許 婷, 侯讀杰*, 曹 冰

(1. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院, 北京 100083; 2. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院 海相儲層演化與油氣富集機理教育部重點實驗室, 北京 100083; 3. 中國海洋石油(中國)有限公司 上海分公司, 上海 200030)

0 引 言

西湖凹陷是東海陸架盆地油氣勘探潛力最大的含油氣盆地之一。目前東海地區(qū)的石油地質(zhì)研究工作與國內(nèi)其他海域的研究工作相比還比較薄弱, 對海域油氣的勘探理論及方法還在摸索中。從總體上看, 西湖凹陷目前仍處于較低的油氣勘探開發(fā)階段。從已發(fā)現(xiàn)的油氣藏來看, 西湖凹陷不僅油氣藏類型多, 油氣性質(zhì)和分布規(guī)律復(fù)雜, 油氣成藏條件和成藏過程也十分復(fù)雜; 同時西湖凹陷烴源巖層系多, 縱向多疊合, 源巖巖性有煤、碳質(zhì)泥巖和泥巖,不同烴源巖對已發(fā)現(xiàn)油氣藏的貢獻(xiàn)尚不確定, 直接影響了油氣的下一步勘探開發(fā)。因此, 對西湖凹陷原油的生源母質(zhì)特征進(jìn)行研究是很有必要的。前人已對該區(qū)原油地球化學(xué)特征做過一些研究, 認(rèn)為原油主要來自煤系烴源巖, 飽和烴中富含二萜類化合物, 生源具有陸源高等植物輸入的特點[1–4], 但對原油具體來自煤巖還是煤系泥巖, 生源構(gòu)成上有何差異的研究并不多。本研究擬通過地球化學(xué)手段, 對西湖凹陷不同構(gòu)造帶原油飽和烴生物標(biāo)志物進(jìn)行系統(tǒng)分析,在分子水平上揭示原油生源母質(zhì)構(gòu)成上的差異, 并探討源巖的巖性差別, 旨在為該區(qū)油源的精細(xì)對比提供地球化學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

西湖凹陷位于東海陸架盆地浙東坳陷東部, 東與釣魚島隆褶帶毗鄰, 西以虎皮礁、海礁、魚山凸起為界, 南臨臺北坳陷的基隆凹陷, 北接福江坳陷,總面積約4.27萬km2, 是東海油氣勘探重點區(qū)域[5]。西湖凹陷在走向上整體呈NNE向, 構(gòu)造上具有“東西分帶、南北分塊、縱向多構(gòu)造疊合”的特點, 構(gòu)造上經(jīng)歷了斷陷、坳陷、區(qū)域沉降3個演化階段[6],由老到新依次發(fā)育白堊系或下始新統(tǒng)八角亭組、中-上始新統(tǒng)平湖組、漸新統(tǒng)花港組、下中新統(tǒng)龍井組、中中新統(tǒng)玉泉組和上中新統(tǒng)柳浪組、上新統(tǒng)三潭組及第四系東海群(圖1)。

鉆井揭示本區(qū)主要有 4套烴源巖系: 古新統(tǒng)–中、下始新統(tǒng)烴源巖系、始新統(tǒng)平湖組烴源巖系、漸新統(tǒng)花港組烴源巖系和中新統(tǒng)龍井組烴源巖系[7]。源巖類型主要為煤巖、碳質(zhì)泥巖和泥巖[8], 前人研究表明始新統(tǒng)平湖組煤系烴源巖是盆地的主要烴源層,為一套海陸過渡相沉積, 平湖組煤系烴源巖中暗色泥巖累積厚度達(dá)200～1800 m, 分布面積為2.2萬km2,其有機質(zhì)豐度普遍為中等-高, 有機碳含量最高達(dá)1.97%; 平湖組煤和碳質(zhì)泥巖累積厚度達(dá)22～42 m,有機碳含量最高可達(dá) 57.07%, 在區(qū)域上, 有效烴源巖層以凹陷中南部最佳[7–9]。有機顯微組分以鏡質(zhì)組為主(含有豐富的熒光鏡質(zhì)體和無定型類脂腐殖混合體等富氫組分), 含類脂組, 生烴潛力較高, 主要烴源巖系目前大部分已處于生油窗和濕氣帶內(nèi)[10]。西湖凹陷已發(fā)現(xiàn)平湖、春曉、寶云亭、武云亭、殘雪、斷橋、天外天及孔雀亭8個油氣田和7個含油氣構(gòu)造, 油氣田僅局限于凹陷西部的平北-平湖-黃巖-春曉一帶[5,8]。

2 樣品與實驗

此次研究采集了西湖凹陷黃巖構(gòu)造帶和平湖斜坡帶兩個構(gòu)造帶共37件原油樣品(井位分布見圖2),原油樣品用石油醚沉淀去除瀝青質(zhì)后, 用氧化鋁/硅膠柱層析進(jìn)行族組分分離, 分別用石油醚、二氯甲烷和三氯甲烷/乙醇(體積比2﹕1)分離出飽和烴、芳烴和非烴餾分。對飽和烴和芳烴組分進(jìn)行了氣相色譜-質(zhì)譜分析, 實驗所用儀器是美國安捷倫科技公司的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS, Agilent 7890AGC/5975C-MSD)。載氣為 99.999%氦氣, 進(jìn)樣口溫度為300 ℃; 色譜柱為 HP-5MS彈性石英毛細(xì)柱(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm), 升溫程序為初始溫度50 ℃, 保留 1 min, 以 20 ℃/min 升溫至 120 ℃, 再以3 ℃/min升至310 ℃, 保留15 min; 載氣流速為1 mL/min。 質(zhì)譜離子化方式為EI, 70 eV。 數(shù)據(jù)采集方式為選擇離子檢測(SIM)。

