渤海遼西凹陷原油地球化學特征及地質意義

　　[摘要]探討遼西凹陷原油地球化學特征的差異性成因。利用原油物性、族組成、生物標志物、碳同位素等方法，研究顯示：原油包括輕質油、稠油、特稠油3種類型，從北洼向南洼原油物性依次變差。輕質原油主要分布在北洼，稠油在3個洼陷均有分布，特稠油主要分布在南洼館陶組。北洼原油整體成熟度中等，但油源和受降解程度差異較大，可分為4類原油，其中有2類原油的碳同位素顯示主要為沙四段烴源巖供烴，只是伽馬蠟烷含量不同，顯示沙一段烴源巖供烴量不同，且它們均未遭受生物降解。

　　另外2類原油則為沙三段烴源巖供烴為主，混入少量沙一段烴源巖供烴，飽和烴色譜特征顯示一個遭受嚴重生物降解，而另一個未遭受生物降解。中洼原油沉積環(huán)境偏氧化、高成熟度、遭受嚴重生物降解，其油源以沙三段烴源巖為主，混入少量沙一段。南洼原油沉積環(huán)境偏氧化、低成熟度、遭受強烈生物降解，以沙三段烴源巖供烴為主，混入少量沙一段。油藏層位和埋深控制了原油遭受生物降解程度，烴源巖熱演化程度控制了原油成熟度，沙四段烴源巖分布和沉積環(huán)境控制了供烴層位。

　　[關鍵詞]遼西凹陷,生物降解,生物標志物,碳同位素,油源對比

　　遼西凹陷是渤海海域重要的油氣產區(qū)和未來儲量增長的后備區(qū)之一，該凹陷位于遼東灣地區(qū)西部，其勘探始于20世紀80年代，歷經30余年勘探發(fā)現(xiàn)多個油氣田和含油氣構造。自油氣發(fā)現(xiàn)之初至今，已有不少學者對其油氣來源開展了相關研究[1-6]，但這些研究或是針對整個遼東灣地區(qū)的宏觀研究，或是專注個別油氣藏的精細研究，或是更為注重烴源巖評價。

　　遼西凹陷作為渤海海域勘探程度較低的區(qū)域依然具有巨大潛力，特別是近些年勘探力度加大，持續(xù)有油氣發(fā)現(xiàn)，因此，加強3個洼陷的原油地球化學特征及油源的差異性研究對本區(qū)勘探意義重大。筆者針對性地選取了8個典型油田和含油氣構造的原油樣品，通過原油物性及生物標志物分析，探討已發(fā)現(xiàn)的3個洼陷原油的油源差異性特征。

　　1地質背景

　　遼西凹陷是下遼河西部凹陷向渤海海域的自然延伸，是呈北北東.南南西走向的箕狀凹陷，屬于渤海灣盆地北部的一個Ⅲ級構造單元[7-10]。遼西凹陷面積約3830km2，東斷西超，東部以遼西1號斷層為界與遼西低凸起相接，西部以緩坡與燕山褶皺帶相鄰，從北向南依次分為北洼、中洼、南洼3個次級洼陷[7]。

　　各洼陷均經歷了斷陷期、斷拗期和拗陷期3個演化階段，從早到晚依次發(fā)育古近系沙河街組、東營組，新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組和平原組，其中烴源巖主要是沙河街組第四段、第三段、第一段(分別簡稱為“沙四段、沙三段、沙一段”)和東營組第三段(簡稱“東三段”)泥巖。在遼西凹陷的勘探發(fā)現(xiàn)了多個油氣田和含油氣構造，但3個洼陷發(fā)現(xiàn)油田的數(shù)量和分布區(qū)域差異很大。

　　在北洼陡坡帶和緩坡帶均有規(guī)模性發(fā)現(xiàn)，包括緩坡帶的錦州9.3油田(JZ9.3)、錦州14.2含油氣構造(JZ14.2)、錦州25.1油田(JZ25.1)和陡坡帶的錦州20.2北油田(JZ20.2N);中洼僅在內部發(fā)現(xiàn)了綏中29.4含油氣構造(SZ29.4);南洼發(fā)現(xiàn)主要集中在陡坡帶，包括旅大5.2北油田(LD5.2N)、旅大5.2油田(LD5.2)、旅大4.2油田(LD4.2)。

　　2原油物性及地球化學特征

　　2.1原油物性

　　在遼西凹陷的原油主要賦存于沙二段(E3狊2)、沙三段(E3狊3)、東二段(E3犱2)、館陶組(N1犵)，按照原油物性可分為輕質油、稠油、特稠油(表1)。北洼沙河街組主要為輕質原油，JZ20.2N、JZ14.2、JZ25.1原油密度(ρ)為0.8329～0.8646g/cm3，黏度(η)為3.313～8.239mPa·s，含蠟量(質量分數(shù)：狑蠟)為16.65%～19.8%，屬于高蠟油。

　　JZ9.3東二段為稠油，原油密度為0.9425g/cm3，黏度為89.8mPa·s，含蠟量為4.85%，屬于含蠟油。中洼SZ29.4東二段主要為稠油，原油密度為0.9488g/cm3，黏度為206.3mPa·s，含蠟量為4.54%，屬于含蠟油。南洼東二段原油主要為稠油，LD5.2、LD4.2原油密度為0.9582～0.9862g/cm3，黏度為414.7～4591mPa·s，含蠟量為2.29%～2.68%，屬于低蠟油;LD5.2N館陶組原油為特稠油，原油密度為1.0061g/cm3，黏度為52.335Pa·s，含蠟量為1.65%，屬于低蠟油。

