渤海灣盆地沾化凹陷富林洼陷油氣來源及分布規(guī)律研究

王秀紅

(中國石化勝利油田分公司 地質(zhì)科學研究院，山東 東營 257015)

渤海灣盆地沾化凹陷富林洼陷油氣來源及分布規(guī)律研究

王秀紅

(中國石化勝利油田分公司 地質(zhì)科學研究院，山東 東營 257015)

通過對渤海灣盆地沾化凹陷富林洼陷原油的生物標志物分布與組合特征分析，認為該區(qū)主要存在3類原油：Ⅰ類原油主要分布于東次洼，呈植烷優(yōu)勢，伽馬蠟烷含量高，重排甾烷與4-甲基甾烷含量較低，來源于東次洼本身的沙四上亞段烴源巖；Ⅱ類原油分布于中次洼洼陷內(nèi)部，具有姥鮫烷優(yōu)勢、伽馬蠟烷含量低、重排甾烷含量高的特征，縱向上不同儲層油氣來源存在差異，其中淺部儲層油氣來源于孤南洼陷沙三下亞段烴源巖，深部儲層油氣主要來自于富林洼陷沙三下亞段烴源巖；Ⅲ類原油分布于中次洼斷裂帶附近，成熟度較低，姥鮫烷優(yōu)勢，伽馬蠟烷含量中等，C28甾烷含量豐富，孕甾烷和重排甾烷含量較低，為孤南洼陷沙一段與富林洼陷沙三下亞段烴源巖所形成的混源油。

生物標志物；油氣來源；分布規(guī)律；富林洼陷；沾化凹陷；渤海灣盆地

富林洼陷位于渤海灣盆地沾化凹陷的東南端，由墾利和墾東2條斷裂帶控制形成北斷南超、東斷西超的洼陷形態(tài)(圖1)。該洼陷勘探面積約360 km2，東部以墾東斷層、墾利斷裂帶與墾東—青坨子凸起以及墾利潛山相接，西、南超覆在陳家莊凸起東段，內(nèi)部被孤西斷層和墾東6斷層分割，分為西、中、東3個次洼[1-3]；自1973年發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流以來，陸續(xù)在墾利及富林洼陷內(nèi)等多個地區(qū)取得勘探突破[4-5]。截止目前，該區(qū)已發(fā)現(xiàn)奧陶系—館陶組的9套含油層系，呈現(xiàn)了較大的含油規(guī)模，有望成為沾化地區(qū)中長遠資源接替的重要陣地。但是目前已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在新近系[6-7]，分布極不均衡，并且油氣藏絕大部分為構(gòu)造油藏，油氣儲量占98%，其他油氣藏類型勘探程度仍較低，具較大的勘探潛力。該區(qū)油源豐富，存在多個供烴單元，油氣來源非常復(fù)雜。本文對該區(qū)油氣來源及分布規(guī)律進行了研究，以期對成藏規(guī)律的剖析及今后勘探目標的優(yōu)選提供參考。

圖1 渤海灣盆地沾化凹陷富林洼陷構(gòu)造位置與油藏分布

1 烴源巖發(fā)育及成烴特征

根據(jù)優(yōu)質(zhì)烴源巖是成烴主要貢獻者的原則，沾化凹陷總體上發(fā)育3套主力烴源巖，分別為沙四上亞段、沙三下亞段、沙一段。由特定沉積環(huán)境所造成的有機質(zhì)組成、來源、類型、富集程度等因素的差異，決定了他們之間成烴特征的差異。主要表現(xiàn)為咸水—鹽湖相沙四上亞段烴源巖與半咸水沙一段烴源巖具有早期生烴和多階段生烴的特點，生烴持續(xù)階段長，生烴率高，而淡水—微咸水沙三段烴源巖僅存在一個成熟生烴高峰，具有集中生烴的特點[8-11]。

