劉 澍， 溫華華， 徐國(guó)盛， 梁浩然， 史玉玲， 諶 辰， 黃思?xì)J

(1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059；2.中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518054)

惠州凹陷為珠江口盆地典型的富烴凹陷，但近十來(lái)年，圍繞惠州地區(qū)古近系構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶和陡坡帶的勘探成效并不理想。在“古近系+古潛山聯(lián)合勘探”思路的指導(dǎo)下，2019年惠西南“雙古”油氣勘探取得重要進(jìn)展，首次發(fā)現(xiàn)了惠州A構(gòu)造泛潛山油氣藏(即古潛山-古近系復(fù)式油氣藏)，揭示了該區(qū)“雙古”層系的巨大勘探潛力[1]。

前人對(duì)惠州凹陷有機(jī)地球化學(xué)方面的研究主要集中于對(duì)古近系恩平組和新近系儲(chǔ)層中原油來(lái)源的探究[2-5],對(duì)文昌組和古潛山儲(chǔ)層中原油來(lái)源研究相對(duì)較少。而惠州A構(gòu)造原油來(lái)源的研究幾乎為空白，油-源關(guān)系并不明確，缺少烴源巖地球化學(xué)特征和油-源關(guān)系的系統(tǒng)分析?；诖?，本文對(duì)惠州A構(gòu)造古近系烴源巖特征和“雙古”的油源關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)研究，根據(jù)烴源巖生標(biāo)化合物特征，提出一套區(qū)分不同烴源巖的地球化學(xué)指標(biāo)，結(jié)合飽和烴色譜和生標(biāo)化合物特征判斷原油母質(zhì)類(lèi)型及沉積環(huán)境，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行油源對(duì)比，確定古近系和古潛山儲(chǔ)層中原油來(lái)源，為下一步油氣勘探部署提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

惠州凹陷位于珠江口盆地珠一拗陷中部，西臨西江凹陷，東靠陸豐凹陷，南北為兩條隆起帶，分別是東沙隆起帶和北部隆起帶?；葜莅枷萦苫荼卑氲貕q、惠南半地塹、惠西半地塹和惠西低凸起、惠陸低凸起等構(gòu)造單元組成。惠西半地塹發(fā)育多個(gè)富烴凹陷，惠州A構(gòu)造位于惠西半地塹惠州26洼的東南部，由惠州26轉(zhuǎn)換帶和惠州27轉(zhuǎn)換帶共同控制(圖1)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖Fig.1 Tectonic location of the study area

惠州凹陷構(gòu)造演化經(jīng)歷了早期的裂陷期和晚期的拗陷期。研究區(qū)文昌組和恩平組沉積時(shí)期正值珠瓊運(yùn)動(dòng)第一幕和第二幕(圖2)。研究區(qū)新生界地層自下而上發(fā)育古近系文昌組、恩平組、珠海組，新近系珠江組、韓江組、粵海組、萬(wàn)山組與第四系。其中，文昌組和恩平組是惠州凹陷兩套主力烴源巖層位。文昌期發(fā)育大規(guī)模半深湖-深湖相沉積，形成了品質(zhì)極佳的一套烴源巖[3]；恩平期陸源物質(zhì)輸入較為豐富，發(fā)育沼澤相、淺湖相沉積。

圖2 研究區(qū)地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive histogram of the study area (據(jù)田立新等[1]修改)

2 古近系烴源巖地球化學(xué)特征

2.1 烴源巖評(píng)價(jià)

烴源巖評(píng)價(jià)是從烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度和類(lèi)型3個(gè)方面來(lái)分析烴源巖品質(zhì)，劃分出優(yōu)質(zhì)烴源巖。研究區(qū)古近系烴源巖樣品實(shí)測(cè)的鏡質(zhì)體反射率(Ro)與埋藏深度具有較明顯的線(xiàn)性關(guān)系(圖3-A)。文昌組和恩平組的Ro實(shí)測(cè)值為0.5%～1.1%，表明烴源巖樣品處于低-中等成熟階段。文昌組烴源巖樣品有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ1為主(圖3-B)，偏向腐泥型，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wTOC)為0.37%～6.87%，平均值為2.24%。根據(jù)秦建中[6]提出的陸相湖盆泥質(zhì)烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表1)，樣品整體為中等-很好品質(zhì)的湖相烴源巖。研究區(qū)恩平組烴源巖樣品幾乎分布在Ⅱ2-Ⅲ型之間(圖3)，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型偏向腐殖型，高等植物輸入較為強(qiáng)烈；但恩平組烴源巖wTOC值明顯低于文昌組，為0.3%～3.44%(表2)，平均值為1.3%，樣品以差-中等品質(zhì)烴源巖為主。整體而言，文昌組烴源巖品質(zhì)明顯優(yōu)于恩平組烴源巖。

