張?jiān)粗牵谂d河，季洪泉，趙廣珍，李明義

［1.中國地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院，北京100083；2.北京源博科技有限公司，北京102200；3.中海石油（中國）有限公司，北京100010；4.中海能源發(fā)展股份有限公司特普地球物理分公司，廣東湛江452057；5.中國石油大學(xué)石油工程學(xué)院，北京102200；6.吉林油田公司新木采油廠，吉林松原138000］

東濮凹陷文明寨地區(qū)三疊系低熟油特征及成藏模式

張?jiān)粗?，2，于興河1，季洪泉3，趙廣珍4，李明義5，6

［1.中國地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院，北京100083；2.北京源博科技有限公司，北京102200；3.中海石油（中國）有限公司，北京100010；4.中海能源發(fā)展股份有限公司特普地球物理分公司，廣東湛江452057；5.中國石油大學(xué)石油工程學(xué)院，北京102200；6.吉林油田公司新木采油廠，吉林松原138000］

摘要：應(yīng)用地球化學(xué)研究方法，對東濮凹陷北部文明寨地區(qū)三疊系原油、油砂抽提物及濮衛(wèi)地區(qū)沙河街組三段下亞段烴源巖進(jìn)行了族組成、碳同位素、飽和烴色譜－質(zhì)譜等實(shí)驗(yàn)分析。結(jié)果表明，文明寨地區(qū)三疊系原油與含油砂巖抽提物的飽和烴含量在39.44％～51.01％，族組分碳同位素分布在－28.92‰～－26.54‰（PDB），芳烴、非烴和瀝青質(zhì)組分之間的同位素分餾效應(yīng)較??；Pr/Ph值小于0.5，具有明顯的植烷優(yōu)勢；甾烷C2920R/（20R+20S）值為0.29～0.34，C29αββ/（ααα+ αββ）值為0.25～0.34，甾烷系列中C27含量略占優(yōu)勢，重排甾烷含量極低；γ－蠟烷含量較高，γ－蠟烷/C30藿烷值在0.70～0.81，反映了高鹽度水體沉積環(huán)境下形成的低熟油特征。油源對比分析認(rèn)為，文明寨地區(qū)三疊系低熟油的烴源灶為具有鹽巖沉積建造的濮衛(wèi)地區(qū)沙河街組三段—四段泥巖，其成藏模式為新生古儲型油氣藏。

關(guān)鍵詞：生物標(biāo)志化合物；成藏模式；低熟油；三疊系；東濮凹陷

東濮凹陷位于豫東北與魯西交界地區(qū)，是渤海灣盆地南緣發(fā)育的呈北北東走向的狹長凹陷［1］。凹陷內(nèi)新生界最大沉積厚度達(dá)8 100m，其中古近系厚達(dá)5 600m，是一個(gè)以古近系內(nèi)陸鹽湖沉積為主的斷陷盆地［2］。文明寨地區(qū)位于東濮凹陷中央隆起帶北部（圖1），為一下壘上塹的長條狀斷背斜構(gòu)造，東接濮衛(wèi)環(huán)洼帶，西鄰西部斜坡帶，南、北連戶部寨構(gòu)造和觀城構(gòu)造帶。

近年來，研究人員對東濮凹陷的成藏規(guī)律及成藏條件開展了大量的研究［3－12］，但這些工作較少涉及到文明寨地區(qū)。2007年，文明寨油田部署的衛(wèi)77－3井三疊系獲得自噴高產(chǎn)油流，三疊系勘探取得重大突破。由于以前針對三疊系的研究工作開展得較少，對三疊系油氣成藏存在一系列地質(zhì)科學(xué)問題需要解決。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對文明寨地區(qū)的油氣成熟度、油氣來源及成藏模式進(jìn)行重點(diǎn)研究，這對于加深文明寨地區(qū)三疊系原油成熟度、油氣來源的認(rèn)識及識別油氣藏類型、找出油氣成藏的關(guān)鍵控制因素以及油氣富集規(guī)律有重要意義。

