松遼盆地梨樹斷陷中央構造帶原油飽和烴地球化學特征

周金龍，張敏

（長江大學 資源與環境學院， 湖北 武漢 430100）

松遼盆地是中國東部大型中、新生代沉積盆地，是我國最大的陸相含油氣盆地之一。梨樹斷陷是松遼盆地火石嶺組至營城組斷陷期形成的眾多孤立盆地之一，位于松遼盆地東南隆起區，面積約為2 346 km2，發育于晚侏羅世、早白堊世的西斷東超、斷坳疊置式“箕”狀斷陷盆地。區內發育兩大套地層 ，即斷陷層和坳陷層，地層總厚約3 000～10 000 m。梨樹斷陷的形成與演化過程與整個松遼盆地相同，下部為以基底深大斷層為控盆斷層的數個斷陷，地層發育上侏羅統火石嶺組(J3h)、下白堊沙河子組(K1sh)、營城組(K1yc)、和登婁庫組(K1d);上部為統一的坳陷地層，發育中白堊統泉頭組(K2q)、青山口組(K2qn)、姚家組(K2y)、及嫩江組(K2n)，缺失上白堊統四方臺組、明水組和古近系—新近系。根據坳陷構造演化特征，梨樹斷陷可分為四個構造區(帶)：最西側的桑樹臺洼陷帶以及自南向北的東南斜坡帶、中央構造帶和北部斜坡帶[1-6]。

目前勘探結果證實，中央構造帶四五家子-八屋是油氣富集區[7]。前人對于松遼盆地梨樹斷陷原油地球化學特征的研究多集中在整個梨樹斷陷的宏觀研究，或是專注個別油田的精細研究[8-11]，鮮少對單獨構造區的地球化學特征進行系統剖析。因此，本文針對性地選取了中央構造帶中3 個典型油田的原油樣品進行了地球化學分析，為該區的油氣勘探提供地化數據。

1 樣品與實驗

中央構造帶采集原油樣品共24 個，其中9 個來自八屋油田SN54 區塊的Kyc 組， 13 個來自四五家子區塊的K1yc 組和K1q 組，2 個來自太平莊區塊的K1yc 組。

色譜/ 質譜分析： 儀器型號為 HP-GC 6980/5873MSD。色譜柱使用HP-5MS 石英彈性毛細柱 (30 m×0.125 mm×0.125 μm)。以脈沖不分流方式進樣，脈沖壓力為103.4 MPa。進樣器溫度為300 ℃，載氣為純He，載氣流速為1 mL·min-1。升溫程序如下：初始溫度50 ℃，恒溫2 min 后，以3 ℃·min-1的速率升溫至310 ℃，并維持恒溫18 min，EI 電離方式，電離能量70 eV，原子質量全掃描范圍為50～550 amu。

2 結果與討論

2.1 正構烷烴與類異戊二烯烷烴分布特征

正構烷烴系列分布與組成特征能夠提供烴源巖及其相關原油母質來源和成熟度方面的信息[12]。研究區原油的正構烷烴分布特征較為完整（見圖1），峰形較為相似，主要以nC21、 nC23為主碳峰，呈現微弱雙峰形，暗示母質來源為混合有機質類型。碳數分布范圍主要為nC11～nC36之間，輕重比∑C21-/∑C21+比值范圍為1.31～1.99，(nC21+ nC22）/(nC28+ nC29)比值范圍介于 2.08～3.26，主要分布范圍在2.30～2.82；OEP 值基本接近1.0，不具有奇偶優勢。在類異戊二烯烷烴中，姥姣烷和植烷的分布特征常用于指示烴源巖及其原油的沉積環境[13]，其中四五家子油田姥植比(Pr/Ph)比值范圍為0.67～0.84，反映了原油形成于較強的還原環境；八屋油田與太平莊油田姥植比(Pr/Ph)比值范圍分別為0.81～1.25 和0.93～1.0，反映了原油形成于弱還原-弱氧化環境。