圖3 惠州A構(gòu)造烴源巖指標(biāo)特征Fig.3 Evaluation of source rock in Huizhou Structure A

表1 陸相湖盆泥質(zhì)烴源巖評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 1 Evaluation index of argillaceous source rocks in continental lake basin

表2 單井各層位wTOC平均值Table 2 Statistics of TOC mean value of each layer in single well

2.2 正構(gòu)烷烴分布特征

烴源巖生物標(biāo)志化合物特征可以明確烴源巖沉積環(huán)境和母質(zhì)來(lái)源，是區(qū)分不同類(lèi)型烴源巖的重要指標(biāo)。

古近系烴源巖飽和烴色譜圖顯示(圖4)，文昌組與恩平組烴源巖樣品抽提物的正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布差異并不大，大部分樣品呈現(xiàn)雙峰型，僅少量文昌組烴源巖正構(gòu)烷烴色譜呈后峰型。

圖4 文昌組、恩平組烴源巖飽和烴色譜圖Fig.4 Saturated hydrocarbon chromatogram of Wenchang and Enping Formation source rocks

文昌組烴源巖正構(gòu)烷烴的碳數(shù)分布為nC12～nC36，前峰在nC15～nC17之間，后峰則在nC25～nC29之間，表明母質(zhì)應(yīng)為陸源-水生混合來(lái)源[7]。

恩平組烴源巖正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布為nC13～nC37，后主峰較前主峰高，指示母質(zhì)來(lái)源以陸源高等植物輸入為主，有部分水生低等植物來(lái)源[7]。

從姥鮫烷(Pr)和植烷(Ph)的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))比值來(lái)看(表3)，文昌組與恩平組烴源巖有明顯區(qū)別。恩平組Pr/Ph值較高，大于3.0，表明其沉積環(huán)境含氧量較高，為典型氧化環(huán)境[8-9]。而文昌組烴源巖Pr/Ph值則較低，為2.80～3.11，顯示其沉積時(shí)期水體含氧量相對(duì)較低，還原性略強(qiáng)。圖5表明，文昌組烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為Ⅱ型陸相有機(jī)質(zhì)，沉積環(huán)境為弱氧化環(huán)境；而恩平組烴源巖幾乎全部為Ⅲ型陸源有機(jī)質(zhì)，這與此前烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型的分析結(jié)果較為一致。

表3 HZ-A井烴源巖正構(gòu)烷烴及類(lèi)異戊二烯烴參數(shù)Table 3 Parameters of normal alkanes and isoprenoids from the source rocks of each horizon in Well HZ-A

圖5 烴源巖Pr/nC17-Ph/nC18交匯圖Fig.5 Pr/nC17-Ph/nC18 crossplot of the source rocks

2.3 生物標(biāo)志化合物特征

據(jù)三環(huán)萜烷(TT)系列參數(shù)的分布特征分析，將研究區(qū)古近系烴源巖分為3類(lèi)。

A類(lèi)為恩平組烴源巖，三環(huán)萜烷分布幾乎全部以C19TT為主峰(圖6)。前人研究表明，煤的三環(huán)萜烷以C19TT為主峰[7]，表明恩平組有機(jī)質(zhì)來(lái)源和煤相似，以陸源高等植物輸入為主，這與圖5中樣品點(diǎn)分布結(jié)果較為吻合。

文昌組烴源巖分為2類(lèi)(B類(lèi)和C類(lèi))。B類(lèi)烴源巖(圖6中HZ-B)以C21TT或C23TT為主峰，C21TT多存在于淡水湖相烴源巖中，表征母質(zhì)具有陸源和水生雙重來(lái)源[7]。C19TT及C20TT較高，指示較豐富的陸源有機(jī)質(zhì)輸入，表明其應(yīng)為淺湖相烴源巖。C類(lèi)烴源巖(圖6中HZ-A)中C23TT占優(yōu)勢(shì)，C19TT及C20TT較低，水生來(lái)源更加明顯，應(yīng)為半深湖-深湖相烴源巖。

圖6 文昌組、恩平組烴源巖三環(huán)萜烷分布特征Fig.6 Distribution characteristics of tricyclic terpenes of Wenchang and Enping Formation source rocks

