宋站南地区葡萄花和扶杨油层的油源分析

王雅春，徐光波，刘洛夫，朱晶光，张洪斌

(1.东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆 163318;2.东北石油大学油气藏形成机理与资源评价黑龙江省重点实验室，黑龙江大庆 163318;3.中国石油大学地球科学学院北京 102249;4.大庆榆树林油田开发有限责任公司，黑龙江肇东 151100;5.大庆油田有限责任公司第四采油厂，黑龙江大庆163511)

宋站南地区葡萄花和扶杨油层的油源分析

王雅春1，2，3，徐光波1，刘洛夫3，朱晶光4，张洪斌5

(1.东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆 163318;2.东北石油大学油气藏形成机理与资源评价黑龙江省重点实验室，黑龙江大庆 163318;3.中国石油大学地球科学学院北京 102249;4.大庆榆树林油田开发有限责任公司，黑龙江肇东 151100;5.大庆油田有限责任公司第四采油厂，黑龙江大庆163511)

根据烃源岩、原油地球化学特征，对宋站南地区葡萄花、扶杨油层进行油源对比分析。结果表明：宋站南区葡萄花油层、扶杨油层的油同源，并与三肇凹陷的葡萄花油层、扶杨油层的油同源，均主要来自于青一段烃源岩，其次来自于青二、三段烃源岩;宋站南油源区内葡萄花油层的油主要由青一段烃源岩生成的油在浮力作用下沿有效的断裂通道运移为主，葡萄花油层的油和青山口组烃源岩大量排出的油在古超压作用下通过T2断裂可以向扶杨油层“倒灌”运移;大型生烃凹陷三肇凹陷的油在有效的断裂、砂体等通道的沟通下，能够输导到宋站南地区。

宋站南地区;三肇凹陷;葡萄花油层;扶杨油层;油源对比

宋站南地区是松辽盆地北部大型生烃凹陷三肇凹陷东北边部的一个古鼻状构造，其一部分位于三肇凹陷油源区内，一部分位于油源区外(以埋深1.75 km为界划分油源区内外)［1］。研究区从新到老钻遇了第四系(Q)、上白垩系明水组(K2m)、四方台组(K2s)、嫩江组(K2n)、姚家组(K2y)、青山口组(K2qn)及下白垩系的泉头组(K2q)等地层，部分深探井钻遇侏罗系(J)地层。研究区除缺失新近系和古近系沉积外，泉二段以上地层均发育完整。姚家组一段的葡萄花油层(P)和泉头组三、四的扶余油层(F)、杨大城子油层(Y)(合称扶杨油层FY)是油气勘探的主力目的层。到目前为止，葡萄花油层见工业油流井3口，扶杨油层13口井获工业油流，3口井获低产油流，展示了良好的油气前景，但油气的来源以及油气运移机制等问题一直制约着该区油气勘探开发的部署，而且前人对该区有关方面的研究较少。笔者通过油源对比，分析研究区葡萄花油层、扶杨油层油的来源，讨论葡萄花油层、扶杨油层油可能的运聚机制，为宋站南地区中浅层油气分布规律的研究和下一步的勘探开发工作提供依据。

1 可能的烃源岩

一般认为在陆相条件下，暗色泥岩是最主要的烃源岩。根据三肇凹陷的沉积特点和前人的分析，最大湖泛时期沉积的青山口组和嫩江组是三肇凹陷暗色泥岩最发育的层位。实际的钻探结果也显示，从泉头组四段(q4)、泉头组三段(q3)到嫩江组一段(n1)地层中，青山口组一段(qn1)和嫩一段是本区暗色泥岩最发育的层位，其次为青二、三段(qn23)，其他白垩系地层生排烃潜力极小［2-5］。

宋站南地区西南是三肇凹陷，东北是绥化凹陷(图1)。从构造位置上看，宋站南地区的油可能来自三肇凹陷，也可能来自绥化凹陷。研究发现，绥化凹陷的青山口组和嫩江组暗色泥岩埋深过浅，现今的最大镜质体反射率(Ro)值均接近0.5%，大部分尚未进入生烃门限，仅有少部分刚刚进入生烃门限，因此不容易发生排烃作用。如东7井青一段测定了20块样品的Ro值，其中最大值为0.56%，均值为0.49%，有10块样品的Ro值为0.47% ～0.51%;任10井嫩一段测定24块样品的Ro值，其中最大值为0.56%，均值为0.47%。因此，宋站南地区的油来自绥化凹陷的可能性极小。