　　整體來說，遼西凹陷原油賦存層位從北洼→中洼→南洼依次變淺，油品性質從北洼→中洼→南洼依次變差。

　　2.2原油族組成

　　一般來說，原油族組成中飽和烴含量越高，原油成熟度越高;原油中非烴和瀝青質含量高是與低熟原油或者生物降解造成的稠油相關[11]。JZ20.2N、JZ14.2、JZ25.1原油飽和烴的質量分數(shù)高達59.29%～65.00%，非烴和瀝青質的質量分數(shù)為10.50%～18.81%，表明原油成熟度較高;JZ9.3原油飽和烴的質量分數(shù)為37.78%，非烴和瀝青質的質量分數(shù)高達25.19%，這是由于生物降解造成的。

　　中洼SZ29.4原油飽和烴的質量分數(shù)為48.21%，非烴和瀝青質的質量分數(shù)高達24.67%，表明其生物降解程度略低于JZ9.3。南洼飽和烴含量整體較低，LD5.2N原油飽和烴的質量分數(shù)僅為27.76%，非烴和瀝青質的質量分數(shù)高達40.38%，為遼西凹陷之最，表明其生物降解程度最高;LD4.2、LD5.2原油飽和烴的質量分數(shù)高達40.19%～47.32%，非烴和瀝青質的質量分數(shù)為18.04%～28.37%，表明其降解程度與SZ29.4相當。

　　整體來說，遼西凹陷北洼原油成熟度較高，中洼和南洼受降解程度高;沙河街組原油整體成熟度高，不受生物降解影響;東營組原油受相當程度的生物降解;館陶組原油遭受強烈生物降解。

　　2.3原油正構烷烴及類異戊二烯烷烴

　　遼西凹陷埋深不超過2km的原油普遍遭受了不同程度的生物降解，導致其正構烷烴消耗殆盡，類異戊二烯烷烴形態(tài)不完整，能提供的地質信息有限。8個原油樣品正構烷烴及類異戊二烯烷烴參數(shù)和色譜特征表明，位于館陶組的LD5.2N原油生物降解作用最強烈，正構烷烴、類異戊二烯烷烴全部消失。

　　與LD5.2N同樣來自南洼的LD5.2原油正構烷烴全部降解，類異戊二烯烷烴部分殘留，但諸如姥/植比(Pr/Ph)等參數(shù)已失真;LD4.2和位于中洼的SZ29.4原油正構烷烴和類異戊二烯烷烴均為部分降解，表現(xiàn)為正構烷烴形態(tài)不完整，Pr/n.C17和Ph/n.C18值較大，分別為1.43/1.36和1.00/1.25。這是由于類異戊二烯烷烴抗降解能力較正構烷烴強，在原油中殘留更多所致。

　　3原油類型劃分及地質意義

　　遼西凹陷北洼走滑斷裂穿過凹陷，凹陷全區(qū)圈閉發(fā)育，古近系儲蓋組合配置良好，油氣運聚多受斷裂控制[16-17];中洼陡坡帶圈閉少、緩坡帶圈閉發(fā)育多，但大都富砂導致圈閉封堵較差;南洼與北洼成藏條件相似，但略差于北洼。渤海海域沙一段烴源巖沉積環(huán)境偏還原性，導致伽馬蠟烷較高，沙三段烴源巖較沙一段和沙四段碳同位素相對富集[18]，沙四段烴源巖分布零散、沉積環(huán)境差異大[19]，鉆井資料揭示遼西凹陷北洼沙四段烴源巖遠優(yōu)于中洼和南洼。結合遼西凹陷原油物性、族組成、生物標志物分析的研究結果，根據(jù)原油的母質類型、生物降解程度和成熟度，可將遼西凹陷原油分為3大類6小類。

　　4結論

　　a.遼西凹陷分為輕質原油、稠油、特稠油3種類型，北洼、中洼、南洼原油物性依次變差，輕質原油主要在北洼，稠油在3個洼陷均有分布，特稠油主要分布在南洼館陶組。

　　b.北洼原油整體成熟度中等，但油源和受降解程度差異較大，原油特征呈現(xiàn)多樣性，沙一段、沙三段、沙四段烴源巖均有供烴;中洼原油沉積環(huán)境偏氧化、成熟度最高、遭受嚴重生物降解，油源為沙三段烴源巖供烴為主，混入少量沙一段;南洼原油成熟度最低，遭受強烈生物降解，油源與中洼相當，為沙三段烴源巖供烴為主，混入少量沙一段。

　　c.原油物性受控于油藏層位和埋深，沙河街組原油為正常原油，東營組和館陶組主要為受生物降解的稠油;原油成熟度受控于烴源巖熱演化程度，北洼和中洼烴源巖熱演化程度較高，形成的原油成熟度普遍較高;供烴層位差異受控于沙四段烴源巖分布和沉積環(huán)境，發(fā)育沙四段優(yōu)質烴源的北洼供烴層位最多。

　　[參考文獻]

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　　[2]徐長貴，王冰潔，王飛龍，等.遼東灣坳陷新近系特稠油成藏模式與成藏過程———以旅大5.2北油田為例[J].古地理學報，2016，37(5)：599-609.XuCG，WangBJ，WangFL，犲狋犪犾.NeogeneextraheavyoilaccumulationmodelandprocessinLiaodongBaydepression：AcasestudyofLvda5.2Noilfield[J].ActaPetroleiSinica，2016，37(5)：599-609.(inChinese)

　　地球化學方向刊物推薦：《礦物巖石地球化學通報》(曾用刊名：礦物巖石地球化學通訊)，1982年創(chuàng)刊，是一份由中國礦物巖石地球化學學會與中國科學院地球化學研究所共同主辦、面向廣大地質地球化學工作者及有關科技人員的綜合性地學學術刊物。本刊為雙月刊，國內外公開發(fā)行。

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