1　地質(zhì)概況

1.1地層特征

1）“高阻紅”地質(zhì)時(shí)代確定

圖1　研究區(qū)構(gòu)造示意圖

東濮凹陷北部三疊系地層俗稱“高阻紅”，過去30多年來其地質(zhì)時(shí)代歸屬問題一直未能得到解決。通過對該區(qū)衛(wèi)77－3井、衛(wèi)77－4井巖心巖屑樣品的分析，在巖心中發(fā)現(xiàn)較多典型的三疊系輪藻化石——星孔輪藻和直輪藻化石，這與豐富的孢粉化石反應(yīng)的地質(zhì)時(shí)代是一致的，屬于早、中三疊世［13］。另外，對東濮凹陷北部天1井、觀4井、觀1井、衛(wèi)57井“高阻紅”樣品作了粘土礦物同位素年齡分析，并同時(shí)分析了臨清地區(qū)莘縣凹陷朝1井中、下三疊統(tǒng)地層中的樣品以資對比。分析結(jié)果反映，東濮凹陷“高阻紅”樣品的時(shí)代與臨清地區(qū)莘縣凹陷下三疊統(tǒng)樣品的年齡具有可對比性。因此，將東濮凹陷北部“高阻紅”地質(zhì)年代置于早、中三疊世是合適的。

2）“高阻紅”地層劃分

“高阻紅”厚度巨大，在凹陷北部一般厚500～600m，最厚達(dá)800m以上，是一套紫色、棕色、淺灰色粉砂巖、細(xì)－粉砂巖等夾紫色、紫紅色泥巖沉積建造。按照華北區(qū)域內(nèi)三疊系地層劃分的方案，將東濮凹陷“高阻紅”劃分為劉家溝組一段、二段、和尚溝組及二馬營組。二馬營組主要分布于文明寨、馬寨一帶，其頂部遭受剝蝕，發(fā)育不全。

1.2構(gòu)造特征

華北地區(qū)早、中三疊世基本繼承了晚二疊世的古地理格局，與上二疊統(tǒng)之間沒有沉積間斷，早、中三疊世為大型內(nèi)陸坳陷盆地。東濮凹陷揭示的中、下三疊統(tǒng)分布于蘭聊斷裂以西，是屬于整個(gè)華北大盆地的一部分。蘭聊斷裂以東目前未發(fā)現(xiàn)中、下三疊統(tǒng)地層，可能遭強(qiáng)烈抬升剝蝕。東濮凹陷北部三疊系發(fā)育3個(gè)構(gòu)造帶，即中央隆起帶、西部斜坡帶和濮城構(gòu)造帶，呈北東向斜列展布。文明寨構(gòu)造是東濮凹陷中央隆起帶北端的一個(gè)穹隆構(gòu)造，處于中央隆起帶向北抬升的最高部位。構(gòu)造被北東走向、東南傾向的明5主斷裂和北東東走向、北西傾向的衛(wèi)7主斷裂切割，形成了一個(gè)地壘型的構(gòu)造主體。深層為壘、塹相間結(jié)構(gòu)，自東向西發(fā)育3個(gè)地壘帶，即衛(wèi)77地壘帶、文明寨主體地壘帶和明古1地壘帶。3個(gè)地壘帶地層整體東傾，自東向西逐漸抬升。

2　原油物理性質(zhì)及地球化學(xué)特征

2.1物性特征

依據(jù)文明寨地區(qū)三疊系10口井13個(gè)層的試油測壓資料，文明寨地區(qū)三疊系地層壓力系數(shù)接近1.0，原始地層壓力為19.5～29.0mPa，原始飽和壓力為12.8mPa，地層溫度為77.5～105.0℃，屬于正常的溫度和壓力范圍。據(jù)衛(wèi)77－3等7口的井取樣分析，文明寨地區(qū)三疊系地面原油密度為0.8710～0.918 9 g/cm3、粘度為33.99～119.7mPa·s、凝固點(diǎn)為23～31℃，與文明寨古近系原油性質(zhì)一致?？傮w看，文明寨地區(qū)三疊系地面原油密度較高，粘度較大，凝固點(diǎn)較高。

