潍北凹陷烃源岩特征及油源对比分析

徐昊清

（中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257015）



潍北凹陷烃源岩特征及油源对比分析

徐昊清

（中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257015）

摘 要：以原油和烃源岩饱和烃色谱、色谱-质谱分析为基础，对潍北凹陷孔店组烃源岩的地化特征和源—藏空间对应关系进行了分析。研究表明，孔二段烃源岩是潍北凹陷重要的油气来源，其中孔二上烃源岩有机质丰度最高，品质最好，其次为孔二中烃源岩，它们在伽马蜡烷含量、姥植比和成熟度等指标上存在明显的差异。油源对比结果表明，已发现的孔一段、孔二上亚段的原油主要来源于北部洼陷带的孔二上亚段烃源岩，孔二中亚段原油和孔三段原油来源于北部洼陷带孔二中亚段烃源岩，孔二下亚段烃源岩所生成的原油多为近源成藏。

关键词：潍北凹陷；孔店组；烃源岩；生物标志化合物；油源对比

大量的油气勘探实践与地质综合研究表明，潍北凹陷的资源潜力较大，油气藏类型多样，是胜利油区外围盆地今后发展勘探的重要后备战场之一。但是受走滑构造的影响，潍北凹陷成藏条件复杂、油气分布不均，源与藏的空间对应关系不明确，严重制约了该区下一步的油气勘探。油源对比作为明确烃源岩与其产物关系的重要手段，对于确定生烃层段和生烃灶，分析油气的运移过程，建立源与藏的成因关系具有重要的作用［1-5］。因此，笔者根据原油和烃源岩的生物标志化合物特征，结合地质背景，对已发现原油和烃源岩的关系进行了精细对比，以期为该区的下一步勘探方向提供依据。

1 研究区概况

潍北凹陷是昌潍坳陷的一个次级构造单元，位于沂沭断裂体系内，是一个以第三系始新统为主的、呈北断南超的不对称箕状凹陷。东以昌邑—大店断裂与鲁东隆起相邻，西为鄌郚—葛沟断裂，北以古城—潍河口断层为界与潍北凸起相接，南与潍县凸起相邻，勘探面积880 km2。潍北凹陷分为北部洼陷带，南部斜坡带，灶户鼻状构造带及瓦城断阶带等四个次级构造单元（图1）。

图1 潍北凹陷构造单元划分图

潍北凹陷钻井揭露的最老地层为白垩系王氏组，新生界古近系主要沉积了孔店组和沙河街组。受始新世末期构造活动的影响，盆地整体抬升，遭受长期的风化剥蚀，使得沙河街组残缺不全，仅保留部分沙四段，同时在盆地南部斜坡带孔店组部分地层也遭受剥蚀。新近纪随着区域性沉降，盆地又沉积了馆陶组、明化镇组和第四系平原组。

2 烃源岩特征

潍北凹陷的烃源岩主要发育在孔二段中，存在暗色泥岩、油页岩、灰质泥岩三种类型。孔店组沉积时期为含盐度低的弱还原—弱氧化湖沼相环境。受沉积环境、母质来源、埋深等条件的影响，孔二段烃源岩可分为上、中、下三个亚段，在不同构造带具有一定的地化特征差异性。

2.1 有机质丰度

根据陆相烃源岩有机质丰度评价指标判别标准［6-7］，利用总有机碳含量（TOC），氯仿沥青“A”和热解参数对潍北凹陷烃源岩品质进行了评价。从层位上来看，优质烃源岩主要分布在孔二上、中亚段，孔二下亚段烃源岩生烃潜量（S1+ S2）及有机碳含量普遍较低，属于差 ～ 中等烃源岩（图2）。研究区不同岩性的烃源岩有机质丰度差别明显：油页岩、灰质泥岩作为典型的有机质富集层，其有机质丰度远远好于暗色泥岩，前者是后者的5 ～ 10倍（表1）。总体来看，孔二上亚段烃源岩较孔二中、下亚段烃源岩有机质丰度高。