圖1 中央構造帶原油正構烷烴、倍半萜分布圖

2.2 萜類化合物分布特征

2.2.1 補身烷系列

補身烷系列在地質體中分布廣泛且不受樣品性質的影響，目前被認為是一類主要來源于原核生物細菌的生物標志物，其中重排補身烷的形成機理與重排藿烷類似，其相對豐度的含量與沉積成巖環境的氧化還原性存在一定的相關性，較高的成熟度與較低的還原環境有利于重排補身烷的形成[12]。各原油中均檢出了含量較豐富的C14～C16的補身烷系列化合物。中央構造帶原油補身烷系列化合物m/z=123質量色譜圖如圖1 所示。該研究區原油樣品分布特征主要分為兩種，其中八屋油田樣品整體上呈現出C16升補身烷＜C15補身烷＜重排補身烷的“L”型分布特征，四五家子油田與太平莊油田原油樣品為C15補身烷高于C16升補身烷的倒“V”型分布。這種分布特征可能指示八屋油田原油形成于弱氧化性的沉積環境，而四五家子油田與太平莊油田可能形成于氧化性相對較弱的沉積化境。

2.2.2 三環萜烷系列

前人對C19～ C23三環萜烷分布特征開展了大量的研究和討論，認為在海相烴源巖和咸水湖相烴源巖及其相關原油具有C23三環萜烷優勢[14]，而淡水湖烴源巖及其相關原油常以C21三環萜烷為主[15]。典型的的煤及煤成油中富含C19三環萜烷，C19、C20、C21三環萜烷依次降低，且成階梯狀分布[15]。

研究區原油抽提物中三環萜烷分布較為完整，包括了C19～ C29三環萜烷（TT），檢測出少量的C24四環萜烷（Te）。八五油田中SN54 區塊三環萜烷系列呈現出C19～ C23階梯狀依次降低的分布模式，C24Te/C26TT 比值介于0.14～0.28 之間，C28、C29三環萜烷含量較高，三環萜烷/藿烷（TT/ C30H）在3.14～3.80 之間，指示為高等植物輸入較豐富的偏氧化淺湖環境的沉降環境；八屋其他區塊中三環萜烷系列呈現以C23為主碳峰的正態分布，C24Te/ C26TT 值介于0.22～0.30，C28、C29三環萜烷含量高，TT/ C30H 在0.67～1.57 之間，指示為還原性較弱，以高等植物輸入為主的淺湖沉積相帶；四五家子油田中三環萜烷系列呈現以C23為主碳峰的正態分布，C24Te/ C26TT 值介于0.2～0.41，C28、C29三環萜烷含量高，TT/ C30H在0.26～0.99 之間，僅WK17-4 井為1.72，指示為還原性較強，高等植物輸入為主的湖湘沉積相帶；太平莊油田中三環萜烷系列呈現以C23為主碳峰的正態分布，C24Te/ C26TT 比值介于0.23～0.65，C28、C29三環萜烷含量較高，TT/ C30H 在0.22～1.67 之間，指示還原性較弱高等植物輸入的潛湖沉積相帶。

三環萜烷系列化合物可能來源與菌藻類低等生物的貢獻[16]，也可能由藿烷系列化合物轉化而來。隨著成熟度增加，藿烷逐漸向三環萜烷轉變，使得三環萜烷濃度增大，高比值的三環萜烷/藿烷可能受成熟度的影響。其中八屋油田三環萜烷/藿烷（TT/ C30H）比值明顯高于其他地區，且八屋油田原油成熟度明顯高于其他區塊，表明本次研究中成熟度對三環萜烷的分布起著明顯的控制作用。

