馬 寧，侯讀杰

(海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083)

引 言

關(guān)于珠江口盆地的油源特征前人已做過許多研究［1－4］，主要根據(jù)碳同位素分布、C30-4-甲基甾烷及雙杜松烷(W、T)化合物含量的差異劃分不同類型的原油。張水昌等［3］2004年對(duì)珠江口盆地東部原油和烴源巖生物標(biāo)志化合物特征進(jìn)行了精細(xì)解剖，發(fā)現(xiàn)了2類原油，一類來自于文昌組中深湖相烴源巖的原油，另一類原油具有高豐度的雙杜松烷，同時(shí)含有一定量的C30-4-甲基甾烷，這類原油被認(rèn)為是文昌組烴源巖和恩平組烴源巖的混源產(chǎn)物。傅寧、李友川等［1，4］根據(jù)原油中 C30-4-甲基甾烷及雙杜松烷(W、T)化合物的含量將惠州凹陷及鄰區(qū)原油分為3類，第1類油源為文昌組中深湖相烴源巖，第2類油源為文昌組和恩平組烴源巖的混源，第3類油源為恩平組烴源巖，四環(huán)萜烷在原油和烴源巖中均有分布。許多研究表明，高豐度的C24四環(huán)萜烷可能指示陸源有機(jī)質(zhì)的輸入［5－6］。同時(shí)也有一些研究表明，原油中相對(duì)高豐度的C24四環(huán)萜烷可能指示碳酸鹽或蒸發(fā)的沉積環(huán)境［7－9］。早在1992年Woolhouse等人［10］在第三系的原油中鑒定出了 C24-脫-A-奧利烷、C24-脫-A-羽扇烷等新的四環(huán)萜烷系列化合物。近幾年，A.Bechtel在Lake Sarbsko的全新統(tǒng)沉積序列中也發(fā)現(xiàn)了脫-A-奧利烷［11］。2010年Samuel在三疊系的原油中檢測(cè)出C24-脫-A-奧利烷以及新的C27四環(huán)萜烷類化合物［12］。作者在對(duì)珠江口盆地珠一坳陷的烴源巖及原油地球化學(xué)特征進(jìn)行研究時(shí)，在原油和烴源巖中也發(fā)現(xiàn)了這2類新四環(huán)萜烷化合物，這類新四環(huán)萜烷的組合模式在惠州凹陷中首次提出，對(duì)研究珠江口盆地原油的成因與來源具有重要指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

珠江口盆地位于南中國(guó)海的北部，為中、新生代含油氣盆地。研究區(qū)惠州凹陷及鄰區(qū)位于珠江口盆地北部的珠一坳陷內(nèi)，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多個(gè)油田及含油構(gòu)造。新生界地層從老到新共分為8個(gè)組，依次為神狐組、文昌組、恩平組、珠海組、珠江組、韓江組和粵海組及上新統(tǒng)萬山組［14－15］。主要發(fā)育2套不同的生油巖系，分別為文昌組的湖相泥巖及恩平組的河湖沼澤相煤系泥巖。其中文昌組中深湖相泥巖有機(jī)質(zhì)豐度高、生烴潛力大、有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1型，是本區(qū)的主力烴源巖。海陸過渡相地層珠海組、海相地層珠江組和韓江組為本區(qū)主要儲(chǔ)油層。本次研究中所采用的泥巖樣品分別取自珠一坳陷中不同深度的文昌組和恩平組烴源巖，原油樣品分別來自于惠州凹陷、番禺4洼及恩平凹陷的各個(gè)油田及含油構(gòu)造。原油取樣層位主要分布在恩平組、珠海組、珠江組上、珠江組下、珠江組和韓江組。

