接近0.5%，大部分尚未進(jìn)入生烴門限，僅有少部分剛剛進(jìn)入生烴門限，因此不容易發(fā)生排烴作用。如東7井青一段測(cè)定了20塊樣品的Ro值，其中最大值為0.56%，均值為0.49%，有10塊樣品的Ro值為0.47% ～0.51%;任10井嫩一段測(cè)定24塊樣品的Ro值，其中最大值為0.56%，均值為0.47%。因此，宋站南地區(qū)的油來自綏化凹陷的可能性極小。

宋站南地區(qū)大部分面積處于大型生油凹陷——三肇凹陷中，說明宋站南地區(qū)的油來自三肇凹陷的可能性很大。許多學(xué)者的研究也表明三肇凹陷的嫩一段、青一段和青二、三段3套主力烴源巖均已不同程度進(jìn)入了生、排烴門限，因此可能成為宋站南地區(qū)的油源。

圖1 宋站南地區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Regional structure unit and location of South Songzhan area

對(duì)三肇凹陷和宋站南地區(qū)3套主力烴源巖的殘余有機(jī)碳含量(TOC)、氯仿瀝青“A”含量、生烴潛量(S1+S2)、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)成熟度(Ro)、生烴門限、排烴門限以及生、排烴總量(QP、QE)的研究(表1)可見，三肇凹陷內(nèi)的青一段、青二、三段、嫩一段暗色泥巖大部分已經(jīng)進(jìn)入了生烴門限，而且青一段和青二、三段暗色泥巖大部分進(jìn)入了排烴門限。源巖生成的油氣只有排出了源巖才有可能對(duì)油氣成藏有貢獻(xiàn)，因此從主力源巖的排烴總量來看，三肇凹陷青一段源巖對(duì)宋站南地區(qū)油氣資源量的貢獻(xiàn)應(yīng)該最大，其次是青二、三段。

表1 三肇凹陷主力烴源巖的特征Table 1 Characteristics of main source rocks in Sanzhao depression

2 油源對(duì)比

對(duì)三肇凹陷和宋站南地區(qū)葡萄花油層、扶楊油層油樣以及三肇凹陷暗色泥巖樣品的地球化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定分析，得到了以下3點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

(1)宋站南地區(qū)葡萄花油層、扶楊油層的油同源。宋站南地區(qū)葡萄花、扶楊油層原油樣品的飽和烴、芳烴、非烴 +瀝青質(zhì)含量分別為56.40% ～70.58%、17.93% ～ 26.70%、10.00% ～19.80%，生油母質(zhì)較好，且沒有經(jīng)歷過明顯的生物降解作用?？偀N含量和 w(飽)/w(芳)值比較高，分別為80.19% ～89.99%和2.18～3.85，而且這些原油樣品的族組成比較相近(圖2)，說明宋站南地區(qū)葡萄花、扶楊油層的原油應(yīng)該同源。另外，從葡萄花、扶楊油層原油樣品正構(gòu)烷烴的分布特征和峰型來看(表2、圖3)：色譜分析數(shù)據(jù)相近，正構(gòu)烷烴含量曲線均呈單峰態(tài)，碳數(shù)分布為nC3～nC35，主峰碳數(shù)均為nC23;奇偶優(yōu)勢(shì)比(OEP)為1.11～1.18，差異較小;原油的姥鮫烷/植烷(w(Pr)/w(Ph))也很接近，為1.12～1.36，平均值為1.22;異構(gòu)烷烴含量比相鄰的正構(gòu)烷烴含量低，姥鮫烷/正17烷(w(Pr)/w(nC17))、植烷/正18 烷(w(Ph)/w(nC18))分別為0.23～0.37和0.18～0.30，平均值分別為0.32和0.27;原油樣品的正構(gòu)烷烴含量曲線基本重合，說明宋站南地區(qū)葡萄花、扶楊油層原油的總體特征比較相近，反映出它們同源。

圖2 宋站南地區(qū)原油樣品族組成三組分圖Fig.2 Triangle diagram of group composition of crude oils from South Songzhan area