宋站南地区大部分面积处于大型生油凹陷——三肇凹陷中，说明宋站南地区的油来自三肇凹陷的可能性很大。许多学者的研究也表明三肇凹陷的嫩一段、青一段和青二、三段3套主力烃源岩均已不同程度进入了生、排烃门限，因此可能成为宋站南地区的油源。

图1 宋站南地区构造位置Fig.1 Regional structure unit and location of South Songzhan area

对三肇凹陷和宋站南地区3套主力烃源岩的残余有机碳含量(TOC)、氯仿沥青“A”含量、生烃潜量(S1+S2)、有机质类型、有机质成熟度(Ro)、生烃门限、排烃门限以及生、排烃总量(QP、QE)的研究(表1)可见，三肇凹陷内的青一段、青二、三段、嫩一段暗色泥岩大部分已经进入了生烃门限，而且青一段和青二、三段暗色泥岩大部分进入了排烃门限。源岩生成的油气只有排出了源岩才有可能对油气成藏有贡献，因此从主力源岩的排烃总量来看，三肇凹陷青一段源岩对宋站南地区油气资源量的贡献应该最大，其次是青二、三段。

表1 三肇凹陷主力烃源岩的特征Table 1 Characteristics of main source rocks in Sanzhao depression

2 油源对比

对三肇凹陷和宋站南地区葡萄花油层、扶杨油层油样以及三肇凹陷暗色泥岩样品的地球化学指标进行测定分析，得到了以下3点认识：

(1)宋站南地区葡萄花油层、扶杨油层的油同源。宋站南地区葡萄花、扶杨油层原油样品的饱和烃、芳烃、非烃 +沥青质含量分别为56.40% ～70.58%、17.93% ～ 26.70%、10.00% ～19.80%，生油母质较好，且没有经历过明显的生物降解作用。总烃含量和 w(饱)/w(芳)值比较高，分别为80.19% ～89.99%和2.18～3.85，而且这些原油样品的族组成比较相近(图2)，说明宋站南地区葡萄花、扶杨油层的原油应该同源。另外，从葡萄花、扶杨油层原油样品正构烷烃的分布特征和峰型来看(表2、图3)：色谱分析数据相近，正构烷烃含量曲线均呈单峰态，碳数分布为nC3～nC35，主峰碳数均为nC23;奇偶优势比(OEP)为1.11～1.18，差异较小;原油的姥鲛烷/植烷(w(Pr)/w(Ph))也很接近，为1.12～1.36，平均值为1.22;异构烷烃含量比相邻的正构烷烃含量低，姥鲛烷/正17烷(w(Pr)/w(nC17))、植烷/正18 烷(w(Ph)/w(nC18))分别为0.23～0.37和0.18～0.30，平均值分别为0.32和0.27;原油样品的正构烷烃含量曲线基本重合，说明宋站南地区葡萄花、扶杨油层原油的总体特征比较相近，反映出它们同源。

图2 宋站南地区原油样品族组成三组分图Fig.2 Triangle diagram of group composition of crude oils from South Songzhan area

表2 宋站南地区原油样品饱和烃参数Table 2 Parameters of saturated hydrocarbon of crude oils from South Songzhan area

图3 宋站南地区原油样品的正构烷烃含量分布Fig.3 n-alkane contents of crude oils from South Songzhan area

(2)宋站南地区葡萄花、扶杨油层的油和三肇凹陷的同源。w(Pr)/w(nC17)、w(Ph)/w(nC18)既可以反映原油母质类型，也可以在一定程度上反映成熟度。一般而言，同源油的w(Pr)/w(nC17)、w(Ph)/w(nC18)分布在一条线上，且随着成熟度的增加，w(Pr)/w(nC17)、w(Pr)/w(nC18)值变小［6-8］。宋站南地区葡萄花、扶杨油层油的w(Pr)/w(nC17)、w(Ph)/w(nC18)值与三肇凹陷的基本分布在同一条直线上，说明它们母质类型相同，具有同源特征［1］。w(Pr)/w(Ph)主要与沉积水介质性质有关，而与热演化程度关系不大，即来自于同一油源的原油具有相近w(Pr)/w(Ph)值。宋站南地区与三肇凹陷的原油油藏深度相差近千米，但w(Pr)/w(Ph)值均为1.0～1.4(图4)，属姥植均势，说明两地原油具有大致相同的母质类型及沉积环境，宋站南地区的原油与三肇凹陷的原油可能具有同一来源。同层位间三肇凹陷的原油成熟度略高于宋站南地区原油［1］的，说明宋站南地区的原油部分来源于三肇凹陷。