图2 潍北凹陷不同层位烃源岩S1+ S2与TOC关系图

表1 潍北凹陷不同类型烃源岩综合评价

2.2 有机质类型

潍北凹陷不同岩石类型烃源岩的有机显微组分具有差异，表现出从油页岩、灰质泥岩到暗色泥岩，腐泥组分和壳质组分等生油显微组分逐渐减少，惰性组分依次增多（表2）。根据实测样品数据，潍北凹陷孔二段油页岩、灰质泥岩的有机质类型以Ⅰ、Ⅱ型为主，两类烃源岩中Ⅰ、Ⅱ型干酪根分别占样品总数的95%和79%；暗色泥岩以Ⅲ型为主，占样品总数的62%。从层位上来看，孔二上亚段烃源岩有机质类型好，Ⅰ、Ⅱ型比例为75%；孔二中、下亚段烃源岩干酪根以Ⅲ型为主，占样品总数的60%左右，Ⅱ型次之，Ⅰ型最少。

2.3 生物标志物特征

根据饱和烃色谱和色-质谱分析，表明潍北凹陷不同层位烃源岩的生物标志物特征差异明显。孔二上和孔二下亚段的烃源岩具有低Pr/Ph的特征，比值为0.30 ～ 0.97，而孔二中亚段烃源岩的Pr/Ph为0.44 ～ 5.01，比值变化范围较大。甾烷的含量在不同层位差别也比较明显：孔二上亚段烃源岩C27ααα（20R）规则甾烷含量与C29ααα（20R）规则甾烷含量的比值为1.51 ～ 2.35，表明母质来源为低等水生生物为主；孔二中、下亚段烃源岩中C27ααα（20R）规则甾烷含量与C29ααα（20R）规则甾烷含量的比值为0.35 ～ 0.95，表明母质来源以高等植物为主。此外，成熟度指标C29规则甾烷20S/（20S+20R）和αββ/（αββ + ααα）孔二中、下亚段烃源岩要明显高于孔二上亚段烃源岩，表明水体环境的伽马蜡烷含量也表现出较大的差异：孔二上、孔二下亚段的烃源岩具有低伽马蜡烷含量的特征，说明烃源岩形成时水体盐度低，伽马蜡烷指数小于0.29；而孔二中亚段烃源岩形成时水体盐度多变，伽马蜡烷指数为0.14 ～ 1.25。

上述特征为分析油气来源提供了地质依据。

3 原油地化特征与成因分析

通过对32个原油样品的地化特征数据统计，发现孔二上亚段和孔一段原油的成熟度相对较低，而孔二中、下亚段原油具有较高的成熟度。孔一段和孔二上亚段原油的C27、C28、C29规则甾烷呈近“V”型分布，说明母质来源为陆源高等植物和水生生物的共同输入，水生生物略占优势；伽马蜡烷含量低，伽马蜡烷指数介于0.13 ～ 0.34，表明烃源岩形成时水体盐度低；孔二中、下亚段及孔三段原油的C27、C28、C29规则甾烷呈近反“L”型分布，即C29ααα（20R）规则甾烷占据优势，反映生烃母质以陆源高等植物为主，伽马蜡烷含量变化大，表明烃源岩形成时水体盐度多变。原油整体的特征与北部洼陷带和东部鼻状带的孔二上和孔二中烃源岩特征相似，具体油-源对比分析如下：

3.1 正构烷烃碳数分布对比

正构烷烃碳数分布特征可以较好地表明原始母源的供应，是油源对比的良好指标之一。根据潍北凹陷不同层系烃源岩与原油样品的正构烷烃碳数分布特征进行对比，发现研究区东部地区的孔一段、孔二上亚段的原油与北部洼陷带孔二上亚段烃源岩的正构烷烃主峰碳数分布相似（图3a），推测东部地区浅层的原油来源于北部洼陷带孔二上亚段烃源岩；而灶户鼻状带孔三段、孔二中亚段原油与北部洼陷带昌67井的孔二中亚段烃源岩的正构烷烃碳数分布曲线具有相似性（图3b），推测鼻状带较深层系的原油主要来自于孔二中亚段的烃源岩。