表2 宋站南地區(qū)原油樣品飽和烴參數(shù)Table 2 Parameters of saturated hydrocarbon of crude oils from South Songzhan area

圖3 宋站南地區(qū)原油樣品的正構(gòu)烷烴含量分布Fig.3 n-alkane contents of crude oils from South Songzhan area

(2)宋站南地區(qū)葡萄花、扶楊油層的油和三肇凹陷的同源。w(Pr)/w(nC17)、w(Ph)/w(nC18)既可以反映原油母質(zhì)類型，也可以在一定程度上反映成熟度。一般而言，同源油的w(Pr)/w(nC17)、w(Ph)/w(nC18)分布在一條線上，且隨著成熟度的增加，w(Pr)/w(nC17)、w(Pr)/w(nC18)值變?。?-8］。宋站南地區(qū)葡萄花、扶楊油層油的w(Pr)/w(nC17)、w(Ph)/w(nC18)值與三肇凹陷的基本分布在同一條直線上，說明它們母質(zhì)類型相同，具有同源特征［1］。w(Pr)/w(Ph)主要與沉積水介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，而與熱演化程度關(guān)系不大，即來自于同一油源的原油具有相近w(Pr)/w(Ph)值。宋站南地區(qū)與三肇凹陷的原油油藏深度相差近千米，但w(Pr)/w(Ph)值均為1.0～1.4(圖4)，屬姥植均勢(shì)，說明兩地原油具有大致相同的母質(zhì)類型及沉積環(huán)境，宋站南地區(qū)的原油與三肇凹陷的原油可能具有同一來源。同層位間三肇凹陷的原油成熟度略高于宋站南地區(qū)原油［1］的，說明宋站南地區(qū)的原油部分來源于三肇凹陷。

圖4 三肇凹陷和宋站南地區(qū)原油w(Pr)/w(Ph)與深度關(guān)系Fig.4 Relation of w(Pr)/w(Ph)and depth of crude oils from Sanzhao deprssion and South Songzhan area

(3)宋站南地區(qū)葡萄花、扶楊油層的油主要來自青一段源巖，其次來自青二、三段源巖。從三肇凹陷源巖與宋站南地區(qū)葡萄花、扶楊油層油樣的w(Pr)/w(Ph)值分布來看［1］：三肇凹陷嫩江組w(Pr)/w(nC17)、w(Ph)/w(nC18)值明顯比宋站南地區(qū)原油的相應(yīng)值大，說明宋站南地區(qū)原油不可能來自三肇凹陷嫩江組;青一段源巖w(Pr)/w(Ph)值分布與油樣最為相近，具有很高的重疊度，其次是青二、三段，可以說明青一段和青二、三段源巖是宋站南地區(qū)葡萄花、扶楊油層原油的主要來源。正構(gòu)烷烴的奇偶碳優(yōu)勢(shì)比指標(biāo)OEP是常用于研究成熟度的指標(biāo)，隨著演化成熟，OEP值接近于1。宋站南地區(qū)油樣OEP值為1.04～1.18，平均值為1.12，三肇凹陷青一段源巖的OEP值為1.01～1.36，平均值為1.13，二者OEP的值非常相似(表3)。三肇凹陷嫩一段OEP均值為1.51，成熟度比宋站南油的成熟度明顯偏小，成為油源巖的可能性不大，其次青二、三段源巖的OEP值也與油樣的OEP值較為接近(表3)。因此，從OEP值來看宋站南原油接近成熟，它們主要來自三肇凹陷青一段源巖，其次來自青二、三段源巖。

表3 三肇凹陷源巖樣品和宋站南地區(qū)原油樣品的OEP值Table 3 Values of OEP from crude oils in South Songzhan area and those from source rocks in Sanzhao depression

3 油氣運(yùn)移輸導(dǎo)通道

3.1 斷裂

在松遼盆地區(qū)域構(gòu)造演化的影響下，研究區(qū)也經(jīng)歷了斷陷期、坳陷期和構(gòu)造反轉(zhuǎn)期3個(gè)大的階段，同時(shí)，發(fā)育了不同時(shí)期的斷裂系統(tǒng)(圖5)。