富林洼陷具有沉降晚、抬升早、埋深淺的特點，因此有效烴源巖分布面積小、埋藏淺，并且由于構(gòu)造分割強烈，各次洼油源條件嚴重不均。沙三下亞段與沙四上亞段烴源巖為富林洼陷的主力生油層系。其中西次洼烴源巖最大埋深3 000 m，生烴門限以下最大地層厚度800 m，沉降中心呈北西向條帶展布；但有效烴源巖面積小、烴源巖中沒有滲透性儲層匹配，目前尚無該次洼較大量排烴的證據(jù)。中次洼位于墾利斷層下降盤，沙三段烴源巖最大埋深3 700 m，生烴門限以下最大地層厚度1 500 m，主力烴源巖中有較好儲層匹配，由此中次洼成為富林洼陷生油中心。東次洼沉降中心北東向展布，烴源巖最大埋深3 500 m，生烴門限以下最大地層厚度1 100 m。

毗鄰區(qū)域也有向富林洼陷周邊高地供烴的可能性，其中孤南洼陷相距最近，也是其重要的油源之一。與富林洼陷不同的是，孤南洼陷沙三下亞段與沙一段烴源巖為其主力烴源巖[12]。從沉積特征來看，孤南洼陷東次洼是主要的生油中心，洼內(nèi)和周圍是巖性油藏最有利區(qū)域，西次洼也可以生成成熟的油氣，也是勘探的有利區(qū)域之一。

圖2 渤海灣盆地孤南洼陷與富林洼陷烴源巖萜烷和甾烷質(zhì)量色譜

由于沉積環(huán)境的差異，各套烴源巖形成的烴類從地化特征上具有明顯不同[13-15]。根據(jù)4套烴源巖的氯仿抽提物飽和烴色譜、質(zhì)譜分析結(jié)果(圖2)，富林洼陷沙四上亞段源巖形成于缺氧咸水沉積環(huán)境中，飽和烴類異戊二烯烴具植烷優(yōu)勢，Pr/Ph通常小于0.5，萜烷類化合物表現(xiàn)出高伽馬蠟烷的特點，甾類化合物具有低重排規(guī)則甾烷和4-甲基甾烷、高甲藻甾烷的特點。沙三下亞段烴源巖的類異戊間二烯烴表現(xiàn)出高姥鮫烷，Pr/Ph一般在1以上，最小不低于0.5，萜烷化合物具有少量伽馬蠟烷，通常γ-蠟烷/C30藿烷小于0.2，甾類化合物則表現(xiàn)出高重排規(guī)則甾烷和4-甲基甾烷的特點。在孤南洼陷，沙三下亞段烴源巖除成熟度略高等細微差異外，沉積環(huán)境與生標特征與富林洼陷相似；而沙一段形成于更加咸化還原的沉積環(huán)境中，生標特征表現(xiàn)為γ-蠟烷含量高，Pr/Ph值低，C28甾烷豐富的特點。

總體而言，富林洼陷斷塊發(fā)育復(fù)雜，油源空間分布明顯的差異是影響油源判識的關(guān)鍵問題，體現(xiàn)了陸相斷陷盆地成烴成藏組合關(guān)系的典型特征。

2 原油類型及其來源分析

本次研究在富林洼陷及周邊地區(qū)遴選了多個油砂及原油樣品，平面上很好地覆蓋了整個研究區(qū)，縱向上取樣層系包括奧陶系至館陶組9個層系，油藏類型涉及洼陷中心的巖性油藏、構(gòu)造巖性到邊緣的構(gòu)造油藏等多種類型。油砂抽提物和原油經(jīng)常規(guī)族組分分離后，進行飽和烴色譜以及飽和烴、芳烴色譜—質(zhì)譜分析。根據(jù)原油類異戊二烯烴、甾烷類和萜類化合物的指相差異，結(jié)合成藏區(qū)的生儲蓋條件，將富林—墾利斷裂帶的原油劃分為3種成因類型。