2.2族組成特征

從原油的族組成來看，三疊系原油飽和烴含量一般小于50％（表1）。一般認(rèn)為，飽和烴含量低是因?yàn)槌墒於鹊?，有機(jī)質(zhì)還未大規(guī)模地降解產(chǎn)烴，相對極性組分占的比例就較大。表1中，芳烴與非烴的含量高，一般都大于20％，表現(xiàn)為低烷烴、高芳非、高瀝青質(zhì)的特征，表現(xiàn)了文明寨地區(qū)三疊系原油烴源巖熱演化程度較低、運(yùn)移距離較近的特點(diǎn)。

2.3碳同位素特征

本區(qū)三疊系原油族組分碳同位素值飽和烴在－28.5‰（PDB）以下（表1），芳烴、非烴在－27‰（PDB）以下，瀝青質(zhì)在－27‰（PDB）左右。根據(jù)徐永昌等［14］對中國不同地區(qū)未熟－低熟油及族組分碳同位素分布的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，鹽湖相原油碳同位素分布為－28‰～－25‰，主峰值為－27‰～－26‰；族組分碳同位素分餾相對較小，差值常小于2‰，且最大分餾常出現(xiàn)在飽和烴與芳烴之間。文明寨地區(qū)三疊系原油族組分飽和烴碳同位素分布為－28.94‰～－28.49‰，飽和烴、芳烴、非烴和瀝青質(zhì)組分之間的δ13C值相差很小，表明族組分之間的同位素分餾效應(yīng)較小。其三疊系原油族組分飽和烴碳同位素特征與徐永昌等統(tǒng)計(jì)的低熟油特征基本一致。

2.4飽和烴色譜特征

鹽湖相強(qiáng)還原環(huán)境中，Pr/Ph值一般小于0.5 （表2），雖具有較重的δ13C值，但常有較好的有機(jī)質(zhì)類型［14］，其烴源巖往往具有偶碳優(yōu)勢，正構(gòu)烷烴呈單峰分布，植烷優(yōu)勢明顯［15］。文明寨地區(qū)三疊系原油CPI（碳優(yōu)勢指數(shù)）與OEP（奇偶優(yōu)勢值）值均小于1，顯示微弱的偶碳優(yōu)勢；主峰碳分布范圍較廣，從n C18到n C28；Pr/n C17值一般小于0.6，Pr/Ph值一般小于0.5，Ph/n C18大于1，具有較強(qiáng)的植烷優(yōu)勢。這些反映了鹽湖相生烴母質(zhì)的成油特征。低碳數(shù)有機(jī)質(zhì)含量較低，值小于0.85，反應(yīng)原油的成熟度相對較低。

表1　文明寨地區(qū)三疊系原油族組成及碳同位素特征Table 1　Characteristics of group com position and carbon isotope of the Triassic crude oil in W enm ingzhaiarea

表2　文明寨地區(qū)三疊系原油飽和烴色譜特征參數(shù)Table 2　GC characteristic parameters of saturated hydrocarbon from the Triassic crude oil in W enm ingzhaiarea

2.5生物標(biāo)志化合物特征

甾烷異構(gòu)化參數(shù)C29αββ/（ααα+αββ）和C2920S/（20S+20R）是判別未熟、低熟油的重要標(biāo)志。史繼楊等［16］綜合了大港、勝利、遼河、泌陽、江漢和百色等油田未熟、低熟油的地球化學(xué)特征，按照甾烷成熟度參數(shù)將未熟、低熟油區(qū)分為兩類：未熟原油甾烷C2920S/（20S+20R）值小于0.25，C29αββ/（ααα+αββ）值小于0.2；低熟原油甾烷C2920S/（20S+20R）值為0.25～0.42，C29αββ/（ααα+ αββ）值為0.2～0.4。文明寨地區(qū)三疊系原油共8個(gè)樣品，其甾烷特征十分類似（表3），表現(xiàn)為成熟度較低。其中，甾烷C2920S/（20S+20R）值為0.29～0.34，C29αββ/（ααα+αββ）值為0.25～0.34，重排甾烷含量極低，重排甾烷/規(guī)則甾烷值多小于0.1；C27甾烷含量略低于C29甾烷，C28甾烷含量最低，C27，C28，C29甾烷含量呈“V”字型分布特征；甲藻甾烷有一定含量，γ－蠟烷/C30藿烷值在0.55～0.72，γ－蠟烷含量較高。

