曹 倩，宋在超，周小進，梁世友，王 嶺

(1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質研究所，江蘇 無錫 214126;2.中國石化 上海海洋油氣分公司研究院，上海 200120)

東海盆地西湖凹陷具有豐富的油氣資源和前景[1-2]，由于海上鉆探缺少豐富的井資料，其油氣來源仍存在多種觀點[3-10]。由于凹陷內以產出天然氣為主，關于原油地化特征及來源研究較少，實際上由于原油比天然氣保存有更多的地化信息，更易追蹤其來源。對于不同區(qū)帶、不同層位原油地化特征及來源的研究，對追蹤研究區(qū)天然氣來源、明確不同區(qū)帶主力烴源巖及有利勘探目標都具有重要意義。西湖凹陷原油以輕質原油為主，大部分學者認為是蒸發(fā)分餾作用的結果[3-4，11]，有觀點認為原油來源于平湖組煤系烴源巖[4-5]，部分學者則認為油氣來源于未鉆遇的古新統(tǒng)—下始新統(tǒng)烴源巖[6-7]，也有學者利用輕烴計算原油成熟度，認為來源于成熟烴源巖[3]。另外關于主力烴源巖的巖性也存在疑問，到底是以煤為主還是以泥巖為主，不同學者觀點不同[5,12]。本文在前人研究的基礎上，通過不同區(qū)帶、不同層位原油的飽和烴、輕烴、生物標志物等特征來分析西湖凹陷原油的地化特征。通過油源精細對比，明確不同區(qū)帶原油主力烴源巖的層位及巖性，并結合油氣成藏過程的分析，探討了原油的成藏機制。

1 地質背景及烴源巖特征

西湖凹陷位于東海陸架盆地浙東坳陷中東部，是我國東海海域油氣重點勘探的凹陷。西湖凹陷整體呈北北東向展布，從西往東可分成保俶斜坡、三潭深凹、中央背斜帶、白堤深凹和天屏斷裂帶5個二級構造單元(圖1)[3]。西湖凹陷為新生代疊加盆地，經歷了斷陷—拗陷—區(qū)域沉降3個構造演化階段[8,13]，沉積了一套碎屑巖層系，自下而上為古新統(tǒng)、中—下始新統(tǒng)寶石組、中—上始新統(tǒng)平湖組、漸新統(tǒng)花港組、中新統(tǒng)龍井組、玉泉組、柳浪組、上新統(tǒng)三潭組和第四系東海群。目前已發(fā)現(xiàn)的油氣田主要分布在保俶斜坡和中央背斜帶上，凹陷內油氣并舉、以氣為主，總體呈上油下氣特征。儲集層主要為漸新統(tǒng)花港組和始新統(tǒng)平湖組，始新統(tǒng)寶石組也有少量發(fā)現(xiàn)。

圖1 東海盆地西湖凹陷各構造帶分布及地層簡表

西湖凹陷在斷陷、拗陷沉積期發(fā)育了5套烴源巖層系:古新統(tǒng)、寶石組(E2b)、平湖組(E2p)、花港組(E3h)及中新統(tǒng)[12-14]。其中，古新統(tǒng)烴源巖埋深較大，尚未有鉆井揭示，但推測為一套厚度大、豐度高的烴源巖，而中新統(tǒng)烴源巖分布范圍主要局限在中央背斜帶北部，僅在該區(qū)的龍井組有輕質油的發(fā)現(xiàn)[13]，尚無資料證實來自中新統(tǒng)烴源巖?？偟膩砜矗诂F(xiàn)有資料，西湖凹陷油氣主要來自寶石組、平湖組和花港組烴源巖。

寶石組沉積發(fā)育于盆地斷陷擴張期，烴源巖主要發(fā)育在三角洲前緣分支間灣和淺海沉積環(huán)境。平湖組沉積期，西湖凹陷具有下斷上拗、斷層陡立的特點，烴源巖主要發(fā)育在潮坪—海灣環(huán)境下?？偟膩碚f，平湖組和寶石組烴源巖以海灣相泥巖和沼澤相煤為主，其有機質豐度中等—較好，有機質類型以Ⅱ2—Ⅲ型為主[15]，烴源巖為成熟—高成熟?；ǜ劢M沉積期凹陷經歷了始新世斷陷晚期抬升后，拉張裂陷趨于停止，主要發(fā)育一套拗陷型湖泊沉積，烴源巖主要為半深湖相的暗色泥巖，有機質豐度中等，有機質類型以Ⅱ2—Ⅲ型為主，烴源巖成熟度為未熟—成熟。

