渤海湾盆地沧东凹陷古近系原油地球化学特征及油源分析

田苗苗 毛治超

摘      要：对渤海湾盆地沧东凹陷采集的74个原油样品进行了地球化学特征分析，研究了原油的族组分、成熟度和生物标志化合物特征。结合区域地质背景分析了沧东凹陷的油源。研究表明：沧东凹陷不同地区、不同层位的原油都具有相同或相似的族组分组成;成熟度处于低熟与成熟阶段;正构烷烃碳数范围为C15～C38，以C23为主峰，呈单峰正态分布，具有明显的奇碳优势;从原油的Pr/nC17和Ph/nC18关系中看出，原油均形成于还原环境;规则甾烷呈现出C27甾烷

关  键  词：原油;生物标志化合物;油源对比;沧东凹陷;渤海湾盆地

中图分类号：TE122.114       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）11-2528-05

Geochemical Characteristics of Crude Oil and Oil Source

Analysis of Cangdong Sag in Bohai Bay Basin

TIAN Miao-miao， MAO Zhi-chao

（Key Laboratory of Petroleum Resources and Exploration Technology of Ministry of Education，Yangtze University，

Wuhan 430100， China）

Abstract： The geochemical characteristics of 74 crude oil samples collected from Cangdong Sag of Bohai Bay Basin were analyzed， and the group component， maturities and characteristics of biomarkers of the crude oil were studied. Combined with regional geological background， the oil source of Cangdong Sag was analyzed. The research results show that crude oils of different strata in different regions have the same or similar group component. And maturity is at low maturity and maturity stage. The carbon number range of n-alkane ranges from C15 to C38， with C23 as the main peak， showing a single peak normal distribution， which has obvious odd carbon number predominace. From the relationship between Pr/nC17 and Ph/nC18 of crude oil， it can be seen that crude oil was formed in a reducing environment. Regular steranes showed the distribution of C27 steranes <C28 steranes <C29 steranes， indicating that the organic source of biomass appeared as a source of terrestrial plants. According to the comparison of oil sources， it can be considered that the crude oil in Cangdong Depression is a type of crude oil derived from a single source or mainly from the same source rock.

Key words： Crude oil; Biomarker; Oil-source correlation; Cangdong Sag; Bohai Bay Basin

 滄东凹陷位于渤海湾盆地中南部黄骅坳陷孔南地区西北部，勘探面积约为4 700 km2，是黄骅坳陷中的第二大富油凹陷。沧东凹陷生烃层系比较集中，原油主要富集在孔店组和沙河街组。目前已探明石油储量达到4.1×108 t，是我国重要的油气勘探地之一[1-2]。

本文通过对采集于沧东凹陷74口井的原油进行的原油族组分、成熟度以及生物标志化合物特征研究，综合评价不同层系的原油地球化学特征。

1  地质背景

东北走向的沧东凹陷位于渤海湾盆地黄骅盆地南部。它是东部徐黑断裂和西部沧东断裂的不对称半地堑，北部为孔店隆起，南部为东光隆起。沧东凹陷可划分为5个不同的构造单元，即孔店构造带、舍女寺断裂带、孔东斜坡、孔西斜坡和南皮斜坡[3]（图1）。

作为巨型渤海湾盆地的一个组成部分，沧东凹陷也是在中生代基底上发育的，经历了两个主要的构造演化阶段，即古近纪期间的裂谷阶段和自新近纪以来的裂谷后阶段[4]。沧东凹陷古近系一套广覆型沉积的泥页岩，地层由古近系孔店（Ek）、沙河街（Es）和东营（Ed）地层，新近系馆陶（Ng）和明化镇（Nm）地层，第四纪平原（Qp）地层组成[5]。

2  原油地球化学特征

2.1  原油的族组成

沧东凹陷原油族组成分析数据显示，不同地区、不同层位的原油都具有相同或相似的族组分组成（图2）。饱和烃质量分数分布在26.17%～71.81%之间，平均值为47.09%;芳烃质量分数分布在1.63%～39.84%的范围内，平均值为19.80%;非烃+沥青质的质量分数范围为4.71%～38.1%，平均值为17.14%。从原油的族组分组成来看，沧东凹陷原油属于同一种原油。

2.2  原油的成熟度

利用原油中甾烷的异构体比值C29甾烷    20S/（20S+20R）与C29甾烷ββ/（αα+ββ）能很好地表征原油的成熟度[6]。C29甾烷20S/（20S+20R）比值在0.28～0.55之间，C29甾烷ββ/（αα+ββ）比值范围为0.24～0.55。大部分样品的有机质热演化处在低成熟度阶段，少部分样品有机质热演化到达成熟阶段。原油的成熟度与Ro划分的烃源岩成熟度完全一致。

2.3  生物标志化合物特征

2.3.1  正构烷烃和类异戊二烯烃特征

正构烷烃系列是原油中的优势组分，也是一类引起关注较早和研究程度较深的生物标志物，不仅能提供生烃母质方面的信息，而且还能反映烃源岩的沉积环境，评价生油岩以及用于油源对比[7]。由原油饱和烃色谱分析可见，74个原油样品中正构烷烃的碳数分布范围都在C15～C38，呈单峰正态分布，绝大多数主峰碳为C23;轻重烃∑C21-/∑C22+比值为0.21～3.89，其中小于1.0的占0.98，显示出重烃组分的较大优势;CPI和OEP都明显大于1，具奇碳优势[8]。