3 原油的物理性質(zhì)

西湖凹陷原油樣品顏色為淺黃色-黃色, 其中黃巖構(gòu)造帶原油密度介于0.74～0.82 g/cm3之間, 屬于凝析油和輕質(zhì)油。原油含蠟量較低, 絕大部分低于1.0%, 且密度和含蠟量無明顯相關(guān)關(guān)系。平湖斜坡帶絕大多數(shù)原油密度介于0.75～0.84 g/cm3之間, 主要為凝析油和輕質(zhì)油, 少部分為正常原油, 原油含蠟量質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于 0.26%～26.81%之間, 含蠟量變化較大, 含蠟量低于 5%的原油占 51.4%, 含蠟量在5%～15%之間的占 28.6%, 含蠟量大于 15%的原油占20.0%, 中蠟原油和高蠟原油幾乎占了50%, 且在原油密度大于1.0 g/cm3時, 密度與含蠟量有明顯的正相關(guān)關(guān)系(圖3), 其原因可能是平湖斜坡帶靠近西湖凹陷邊緣, 高等陸源有機質(zhì)蠟質(zhì)輸入較多, 造成原油含蠟量相對較高, 密度相對較大。

圖1 西湖凹陷地層柱狀圖Fig.1 Histogram showing in strata in Xihu Sag

4 原油的地球化學(xué)特征

4.1 輕烴地球化學(xué)特征

輕烴是原油中烴類的重要組成部分, 利用 C4～C7輕烴餾分中的直鏈烷烴、支鏈烷烴、環(huán)烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)三角圖, 可以判別油源類型。研究表明, 在腐泥型母質(zhì)的輕烴餾分中, 直鏈烷烴相對支鏈烷烴占優(yōu)勢, 環(huán)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低; 在腐殖型母質(zhì)的輕烴餾分中, 支鏈烷烴相對直鏈烷烴占優(yōu)勢, 環(huán)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高, 同時富含環(huán)烷烴也是陸源母質(zhì)的重要特征[11–13]。從圖4a可看出, 西湖凹陷原油樣品富含環(huán)烷烴, 表明原油有機質(zhì)為腐殖型陸源母質(zhì), 其中平湖斜坡帶原油比黃巖構(gòu)造帶原油環(huán)烷烴含量更高,其相對黃巖構(gòu)造帶原油更偏腐殖型。

圖2 西湖凹陷構(gòu)造區(qū)劃圖及原油取樣井位位置Fig.2 Map of Xihu Sag showing regional structure and location of crude oil wells sampled

圖3 西湖凹陷原油含蠟量與密度相關(guān)圖Fig.3 Diagram showing correlation of wax content with density of crude oil from Xuhu Sag

利用C7輕烴組成中的甲基環(huán)己烷、二甲基環(huán)戊烷和正庚烷三組分也可以有效判別原油的母質(zhì)來源。三者的有機質(zhì)來源不同, 甲基環(huán)己烷主要來自高等植物木質(zhì)素、纖維素和糖類, 且熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定, 是良好的生源指標(biāo); 二甲基環(huán)戊烷主要來自水生生物的類脂化合物, 正庚烷主要來源于藻類和細(xì)菌[14]。西湖凹陷原油樣品中以甲基環(huán)己烷的相對含量占絕對優(yōu)勢(圖 4b), 二甲基環(huán)戊烷和正庚烷的含量相對較低, 根據(jù)文獻(xiàn)[15]中提出的標(biāo)準(zhǔn)判斷黃巖構(gòu)造帶原油的有機質(zhì)類型為淺湖相腐殖(Ⅲ)型; 平湖斜坡帶原油的有機質(zhì)類型既有淺湖相腐殖(Ⅲ)型又有沼澤相腐殖(Ⅲ)型, 表明不同構(gòu)造帶原油樣品源巖母質(zhì)構(gòu)成存在一定的差異性。

4.2 正構(gòu)烷烴和類異戊二烯烷烴

西湖凹陷原油樣品飽和烴氣相色譜分析資料表明(圖5), 原油樣品正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布有兩種形式：前鋒型和雙峰型, 前峰型主峰碳為nC12～nC16, 雙峰型主峰碳為nC12、nC22或nC23。黃巖構(gòu)造帶原油樣品正構(gòu)烷烴多數(shù)呈雙峰型, 平湖斜坡帶原油樣品正構(gòu)烷烴多數(shù)呈前鋒型, 部分呈雙峰型。原油樣品值少數(shù)分布于1.0～2.0之間, 其他原油樣品均大于 2.0, 表明原油組分中以中低碳數(shù)烷烴占優(yōu)勢。原油正構(gòu)烷烴未見奇偶優(yōu)勢, 奇偶優(yōu)勢指數(shù)(OEP)大都在1.0左右, 表明原油已經(jīng)是成熟原油。