2 原油特征

2.1 原油分布及物性特征

西湖凹陷原油主要分布在保俶斜坡及三潭深凹，中央背斜帶上僅在南部局部構造有分布。從層位上看，油氣整體呈“上油下氣”的特征，花港組原油在整個凹陷都有分布，平湖組、寶石組原油主要分布在保俶斜坡。

西湖原油主要為輕質原油(表1)，中央背斜帶和三潭深凹中原油密度分布在0.746～0.821 g/m3之間，含膠量分布在0～3.27%之間，含蠟量分布在0～5.95%之間，含硫量小于0.76%，基本屬于低密度、低含蠟、低硫的高品質原油；保俶斜坡原油大部分為低密度、低含蠟原油，少數為低密度、中高含蠟(含蠟大于10%)，以L1與L4井為典型。

2.2 原油地化特征

2.2.1 飽和烴地球化學特征

西湖凹陷原油正構烷烴系列化合物的碳數大都在C3—C35范圍，w(∑nC21-)/w(∑nC22+) >1，個別樣品飽和烴碳數分布在C10—C35之間，w(∑nC21-)/w(∑nC22+)<1。按照飽和烴的分布形態(tài)可分為2種(圖2)：其中雙峰形態(tài)的色譜圖分布較廣，主峰碳數分別在C10和C17左右；第二種為典型的前單峰形態(tài)，主峰碳值一般小于C20。一般來說，飽和烴的碳數分布能夠反映沉積環(huán)境，雙峰形態(tài)表明有機質具水生生物和陸源高等植物雙重來源，而前單峰形態(tài)表明母源的有機質來源以水生生物為主，但是研究區(qū)主要烴源巖以Ⅱ2—Ⅲ型為主，通過筆者研究認為，之所以存在這樣的矛盾，原因是本區(qū)原油普遍具有“蒸發(fā)分餾”成因[4-5]，飽和烴碳數分布在C10—C35的原油樣品還具有“氣洗分餾”特征。

表1 東海盆地西湖凹陷典型井原油物理性質

圖2 東海盆地西湖凹陷典型原油飽和烴色譜圖

原油蒸發(fā)分餾是指已形成的油藏遭受下伏高成熟烴源巖生成天然氣侵入，原油被天然氣溶解抽濾，在一定的條件下，溶解于天然氣中的原油輕餾分甚至中等分子量烴類被攜載至上部儲層中形成輕質油藏的過程[16]。當天然氣周期性地侵入圈閉中的原油并混合時，也會發(fā)生分餾作用，這一過程被稱為氣洗分餾[17]。未遭受任何次生作用的原油其正構烷烴摩爾濃度(本次計算采用正構烷烴百分含量除以其摩爾質量得到)對數值與相應碳數之間存在著線性關系，此種原油被稱為基態(tài)原油。而當原油發(fā)生蒸發(fā)分餾作用時，nC15至nC25之間的正構烷烴摩爾濃度降低；發(fā)生氣洗作用時，正構烷烴nC15以前的化合物的相對豐度明顯降低[18]。

對西湖凹陷原油的15個樣品進行統(tǒng)計表明，只有G2井樣品屬于基態(tài)原油(圖3a)，其他大部分樣品正構烷烴摩爾質量濃度呈兩段式分布，具有典型蒸發(fā)分餾的特征(圖3b)。另外有3個樣品呈三段式分布，具有蒸發(fā)分餾與氣洗分餾共同作用的特征(圖3c)，由于天然氣的大量侵入，低分子正構烷烴被分餾，w(∑nC21-)/w(∑nC22+)比值減小，故此類型原油的飽和烴碳數分布不能再指示源巖沉積環(huán)境。