3　油－源對比

3.1烴源巖特征

從最新有機(jī)質(zhì)類型統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，文明寨東南濮衛(wèi)環(huán)洼帶衛(wèi)146、衛(wèi)35、衛(wèi)20、衛(wèi)18－5等井沙（沙河街組）三段有機(jī)質(zhì)含量TOC從化驗(yàn)分析的118個(gè)樣品看平均值為1.04％；有機(jī)質(zhì)類型Ⅰ型占14％，Ⅱ1型占27％，Ⅱ2型占22％，Ⅲ型占37％。較高的有機(jī)質(zhì)豐度和較好的有機(jī)質(zhì)類型為文明寨地區(qū)低熟油的生成、聚集提供了較好的物質(zhì)基礎(chǔ)。烴源巖氯仿瀝青的族組成總體具有如下特征：①飽和烴含量較低，一般小于50％，如衛(wèi)18－5井2 850.20m處烴源巖飽和烴含量僅為32.9％；②非烴含量較高，如衛(wèi)18－5井2 850.20m處烴源巖非烴含量高達(dá)46.4％；③非/瀝比大（一般大于1），衛(wèi)18－5井2 740.19m處非/瀝比高達(dá)30.9，反應(yīng)烴源巖中脂類雜原子化合物聚合程度偏低。從烴源巖的成熟度看，筆者收集到的明8井沙三段6個(gè)樣品鏡質(zhì)組反射率Ro最大值為0.48％、最小值為0.34％、均值為0.42％，觀4井2個(gè)樣品的Ro值為0.37％和0.47％，反應(yīng)烴源巖成熟度較低。熱解參數(shù)從選取的118個(gè)樣品看，Tmax最高值為438℃，最低值為388℃，均值為430.9℃，低于435℃。這些特征表明，該區(qū)沙三段烴源巖有機(jī)質(zhì)多處于低成熟階段。

3.2族組成及碳同位素特征

石油的主要組成是烴類，不同生油巖生成的油氣具有各自的組成特征；同一生油巖生成的油氣，盡管被圈閉在不同的油層中，其組成應(yīng)是相似的。因此，可以根據(jù)原油族組成確定生油巖與油氣之間的親緣關(guān)系。從沙三段、沙四段、三疊系原油、油砂抽提物與烴源巖的族組成及碳同位素對比表中可以看出，文明寨三疊系原油與濮衛(wèi)地區(qū)古近系烴源巖的族組成及碳同位素具有很好的相關(guān)性（表4），表明文明寨三疊系的油源可能來自濮衛(wèi)次洼古近系烴源巖。

表3　文明寨地區(qū)三疊系原油飽和烴色譜-質(zhì)譜特征參數(shù)Table 3　GC-MS characteristic parameters of saturated hydrocarbon from the Triassic crude oil in Wenm ingzhai area

表4　文明寨地區(qū)三疊系原油、油砂與濮衛(wèi)地區(qū)沙三、沙四段烴源巖族組成及碳同位素對比Table 4　Com parison of group composition and carbon isotope among the Triassic crude oil and oil sand in W enm ingzhaiarea and the source rocks in the 3rd＆4thmembers of the Shahejie Formation in Puwei area

3.3類異戊二烯烷烴

文明寨與濮衛(wèi)地區(qū)的烴源巖生物標(biāo)志化合物比較一致，Pr/Ph比值偏低，均小于0.5（圖2），具有植烷優(yōu)勢。該分子化石表明沉積環(huán)境的咸度偏高。由于文明寨地區(qū)沙三下亞段缺乏鹽巖沉積建造，因此這些分子化石的相似性說明文明寨三疊系原油主要來源于具有鹽巖沉積建造的濮衛(wèi)地區(qū)沙三—沙四段烴源巖。