第Ⅰ類原油具有明顯的植烷優(yōu)勢，可見β胡蘿卜烷，反映出沉積環(huán)境以較強的還原環(huán)境為主；γ-蠟烷含量較高，重排甾烷與4-甲基甾烷含量較低，與富林洼陷鹽湖相沉積的沙四上亞段烴源巖有親緣關(guān)系(圖3A)。該類原油僅在東次洼內(nèi)深部儲層(Es4，Mz)零星分布，油氣以近距離、垂向運移或自生自儲為主。

圖3 渤海灣盆地富林洼陷三類原油萜烷和甾烷質(zhì)量色譜

第Ⅱ類原油具有如下幾方面典型特點(圖3B)：①大部分樣品具有明顯的姥鮫烷優(yōu)勢，反映了沉積環(huán)境以弱還原弱氧化為主；②伽馬蠟烷含量低，γ-蠟烷/C30藿烷一般小于0.2，說明了母源以淡水湖相沉積為主；③甾烷C27,C28,C29的相對含量一般為C27>C29>C28，少部分為C29>C27>C28，重排甾烷與4-甲基甾烷含量一般較高；④萜烷質(zhì)量色譜圖上奧利烷的出現(xiàn)，也說明了陸源母質(zhì)的混入。上述整體表現(xiàn)為沙三下亞段的特征，該類原油主要分布在中次洼—墾利斷裂帶附近，儲層由淺至深均有分布，但是不同儲層間又存在明顯差異，中次洼淺層原油成熟度與Ts/Tm比值依次高于中次洼深層與東次洼，體現(xiàn)出油源的差異。

為了進一步明確中次洼深淺層油氣來源，本文將富林洼陷各次洼及孤南洼陷的沙三下亞段烴源巖特征進行了精細對比。從圖4中可以看出，盡管整體上都反映淡水的沉積環(huán)境，但是也存在細微差異。其中富林西次洼沙三下亞段烴源巖成熟度較低，Ts/Tm值較高，中次洼沙三下亞段烴源巖成熟度較高，Ts/Tm值較低，東次洼沙三下亞段烴源巖成熟度較低，Ts/Tm值低；孤南洼陷沙三下亞段烴源巖成熟度與Ts/Tm值均較高。由此可以推測，富林洼陷中次洼淺層的沙三型原油應(yīng)來自于孤南洼陷沙三下亞段烴源巖，而中次洼深層的沙三型原油應(yīng)來自于中次洼沙三下亞段烴源巖，東次洼的沙三型原油主要來自東次洼本身的沙三下亞段烴源巖。

圖4 渤海灣盆地富林洼陷各次洼沙三下亞段烴源巖特征對比

第Ⅲ類原油生標特征表現(xiàn)為成熟度較低，C28甾烷含量豐富，伽馬蠟烷含量較高，具有孤南洼陷沙一段烴源巖的特征。同時，姥鮫烷相對植烷優(yōu)勢，孕甾烷含量降低，含有重排甾烷，三環(huán)萜烷含量低，C33升藿烷大于C34，C35升藿烷，隨碳數(shù)增大豐度呈階梯狀下降的正常分布，又具有了沙三段烴源巖的特征。從而可推斷其油源為孤南洼陷沙一段與富林洼陷沙三下亞段烴源巖所形成的混源油(圖3C)。該類原油僅在墾利斷裂帶附近的富12井的沙三下亞段儲層中有所發(fā)現(xiàn)。

通過對比，可以看出研究區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的油藏多為近源成藏，中次洼由于斷裂比較發(fā)育，油氣依靠斷層輸導(dǎo)運移，而東次洼油氣以近距離、垂向運移為主。