在藿烷系列中，文昌組與恩平組烴源巖差異較大。相對(duì)于恩平組，文昌組烴源巖具有較高的新藿烷(Ts)含量(圖7)。大量的研究表明新藿烷與富黏土環(huán)境相關(guān)[10-11]，指示文昌組富黏土的沉積環(huán)境。文昌組烴源巖之中也出現(xiàn)兩類(lèi)不同的特征，一類(lèi)烴源巖奧利烷含量較高，而另一類(lèi)奧利烷含量極低。奧利烷多存在于淺湖相和三角洲相中，半深湖-深湖相中幾乎不含奧利烷[12-13]，表明文昌組具有淺湖相和半深湖-深湖相兩類(lèi)烴源巖。有一點(diǎn)相似的是，文昌組和恩平組烴源巖伽馬蠟烷(Ga)含量均較低，指示其淡水沉積環(huán)境的特點(diǎn)[14]。

圖7 文昌組、恩平組烴源巖藿烷分布特征Fig.7 Distribution characteristics of hopane in the Wenchang and Enping Formation source rocks

烴源巖甾烷的分布也存在著顯著差異(圖8)。根據(jù)規(guī)則甾烷的分布特征也可將烴源巖分為3類(lèi)。A類(lèi)恩平組烴源巖的規(guī)則甾烷統(tǒng)一表現(xiàn)出C29規(guī)則甾烷>C27規(guī)則甾烷的反“L”構(gòu)型，4-甲基甾烷含量低，指示高等植物來(lái)源。

圖8 文昌組、恩平組烴源巖甾烷分布特征Fig.8 Distribution characteristics of steranes in Wenchang and Enping Formation source rocks

B類(lèi)文昌組烴源巖呈現(xiàn)C27規(guī)則甾烷與C29規(guī)則甾烷均勢(shì)的特征，多數(shù)樣品呈現(xiàn)“V”構(gòu)型，少部分樣品表現(xiàn)出C27規(guī)則甾烷略高于C29規(guī)則甾烷的特征。C類(lèi)文昌組烴源巖規(guī)則甾烷呈現(xiàn)“V”構(gòu)型或C29規(guī)則甾烷略高于C27的“L”構(gòu)型，母質(zhì)陸相來(lái)源較B類(lèi)文昌組烴源巖多。此外，文昌組中還檢測(cè)到了含量很高的4-甲基甾烷，4-甲基甾烷普遍認(rèn)為是甲藻和細(xì)菌來(lái)源[15-16]，母質(zhì)水生來(lái)源的特征較為明顯。

基于文昌組與恩平組烴源巖不同類(lèi)型生物標(biāo)志化合物特征的差異性，本次研究總結(jié)了劃分不同類(lèi)型烴源巖的地球化學(xué)指標(biāo)(表4)，可將研究區(qū)烴源巖分為3類(lèi)：A類(lèi)恩平組湖沼相烴源巖、B類(lèi)文昌組淺湖相烴源巖、C類(lèi)文昌組半深湖-深湖相烴源巖。

表4 研究區(qū)烴源巖分類(lèi)指標(biāo)Table 4 Classification index of source rocks in the study area

3 “雙古”儲(chǔ)層原油地球化學(xué)特征及來(lái)源分析

3.1 原油地球化學(xué)特征

本次研究對(duì)惠州A構(gòu)造HZ-A井古近系(包括恩平組、文昌組)及古潛山的儲(chǔ)層油樣有機(jī)地球化學(xué)特征進(jìn)行了系統(tǒng)剖析。

HZ-A井恩平組、文昌組及潛山原油特征主要呈現(xiàn)雙峰型和前峰型兩類(lèi)(圖9)。恩平組原油的正構(gòu)烷烴色譜可見(jiàn)明顯雙峰型特征，文昌組和古潛山原油為前峰型。原油進(jìn)入儲(chǔ)層后運(yùn)移和熱解等作用都會(huì)影響正構(gòu)烷烴分布[17]，結(jié)合HZ-A井油氣分布、古潛山發(fā)現(xiàn)凝析氣藏，推測(cè)文昌組和古潛山儲(chǔ)層遭受了來(lái)自古潛山凝析氣藏的氣侵，氣侵作用會(huì)使原油正構(gòu)烷烴色譜呈前峰型。因此，在本次研究中原油正構(gòu)烷烴色譜不能作為油源對(duì)比的有效指標(biāo)。各層位原油的Pr/Ph比值接近，介于1.92～3.18(表5)，指示沉積環(huán)境為弱氧化環(huán)境。

圖9 原油正構(gòu)烷烴色譜圖Fig.9 Chromatogram of n-alkanes in crude oil

表5 HZ-A井原油正構(gòu)烷烴及類(lèi)異戊二烯烴參數(shù)Table 5 Parameters of normal alkanes and isoprenoids of crude oil in each layer of Well HZ-A