圖4 西湖凹陷原油輕烴組成三角圖Fig.4 Composition of light hydrocarbons from Xihu Sag

圖5 西湖凹陷原油樣品飽和烴色譜圖Fig.5 Saturated hydrocarbon chromatograms of crude oils from Xihu Sag

類異戊二烯烷烴結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定, 在地質(zhì)歷史過程中, 受熱演化作用的影響較小或不受熱演化作用的影響, 特別是在成熟階段以后成熟度對其的影響可忽略不計, 因此 Pr/Ph值常是研究沉積環(huán)境的良好指標(biāo)[16–18]。通常情況下, Pr/Ph值小于1.0標(biāo)志著沉積環(huán)境為較強還原環(huán)境, 而Pr/Ph值大于3.0則標(biāo)志著沉積環(huán)境為氧化環(huán)境。其原因是早先埋藏的陸源植物中的腐植酸使得沉積環(huán)境偏酸性, 氧化作用加強, 這使得陸源植物體中的植醇經(jīng)氧化作用生成植烷酸, 后又經(jīng)脫羧基加氫作用生成姥鮫烷的緣故[16–18]。西湖凹陷黃巖構(gòu)造帶原油Pr/Ph值大于5.0, 最高達(dá)到9.0; 平湖斜坡帶除少數(shù)樣品Pr/Ph值小于 3.0, 可能是湖相還原環(huán)境的產(chǎn)物外, 91%原油的Pr/Ph值大于4.0, 最高達(dá)到8.1。姥鮫烷優(yōu)勢明顯, 這種異常高的姥植比說明原油主要來源于高氧化環(huán)境下形成的源巖。

4.3 倍半萜類

二環(huán)倍半萜廣泛存在于現(xiàn)代沉積物、沉積巖、石油和褐煤中, 是原油和烴源巖中常見的化合物[19]。西湖凹陷所分析的原油樣品中均檢測出了豐富的C14～C16二環(huán)倍半萜化合物(圖6), 從m/z123質(zhì)量色譜圖上可看出, 黃巖構(gòu)造帶原油和平湖斜坡帶原油該系列化合物的分布存在明顯區(qū)別。其中黃巖構(gòu)造帶原油 8β(H)-升補身烷普遍比 8β(H)-補身烷峰高,兩者比值變化在0.76～1.41之間(圖7), 補身烷和升補身烷的來源都是由藿烷的 C環(huán)斷裂轉(zhuǎn)化而來的,形成哪個碳數(shù)化合物取決于哪個鍵發(fā)生斷裂, 而這又與礦物基質(zhì)的催化性質(zhì)以及沉積環(huán)境的氧化還原性有關(guān)[18,20–22]。黃巖構(gòu)造帶原油該系列化合物的另外一個特征是補身烷的重排產(chǎn)物4,4,8,8,9-五甲基十氫化萘和 4,4,8,9,9-五甲基十氫化萘含量較高, 尤其是 4,4,8,8,9-五甲基十氫化萘, 其峰多數(shù)高于 8β(H)-補身烷, 重排補身烷與 8β(H)-補身烷含量比值除極少數(shù)樣品外, 主要分布于 1.0～1.76之間(圖 7)。這類化合物的重排機制類似于重排甾烷, 也需要黏土礦物的催化作用[18,20–22], 黃巖構(gòu)造帶原油重排補身烷含量高, 表明這些原油來自富含黏土、沉積環(huán)境呈氧化性的泥巖或煤系地層。

圖6 不同構(gòu)造帶代表井原油m/z 123質(zhì)量色譜圖對比Fig.6 Correlation of mass chromatograms of m/z 123 of saturated hydrocarbon fraction of crude oils from representative wells in different structure belts in Xihu Sag

圖7 西湖凹陷原油8β(H)-升補身烷/8β(H)-補身烷與重排補身烷/8β(H)-補身烷相關(guān)圖Fig.7 Diagram showing correlation of 8β(H)- homodrimane/8β(H)-drimane and rearranged drimane/8β(H)- drimane of crude oils from Xihu Sag

平湖斜坡帶原油該系列化合物的分布特征與黃巖構(gòu)造帶有明顯不同, 該區(qū)原油 8β(H)-升補身烷普遍比 8β(H)-補身烷峰低(圖 6), 兩者比值變化在0.38～0.88之間, 重排化合物中 4,4,8,8,9-五甲基十氫化萘的峰普遍比 8β(H)-補身烷的低, 且重排補身烷與 8β(H)-補身烷含量的比值主要分布在 0.54～1.0之間, 部分大于 1.0(圖 7), 重排補身烷的含量變化范圍較大, 與黃巖構(gòu)造帶原油的源巖巖性有所區(qū)別。