3 油氣分布規(guī)律及有利勘探方向

本區(qū)不但油氣來源復(fù)雜，油氣分布規(guī)律也非常不均衡[16-17]。從平面上來看(圖5)，中次洼顯然是富林洼陷油氣資源最豐富的區(qū)帶。前期發(fā)現(xiàn)的富林洼陷及其周邊油氣藏幾乎全部集中分布于中次洼生油中心陡側(cè)、墾利斷層兩側(cè)最有利的構(gòu)造圈閉中和主力生油巖中的斷層—巖性圈閉中，油氣以沙三段來源為主。而東次洼油氣顯示較少，目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要來自于沙四段烴源巖，以中生界儲層為主。可見，東次洼油氣富集程度明顯受儲層發(fā)育情況控制，但東次洼斷層發(fā)育，墾東斷裂帶下降盤發(fā)育一定規(guī)模的扇體沉積，應(yīng)該具備形成中型斷層—巖性隱蔽油藏帶的儲蓋、圈閉條件。因此在富林洼陷東部地區(qū)進行斷裂輸導(dǎo)能力分析，加強儲層發(fā)育情況研究，有望在沙三中亞段及其上部地層中發(fā)現(xiàn)油藏。

從縱向上來看，由于有效烴源巖埋深淺、成熟度較低、生烴期晚、油氣成藏期晚，油氣以近距離、垂向運移或自生自儲為典型特征，因此，富林洼陷內(nèi)油氣主要集中在沙三下亞段烴源巖以下的儲層。上部烴源巖埋深小，為無效烴源巖，主要生烴的部分在沙三段中下部和沙四段暗色泥巖，而上部無效烴源巖成為區(qū)域性的蓋層，加之富林洼陷內(nèi)斷層的封閉性較好，屬洼陷內(nèi)底部運聚、半封閉的成藏系統(tǒng)。所以，富林洼陷內(nèi)的勘探方向集中在下部儲集體。

圖5 渤海灣盆地富林洼陷油氣來源及平面分布

4 結(jié)論

1)孤南洼陷發(fā)育沙三下亞段與沙一段烴源巖，其中東次洼為富林地區(qū)主要供烴者，富林洼陷本身主要發(fā)育沙三下亞段、沙四上亞段2套主力烴源巖，但有效烴源巖分布面積小、埋藏淺，各次洼油源條件分布不均，中次洼是主要生油中心。

2)富林地區(qū)原油劃分為3種類型：Ⅰ類原油來源于東次洼沙四上亞段烴源巖，Ⅱ類原油來源于沙三下亞段烴源巖，Ⅲ類原油為混源油。

3)受源儲配置關(guān)系的控制，中次洼成為富林洼陷油氣資源最豐富的區(qū)帶，油氣以沙三型原油為主，而東次洼油氣顯示較少，目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要來自于沙四上亞段烴源巖，以中生界儲層為主，加強斷層輸導(dǎo)能力與儲層發(fā)育的研究，有望取得更大的突破。

[1] 樂大發(fā),侯帥軍.濟陽坳陷沾化凹陷富林洼陷成藏條件[J].石油與天然氣地質(zhì),2008,29(4)：433-443.

[2] 李勝利,于興河,陳建陽,等.沾化凹陷Ro分布規(guī)律影響有機質(zhì)成熟度的因素[J].地質(zhì)力學學報,2005,11(1)：90-96.

[3] 朱之錦,宋志強,郭學民,等.富林洼陷油氣成藏條件與分布規(guī)律研究[J].西南石油學院學報,2002,24(5)：7-10.

[4] 褚慶忠,張樹林.渤海灣盆地墾利斷裂帶構(gòu)造與油氣關(guān)系研究[J].地球?qū)W報,2004,25(1):73-78.

[5] 王秉海,錢凱.勝利油區(qū)地質(zhì)研究與勘探實踐[M].東營:石油大學出版社,1992:133-134.

[6] 方旭慶,蔣有錄,石砥石.濟陽坳陷沾化地區(qū)斷裂特征及其與成藏要素和油氣分布的關(guān)系[J].油氣地質(zhì)與采收率,2012,19(2)：1-4.

[7] 高樹新,任懷強,楊少春.渤海灣盆地濟陽坳陷陳家莊凸起東段北斜坡油源特征及成藏分析[J].石油實驗地質(zhì),2007,29(1)：68-73.