图3 潍北凹陷烃源岩和原油正构烷烃碳数分布特征

3.2 生标参数相关性对比

由于潍北凹陷烃源岩岩性多样、分布区域广且层位多，指标间差异较明显，用单一指标很难正确识别出原油的来源，因此采用多指标对比的方法判断油气的成因。根据原油成熟度和伽马蜡烷含量的关系图，可以看出埋藏层系相对较浅的原油成熟度偏低，与孔二上亚段烃源岩相似度较高；而昌39井、昌41井孔三段原油、昌83井孔二中亚段原油与北部洼陷带昌67井孔二中亚段烃源岩相似性较高，可以进一步推测油气来源（图4）。

图4 潍北凹陷烃源岩与原油伽马蜡烷/C30藿烷与Ts/ （Ts+Tm）相关图

3.3 甾萜类谱图特征对比

结合甾烷、萜烷谱峰分布特征，对已发现的原油进行了相似性归类，大致分为两种来源。第一类原油来源于北部洼陷带的孔二上亚段烃源岩，如昌62井、昌70井、昌90井、昌64井等，这些原油多分布于孔一段和孔二上亚段为主的层系，分布相对较浅（图5a）；第二类原油是分布在灶户断鼻带的昌68等井孔二中亚段的原油和昌36等井的孔三段层系中，这些原油与洼陷带昌67井孔二中亚段烃源岩表现出相似的甾、萜烷谱图特征（图5b）。据此可以推断出研究区已发现的较深层系（孔二中亚段、孔三段）的原油主要来源于孔二中亚段烃源岩。

图5 潍北凹陷烃源岩和原油甾烷萜烷质量色谱图特征对比

综上所述，潍北凹陷已发现的原油来源具有明显的规律性，其中东部地区的孔一段、孔二上亚段的原油主要来源于北部洼陷带的孔二上亚段烃源岩；而孔二中亚段原油和孔三段的原油来源于北部洼陷带孔二中亚段烃源岩；孔二下亚段烃源岩生油能力较弱，生成的油气仅在生烃中心附近聚集成藏，为近源成藏。

4 结论

（1）潍北凹陷孔二段油页岩、灰质泥岩的有机质类型好，丰度高，为优质烃源岩；孔二上亚段烃源岩有机质丰度最好，孔二中亚段次之，孔二下亚段最差；三者在伽马蜡烷含量、姥植比和成熟度等指标上存在明显的差异。

（2）潍北凹陷已发现孔一段、孔二上亚段的原油来源于北部洼陷带的孔二上亚段烃源岩，孔二中亚段原油和孔三段的原油来源于北部洼陷带孔二中亚段烃源岩；不同层系生成的原油具有各自的运聚规律。

参考文献：

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中图分类号：TE122.1

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.032

文章编号：1008-2336（2016）02-0032-05

收稿日期：2015-12-03；改回日期：2016-01-23

作者简介：徐昊清，男，1983年生，工程师，2009年毕业于中国石油大学（华东）矿产普查与勘探专业，获硕士学位，从事石油地质综合研究工作。E-mail：xhq19830101@163.com。

Characteristics of Source Rock and Oil-Source Correlation in Weibei Sag

XU Haoqing
（Exploration and Development Research Institute of Shengli Oilfield Company， SINOPEC， Dongying Shandong 257015， China）

Abstract：Based on the analysis of saturated hydrocarbon chromatography and chromatography-mass spectrometry of crude oil and source rocks， the author studied the geochemical characteristics of source rocks in Kongdian Formation and space corresponding relation of source rocks with reservoirs in Weibei Sag. It indicates that the 2nd member of Kongdian Formation is the important source rock of oil and gas. Of which the upper part， with highest abundance of organic matter and superior quality， is the dominant contributor， and the middle part， with signifcant different in gammacerane content， ratio of pristine/phytane and maturity， acts as the secondary. Oil-source correlation indicates that both of the crude oil discovered in 1st member of and upper part of the 2nd member of Kongdian Formation were sourced from the source rocks of the upper 2nd member of Kongdian Formation in northern sag， and the crude oil from the middle part of the 2nd member or 3rd member of Kongdian Formation were from the 2nd member of Kongdian Formation of the same sag，whereas the oil generated from the lower part of the 2nd member of Kongdian Formation mainly accumulated near source.

Keywords：Weibei Sag； Kongdian Formation； source rocks； biomarker； oil-source correlation