可以看出，沧东凹陷不同地区、不同层位的原油，其正构烷烃的分布形态、参数完全一致，表明沧东凹陷的原油来源、成藏演化过程、微生物的降解等相同。仅有极少数原油例外。

类异戊二烯烷烃类在油源对比方面有着重要意义，其中姥蛟烷（Pr）和植烷（Ph）是类异戊二烯烷烃类中最常用的标志化合物。原油的Pr/nC17分布在0.25～7.77，平均值为0.72;Ph/nC18分布在0.26～8.26，平均值为0.87;Pr/Ph分布范围为  0.57～0.98，均值为0.75[8]。从原油的Pr/nC17和Ph/nC18关系图（图3）上可以看出，不同地区、不同层位中的原油均形成于还原环境，只有中生界个别原油样品位于弱还原-弱氧化的混合带。

2.3.2  甾烷类化合物特征

沧东凹陷原油样品中甾烷的质量分数较高，从饱和烃m/z217质量色谱图上可以看出，所有原油样品都呈现出C29甾烷>C28甾烷>C27甾烷的分布特征（图4），不同地区、不同的生产井、不同的产油层位的原油都相同。

近年来，一些学者对用C29甾烷作为陆源标志物的可靠性提出怀疑[9]，在许多缺乏陆生植物的前泥盆纪沉积的油以及一些碳酸盐岩来源的油具有丰富的C29甾烷，它们的烃源岩很少有高等植物生源的输入[8]。

因而，在用规则甾烷的分布来确定有机质来源时要审慎。甾烷异构体比值C29ααα20S/（20S+20R）与C29ββ/（αα+ββ）来判断成熟度参数在前面已作了说明。

2.3.3  萜烷類化合物特征

沧东凹陷原油样品中藿烷类组成分布、组成丰度和分布模式基本相同，均以17α（H），21β（H）-C30藿烷为主峰，其碳数分布范围一般为C29～C35，检测到的藿烷系列有17α（H），21β（H）-藿烷系列、     17β（H），21α（H）-莫烷系列、17α（H）-重排藿烷系列。同时检测到一定丰度的伽马蜡烷。

伽马蜡烷的前身物是原生动物四膜虫中的四膜虫醇，高质量分数的伽马蜡烷一般与高盐度水体或水体分层有关，是一个异常盐度的标志[8]。沧东凹陷原油样品中伽马蜡烷/C30藿烷的比值在0.12～0.33之间（表1），平均值为0.17。

3  油源分析

3.1  烃源岩地球化学特征

对沧东凹陷沙三段、孔一上和孔二段的泥页岩做了有机地球化学的分析测试。据资料显示[10-11]，孔二段地层以黑色泥页岩为主，夹中-细砂岩及少量玄武岩夹层，平均厚度400 m，是良好的烃源岩;孔一段地层平均厚度1 000 m，下部以一互层状红色泥岩、砂质泥岩与砂岩、砂砾岩为主，上部发育有暗色的膏泥、泥膏岩层;沙三段地层以细砂岩、暗色泥岩为主，富含微生物化石，地层稳定，平均地层厚度600 m。孔二段烃源岩中TOC大于0.5%的占77.39%，TOC大于1%的占66.33%，具有很高有机质丰度，孔一上烃源岩中TOC大于0.5%的占12.90%，TOC大于1%的仅占3.23%，大多数样品的TOC都小于0.5%这一阈值;沙三段烃源岩中TOC大于0.5%的占48%，TOC大于1%的占38%，沙三段的有机质丰度约优于孔一上。从地层岩性与有机质丰度来看，在沧东凹陷只有孔二段烃源岩才具有大规模生烃并形成油藏的物质条件，沙三段、孔一段局部的暗色泥页的生烃排烃只会是少量或辅助性的。从沧东凹陷原油与烃源岩参数对比表（表1）可以看出，沙三段沉积环境属于一个弱氧化-氧化的环境;孔一上沉积环境与沙三段类似，也是以偏弱氧化为主的沉积环境，少量不还原沉积环境;孔二段沉积环境为弱还原-还原环境，有利于有机质的保存，形成好的烃源岩。另外，从主峰碳、规则甾烷分布特征原油与孔二段具有亲缘关系，都是以C23为主，呈C27甾烷

3.2  油源对比

油源的对比表明（表1），沧东凹陷的原油主要来自孔二段烃源岩，两者之间具有显著的亲缘关系;孔一上、沙三段的有机质也有少量的生烃排烃过程，对原油的形成具有一定的贡献。

4  结 论

1）沧东凹陷不同地区、不同层位的原油都具有相同或相似的族组分组成;成熟度处于低熟与成熟阶段;正构烷烃碳数范围为C15～C38，以C23为主峰，呈单峰正态分布，具有明显的奇碳优势;从原油的Pr/nC17和Ph/nC18关系中看出，原油均形成于还原环境;规则甾烷呈现出C27甾烷

2）通过油源对比分析可以认为，沧东凹陷原油是来源于单一源或者说主要是来源于同一套烃源岩的一种类型的原油。

参考文献：

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