研究區(qū)斷層200余條，主要斷層145條，斷層性質(zhì)主要為正斷層。T1～T2-2反射層之間斷層數(shù)量多，斷裂密集，T3反射層以下斷層數(shù)量明顯減少，T5反射層多為延伸大、斷距大的基巖深大斷裂。T1～T2-2反射層有50多條斷層延伸長度大于4 km，70多條斷層垂直斷距大于30 m。這些延伸長度長，垂直斷距大的斷裂控制了區(qū)域油水分布。斷層的展布方向大體上可分為北西向、北東向及南北向斷層，其中，北東向斷層最發(fā)育，數(shù)量最多。

利用構(gòu)造圖拆分方法將研究區(qū)內(nèi)的斷裂拆分成4種類型(圖5)：①斷陷期形成拗陷期繼續(xù)活動(dòng)的斷裂，這種斷裂類型是從T5或T4反射層斷至T2或T1反射層的斷裂，宋站地區(qū)這類斷裂主要有4條;②斷陷期形成拗陷期和構(gòu)造反轉(zhuǎn)期活動(dòng)的斷裂，這種斷裂是從T5或T4反射層斷至T06反射層的斷裂，這類斷裂共有9條;③拗陷期形成構(gòu)造反轉(zhuǎn)期繼續(xù)活動(dòng)的斷裂，這種斷裂是T3或T2反射層斷至T06反射層的斷裂，在宋站地區(qū)這類斷裂共有31條，全區(qū)均有分布;④拗陷期形成的斷裂，這種斷裂包括僅斷穿 T3、T2、T11、T1反射層的斷裂，這類斷裂在研究區(qū)分布最為廣泛，大部分以北北東和北北西走向，少量近南北向和北西向走向。

盡管活動(dòng)的斷裂能夠起到輸導(dǎo)油氣的作用，但目前宋站南地區(qū)有多套含油氣層系，所以起輸導(dǎo)通道作用的斷裂也就各不相同。

(1)扶楊油層油氣運(yùn)移輸導(dǎo)斷裂。油源對(duì)比表明，研究區(qū)扶楊油層油主要來自青一段源巖，青一段源巖層位于扶楊油層上方，扶楊油層屬于上生下儲(chǔ)型油藏，但研究區(qū)只有一部分在源巖排烴門限范圍內(nèi)(油源區(qū)內(nèi))，另一部分未進(jìn)入排烴門限，油源應(yīng)為進(jìn)入排烴門限的青山口組烴源巖。有學(xué)者研究表明，三肇凹陷青一段源巖層是超壓地層，它可以使生成的油氣沿?cái)嗔严蛳隆暗构唷边\(yùn)移至扶楊油層［9-11］，連接青一段源巖與扶楊油層的斷裂為斷陷期形成拗陷期和構(gòu)造反轉(zhuǎn)期活動(dòng)的斷裂和拗陷期形成構(gòu)造反轉(zhuǎn)期繼續(xù)活動(dòng)的斷裂(斷穿 T2—T11反射層的斷裂)，三肇凹陷范圍內(nèi)扶楊油層的這種斷裂廣泛分布，青山口組源巖大量排出的油應(yīng)該是通過這些斷裂向下“倒灌”運(yùn)移至扶楊油層，本研究區(qū)亦如此。研究區(qū)未進(jìn)入排烴門限區(qū)域的油應(yīng)來源于三肇凹陷扶楊油層和本區(qū)已進(jìn)入扶楊油層的油通過斷裂和砂體的有效匹配側(cè)向運(yùn)移。

圖5 宋站南地區(qū)不同時(shí)期斷裂系統(tǒng)的分布Fig.5 Faults movement during different tectonic periods in South Songzhan area