2 烴源巖地球化學(xué)特征

2.1 烴源巖生烴潛力

文昌組和恩平組是本區(qū)主要的生油巖系。文昌組主要發(fā)育中深湖相和濱淺湖相2類沉積相帶的烴源巖。文昌組中深湖相泥巖有機(jī)碳含量(TOC)為1.3% ～4.5%，生烴潛力(S1+S2)為7.6～28.9 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1型和Ⅱ2型(圖1)。文昌組濱淺湖相烴源巖有機(jī)碳含量為0.3%～3.4%，生烴潛力小于4.2 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2型。在烴源巖有機(jī)碳含量一定時(shí)，文昌組濱淺湖相烴源巖生烴潛力遠(yuǎn)小于中深湖相烴源巖的生烴潛力?？梢?，優(yōu)質(zhì)烴源巖的分布受沉積環(huán)境的控制，有機(jī)質(zhì)豐度高、生烴潛力大、有機(jī)質(zhì)類型好的烴源巖主要分布在文昌組中深湖相恩平組主要發(fā)育偏氧化環(huán)境的河沼相煤系泥巖，暗色泥巖有機(jī)碳含量變化較大，為0.2% ～10.0%，生烴潛力變化范圍為0.1～20.0 mg/g。根據(jù)煤系烴源巖劃分標(biāo)準(zhǔn)，可將本區(qū)烴源巖劃分為好烴源巖、中等烴源巖和差烴源巖3種類型。其中恩平組有一部分樣品為好烴源巖，大多數(shù)樣品落在中等烴源巖區(qū)域。恩平組有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2型和Ⅲ型為主，生油潛力不及文昌組中深湖相泥巖。

圖1 文昌組和恩平組有機(jī)質(zhì)類型劃分

2.2 烴源巖中新四環(huán)萜烷的組合模式

m/z=191質(zhì)量色譜圖中顯示了一系列萜烷類化合物，包括常規(guī)的C19—C26三環(huán)萜烷及C24四環(huán)萜烷，在C24和C25三環(huán)萜烷之間以及C26三環(huán)萜烷之后分別出現(xiàn)了2類新的化合物X和Y(圖2)。圖3中列出了這2種化合物的質(zhì)譜特征。X、Y化合物的分子離子峰分別為m/z=330，m/z=372，分別對(duì)應(yīng)于C24和C27的碳數(shù)范圍。X化合物質(zhì)譜圖以m/z=191為基峰，具有m/z=177、315、206等特征碎片，Y化合物質(zhì)譜圖以m/z=191為基峰，具有m/z=357、329、219、205、177 等特征碎片。根據(jù)這2種化合物的出峰位置以及文獻(xiàn)中報(bào)道的這2種化合物的質(zhì)譜圖［10，12］，可以確定 X、Y 這 2 種化合物分別是文獻(xiàn)中提到的C24－脫－A－奧利烷和新C27四環(huán)萜烷。

圖2 烴源巖m/z=191三環(huán)萜烷及四環(huán)萜烷分布

圖3 X和Y化合物的質(zhì)譜圖及結(jié)構(gòu)

研究表明，X、Y化合物豐度的變化與有機(jī)質(zhì)的來源密切相關(guān)，能夠指示有機(jī)質(zhì)的陸源輸入。X、Y化合物在不同層位、不同沉積相帶的烴源巖中具有不同的分布模式，可作為識(shí)別不同層段、不同相帶烴源巖的有利指標(biāo)。

文昌組中深湖相的烴源巖中X、Y化合物在m/z=191質(zhì)量色譜圖中的相對(duì)豐度最低(圖4)，X/X+C24的比值小于0.2，在m/z=191萜烷系列化合物中從X到C25三環(huán)萜烷呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，C26三環(huán)萜烷到Y(jié)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。雙杜松烷(W，T)是高等植物樹脂輸入的標(biāo)志，在東南亞原油和源巖中廣泛存在［3］。文昌組中深湖相烴源巖中基本沒有檢測(cè)到W、T樹脂化合物，說明陸源輸入有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)較小。4－甲基甾烷主要來源于溝鞭藻或定鞭金藻微藻中的4α－甲基甾醇［13］，文昌組中深湖相烴源巖含有豐富的C30－4－甲基甾烷，反映了水生生物的主要貢獻(xiàn)。C27、C28、C29規(guī)則甾烷分布中以C27甾烷占優(yōu)勢(shì)。

圖4 LF13－2－1(3150～3180 m)文昌組中深湖相泥巖生物標(biāo)志化合物

恩平組河沼相煤系烴源巖中X、Y化合物的相對(duì)豐度遠(yuǎn)高于文昌組中深湖相烴源巖，X/X+C24的比值大于0.6，在m/z=191萜烷系列化合物中從X到C25三環(huán)萜烷呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，C26三環(huán)萜烷到Y(jié)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)(圖5)。源巖中C30－4－甲基甾烷含量微弱，具有高豐度的T化合物。C27、C28、C29規(guī)則甾烷分布呈不對(duì)稱“V”字型及反“L”型，烴源巖母質(zhì)輸入以陸源高等植物為主。