4.4 二萜烷類

在西湖凹陷的原油樣品飽和烴組分中含有豐富的二萜類化合物, 平湖斜坡帶原油二萜烷化合物豐度高于黃巖構(gòu)造帶, 在m/z123的譜圖中, 二萜類化合物優(yōu)勢明顯。二萜類化合物中4β(H)-19降異海松烷、異海松烷、16β(H)-扁枝烷含量較高(圖6), 如圖6和圖8所示, 雖然黃巖構(gòu)造帶和平湖斜坡帶二萜烷化合物的譜圖特征相似, 都是以異海松烷為主峰,但二萜烷化合物的相對含量存在明顯不同, 其中黃巖構(gòu)造帶原油16β(H)-扁枝烷含量相對較高, 而二萜烷指數(shù)低, 異海松烷/16β(H)-扁枝烷及二萜烷指數(shù)的值主要分在為 0.73～2.59和 0.36～0.58之間; 平湖斜坡帶原油這兩個指標(biāo)值都明顯高于黃巖構(gòu)造帶,其異海松烷含量高, 異海松烷/16β(H)-扁枝烷值幾乎都大于2.3, 分布在2.3～6.5之間, 二萜烷指數(shù)相對較高, 其值幾乎都大于0.63, 分布在0.63～0.77之間。運用二萜烷指數(shù)和異海松烷/16β(H)-扁枝烷兩個參數(shù)同樣可以看出黃巖構(gòu)造帶的原油和平湖斜坡帶原油存在明顯區(qū)別, 兩個構(gòu)造帶原油的這種差別可能主要與原油的母質(zhì)類型有關(guān)。二萜類化合物是樹脂來源的標(biāo)志物, 是陸源高等植物輸入的重要標(biāo)志,不同類型的樹脂植物, 甚至同一樹脂植物不同部位,所分泌樹脂的化學(xué)組成與分子結(jié)構(gòu)可能不同。其中三環(huán)二萜主要是以海松烷骨架為主的化合物, 源于裸子植物松柏目樹脂, 具貝殼杉烷結(jié)構(gòu)的四環(huán)二萜主要來源于裸子植物針葉樹的樹脂(如南洋杉科的貝殼杉樹脂)[23]。黃巖構(gòu)造帶原油二萜類化合物中富含源于裸子植物針葉樹脂的成分, 平湖斜坡帶原油二萜類化合物中富含源于裸子植物松柏目樹脂的成分, 原油的這種差別反映了其生源類型上的不同。

圖8 西湖凹陷原油二萜烷指數(shù)與異海松烷/16β(H)-扁枝烷值相關(guān)圖Fig.8 Diagram showing correlation of diterpanes index and isopimarane/16β(H)- phyllocladane of crude oils from Xihu Sag

4.5 甾類化合物

甾烷化合物是原油中重要的一類生物標(biāo)志物,它們既能反映原油生源母質(zhì)貢獻(xiàn), 同時也為原油的成熟度提供了有價值的信息。研究表明, 不同生物體甾醇的分布特征也是不相同的：一般陸源高等植物體內(nèi)主要包含的是 C29甾烷, 而水生生物主要包含 C27甾烷, 其次是 C28甾烷[18,24], 這種分布特征同樣也會保留在甾烷中, 因此對于不同的母質(zhì)類型,其甾烷等生物標(biāo)志物的組成和分布特征是不相同的。從圖9a西湖凹陷原油C27-C28-C29甾烷分布三角圖中可看出黃巖構(gòu)造帶和平湖斜坡帶原油甾烷碳數(shù)分布模式及相對組成存在明顯差別, 黃巖構(gòu)造帶原油 C29甾烷含量介于 29.75%～51.66%之間, C27甾烷、C28甾烷含量分別為20.33%～45.32%、22.00%～30.58%, 在碳數(shù)分布上三者成不對稱“V”形分布,表明黃巖構(gòu)造帶上生源以陸源高等植物輸入為主,藻類等低等水生生物對生源也有一定比例的貢獻(xiàn)。平湖斜坡帶原油樣品 C29甾烷占明顯優(yōu)勢, 其相對含量大部分大于 50%, 少部分介于 36.96%～50%之間, 而C27甾烷、C28甾烷的含量相對較少, C27甾烷含量大部分小于 22%, 少部分分布在 22.00%～36.08%之間, C28甾烷含量則分布在 16.62%～29.38%之間, 在碳數(shù)分布上三者呈倒“L”形分布,表明其有機質(zhì)生物源中高等陸源植物占重要比例。同時從圖9b看出, 黃巖構(gòu)造帶C27/C29甾烷值幾乎都大于 0.5, 主要為 0.51～1.50, C28/C29甾烷值為0.51～0.86, 而平湖斜坡帶 C27/C29甾烷值多數(shù)小于0.5, 主要為0.15～0.51, C28/C29甾烷值為0.26～0.53,說明兩個構(gòu)造帶成油母質(zhì)生物源構(gòu)成的不同, 雖然都是以陸源高等植物輸入為主, 但在不同構(gòu)造帶水生生源的貢獻(xiàn)卻不同, 在黃巖構(gòu)造帶水生生物的貢獻(xiàn)比例明顯大于平湖斜坡帶。

黃巖構(gòu)造帶原油C29甾烷20S/(20S+20R)值分布在0.33～0.62之間, 平均值0.43, C29甾烷ββ/(αα+ββ)值分布在 0.45～0.59之間, 平均值 0.52; 平湖斜坡帶原油的 C29甾烷 20S/(20S+20R)值分布在 0.35～0.63之間, 平均值0.53, C29甾烷ββ/(αα+ββ)值分布在0.52～0.71之間, 平均值0.62, 兩個構(gòu)造帶原油甾烷異構(gòu)體比值已接近或達(dá)到異構(gòu)化終點, 表明兩個構(gòu)造帶原油均已達(dá)到成熟階段。根據(jù)芳烴成熟度參數(shù)(MPI1、MPI2)計算[25], 原油成熟度相當(dāng)于Ro為0.6%～1.1%的階段, 同樣表明原油達(dá)到成熟階段。原油表現(xiàn)的成熟度與平湖組烴源巖成熟度相當(dāng)[8],同時通過原油成熟度參數(shù)對比發(fā)現(xiàn)(圖 10), 平湖斜坡帶原油的成熟度總體略高于黃巖構(gòu)造帶原油。