图4 三肇凹陷和宋站南地区原油w(Pr)/w(Ph)与深度关系Fig.4 Relation of w(Pr)/w(Ph)and depth of crude oils from Sanzhao deprssion and South Songzhan area

(3)宋站南地区葡萄花、扶杨油层的油主要来自青一段源岩，其次来自青二、三段源岩。从三肇凹陷源岩与宋站南地区葡萄花、扶杨油层油样的w(Pr)/w(Ph)值分布来看［1］：三肇凹陷嫩江组w(Pr)/w(nC17)、w(Ph)/w(nC18)值明显比宋站南地区原油的相应值大，说明宋站南地区原油不可能来自三肇凹陷嫩江组;青一段源岩w(Pr)/w(Ph)值分布与油样最为相近，具有很高的重叠度，其次是青二、三段，可以说明青一段和青二、三段源岩是宋站南地区葡萄花、扶杨油层原油的主要来源。正构烷烃的奇偶碳优势比指标OEP是常用于研究成熟度的指标，随着演化成熟，OEP值接近于1。宋站南地区油样OEP值为1.04～1.18，平均值为1.12，三肇凹陷青一段源岩的OEP值为1.01～1.36，平均值为1.13，二者OEP的值非常相似(表3)。三肇凹陷嫩一段OEP均值为1.51，成熟度比宋站南油的成熟度明显偏小，成为油源岩的可能性不大，其次青二、三段源岩的OEP值也与油样的OEP值较为接近(表3)。因此，从OEP值来看宋站南原油接近成熟，它们主要来自三肇凹陷青一段源岩，其次来自青二、三段源岩。

表3 三肇凹陷源岩样品和宋站南地区原油样品的OEP值Table 3 Values of OEP from crude oils in South Songzhan area and those from source rocks in Sanzhao depression

3 油气运移输导通道

3.1 断裂

在松辽盆地区域构造演化的影响下，研究区也经历了断陷期、坳陷期和构造反转期3个大的阶段，同时，发育了不同时期的断裂系统(图5)。

研究区断层200余条，主要断层145条，断层性质主要为正断层。T1～T2-2反射层之间断层数量多，断裂密集，T3反射层以下断层数量明显减少，T5反射层多为延伸大、断距大的基岩深大断裂。T1～T2-2反射层有50多条断层延伸长度大于4 km，70多条断层垂直断距大于30 m。这些延伸长度长，垂直断距大的断裂控制了区域油水分布。断层的展布方向大体上可分为北西向、北东向及南北向断层，其中，北东向断层最发育，数量最多。

利用构造图拆分方法将研究区内的断裂拆分成4种类型(图5)：①断陷期形成拗陷期继续活动的断裂，这种断裂类型是从T5或T4反射层断至T2或T1反射层的断裂，宋站地区这类断裂主要有4条;②断陷期形成拗陷期和构造反转期活动的断裂，这种断裂是从T5或T4反射层断至T06反射层的断裂，这类断裂共有9条;③拗陷期形成构造反转期继续活动的断裂，这种断裂是T3或T2反射层断至T06反射层的断裂，在宋站地区这类断裂共有31条，全区均有分布;④拗陷期形成的断裂，这种断裂包括仅断穿 T3、T2、T11、T1反射层的断裂，这类断裂在研究区分布最为广泛，大部分以北北东和北北西走向，少量近南北向和北西向走向。

尽管活动的断裂能够起到输导油气的作用，但目前宋站南地区有多套含油气层系，所以起输导通道作用的断裂也就各不相同。

(1)扶杨油层油气运移输导断裂。油源对比表明，研究区扶杨油层油主要来自青一段源岩，青一段源岩层位于扶杨油层上方，扶杨油层属于上生下储型油藏，但研究区只有一部分在源岩排烃门限范围内(油源区内)，另一部分未进入排烃门限，油源应为进入排烃门限的青山口组烃源岩。有学者研究表明，三肇凹陷青一段源岩层是超压地层，它可以使生成的油气沿断裂向下“倒灌”运移至扶杨油层［9-11］，连接青一段源岩与扶杨油层的断裂为断陷期形成拗陷期和构造反转期活动的断裂和拗陷期形成构造反转期继续活动的断裂(断穿 T2—T11反射层的断裂)，三肇凹陷范围内扶杨油层的这种断裂广泛分布，青山口组源岩大量排出的油应该是通过这些断裂向下“倒灌”运移至扶杨油层，本研究区亦如此。研究区未进入排烃门限区域的油应来源于三肇凹陷扶杨油层和本区已进入扶杨油层的油通过断裂和砂体的有效匹配侧向运移。