2.2.3 五環萜烷系列

研究區原油樣品中C27～ C35藿烷（缺少C28藿烷）系列分布完整，C30藿烷占絕對優勢，C31以上藿烷含量較低，且隨碳數增高而降低。在八屋SN54 區塊Ts/Tm5.71～10.44，八屋其他區塊3.62～5.25，四五家子油田0.79～2.56，太平莊油田0.95～1.75,反映了該區成熟度的不同。Ts/Tm 和C29Ts / C29藿烷是兩種比值是常見的原油成熟度指標[12]，且隨成熟度增加而增加。從中央構造帶各油田原油中Ts/Tm 與C29Ts / C29藿烷相關圖（圖2）中可以看出兩者具有很好的一致性。高含量的重排藿烷一般指示弱氧化條件下黏土礦物的催化作[17]。研究發現，Ts/Tm 之比，與C30重排藿烷/C30藿烷之比具有良好的相關性，表明該研究區重排藿烷的形成可能主要受到成熟度的影響。

目前國內普遍將伽馬蠟烷作為反映咸水沉積環境的指標[18]，高豐度的伽馬蠟烷常與鹽湖或含鹽度較高的環境有關。研究區原油伽馬蠟烷含量中等，其中伽馬蠟烷/C30藿烷比值大部分介于0.28～0.68，可以表明烴源巖形成與微咸水-半咸水沉積環境。

2.3 甾類化合物分布特征

一般認為，C27規則甾烷主要來源于藻類等低等水生生物，而C29規則甾烷主要來源于陸源高等植物[19]。中央構造帶原油樣品中各地區C27、C28、C29規則甾烷相對含量較為接近，C27甾烷質量分數為19.55%～35.07%，C28甾烷質量分數為 17.48%～27.71%，C29甾烷質量分數為45.74%～56.25%，總體上C27、C28、C29規則甾烷分布特征呈現為以C29甾烷為主峰的不對稱“V”型和反“L”型（見圖3），預示該區母源輸入為以高等植物為主，水生生物次之的混合輸入。

中央構造帶原油生物標志化合物參數見表1。

圖2 中央構造帶原油C29Ts / C29藿烷和Ts/Tm、C30 重排藿烷/C30藿烷和Ts/Tm 參數關系圖

表1 中央構造帶原油生物標志化合物參數表

C29甾烷異構化參數 C29-ααα20S/(20S+20R)和C29ββ/（αα+ββ）是常用的成熟度參數，Huang D F[20]將C29-ααα20S/(20S+20R)與C29ββ/（αα+ββ）2 個參數值為0.25 和0.27 定為未成熟和低熟的界限；把0.43和0.42 分別定為低熟和成熟邊界。八屋油田原油C2920S/(20S+20R)和 C29ββ/（αα+ββ）值分別為0.44～0.59 和0.55～0.65，四五家子油田為0.38～0.51和0.36～0.62，太平莊油田為0.48～0.52 和0.41～0.57，反映出該區原油屬于成熟原油。

圖3 中央構造帶原油萜類和甾類化合物分布圖

3 結論

1）梨樹斷陷中央構造帶區正構烷烴呈雙峰型分布，主碳峰以nC21、nC23為主，指示了母質來源是低等水生藻類和高等陸源植物的混合來源；C27～ C29規則甾烷呈現以C29為主峰的反“L”型或不對稱“V”型分布，表明該區母質來源以高等植物為主。

2）中央構造帶區Pr/Ph 值介于0.67～1.25，結合補身烷系列化合物的分布特征反映出研究區原油形成于還原-弱氧化環境。伽馬蠟烷/C30藿烷比值介于0.28～0.68，表明烴源巖形成與微咸水-半咸水沉積環境

3）C30重排藿烷/C30藿烷的比值和成熟度具有良好的正相關性，推測研究區原油重排藿烷的形成可能主要受成熟度影響。

4）C29-ααα20S/(20S+20R)和C29ββ/（αα+ββ）等成熟度參數顯示中央構造帶區原油屬于成熟油。