4.6 原油的碳同位素

西湖凹陷黃巖構(gòu)造帶原油碳同位素值分布范圍較窄,δ13C 值為–26.5‰～–27.2‰, 平湖斜坡帶原油δ13C值分布在–25.6‰～–27.1‰之間, 如圖11, 總體上黃巖構(gòu)造帶的原油碳同位素值比平湖斜坡帶的輕。原油的碳同位素受母源輸入的影響, 低等水生生物生成的原油, 母質(zhì)類型較好, 碳同位素組成較輕; 陸生植物生成的原油, 母質(zhì)類型較差, 碳同位素組成較重[26–27]。西湖凹陷黃巖構(gòu)造帶原油母質(zhì)中藻類等低等水生生物輸入量的增加, 導(dǎo)致母質(zhì)類型變好, 故其原油碳同位素較平湖斜坡帶原油輕。

5 西湖凹陷原油生源母質(zhì)討論

西湖凹陷的不同構(gòu)造帶原油的生物標(biāo)志物特征都反映了母質(zhì)來源主要為陸源有機質(zhì), 如在輕烴中主要表現(xiàn)為富含環(huán)烷烴, C7輕烴化合物中甲基環(huán)己烷含量較高, 二甲基環(huán)戊烷和正庚烷含量相對較低。飽和烴中主要表現(xiàn)為二萜烷類含量較高, 甾烷系列中以 C29甾烷占優(yōu)勢。但不同構(gòu)造帶原油在生源構(gòu)成上存在明顯區(qū)別, 如黃巖構(gòu)造帶原油母源有機質(zhì)類型為淺湖相腐殖(Ⅲ)型, 二萜類化合物中富含源于裸子植物針葉樹脂的成分, 甾烷系列中以C29甾烷含量占優(yōu)勢, 但C27甾烷、C28甾烷有一定含量, 而平湖斜坡帶原油母源有機質(zhì)類型更差, 除了有淺湖相腐殖(Ⅲ)型外, 還有沼澤相腐殖(Ⅲ)型, 二萜類化合物中富含源于裸子植物松柏目樹脂的成分,甾烷系列中具有明顯 C29甾烷優(yōu)勢。同時不同構(gòu)造帶源巖介質(zhì)也有明顯差別, 如黃巖構(gòu)造帶原油中富含 8β(H)-升補身烷和重排補身烷, 而平湖斜坡帶原油除部分重排補身烷含量較高外, 這兩個參數(shù)值明顯較低。這兩個參數(shù)值的不同反映了陸源沉積和礦物介質(zhì)環(huán)境的不同, 如補身烷和升補身烷以及重排補身烷的生成與黏土礦物的催化作用有關(guān), 而這些化合物在黃巖構(gòu)造帶原油中含量較高, 反映它們源自煤系泥巖; 平湖斜坡帶原油中這些化合物含量低,反映其源巖缺少黏土礦物, 是煤巖, 或因煤化作用使黏土礦物失去了催化劑的功能。再結(jié)合原油和源巖的碳同位素特征及生物標(biāo)志物特征[8], 不難做出判斷：黃巖構(gòu)造帶原油主要為來自煤系泥巖, 平湖斜坡帶原油則主要為來自煤巖, 少部分源自煤系泥巖。

圖9 西湖凹陷原油甾烷化合物參數(shù)圖解Fig.9 Diagrams showing parameters of sterane compound of crude oils from Xihu Sag

圖10 西湖凹陷原油成熟度參數(shù)圖解Fig.10 Diagrams showing parameters of maturity of crude oils from Xihu Sag

圖11 西湖凹陷原油碳同位素值分布Fig.11 Diagrams showing distribution of carbon isotope values of crude oils from Xihu Sag

凝析油和輕質(zhì)油的生成主要與烴源巖的顯微組分有關(guān), 烴源巖(煤和泥巖)總體特點是富鏡質(zhì)組、貧惰質(zhì)組、殼質(zhì)組豐富, 殼質(zhì)組中以樹脂體為主, 其對生油貢獻(xiàn)最大[3]。樹脂體的生烴貢獻(xiàn), 在煤系烴源巖的烴餾分生物標(biāo)志物組合上表現(xiàn)為具有較高的姥植比, 同時也顯示出典型裸子植物樹脂生源的二萜烷生物標(biāo)志物異海松烷和扁枝烷含量極高, 但是隨著埋深和成熟度的增長, 烴類的進(jìn)一步熟化, 二萜烷優(yōu)勢可能消失, 從而只突出原油中姥鮫烷優(yōu)勢和高姥植比的特征[28]。樹脂體生烴早(一般為Ro＜0.7%),生成的烴類主要為凝析油, 其他有機顯微組分基本上都在Ro為1.0%左右達(dá)到最大生烴期。生物標(biāo)志物資料表明, 西湖凹陷原油飽和烴餾分中具有突出的姥鮫烷優(yōu)勢, 姥植比高達(dá)8.0以上, 也有相當(dāng)數(shù)量的二萜類樹脂標(biāo)志物, 這些典型裸子植物樹脂來源的二萜類從分子級水平上證明了樹脂體對原油的生烴貢獻(xiàn)。根據(jù)烴源巖有機巖石學(xué)分析結(jié)果及原油的生物標(biāo)志物特征及成熟度, 總的來看, 原油具有樹脂及其他殼質(zhì)組分成烴的特點。