(2)葡萄花油層油運(yùn)移的主要輸導(dǎo)通道。葡萄花油層油源巖區(qū)內(nèi)源巖生排出的油及運(yùn)移至扶楊油層中的油只能通過斷穿T2—T11反射層的斷裂向上覆葡萄花油層中運(yùn)移和聚集。由圖5可以看出，宋站南地區(qū)的這些斷裂走向以近南北向和北西西向?yàn)橹?，斷裂?guī)模相對(duì)較小，但這些斷裂在活動(dòng)、開啟時(shí)可以將青一段和青二、三段源巖排出的油或下伏扶楊油層中的油氣輸導(dǎo)至上覆葡萄花油層。未進(jìn)入排烴門限區(qū)域的油也應(yīng)為三肇凹陷和研究區(qū)已進(jìn)入葡萄花油層的油在斷裂和砂體的溝通作用下側(cè)向運(yùn)移的結(jié)果。

3.2 砂體

葡萄花油層儲(chǔ)層主要是水下分流河道砂、砂壩和席狀砂，扶楊油層為物源近南北向的河流相沉積，主要發(fā)育河道、決口河道、廢棄河道等沉積微相。儲(chǔ)層主要為河道砂和砂壩。從砂體展布特征研究來看，工區(qū)扶楊油層、葡萄花油層砂體并不發(fā)育，并未形成大面積連片。各小層砂體縱向不能錯(cuò)疊連片。油僅靠砂體不能進(jìn)行長距離的側(cè)向運(yùn)移，而只有長期活動(dòng)的斷層在成藏關(guān)鍵時(shí)刻再活動(dòng)可以縱向上溝通砂體，形成連續(xù)的側(cè)向運(yùn)移通道。

4 結(jié)論

(1)宋站南地區(qū)葡萄花、扶楊油層的原油同源，并主要來源于青一段源巖，其次來源于青二、三段源巖。宋站南地區(qū)油源區(qū)內(nèi)葡萄花油層的油主要以青一段源巖生成的油在浮力作用下沿有效的通道運(yùn)移至其中為主;葡萄花油層的油也可以在古超壓作用下通過溝通源巖和儲(chǔ)層的斷裂向扶楊油層“倒灌”運(yùn)移。

(2)宋站南地區(qū)葡萄花、扶楊油層與三肇凹陷的油同源。生烴凹陷三肇凹陷的油在有效的斷裂、砂體等通道的溝通下，能夠發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，被輸送到宋站南地區(qū)。

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Oil-source correlation of Putaohua and Fuyang oil layers in South Songzhan area，Songliao Basin

WANG Ya-chun1，2，3，XU Guang-bo1，LIU Luo-fu3，ZHU Jing-guang4，ZHANG Hong-bin5
(1.Earth Science College，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China;2.Provincial Key Laboratory for Formation Mechanism of Oil-Gas Reservoirs and Resources Assessment，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China;3.College of Geoscience in China University of Petroleum，Beijing 102249，China;4.Daqing Yushulin Oilfield Development Company Limited，Zhaodong 151100，China;5.The Forth Oil Recovery Factory of Daqing Oilfield Company Limited，Daqing 163511，China)

According to the geochemical characteristics of source rocks and crude oils，the oil-source correlation of Putaohua and Fuyang oil layer in South Songzhan area，Songliao Basin was analyzed.The results show that the oils of Putaohua and Fuyang oil layer in South Songzhan area and in Sanzhao depression have the same source and the oils are all mainly derived from the hydrocarbon source rock of the first member of Qingshankou formation，second from the second and third member of Qingshankou formation.Inside the oil source area of South Songzhan，the oil of Putaohua layer is mainly from the oil generated from the first member of Qingshankou formation and the oil migrates along the effective faults due to the buoyancy of water.Under the effect of paleo-overpressure，the oil of Putaohua layer together with the oil expelled from the Qingshankou formation can migrate downward into Fuyang payzone along the T2faults.The oil from Sanzhao depression，the large hydrocarbon-generating depression of the basin，can be effectively transported to South Songzhan area through the path of faults and sandbody.

South Songzhan area;Sanzhao depression;Putaohua oil layer;Fuyang oil layer;oil-source correlation

TE 122.114

A

10.3969/j.issn.1673-5005.2011.03.007

1673-5005(2011)03-0036-06

2010－11－12

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41072163)

王雅春(1967－)，女(漢族)，吉林長春人，教授，博士后，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)方面的研究工作。

(編輯 徐會(huì)永)