板橋斜坡原油類型劃分及其意義

鄒磊落，代 昆，汪曉敏，汪 津，白 晶，王 冠

(中國石油大港油田公司 勘探開發(fā)研究院，天津 300280)

原油類型劃分及成因分析是確定含油氣系統(tǒng)分布范圍及特征必不可少的工作之一[1]，通過油和油、油和源巖對比確定可靠的烴源巖層系和油源區(qū)，為油氣運移聚集成藏研究和進一步的勘探實踐奠定基礎(chǔ)[2-3]，但隨著烴源巖熱演化程度加深，油氣在排出和聚集過程中受后期改造和保存的影響，尤其是多套烴源巖導(dǎo)致的多源混源成藏等，都會導(dǎo)致油氣源對比的復(fù)雜性和多解性[4-5]。板橋斜坡發(fā)育多套含油層系，含油氣系統(tǒng)分布復(fù)雜且類型較多，油源分析不清[6]。筆者旨在收集和整理前人研究資料，利用原油地球化學(xué)特征及多種生物標志物參數(shù)進行原油類型劃分和成因分析對比，為深入認識板橋斜坡的油氣成藏提供科學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

板橋斜坡是渤海灣盆地歧口凹陷一個次級構(gòu)造單元，是夾持于滄東斷裂和濱海斷裂系之間的大型旋轉(zhuǎn)掀斜斜坡，以大張坨斷層為界，其下傾方向與板橋次凹相連形成低斜坡，上傾方向與濱海斷裂構(gòu)成板橋高斜坡[7](見圖1)。前期勘探實踐證實，本區(qū)發(fā)育了古近系沙三段和沙一段兩套烴源巖，且沙一段烴源巖埋深在2 500～3 500 m，總體處于未成熟到成熟階段，而沙三段烴源巖以成熟、高成熟為主[8]。前人對板橋凹陷烴源巖地球化學(xué)特征進行了初步研究，總結(jié)如下：沙一段烴源巖形成于咸水還原性較高的沉積環(huán)境，有機質(zhì)母源以浮游植物為主，部分存在高等植物母源輸入；沙三段烴源巖沉積環(huán)境以淡水弱氧化—還原為主，母質(zhì)來源以低等水生生物和高等植物的混合輸入為主[9]。

受斷層活動和巖性等多因素復(fù)合作用，板橋斜坡發(fā)育多種圈閉類型，生儲蓋組合優(yōu)越，油氣主要集中在斜坡的高、中部位，發(fā)育館陶組、東營組、沙河街組等多套含油層系[10]。同時，板橋斜坡多套烴源巖層系在垂向上相繼發(fā)育，不同演化階段生成的油氣相互疊置，加之斷裂活動的多期性導(dǎo)致斜坡區(qū)不同層位油氣來源及成藏的復(fù)雜性。為理清板橋斜坡原油類型，探討其成因，本次研究優(yōu)選采集了10個原油樣品和3個油砂樣品進行了系統(tǒng)的有機地球化學(xué)分析。

2 原油地球化學(xué)特征與原油類型

2.1 飽和烴色譜特征

原油飽和烴容易受到沉積環(huán)境、成熟度以及生物降解等因素的影響[11]。板橋斜坡不同構(gòu)造部位原油飽和烴組成特征差異明顯，大致可分為兩類：其中靠近斜坡高部位原油生物降解相對嚴重，正構(gòu)烷烴嚴重虧損，有的甚至基本消失，如b62-30、b78-12、b19-4井等，Pr/nC17為0.15～1.45，平均值為0.84，Ph/nC18為0.87～5.02，平均值為2.12，Pr/Ph為0.19～1.23，平均值為0.77，表明其形成于偏還原環(huán)境；而靠近斜坡低部位，如b852-3、b834-1、b828-12等，其正構(gòu)烷烴分布完整，碳數(shù)分布范圍為nC11～nC30，主峰碳為C17、C23，呈前高單峰型或者雙峰型，說明母質(zhì)來源以低等水生生物和高等植物混合輸入為主，局部以低等水生生物為主；OEP和CPI基本都趨于1，沒有奇偶優(yōu)勢，反映原油均達到成熟階段；Pr/nC17為0.36～0.54，平均值為0.39；Ph/nC18為0.19～0.3，平均值為0.22；Pr/Ph為1.97～2.52，平均值為2.17，表明其形成于偏氧化沉積環(huán)境。

2.2 原油碳同位素組成

原油碳同位素組成受控于源巖母質(zhì)類型、沉積環(huán)境和成熟度，可用于油油對比中[11]。板橋斜坡原油碳同位素特征(見圖2)分析表明，其原油可以分為三類，第一類b852-3沙一中亞段原油、b834-1沙一中亞段原油、b20-15沙一下亞段原油、b828-12沙一下亞段原油、bn5-4k沙二段原油和bs5H1沙三段原油碳同位素較重，全部大于-25.3‰；第二類bn3-1k館陶組原油、b64-30k館陶組原油、b62-30東營組原油、b78-12東營組原油、b19-4沙一中亞段原油碳同位素較輕；第三類bs7沙三段原油碳同位素是研究區(qū)所有分析樣品中最輕的，可能指示一種特殊的成因類型。

