板橋斜坡原油類型劃分及其意義

鄒磊落，代 昆，汪曉敏，汪 津，白 晶，王 冠

(中國石油大港油田公司 勘探開發研究院，天津 300280)

原油類型劃分及成因分析是確定含油氣系統分布范圍及特征必不可少的工作之一[1]，通過油和油、油和源巖對比確定可靠的烴源巖層系和油源區，為油氣運移聚集成藏研究和進一步的勘探實踐奠定基礎[2-3]，但隨著烴源巖熱演化程度加深，油氣在排出和聚集過程中受后期改造和保存的影響，尤其是多套烴源巖導致的多源混源成藏等，都會導致油氣源對比的復雜性和多解性[4-5]。板橋斜坡發育多套含油層系，含油氣系統分布復雜且類型較多，油源分析不清[6]。筆者旨在收集和整理前人研究資料，利用原油地球化學特征及多種生物標志物參數進行原油類型劃分和成因分析對比，為深入認識板橋斜坡的油氣成藏提供科學依據。

1 地質背景

板橋斜坡是渤海灣盆地歧口凹陷一個次級構造單元，是夾持于滄東斷裂和濱海斷裂系之間的大型旋轉掀斜斜坡，以大張坨斷層為界，其下傾方向與板橋次凹相連形成低斜坡，上傾方向與濱海斷裂構成板橋高斜坡[7](見圖1)。前期勘探實踐證實，本區發育了古近系沙三段和沙一段兩套烴源巖，且沙一段烴源巖埋深在2 500～3 500 m，總體處于未成熟到成熟階段，而沙三段烴源巖以成熟、高成熟為主[8]。前人對板橋凹陷烴源巖地球化學特征進行了初步研究，總結如下：沙一段烴源巖形成于咸水還原性較高的沉積環境，有機質母源以浮游植物為主，部分存在高等植物母源輸入；沙三段烴源巖沉積環境以淡水弱氧化—還原為主，母質來源以低等水生生物和高等植物的混合輸入為主[9]。

受斷層活動和巖性等多因素復合作用，板橋斜坡發育多種圈閉類型，生儲蓋組合優越，油氣主要集中在斜坡的高、中部位，發育館陶組、東營組、沙河街組等多套含油層系[10]。同時，板橋斜坡多套烴源巖層系在垂向上相繼發育，不同演化階段生成的油氣相互疊置，加之斷裂活動的多期性導致斜坡區不同層位油氣來源及成藏的復雜性。為理清板橋斜坡原油類型，探討其成因，本次研究優選采集了10個原油樣品和3個油砂樣品進行了系統的有機地球化學分析。

2 原油地球化學特征與原油類型

2.1 飽和烴色譜特征

原油飽和烴容易受到沉積環境、成熟度以及生物降解等因素的影響[11]。板橋斜坡不同構造部位原油飽和烴組成特征差異明顯，大致可分為兩類：其中靠近斜坡高部位原油生物降解相對嚴重，正構烷烴嚴重虧損，有的甚至基本消失，如b62-30、b78-12、b19-4井等，Pr/nC17為0.15～1.45，平均值為0.84，Ph/nC18為0.87～5.02，平均值為2.12，Pr/Ph為0.19～1.23，平均值為0.77，表明其形成于偏還原環境；而靠近斜坡低部位，如b852-3、b834-1、b828-12等，其正構烷烴分布完整，碳數分布范圍為nC11～nC30，主峰碳為C17、C23，呈前高單峰型或者雙峰型，說明母質來源以低等水生生物和高等植物混合輸入為主，局部以低等水生生物為主；OEP和CPI基本都趨于1，沒有奇偶優勢，反映原油均達到成熟階段；Pr/nC17為0.36～0.54，平均值為0.39；Ph/nC18為0.19～0.3，平均值為0.22；Pr/Ph為1.97～2.52，平均值為2.17，表明其形成于偏氧化沉積環境。

2.2 原油碳同位素組成

原油碳同位素組成受控于源巖母質類型、沉積環境和成熟度，可用于油油對比中[11]。板橋斜坡原油碳同位素特征(見圖2)分析表明，其原油可以分為三類，第一類b852-3沙一中亞段原油、b834-1沙一中亞段原油、b20-15沙一下亞段原油、b828-12沙一下亞段原油、bn5-4k沙二段原油和bs5H1沙三段原油碳同位素較重，全部大于-25.3‰；第二類bn3-1k館陶組原油、b64-30k館陶組原油、b62-30東營組原油、b78-12東營組原油、b19-4沙一中亞段原油碳同位素較輕；第三類bs7沙三段原油碳同位素是研究區所有分析樣品中最輕的，可能指示一種特殊的成因類型。