6 結(jié) 論

(1) 黃巖構(gòu)造帶和平湖斜坡帶原油主要為凝析油和輕質(zhì)油, 母質(zhì)來源主要為陸源高等植物, 成烴母質(zhì)屬于腐殖(Ⅲ)型; Pr/Ph值大多分布在 4.0以上,最高達(dá)8.0以上, 呈顯著的姥鮫烷優(yōu)勢, 原油主要來自于高氧化條件下的源巖; 原油甾烷成熟度參數(shù)(C29甾烷 20S/(20S+20R)、C29甾烷 ββ/(αα+ββ))和芳烴成熟度參數(shù)(MPI1、MPI2)表明兩個構(gòu)造帶原油均以達(dá)到成熟階段, 平湖斜坡帶原油成熟度總體略高。

(2) 生物標(biāo)志物特征表明兩個構(gòu)造帶原油的生源母質(zhì)構(gòu)成存在明顯區(qū)別, 其中黃巖構(gòu)造帶原油二萜類化合物中16β(H)-扁枝烷含量相對較高, 二萜烷指數(shù)相對較低, 原油二萜類化合物中富含源于裸子植物針葉樹脂的成分; 規(guī)則甾烷內(nèi) ααα20R構(gòu)型呈不對稱“V”型, 雖 C29甾烷占優(yōu)勢, 但 C27甾烷、C28甾烷也有一定含量, 生物源以高等陸源植物為主,有一定比例的水生生物貢獻(xiàn)。平湖斜坡帶原油二萜類化合物中異海松烷含量豐富, 二萜烷指數(shù)相對較高, 二萜化合物中富含源于裸子植物松柏目樹脂的成分; 規(guī)則甾烷內(nèi) ααα20R 構(gòu)型呈倒“L”型, 具有明顯的C29甾烷優(yōu)勢, 母質(zhì)來源以陸源高等植物為主。

(3) 兩個構(gòu)造帶原油的母巖巖性存在區(qū)別, 其中黃巖構(gòu)造帶中的 8β(H)-升補身烷普遍比 8β(H)-補身烷含量高, 富含重排補身烷, 原油主要來自富含黏土、沉積環(huán)境呈氧化性的煤系泥巖; 平湖斜坡帶原油 8β(H)-升補身烷普遍比 8β(H)-補身烷含量低,重排補身烷含量有較大變化范圍, 原油主要來自于煤巖, 少部分來自煤系泥巖。

(4) 西湖凹陷原油中豐富的二萜類化合物的檢出及烴源巖有機巖石學(xué)特征表明原油具有樹脂二萜成烴的特點。

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[1] 葉加仁, 顧惠榮, 賈健誼. 東海西湖凹陷油氣地質(zhì)條件及其勘探潛力[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2008, 28(4):111–116.Ye Jia-ren, Gu Hui-rong, Jia Jian-yi. Petroleum Geological condition and exploration potential of Xihu depression, East China Sea[J]. Mar Geol Quatern Geol, 2008, 28(4): 111–116(in Chinese with English abstract).

[2] 蘇奧, 陳紅漢, 王存武, 李培軍, 張暉, 熊萬林, 雷明珠.東海盆地西湖凹陷油氣成因及成熟度判別[J]. 石油勘探與開發(fā), 2013, 40(5): 521–527.Su Ao, Chen Hong-han, Wang Cun-wu, Li Pei-jun, Zhang Hui,Xiong Wan-lin, Lei Ming-zhu. Genesis and maturity identification of oil and gas in the Xihu Sag, East China Sea Basin[J]. Pet Explor Develop, 2013, 40(5): 521–527 (in Chinese with English abstract).

[3] 傅寧, 李友川, 陳桂華, 陳明, 高偉義, 章海鷹. 東海西湖凹陷油氣“蒸發(fā)分餾”成藏機制[J]. 石油勘探與開發(fā), 2003,30(2): 39–42.Fu Ning, Li You-chuan, Chen Gui-hua, Chen Ming, Gao Wei-yi, Zhang Hai-ying. Pooling mechanisms of “evaporating fractionation” of oil and gas in the Xihu depression , East China Sea[J]. Pet Explor Develop, 2003, 30(2): 39–42 (in Chinese with English abstract).

[4] 殷世艷, 葉加仁, 雷闖, 單超, 田楊, 劉方圓. 西湖凹陷平北地區(qū)平湖組原油地球化學(xué)特征[J]. 新疆石油地質(zhì), 2014,35(5): 542–546.Yin Shi-yan, Ye Jia-ren, Lei Chuang, Shan Chao, Tian Yang,Liu Fang-yuan. Geochemical characteristics of Pinghu crude oils in Pingbei Area of Xihu Sag[J]. Xinjiang Pet Geol, 2014,35(5): 542–546 (in Chinese with English abstract).