[8] 褚慶忠.渤海灣盆地墾利斷裂帶油氣成藏模式[J].新疆石油地質(zhì),2010,31(3)：232-234.

[9] 褚慶忠,張雪勇,王長江.斷裂構(gòu)造與油氣運聚關(guān)系研究:以沾化凹陷墾利斷裂帶為例[J].河南石油,2003,17(1)：9-14.

[10] 張林曄,張春榮.低熟油生成機理及成油體系[M].北京：地質(zhì)出版社,1999：93-110.

[11] 王志杰.高青—平方王潛山帶原油地化特征及油源分析[J].斷塊油氣田,2012,19(3):289-293.

[12] 袁東山,張枝煥,曾艷濤,等.沾化凹陷渤南洼陷沙四段烴源巖有機相[J].天然氣地球科學,2006,17(1)：125-132.

[13] 杜振川,劉紅梅,魏魁生.孤南富林洼陷層序分析與盆地演化[J].河北建筑科技學院學報,2001,18(1)：66-68.

[14] 朱之錦,姜曉健,廖林.富林洼陷油氣運移研究[J].油氣地質(zhì)與采收率,2004,11(1)：28-30.

[15] 朱光有,金強,丁浩,等.濟陽坳陷沾化斷陷湖盆沙河街組生烴系統(tǒng)特征[J].天然氣工業(yè),2004,23(增刊)：10-12.

[16] 王樂聞,劉四兵,王鵬,等.沾化凹陷烴源巖地球化學特征分析[J].重慶科技學院學報:自然科學版,2011,13(6)：26-28.

[17] 李勝利,于興河,陳建陽,等.渤海灣盆地濟陽坳陷沾化凹陷地層流體壓力分布規(guī)律及其對油氣成藏的影響[J].地質(zhì)力學學報,2006,12(1)：37-42.

(編輯徐文明)

HydrocarbonoriginanddistributionregularityinFulinsub-Sag,ZhanhuaSag,BohaiBayBasin

Wang Xiuhong

(GeoscienceResearchInstitute,SINOPECShengliOilfieldCompany,Dongying,Shandong257015,China)

Based on the studies of biomarker distribution and composition of crude oils in the Fulin sub-Sag of the Zhanhua Sag of the Bohai Bay Basin, there are 3 types of crude oil in the study area. The crude oils of type Ⅰ mainly exist in the east of the sub-sag, characterized by low Pr/Ph ratio, high gammacerence content as well as low diasterane and 4-methyl-sterane contents. They are originated from source rocks in the upper subsection of the 4th member of the Shahejie Formation in the east of the sub-sag. The crude oils of type Ⅱ mainly locate in the center of the sub-sag, featured by high Pr/Ph ratio, low gammacerence content and high diasterane content. The origin for oil and gas is different vertically. Hydrocarbon in the middle and shallow reservoirs is mainly originated from source rocks in the lower subsection of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Gunan sub-Sag while hydrocarbon in the deep reservoir is mainly originated from source rocks in the lower subsection of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Fulin sub-Sag. The crude oils of type Ⅲ mainly distribute around fault belts in the central sub-sag, featured by low maturity, high Pr/Ph ratio, medium gammacerence content, high C28sterane content as well as low pregnane and diasterane contents, which show mixed-oil characteristics of source rocks from both the 1st member of the Shahejie Formation in the Gunan sub-Sag and the lower subsection of the 3rd member of the Shahejie Formation in the Fulin sub-Sag.

biomarkers; hydrocarbon origin; distribution regularity; Fulin sub-Sag; Zhanhua Sag; Bohai Bay Basin

1001-6112(2013)02-0151-06

10.11781/sysydz20130207

TE122.1+14

A

2012-09-29；

2013-01-14。

王秀紅(1981—)，女，碩士，工程師，從事油氣地球化學綜合研究。E-mail：ct0001059@yahoo.com.cn。

國家自然科學基金項目“湖相頁巖氣形成條件研究”(41072096)資助。