2.3 甾、萜類生物標志化合物特征

根據(jù)板橋斜坡原油甾、萜類生物標志物含量(見表1)及質(zhì)譜圖(見圖3)分析可以看出，來自于不同源巖或不同母質(zhì)的原油在甾烷構(gòu)成特征上存在差異：板橋斜坡絕大多數(shù)原油甾烷aaa20RC27、C28、C29規(guī)則甾烷含量呈不對稱V型分布，說明有機質(zhì)母源以低等生物和水生生物混合為主，第一類原油和第二類原油C27/C29平均分別為0.83、0.72，差別不大，而第三類原油C29規(guī)則甾烷明顯呈反L型分布，C27/C29為0.48，說明陸生高等植物貢獻較大；C29甾烷aaa20S(20S+20R)平均為0.45，C29甾烷ββ/(αα+ββ)平均為0.41、Ts/Ts+Tm平均為0.51，表明原油都處于中等成熟階段；一般認為4-甲基甾烷與甲藻和細菌活動有關(guān)，因此通常作為一種有機母源的標志物[12];第一、二類原油4-甲基甾烷相對含量普遍大于0.2，而第三類原油為0.1；伽馬蠟烷異常指數(shù)是衡量水體鹽度良好指標[13]，其中第一、二類原油4×伽馬蠟烷/∑C31～32為0.41～1.65，平均為0.81，表明沉積環(huán)境為淡水—微咸水，而第三類原油，如bs7井，伽馬蠟烷異常指數(shù)非常高，達7.96。

表1 板橋斜坡原油生物標志化合物參數(shù)

注：a. aaaC2920S/(20S+20R)；b.C29ββ/(αα+ββ)；c.4-甲基甾烷/C29甾烷；d.aaa(20R)C27/C29；e.aaa(20S)C28/C29；f.Ts/Ts+Tm；g.∑升藿烷/C30藿烷；h.伽馬蠟烷指數(shù)。

綜合前面的分析，總體認為板橋斜坡原油可分為三種類型：第一類原油是正常原油，以b852-3Es1z、b834-1E1z、b20-15Es1x、b828-12Es1x、bn5-4kEs2和bs5H1Es3原油為代表；第二類原油以館陶祖和東營組原油為代表，如bn3-1K、b64-30K、b62-30、b78-12，該類原油是研究區(qū)典型生物降解原油；第三類原油以bs7Es3、b19-4Es1z為代表。

3 油源對比與成因分析

生物標志物能夠提供烴源巖有機質(zhì)母源、沉積環(huán)境和熱成熟度等方面的特殊信息，而且基本不受次生作用的影響，所以常常用于進行烴源巖與原油之間相關(guān)關(guān)系的對比[14]。根據(jù)前文劃分的原油類型與沙一下亞段、沙三段烴源巖對比表明，該地區(qū)原油熱成熟度參數(shù)aaa20S(20S+20R)、C29甾烷ββ/(αα+ββ)、Ts/Ts+Tm、重排甾烷/規(guī)則甾烷，均顯示原油都處于中等成熟階段，而沙一下亞段烴源巖成熟度較低，說明沙三段烴源巖對本區(qū)原油的生成貢獻較大；但不同類型的原油也有不同的特征：其中第一類原油與沙三段原油非常相似(見圖4)，原油有機質(zhì)形成于弱氧化—弱還原的淡水—微咸水環(huán)境，Pr/Ph介于2～3之間，4×伽馬蠟烷/∑C31～32普遍小于1；第二類原油和第三類原油成熟度要比第一類原油成熟度略低，Pr/Ph普遍小于1.5;并且第三類原油伽馬蠟烷指數(shù)要明顯比第二類和第三類原油要高些，說明后兩類原油的形成還有沙一下亞段烴源巖的貢獻，但主要還是來自沙三段烴源巖。

4 結(jié)論

綜合考慮各種化合物組成參數(shù)特征的對比結(jié)果，可將本區(qū)原油分為三種類型。三類原油不但在平面上分布有差異，其地球化學(xué)特征也存在明顯差別，這可能是油源不同造成的。結(jié)合油源對比結(jié)果，認為本區(qū)沙一下亞段和沙三段這兩套有效烴源巖對板橋斜坡不同構(gòu)造部位有不同貢獻，說明原油分布規(guī)律可能受控于不同層段烴源巖的發(fā)育分布，源自沙三段烴源巖的油氣具有比較大的勘探潛力，沙一下亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖分布區(qū)也將會是下一步油氣勘探的有利區(qū)帶。