異戊二烯烷烴中，姥鮫烷與植烷比值(Pr/Ph)對于沉積環(huán)境十分敏感，可以指示母質來源原油的形成環(huán)境。中央背斜帶及三潭深凹花港組原油的Pr/Ph值基本都在3以上，保俶斜坡平湖原油的Pr/Ph值在5.8以上。通常情況下，Pr/Ph 值小于1.0 標志著沉積環(huán)境為較強還原環(huán)境, 而 Pr/Ph 值大于 3.0則標志著沉積環(huán)境為氧化環(huán)境[19]。一般認為，沉積巖及原油中的類異戊二烯烷烴主要來源于葉綠素的側鏈植醇，在較強還原環(huán)境下，加氫形成二氫化植醇，脫羥基加氫形成植烷；在弱氧化條件下，植醇氧化形成植烷酸，然后脫羧基生成姥鮫烷[20]。由此看出，除了中央背斜帶及三潭深凹個別樣品為湖相還原環(huán)境的產物外，其他原油樣品均來自弱氧化環(huán)境下形成的烴源巖。另外Pr/Ph比值還可能受母質輸入的控制，由于埋藏的陸源植物的大量的腐植酸使得沉積環(huán)境偏酸性，氧化作用加強，植醇較多地轉化為姥鮫烷，Pr/Ph比值明顯增大[19-20]。由此看來西湖凹陷原油Pr/Ph比值較大的主要原因是原油母質有大量的陸源有機質輸入。

2.2.2 輕烴地球化學特征

C7輕烴化合物可用于判別原油的有機質來源[21-22]，通過對西湖凹陷原油C7輕烴含量的分析表明，本區(qū)原油具有相對較高的甲基環(huán)己烷含量，中央背斜帶及三潭深凹花港組原油甲基環(huán)已烷含量基本分布在43%～75%之間，保俶斜坡平湖原油的甲基環(huán)已烷含量基本分布在69%～74%，這一結果與天然氣輕烴分析結果一致[23]，表明西湖原油母質類型以腐泥型Ⅱ—腐殖型Ⅲ為主。

2.2.3 甾、萜類化合物特征

本次研究收集的資料中原油飽和烴質譜并未對甾、萜類化合物進行檢測，但收集了產油氣層砂巖抽提物的飽和烴質譜分析資料，例如I3井樣品(3 961.46～3 961.56 m、4 183.79～4 183.99 m)位于低滲氣層段；L5井樣品(4 195.17～4 195.27 m)位于凝析氣層段；L3井樣品(4 105.36～4 105.46 m)位于氣層段。利用油氣產層砂巖抽提物來代替原油樣品進行飽和烴質譜特征分析，結果表明樣品富含各類二萜烷化合物，三環(huán)二萜烷主要以海松烷和降海松烷為主，四環(huán)二萜烷以16β(H)構型的扁枝烷為主(圖4)。其甾烷系列中，中央背斜帶及三潭深凹花港組原油以C29、C27甾烷為主，C28甾烷最少，呈不對稱的“V”字形分布，保俶斜坡平湖組原油C29甾烷占優(yōu)勢，C27、C28甾烷較少，三者大都呈反“L”字形分布，而寶石組原油則與花港組具有相似特征，C27、C28、C29呈不對稱的“V”字形分布。伽馬蠟烷的相對含量在不同構造帶表現(xiàn)出不同特征，中央背斜帶花港組儲層砂巖樣品的伽馬蠟烷/C30藿烷比值在0.05以上，而保俶斜坡平湖組原油樣品伽馬蠟烷/C30藿烷比值在0.05以下。以上甾、藿、萜類化合物特征表明平湖組原油母質來源以陸源高等植物有機質為主，而花港組和寶石組原油陸源高等植物有機質貢獻則相對較少。

2.2.4 成熟度特征

利用輕烴參數中的2，4-二甲基戊烷(2，4-DMP)/2，3-二甲基戊烷(2，3-DMP)比值可計算相應烴源巖的鏡質體反射率(Ro)[3]，結果表明Ro值分布在成熟—高成熟范圍(表2)。中央背斜帶原油對應的Ro多數小于1.3%，屬于成熟范圍；而三潭深凹和保俶斜坡大部分樣品Ro大于1.3%，屬于高熟范圍，個別樣品屬于成熟范圍。