在萜烷系列中，恩平組原油三環(huán)萜烷以C23TT為主峰，文昌組和古潛山原油三環(huán)萜烷以C21TT為主峰(圖10)，反映恩平組原油有機(jī)質(zhì)應(yīng)為陸生-水生混合來(lái)源，文昌組和古潛山原油水生有機(jī)質(zhì)輸入相對(duì)較多，結(jié)合類(lèi)異戊二烯烴的圖版(圖11)，原油均呈現(xiàn)弱氧化環(huán)境下的混合有機(jī)質(zhì)來(lái)源的特征。

圖10 原油三環(huán)萜烷分布特征Fig.10 Distribution characteristics of tricyclic terpenes in crude oil

圖11 HZ-A井原油Pr/nC17-Ph/nC18圖Fig.11 Pr/nC17-Ph/nC18 diagram of crude oil in each layer of Well HZ-A

同時(shí)，在藿烷系列中檢測(cè)到豐富的新藿烷(Ts系列)以及在甾烷系列中檢測(cè)到相對(duì)豐富的重排甾烷，指示其有機(jī)質(zhì)來(lái)自氧化的富黏土沉積環(huán)境。此外，不同層位的原油規(guī)則甾烷均呈現(xiàn)“L”構(gòu)型(圖12)，指示原油的生物來(lái)源主要為低等水生生物。原油中也檢測(cè)出含量極高的4-甲基甾烷，指示甲藻類(lèi)及低等細(xì)菌來(lái)源。

圖12 原油甾烷特征Fig.12 Sterane characteristics of crude oil

3.2 油源對(duì)比

綜上所述，研究區(qū)HZ-A井中不同層位的原油地球化學(xué)特征相似，正構(gòu)烷烴色譜呈雙峰型或前峰型，姥鮫烷和植烷的比值接近，三環(huán)萜烷以C21TT或C23TT為主峰，新藿烷、重排甾烷和4-甲基甾烷含量高，表明原油應(yīng)為同一套烴源巖的產(chǎn)物，為弱氧化環(huán)境下沉積，有機(jī)質(zhì)為混合來(lái)源或水生植物來(lái)源。

系統(tǒng)比對(duì)恩平組和文昌組烴源巖特征與原油地球化學(xué)特征，結(jié)果表明，恩平組原油特征與B類(lèi)文昌組烴源巖相近，文昌組和古潛山原油特征與C類(lèi)文昌組烴源巖相似，結(jié)合烴源巖和原油規(guī)則甾烷三角圖(圖13)可知，研究區(qū)“雙古”儲(chǔ)層中的原油與文昌組烴源巖親緣關(guān)系較近。因此推斷，研究區(qū)原油以文昌組烴源巖貢獻(xiàn)為主。

圖13 研究區(qū)烴源巖、原油規(guī)則甾烷三角圖Fig.13 Triangular diagram showing regular steranes for source rocks and crude oil in the study area

4 結(jié) 論

a.文昌組烴源巖沉積環(huán)境為弱氧化環(huán)境，母質(zhì)來(lái)源為陸生-水生混合型。恩平組烴源巖沉積環(huán)境為氧化環(huán)境，為陸源有機(jī)質(zhì)。文昌組烴源巖品質(zhì)整體上優(yōu)于恩平組。通過(guò)生標(biāo)化合物可將烴源巖分為3類(lèi)：A類(lèi)恩平組陸源高等植物輸入型烴源巖，正構(gòu)烷烴單后峰型，萜烷C19TT與C20TT優(yōu)勢(shì)，新藿烷系列低，奧利烷幾乎不可見(jiàn)，甾烷反“L”構(gòu)型，低4-甲基甾烷。B類(lèi)文昌組淺湖-半深湖相烴源巖，正構(gòu)烷烴呈雙峰型，萜烷C21TT或C23TT優(yōu)勢(shì)，低碳數(shù)三環(huán)萜烷含量略高，新藿烷系列高，奧利烷含量高，甾烷系列“V”構(gòu)型為主，高4-甲基甾烷，重排甾烷略低。C類(lèi)文昌組半深湖-深湖相烴源巖，正構(gòu)烷烴呈雙峰型，萜烷C23TT優(yōu)勢(shì)，低碳數(shù)三環(huán)萜烷含量較低，新藿烷系列高，奧利烷含量略低，甾烷系列“V”或“L”構(gòu)型，高4-甲基甾烷，高重排甾烷。

b.文昌組、恩平組和古潛山原油有機(jī)地球化學(xué)特征相似，三環(huán)萜烷C21TT或C23TT優(yōu)勢(shì)，表明其陸生-水生混合有機(jī)質(zhì)來(lái)源；甾烷呈現(xiàn)出“L”構(gòu)型，指示原油的生物來(lái)源主要為水生低等植物；具有較高的新藿烷和重排甾烷含量，指示淡水沉積環(huán)境。油源對(duì)比結(jié)果表明，研究區(qū)原油主要來(lái)自文昌組半深湖相烴源巖。