[5] 熊斌輝, 王春紅, 張錦偉, 張喜林. 西湖凹陷古近系平湖組煤層分布及油氣意義[J]. 海洋石油, 2007, 27(3): 27–33.Xiong Bin-hui, Wang Chun-hong, Zhang Jin-wei, Zhang Xi-lin. The distribution and exploration implications of coal beds of Pinghu Formation, Paleologene in Xihu sag[J].Offshore Oil, 2007, 27(3): 27–33 (in Chinese with English abstract).

[6] 張建培, 張濤, 劉景彥, 戴林, 李健, 漆濱汶. 西湖凹陷反轉(zhuǎn)構(gòu)造分布與樣式[J]. 海洋石油, 2009, 28(4): 14–20.Zhang Jian-pei, Zhang Tao, Liu Jing-yan, Dai Lin, Li Jian, Qi Bin-wen. Distribution and style of inversed structures in Xihu Depression[J]. Offshore Oil, 2009, 28(4): 14–20 (in Chinese with English abstract).

[7] 陶士振, 鄒才能. 東海盆地西湖凹陷天然氣成藏及分布規(guī)律[J]. 石油勘探與開發(fā), 2005, 32(4): 103–110.Tao Shi-zhen, Zou Cai-neng. Accumulation and distribution of natural gases in Xihu Sag, East China Sea Basin[J]. Pet Explor Develop, 2005, 32(4): 103–110 (in Chinese with English abstract).

[8] 朱揚明, 周潔, 顧圣嘯, 李穎. 西湖凹陷始新統(tǒng)平湖組煤系烴源巖分子地球化學(xué)特征[J]. 石油學(xué)報, 2012, 33(1): 32–39.Zhu Yang-ming, Zhou Jie, Gu Sheng-xiao, Li Ying. Molecular geochemistry of Eocene Pinghu Formation coal-bearing source rocks in the Xihu Depression, East China Sea Shelf Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(1): 32–39 (in Chinese with English abstract).

[9] 姜亮. 東海陸架盆地油氣資源勘探現(xiàn)狀及含油氣遠(yuǎn)景[J].中國海上油氣, 2003, 17(1): 1–5.Jiang Liang. Exploration status and perspective of petroleum resources in east China sea shelf Basin[J]. Offshore Oil Gas,2003, 17(1): 1–5 (in Chinese with English abstract).

[10] 賈健誼, 須雪豪, 孫伯強. 東海西湖凹陷原油和天然氣的地球化學(xué)特征[J]. 海洋石油, 2000 (2): 1–7.Jia Jian-yi, Xu Xue-hao, Sun Bo-qiang. Oil/gas geochemical character in the Xihu trough of the East China sea[J]. Offshore Oil, 2000 (2): 1–7 (in Chinese with English abstract).

[11] 紀(jì)紅, 黃光輝, 成定樹. 大宛齊油田原油輕烴地球化學(xué)研究[J]. 石油天然氣學(xué)報, 2014, 36(2): 23–26.Ji Hong, Huang Guang-hui, Cheng Ding-shu. Geochemical characteristics of light hydrocarbons in Dawanqi Oilfield[J]. J Oil Gas Technol, 2014, 36(2): 23–26 (in Chinese with English abstract).

[12] Leythaeuser D, Schaefer R G, Cornford C, Weiner B.Generation and migration of light hydrocarbons (C2～C7) in sedimentary basins[J]. Org Geochem, 1979, 1(14): 191–204.

[13] Snowdon L R. Immature oil and condensate-modification of hydrocarbon generation model for terrestrial organic matter[J].AAPG Bull, 1982, 66(6): 775–788.

[14] 任擁軍, 呂琳, 柳颯, 周立宏, 蒲秀剛. 板橋凹陷原油輕烴地球化學(xué)特征[J]. 天然氣地球科學(xué), 2014, 25(8): 1218–1225,1274.Ren Yong-jun, Lü Lin, Liu Sa, Zhou Li-hong, Pu Xiu-gang.Geochemical characteristics of light hydrocarbons in Banqiao Sag[J]. Nat Gas Geosci, 2014, 25(8): 1218–1225, 1274 (in Chinese with English abstract).

[15] 王祥, 張敏, 黃光輝. 典型海相油和典型煤成油輕烴組成特征及地球化學(xué)意義[J]. 天然氣地球化學(xué), 2008, 19(1):18–22.Wang Xiang, Zhang Min, Huang Guang-hui. Compositions and geochemical characteristics of light hydrocarbons in typical marine oils and typical coal-formed oils[J]. Nat Gas Geosci, 2008, 19(1): 18–22 (in Chinese with English abstract).

[16] 房嬛, 孟仟祥, 孫敏卓, 王作棟, 李玉梅, 徐茵. 吐哈盆地中下侏羅統(tǒng)源巖和油的生物標(biāo)志物分布特征——飽和烴餾分[J]. 沉積學(xué)報, 2008, 26(5): 891–895.Fang Xuan, Meng Qian-xiang, Sun Min-zhuo, Wang Zuo-dong, Li Yu-mei, Xu Ying. Characteristics of biomarkers in saturated hydrocarbon in coal of carbonaceous mudstone and oils from the lower Jurassic coal measures in the Turpan Basin[J]. Acta Sedimentol Sinica, 2008, 26(5): 891–895 (in Chinese with English abstract).