另外近期有學者利用原油的芳烴成熟度指標對保俶斜坡和中央背斜帶的原油進行了分析[24]，通過對烷基萘、二苯并噻吩系列化合物和菲系列化合物等參數的研究表明，原油都達到了成熟階段，總的來看保俶斜坡原油樣品的成熟度總體略高于中央背斜帶原油樣品。

圖3 東海盆地西湖凹陷原油正構烷烴摩爾濃度分布類型

圖4 東海盆地西湖凹陷砂巖抽提物飽和烴質量色譜圖

表2 東海盆地西湖凹陷原油的最大生成溫度和成熟度計算結果

綜上，中央背斜帶原油主要以成熟原油為主，而保俶斜坡和三潭深凹原油成熟度分布在成熟—高熟范圍，成熟度較高。

3 原油來源分析

通過上述原油地化特征分析可以看出，中央背斜帶、三潭深凹與保俶斜坡的原油在母質來源和成熟度特征上存在一定的差異性。針對這些差異性，分別對中央背斜帶、三潭深凹花港組原油、西部斜坡平湖組和寶石組原油與主要烴源巖進行了油源對比分析，確定了不同構造帶原油的主力烴源巖層位和巖性。

3.1 中央背斜帶、三潭深凹油源對比

這2個構造帶烴源巖埋深較大，寶石組烴源巖尚未鉆遇，因此只對花港組產油氣層砂巖抽提物與花港組、平湖組源巖進行了油源對比分析。

對比了花港組油砂抽提物與平湖組泥巖、花港組下段泥巖和煤的生物標志物特征(圖4，5)。從萜類化合物特征看，花港組油砂抽提物中檢測到了豐富的降海松烷、海松烷、 16β(H)-扁枝烷等三環(huán)二萜和四環(huán)二萜類化合物，與平湖組泥巖、花港組下段的泥巖和煤都具有相似特征。從藿烷特征看，砂巖抽提物與平湖組泥巖、花下段泥巖都檢測到少量C30-γ蠟烷，但是煤樣品中基本不含C30-γ蠟烷；從甾類化合物分布看，砂巖抽提物中C27、C30、C29規(guī)則甾烷含量依次降低，呈近“V”字形分布，而花下段的煤中C27、C29、C30規(guī)則甾烷呈反“L”形分布；從巖性上看，原油與泥質烴源巖親緣關系要比煤系烴源巖更近；從成熟度特征上看，由于中央背斜帶原油以成熟原油為主，其烴源巖應以花港組下段泥質烴源巖為主，而三潭深凹原油成熟度分布在成熟—高熟范圍，其烴源巖應為平湖組和花港組的泥質烴源巖。

圖5 東海盆地西湖凹陷中央背斜帶花港組、平湖組烴源巖飽和烴質量色譜圖

3.2 保俶斜坡油源對比

平湖組產油氣砂巖抽提物中檢測到了豐富的降海松烷、16β(H)-扁枝烷等三環(huán)二萜和四環(huán)二萜類化合物，且以16β(H)-扁枝烷占優(yōu)勢，平湖組上段煤及中段的泥巖與之特征一致，而平湖組上段泥巖以C19-降海松烷優(yōu)勢為主，平湖組下段以及寶石組泥巖以C20-海松烷優(yōu)勢為主(圖6)。油砂抽提物的甾類化合物中C27、C29、C30規(guī)則甾烷含量呈倒“L”字形分布，這與平湖上段的煤以及平湖組下段泥巖特征一致。油砂抽提物中基本檢測不到C30-γ蠟烷，這一特征與平湖組上段煤及中段的泥巖特征一致。總的來看，平湖組原油與平湖組泥質、煤系烴源巖都有一定的親緣關系，但前文所述的生標特征反映了原油的母質來源以陸源高等植物為主，因此煤系烴源巖的貢獻應該更大。