2.3 甾、萜類生物標志化合物特征

根據板橋斜坡原油甾、萜類生物標志物含量(見表1)及質譜圖(見圖3)分析可以看出，來自于不同源巖或不同母質的原油在甾烷構成特征上存在差異：板橋斜坡絕大多數原油甾烷aaa20RC27、C28、C29規則甾烷含量呈不對稱V型分布，說明有機質母源以低等生物和水生生物混合為主，第一類原油和第二類原油C27/C29平均分別為0.83、0.72，差別不大，而第三類原油C29規則甾烷明顯呈反L型分布，C27/C29為0.48，說明陸生高等植物貢獻較大；C29甾烷aaa20S(20S+20R)平均為0.45，C29甾烷ββ/(αα+ββ)平均為0.41、Ts/Ts+Tm平均為0.51，表明原油都處于中等成熟階段；一般認為4-甲基甾烷與甲藻和細菌活動有關，因此通常作為一種有機母源的標志物[12];第一、二類原油4-甲基甾烷相對含量普遍大于0.2，而第三類原油為0.1；伽馬蠟烷異常指數是衡量水體鹽度良好指標[13]，其中第一、二類原油4×伽馬蠟烷/∑C31～32為0.41～1.65，平均為0.81，表明沉積環境為淡水—微咸水，而第三類原油，如bs7井，伽馬蠟烷異常指數非常高，達7.96。

表1 板橋斜坡原油生物標志化合物參數

注：a. aaaC2920S/(20S+20R)；b.C29ββ/(αα+ββ)；c.4-甲基甾烷/C29甾烷；d.aaa(20R)C27/C29；e.aaa(20S)C28/C29；f.Ts/Ts+Tm；g.∑升藿烷/C30藿烷；h.伽馬蠟烷指數。

綜合前面的分析，總體認為板橋斜坡原油可分為三種類型：第一類原油是正常原油，以b852-3Es1z、b834-1E1z、b20-15Es1x、b828-12Es1x、bn5-4kEs2和bs5H1Es3原油為代表；第二類原油以館陶祖和東營組原油為代表，如bn3-1K、b64-30K、b62-30、b78-12，該類原油是研究區典型生物降解原油；第三類原油以bs7Es3、b19-4Es1z為代表。

3 油源對比與成因分析

生物標志物能夠提供烴源巖有機質母源、沉積環境和熱成熟度等方面的特殊信息，而且基本不受次生作用的影響，所以常常用于進行烴源巖與原油之間相關關系的對比[14]。根據前文劃分的原油類型與沙一下亞段、沙三段烴源巖對比表明，該地區原油熱成熟度參數aaa20S(20S+20R)、C29甾烷ββ/(αα+ββ)、Ts/Ts+Tm、重排甾烷/規則甾烷，均顯示原油都處于中等成熟階段，而沙一下亞段烴源巖成熟度較低，說明沙三段烴源巖對本區原油的生成貢獻較大；但不同類型的原油也有不同的特征：其中第一類原油與沙三段原油非常相似(見圖4)，原油有機質形成于弱氧化—弱還原的淡水—微咸水環境，Pr/Ph介于2～3之間，4×伽馬蠟烷/∑C31～32普遍小于1；第二類原油和第三類原油成熟度要比第一類原油成熟度略低，Pr/Ph普遍小于1.5;并且第三類原油伽馬蠟烷指數要明顯比第二類和第三類原油要高些，說明后兩類原油的形成還有沙一下亞段烴源巖的貢獻，但主要還是來自沙三段烴源巖。

4 結論

綜合考慮各種化合物組成參數特征的對比結果，可將本區原油分為三種類型。三類原油不但在平面上分布有差異，其地球化學特征也存在明顯差別，這可能是油源不同造成的。結合油源對比結果，認為本區沙一下亞段和沙三段這兩套有效烴源巖對板橋斜坡不同構造部位有不同貢獻，說明原油分布規律可能受控于不同層段烴源巖的發育分布，源自沙三段烴源巖的油氣具有比較大的勘探潛力，沙一下亞段優質烴源巖分布區也將會是下一步油氣勘探的有利區帶。