圖2　烴源巖和原油Pr/Ph與Ph/n C18值的關(guān)系

3.4規(guī)則甾烷

甾烷是一類重要的生物標(biāo)志物，其各種參數(shù)的地質(zhì)意義已被廣泛應(yīng)用。其中與母源性質(zhì)關(guān)系較密切的分別是5α，14α，17α（20R）構(gòu)型的C27，C28，C29甾烷。由圖3、圖4可見，低熟油與烴源巖之間反映生物構(gòu)型的C27，C28，C29ααα－20R膽甾烷對比關(guān)系良好，指紋特征清晰、圖譜干凈，屬于低成熟原油，說明文明寨地區(qū)三疊系原油與濮衛(wèi)地區(qū)烴源巖具有較近的親緣關(guān)系。規(guī)則甾烷參數(shù)ααα－20R甾烷C27/C29和ααα－20R甾烷C28/C29被認(rèn)為是確定油源的較好指標(biāo)［17］。低成熟三疊系、沙三—沙四段原油、油砂在ααα－20R甾烷C27/C29和ααα－20R甾烷C28/C29交匯圖（圖5）上重疊關(guān)系良好，表明有很好的相關(guān)性，應(yīng)該來自同樣的油母質(zhì)。而烴源巖的分布范圍較廣，原油及油砂基本分布在該范圍內(nèi)，表明有較好的親緣關(guān)系。

4　油氣成藏模式

圖3　濮衛(wèi)地區(qū)沙三、沙四段烴源巖的色譜－質(zhì)譜圖（m/z217）

東濮凹陷三疊系作為新生代盆地的基底，其構(gòu)造演化貫穿于整個(gè)古近紀(jì)的裂陷時(shí)期，發(fā)育階段始于古近紀(jì)沙四段，止于東營組。東濮凹陷沙四上－沙三下沉積時(shí)期進(jìn)入強(qiáng)烈裂陷期，大多數(shù)Ⅱ級、Ⅲ級斷裂產(chǎn)生并強(qiáng)烈活動，兩洼一隆的格局已有雛形。沙三中沉積早期，構(gòu)造活動總的來說不太強(qiáng)烈，地層厚度變化不大，濮城、文留構(gòu)造已形成一定規(guī)模。沙三中沉積晚期，構(gòu)造活動較為強(qiáng)烈，是湖進(jìn)時(shí)期，文西、馬寨、邢莊斷層活動劇烈（生長系數(shù)大于2）。沙三段沉積期，蘭聊斷層作為凹陷主控?cái)鄬影l(fā)揮了主導(dǎo)作用，但西部邊界斷層的作用明顯加強(qiáng)。此時(shí)東濮凹陷已改變了沙四期的單斷格局，東、西雙斷的格局已經(jīng)形成，即出現(xiàn)了東部蘭聊斷層下降盤洼陷帶和西部洼陷帶，這些洼陷帶被橫向突起或轉(zhuǎn)換斜坡分隔成許多獨(dú)立的半地塹單元。

圖4　文明寨地區(qū)三疊系原油的色譜－質(zhì)譜（m/z217）

圖5　烴源巖和原油ααα－20R甾烷C27/C29與ααα－20R甾烷C28/C29值的關(guān)系

圖6　文明寨地區(qū)油氣成藏模式

文明寨構(gòu)造東與濮衛(wèi)次洼相鄰，西與觀城洼陷相連，南和馬寨次洼相接，具有豐富的油氣來源。濮衛(wèi)次洼生油層厚，埋深大，熱演化程度相對較高，生油條件好，地壘兩側(cè)與第三系沙三、沙四段生油巖大面積接觸，有利于油氣向三疊系地層運(yùn)移（圖6）。觀城洼陷熱演化程度低，生烴條件差，這決定了文明寨東衛(wèi)77地壘帶油氣富集、文明寨主體壘帶次之、西壘帶貧瘠的油藏分布特點(diǎn)。三疊系基質(zhì)砂巖致密，物性差，低孔、低滲（孔隙度為0.4％～7.2％、平均為2.5％，滲透率為0.194×10－3～0.375×10－3μm2、平均為0.184×10－3μm2），儲集性能差，不含油。野外露頭和巖心觀察表明，三疊系砂巖在裂縫區(qū)域上廣泛分布，為主要的儲集類型。裂縫的發(fā)育程度控制油氣的富集與分布。衛(wèi)77－4巖心觀察發(fā)現(xiàn)，三疊系頂不整合面沉積了一套泥巖，平面分布穩(wěn)定，為區(qū)域性蓋層。三疊系地層內(nèi)部泥巖中裂縫不發(fā)育，可構(gòu)成局部蓋層。