[17] 沈忠民, 周光甲, 洪志華. 低成熟石油生成環(huán)境的生物標(biāo)志物特征[J]. 成都理工學(xué)院學(xué)報, 1999, 26(4): 396–401.Shen Zhong-min, Zhou Guang-jia, Hong Zhi-hua. Bio-marker characteristics of indication environments of low-mature oil generation[J]. J Chengdu Univ Technol, 1999, 26(4): 396–401(in Chinese with English abstract).

[18] 張文俊, 張敏. 典型海相油和煤成油飽和烴生物標(biāo)志物特征研究[J]. 石油天然氣學(xué)報, 2012, 34(6): 25–28.Zhang Wen-jun, Zhang Min. Biomarker characteristics of saturated hydrocarbon in typical marine oils and typical coal-formed oils[J]. J Oil Gas Technol, 2012, 34(6): 25–28 (in Chinese with English abstract).

[19] 廖健德, 楊斌, 程顯勝, 向?qū)毩? 康素芳, 劉翠敏. 準(zhǔn)噶爾盆地東部原油二萜類烷烴的分布特征[J]. 新疆石油地質(zhì),2005, 25(6): 634–635.Liao Jian-de, Yang Bin, Cheng Xian-sheng, Xiang Bao-li,Kang Su-fang, Liu Cui-min. Distribution and significance of diterpeniod alkanes in crude oil from Eastern Junggar Basin[J].Xinjiang Pet Geol, 2005, 25(6): 634–635 (in Chinese with English abstract).

[20] 朱揚明, 梅博文, 傅家謨, 盛國英. 塔里木原油飽和烴生物標(biāo)志物分布特征[J]. 江漢石油學(xué)院學(xué)報, 1997, 19(3): 24–29.Zhu Yang-ming, Mei Bo-wen, Fu Jia-mo, Sheng Guo-ying.Distribution characteristics of saturated hydrocarbon biomarker in oils from Tarim Basin[J]. J Jianghan Pet Inst,1997, 19(3): 24–29 (in Chinese with English abstract).

[21] 石仲, 張敏, 李興麗, 陳俊文. 馬家嘴油田原油飽和烴地球化學(xué)特征研究[J]. 長江大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版, 2014, 11(1):5–8.Shi Zhong, Zhang Min, Li Xing-li, Chen Jun-wen.Geochemical characteristics of saturated hydrocarbon from Majiazui Oilfield[J]. J Yangtze Univ (Nat Sci), 2014, 11(1):5–8 (in Chinese with English abstract).

[22] 曾威, 張敏, 劉海鈺. 梨樹斷陷秦家屯-七棵樹油田原油飽和烴地球化學(xué)特征研究[J]. 石油天然氣學(xué)報, 2013, 35(5):23–27.Zeng Wei, Zhang Min, Liu Hai-yu. Geochemical characteristics of saturated hydrocarbon in crude oil from Qinjiatun and Qikeshu Oil-fields in Lishu Fault Depression[J].J Oil Gas Technol, 2013, 35(5): 23–27 (in Chinese with English abstract).

[23] 傅寧. 東海盆地西湖凹陷煤系烴源巖及凝析油中的二萜化合物[J]. 中國海上油氣(地質(zhì)), 1994, 8(1): 21–28.Fu Ning. Diterpeniod compounds in coal measures and condensates in Xihu Sag of East China Sea Basin[J]. China Offshore Oil Gas (Geol), 1994, 8(1): 21–28 (in Chinese with English abstract).

[24] Peters K E, Moldowan J M. The Biomarker Guide:Interpreting Molecular Fossils in Petroleum and AncientSediments[M]. Englewood Cliffs: Prentice Hall, 1993: 352p.

[25] Radke M. Application of aromatic compounds as maturity indicators in source rocks and crude oils[J]. Mar Pet Geol,1988, 5(3): 224–236.

[26] 段毅, 彭德華, 張曉寶, 周世新, 王智平, 張輝. 柴達(dá)木盆地原油碳同位素組成的主控因素與成因類型[J]. 沉積學(xué)報,2003, 21(2): 355–359.Duan Yi, Peng De-hua, Zhang Xiao-bao, Zhou Shi-xin, Wang Zhi-ping, Zhang Hui. Main controlling factors and genetic types of carbon isotopic compositions for crude oils from the Qaidam Basin, China[J]. Acta Sedimentol Sinica, 2003, 21(2):355–359 (in Chinese with English abstract).

[27] 楊家靜, 胡伯良. 吐哈盆地原油和烴源巖單烴碳同位素組成特征及油源對比探討[J]. 沉積學(xué)報, 1997, 15(2): 207–211.Yang Jia-jing, Hu Bo-liang. Preliminary study on stable carbon isotope compositions of individual hydrocarbons of crude oils and source rocks and oil/source corelation in the Turpan-Hami Basin[J]. Acta Sedimentol Sinica, 1997, 15(2):207–211 (in Chinese with English abstract).

[28] 王鐵冠, 鐘寧寧, 侯讀杰, 黃光輝, 包建平, 李賢慶. 低熟油氣形成機理與分布[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 1995:175–181.Wang Tie-guan, Zhong Ning-ning, Hou Du-jie, Huang Guang-hui, Bao Jian-ping, Li Xian-qing. Immature Oils Forming Mechanism and Distribution[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1995: 175–181 (in Chinese).