圖5 HZ19－1－1(4364－4400)恩平組煤系泥巖生物標(biāo)志化合物

3 油源研究

根據(jù)本區(qū)原油樣品中新四環(huán)萜烷的組合模式及甾烷、雙杜松烷等生物標(biāo)志化合物的特征，將本區(qū)原油分為3類，分別為A類、B類和C類，A類來源于文昌組中深湖相烴源巖供油;B類為文昌組中深湖相烴源巖與恩平組河沼相烴源巖的混源油;C類來源于以陸源高等植物輸入為主的恩平組河沼相烴源巖供油。

不同生源原油的生物標(biāo)志化合物的分布特征有較大差異，原油中X、Y化合物的豐度也不相同。從A類原油到C類原油，m/z=191質(zhì)量色譜圖中顯示X、Y化合物的相對(duì)豐度逐漸增加(圖6)。

圖6 研究區(qū)3類原油生物標(biāo)志化合物分布

A類原油X、Y化合物的分布特征與文昌組中深湖相烴源巖相似，在m/z=191萜烷系列化合物中從X到C25三環(huán)萜烷呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，C26三環(huán)萜烷到Y(jié)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。含有高豐度的C30－4－甲基甾烷，C30－4－甲基甾烷/C29規(guī)則甾烷比值大于1.0，雙杜松烷的相對(duì)豐度較低，T/C30藿烷比值小于0.5，C27、C28、C29規(guī)則甾烷分布中以 C27甾烷占優(yōu)勢(shì)。

B類原油中有較高豐度的X、Y化合物，X/X+C24的比值分布在0.27～0.61，m/z=191萜烷系列化合物中從X到C25三環(huán)萜烷呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，C26三環(huán)萜烷到Y(jié)呈現(xiàn)下降或上升的趨勢(shì)。含有高豐度的C30－4－甲基甾烷，C30－4－甲基甾烷/C29規(guī)則甾烷比值大于1.0，同時(shí)也含有高豐度的雙杜松烷(T)化合物，T/C30藿烷比值大于0.5。C27、C28、C29規(guī)則甾烷分布中以C27甾烷占優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)為文昌組中深湖相烴源巖與恩平組河沼相烴源巖混源的特征。

以陸源有機(jī)質(zhì)輸入為主的C類原油中X、Y化合物的相對(duì)豐度最高，X/X+C24的比值分布在0.72～0.81。在m/z=191萜烷系列化合物中表現(xiàn)為從X到C25三環(huán)萜烷呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，C26三環(huán)萜烷到Y(jié)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。C30－4－甲基甾烷的豐度極低，C30－4－甲基甾烷/C29規(guī)則甾烷比值小于1，含有高豐度的雙杜松烷(T)化合物，C27、C28、C29規(guī)則甾烷分布中以C29占優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

(1)珠江口盆地中優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育主要受沉積相帶的控制，文昌組中深湖相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，生烴潛力較大，是主力烴源巖層。

(2)在原油和源巖抽提物中檢測(cè)出了X、Y 2類化合物。通過鑒定確定這2種化合物分別是文獻(xiàn)中提到的C24－脫－A－奧利烷和新C27四環(huán)萜烷。研究表明，X、Y化合物豐度的變化與有機(jī)質(zhì)的來源密切相關(guān)，能夠指示有機(jī)質(zhì)的陸源輸入。文昌組中深湖相的烴源巖中X、Y化合物在m/z=191質(zhì)量色譜圖中的相對(duì)豐度最低;恩平組河沼相煤系烴源巖中X、Y化合物的相對(duì)豐度遠(yuǎn)高于文昌組中深湖相烴源巖。

(3)X、Y化合物的組合模式可作為識(shí)別不同層段、不同相帶烴源巖的有利指標(biāo)，結(jié)合甾烷、雙杜松烷等生物標(biāo)志化合物的特征，將本區(qū)原油分為3類，A類原油來源于文昌組中深湖相烴源巖，X、Y化合物含量較低;B類原油含有較高豐度的X、Y化合物，為文昌組中深湖相烴源巖與恩平組河沼相烴源巖的混源油;C類原油中X、Y化合物的豐度最高，為恩平組河沼相烴源巖供油。

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