5　油氣藏分布規(guī)律

地質(zhì)綜合評價(jià)顯示，東濮凹陷北部中央隆起帶三疊系油藏屬于新生古儲的潛山型油氣藏，原油類型多為低成熟到近成熟。油氣來源于潛山周邊的古近系生油巖，富集于緊鄰生油洼陷有利的構(gòu)造發(fā)育帶內(nèi)。東濮凹陷北部中央隆起帶、西部斜坡帶、濮城構(gòu)造帶及文明寨地區(qū)發(fā)育較厚的三疊系地層，緊鄰古近系生烴中心，三疊系潛山生、儲、蓋組合配置關(guān)系良好，具有較好油氣成藏條件，是下一步勘探的有利區(qū)帶。

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（編輯李軍）

中圖分類號：TE122

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0253－9985（2011）02－0175－07

收稿日期：2010－06－10；

修訂日期：2011－03－06。

第一作者簡介：張?jiān)粗牵?975—），男，博士生，儲層評價(jià)與油氣成藏研究。

基金項(xiàng)目：中國石化重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目（P08044）。

Characteristics and pool-form ing patterns of the Triassic immature oil in W enm ingzhai area，the Dongpu Depression

Zhang Yuanzhi1，2，Yu Xinghe1，Ji Hongquan3，Zhao Guangzhen4，LiMingyi5，6
（1.School of Energy Resource，China University of Geosciences，Beijing 100083，China；2.Beijing Yuanbo Science＆Technology Co.Ltd.，Beijing 102200，China；3.China National Offshore Oil Limited Corporation，Beijing 100010，China；4.Tepu Geophysical Prospecting Branch，CNOOC Energy Technology＆Services Co.Ltd.，Zhanjiang，Guangdong 452057，China；5.College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；6.Xinmu Recovery Plant，Jilin Oilfield，Songyuan，Jilin 138000，China）

Abstract：Experimental analyses of group composition，carbon isotope and saturated hydrocarbon chromatogrammass spectrum were carried out on the crude oil and oil sand extract samples from the Triassic in Wenmingzhai area and the source rocks in the lower3rdmember of Shahejie Formation in Puweiarea，Dongpu depression.The saturated hydrocarbon content of the crude oil and oil sand extract is in the range from 39.44％to 51.01％.Their carbon isotope of group composition ranges from－28.92‰to－26.54‰（PDB），and the fractionation effect of the carbon isotope among aromatic hydrocarbon，non-hydrocarbon and asphaltenes is relatively insignificant.The Pr/Ph ratio is less than 0.5，indicating the predominance of Phytane.The values of sterane C2920R/（20R+20S）and C29αββ/（ααα+αββ）are 0.29－0.34 and 0.25－0.34 respectively.The C27content is slightly predominant in the sterane’s series，while the diasteranes content is extremely low.The gammacerance content is relatively high and the gammacerance to C30hopanes ratio is0.70－0.81，indicating the geochemical characteristics of immature oil formed in a sedimentary environmentwith high water salinity.Oil-source correlation reveals that the immature oil in the Triassic reservoirs in Wenmingzhai area are sourced from themudstone in the 3rdand 4thmembers of Shahejie Formation in Puwei area.The pool-forming pattern is that hydrocarbons generated by young source rocks accumulate in old reservoirs.

Key words：biomarker，pool-forming pattern，immature oil，Triassic，Dongpu Depression