图5 宋站南地区不同时期断裂系统的分布Fig.5 Faults movement during different tectonic periods in South Songzhan area

(2)葡萄花油层油运移的主要输导通道。葡萄花油层油源岩区内源岩生排出的油及运移至扶杨油层中的油只能通过断穿T2—T11反射层的断裂向上覆葡萄花油层中运移和聚集。由图5可以看出，宋站南地区的这些断裂走向以近南北向和北西西向为主，断裂规模相对较小，但这些断裂在活动、开启时可以将青一段和青二、三段源岩排出的油或下伏扶杨油层中的油气输导至上覆葡萄花油层。未进入排烃门限区域的油也应为三肇凹陷和研究区已进入葡萄花油层的油在断裂和砂体的沟通作用下侧向运移的结果。

3.2 砂体

葡萄花油层储层主要是水下分流河道砂、砂坝和席状砂，扶杨油层为物源近南北向的河流相沉积，主要发育河道、决口河道、废弃河道等沉积微相。储层主要为河道砂和砂坝。从砂体展布特征研究来看，工区扶杨油层、葡萄花油层砂体并不发育，并未形成大面积连片。各小层砂体纵向不能错叠连片。油仅靠砂体不能进行长距离的侧向运移，而只有长期活动的断层在成藏关键时刻再活动可以纵向上沟通砂体，形成连续的侧向运移通道。

4 结论

(1)宋站南地区葡萄花、扶杨油层的原油同源，并主要来源于青一段源岩，其次来源于青二、三段源岩。宋站南地区油源区内葡萄花油层的油主要以青一段源岩生成的油在浮力作用下沿有效的通道运移至其中为主;葡萄花油层的油也可以在古超压作用下通过沟通源岩和储层的断裂向扶杨油层“倒灌”运移。

(2)宋站南地区葡萄花、扶杨油层与三肇凹陷的油同源。生烃凹陷三肇凹陷的油在有效的断裂、砂体等通道的沟通下，能够发生侧向运移，被输送到宋站南地区。

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Oil-source correlation of Putaohua and Fuyang oil layers in South Songzhan area，Songliao Basin

WANG Ya-chun1，2，3，XU Guang-bo1，LIU Luo-fu3，ZHU Jing-guang4，ZHANG Hong-bin5
(1.Earth Science College，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China;2.Provincial Key Laboratory for Formation Mechanism of Oil-Gas Reservoirs and Resources Assessment，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China;3.College of Geoscience in China University of Petroleum，Beijing 102249，China;4.Daqing Yushulin Oilfield Development Company Limited，Zhaodong 151100，China;5.The Forth Oil Recovery Factory of Daqing Oilfield Company Limited，Daqing 163511，China)

According to the geochemical characteristics of source rocks and crude oils，the oil-source correlation of Putaohua and Fuyang oil layer in South Songzhan area，Songliao Basin was analyzed.The results show that the oils of Putaohua and Fuyang oil layer in South Songzhan area and in Sanzhao depression have the same source and the oils are all mainly derived from the hydrocarbon source rock of the first member of Qingshankou formation，second from the second and third member of Qingshankou formation.Inside the oil source area of South Songzhan，the oil of Putaohua layer is mainly from the oil generated from the first member of Qingshankou formation and the oil migrates along the effective faults due to the buoyancy of water.Under the effect of paleo-overpressure，the oil of Putaohua layer together with the oil expelled from the Qingshankou formation can migrate downward into Fuyang payzone along the T2faults.The oil from Sanzhao depression，the large hydrocarbon-generating depression of the basin，can be effectively transported to South Songzhan area through the path of faults and sandbody.

South Songzhan area;Sanzhao depression;Putaohua oil layer;Fuyang oil layer;oil-source correlation

TE 122.114

A

10.3969/j.issn.1673-5005.2011.03.007

1673-5005(2011)03-0036-06

2010－11－12

国家自然科学基金项目(41072163)

王雅春(1967－)，女(汉族)，吉林长春人，教授，博士后，现主要从事石油地质方面的研究工作。

(编辑 徐会永)