寶石組產油氣砂巖抽提物中檢測到了豐富的降海松烷、16β(H)-扁枝烷等三環(huán)二萜和四環(huán)二萜類化合物，且以C20-海松烷占優(yōu)勢，這與寶石組泥巖特征一致。另外，甾類化合物分布中C27、C29、C30規(guī)則甾烷含量均較高，呈近 “V”字形分布(圖4)。生標特征顯示，寶石組原油母質中高等植物來源比例相對平湖組減小，烴源巖應以泥質烴源巖為主。

3.3 地質過程分析

不同構造帶原油的地化特征與烴源巖的差異性與區(qū)域構造演化及油氣成藏過程密切相關。在構造演化分析的基礎上，結合烴源巖的熱演化過程進行分析，梳理了西湖凹陷油氣成藏過程 (圖7)。在此地質背景之上，結合前文油、巖地化分析，可以更好地揭示原油的成藏機制。

中央背斜帶形成時間晚，中新世末由于區(qū)域擠壓作用在原凹陷中心形成了以反轉背斜為主的構造帶，反轉背斜多受逆斷層控制，油氣主成藏期較晚，主要在中新世末—上新世[25]，而三潭深凹的凹中隆構造雖然與中央背斜帶形成時間一致，但其受長期繼承性發(fā)育的正斷層控制，油氣早期就可以成藏，保俶斜坡則長期位于油氣運移指向區(qū)。

圖6 東海盆地西湖凹陷保俶斜坡平湖組、寶石組烴源巖飽和烴質量色譜圖

圖7 東海盆地西湖凹陷油氣成藏過程模式

漸新世初，寶石組大部分烴源巖已經開始生烴，生成的原油沿著斷層及砂巖層向斜坡部位聚集，到中新世之后寶石組烴源巖大部分進入高成熟演化階段，以生氣為主，平湖組烴源巖進入生油高峰，此時中央背斜帶還未形成，生成的油氣仍沿斷層及砂巖層向保俶斜坡部位聚集，部分沿著早期形成的正斷層向上運聚，并在合適圈閉中聚集，此時保俶斜坡和三潭深凹中應該有平湖組成熟原油和寶石組的高成熟原油的聚集成藏。

中新世末，平湖組、寶石組烴源巖處于大量生氣階段，花港組下段烴源巖開始生油。此時在龍井運動的作用下，中央背斜帶反轉形成，這些反轉背斜大多受逆斷層的控制，同時期在背斜部位形成大量的正斷層，故花港組下段生成的原油可以沿正斷層在花港組聚集，而下部寶石組、平湖組生成的大量天然氣也向上充注到花港組油藏中，花港組原油也可能經歷蒸發(fā)分餾作用和氣洗分餾作用。與此同時，大量天然氣也沿著正斷層和砂巖疏導層向保俶斜坡運移，天然氣充注早期形成的油藏，對已生成的原油進行溶解抽濾，當壓力平衡被破壞時，天然氣攜載溶解于其中的原油輕餾分甚至中等分子量烴類至上部儲層中形成輕質油藏，原先的油藏由于輕組分的減少，形成高含量蠟的原油油藏，因此目前西部斜坡高蠟油藏多分布在低蠟油藏下部，保俶斜坡原油多具有“蒸發(fā)分餾、氣洗分餾”的成藏作用。

4 結論

(1)西湖凹陷原油飽和烴、輕烴及甾、萜類等化合物特征表明，原油母質類型以Ⅱ2—Ⅲ型為主，其中平湖組原油母質來源以陸源高等植物有機質輸入為主，花港組、寶石組原油母質的陸源高等植物有機質輸入相對較少。

(2)油源對比分析表明，中央背斜帶原油源巖以花港組泥質烴源巖為主；三潭深凹原油源巖以平湖組和花港組泥質烴源巖為主；保俶斜坡平湖組原油源巖以平湖組煤系烴源巖為主；保俶斜坡寶石組原油源巖則主要為寶石組泥質烴源巖。

(3)根據原油飽和烴、輕烴等地化特征，結合烴源巖演化及油氣成藏過程分析，西湖凹陷油藏普遍具有“蒸發(fā)分餾、氣洗分餾”的成藏機制，以保俶斜坡油藏最為典型。中央背斜帶原油以成熟原油為主，而三潭深凹和保俶斜坡原油在成熟—高熟范圍都有分布。