渤海辽西凹陷原油地球化学特征及地质意义

所属分类：建筑论文阅读次时间：2019-09-27 10:55

本文摘要：[摘要]探讨辽西凹陷原油地球化学特征的差异性成因。利用原油物性、族组成、生物标志物、碳同位素等方法，研究显示：原油包括轻质油、稠油、特稠油3种类型，从北洼向南洼原油物性依次变差。轻质原油主要分布在北洼，稠油在3个洼陷均有分布，特稠油主要分布在

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　　[摘要]探讨辽西凹陷原油地球化学特征的差异性成因。利用原油物性、族组成、生物标志物、碳同位素等方法，研究显示：原油包括轻质油、稠油、特稠油3种类型，从北洼向南洼原油物性依次变差。轻质原油主要分布在北洼，稠油在3个洼陷均有分布，特稠油主要分布在南洼馆陶组。北洼原油整体成熟度中等，但油源和受降解程度差异较大，可分为4类原油，其中有2类原油的碳同位素显示主要为沙四段烃源岩供烃，只是伽马蜡烷含量不同，显示沙一段烃源岩供烃量不同，且它们均未遭受生物降解。

　　另外2类原油则为沙三段烃源岩供烃为主，混入少量沙一段烃源岩供烃，饱和烃色谱特征显示一个遭受严重生物降解，而另一个未遭受生物降解。中洼原油沉积环境偏氧化、高成熟度、遭受严重生物降解，其油源以沙三段烃源岩为主，混入少量沙一段。南洼原油沉积环境偏氧化、低成熟度、遭受强烈生物降解，以沙三段烃源岩供烃为主，混入少量沙一段。油藏层位和埋深控制了原油遭受生物降解程度，烃源岩热演化程度控制了原油成熟度，沙四段烃源岩分布和沉积环境控制了供烃层位。

　　[关键词]辽西凹陷,生物降解,生物标志物,碳同位素,油源对比

矿物岩石地球化学通报

　　辽西凹陷是渤海海域重要的油气产区和未来储量增长的后备区之一，该凹陷位于辽东湾地区西部，其勘探始于20世纪80年代，历经30余年勘探发现多个油气田和含油气构造。自油气发现之初至今，已有不少学者对其油气来源开展了相关研究[1-6]，但这些研究或是针对整个辽东湾地区的宏观研究，或是专注个别油气藏的精细研究，或是更为注重烃源岩评价。

　　辽西凹陷作为渤海海域勘探程度较低的区域依然具有巨大潜力，特别是近些年勘探力度加大，持续有油气发现，因此，加强3个洼陷的原油地球化学特征及油源的差异性研究对本区勘探意义重大。笔者针对性地选取了8个典型油田和含油气构造的原油样品，通过原油物性及生物标志物分析，探讨已发现的3个洼陷原油的油源差异性特征。

　　1地质背景

　　辽西凹陷是下辽河西部凹陷向渤海海域的自然延伸，是呈北北东.南南西走向的箕状凹陷，属于渤海湾盆地北部的一个Ⅲ级构造单元[7-10]。辽西凹陷面积约3830km2，东断西超，东部以辽西1号断层为界与辽西低凸起相接，西部以缓坡与燕山褶皱带相邻，从北向南依次分为北洼、中洼、南洼3个次级洼陷[7]。

　　各洼陷均经历了断陷期、断拗期和拗陷期3个演化阶段，从早到晚依次发育古近系沙河街组、东营组，新近系馆陶组、明化镇组和平原组，其中烃源岩主要是沙河街组第四段、第三段、第一段(分别简称为“沙四段、沙三段、沙一段”)和东营组第三段(简称“东三段”)泥岩。在辽西凹陷的勘探发现了多个油气田和含油气构造，但3个洼陷发现油田的数量和分布区域差异很大。

　　在北洼陡坡带和缓坡带均有规模性发现，包括缓坡带的锦州9.3油田(JZ9.3)、锦州14.2含油气构造(JZ14.2)、锦州25.1油田(JZ25.1)和陡坡带的锦州20.2北油田(JZ20.2N);中洼仅在内部发现了绥中29.4含油气构造(SZ29.4);南洼发现主要集中在陡坡带，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原油物性及地球化学特征

　　2.1原油物性

　　在辽西凹陷的原油主要赋存于沙二段(E3狊2)、沙三段(E3狊3)、东二段(E3犱2)、馆陶组(N1犵)，按照原油物性可分为轻质油、稠油、特稠油(表1)。北洼沙河街组主要为轻质原油，JZ20.2N、JZ14.2、JZ25.1原油密度(ρ)为0.8329～0.8646g/cm3，黏度(η)为3.313～8.239mPa·s，含蜡量(质量分数：狑蜡)为16.65%～19.8%，属于高蜡油。

　　JZ9.3东二段为稠油，原油密度为0.9425g/cm3，黏度为89.8mPa·s，含蜡量为4.85%，属于含蜡油。中洼SZ29.4东二段主要为稠油，原油密度为0.9488g/cm3，黏度为206.3mPa·s，含蜡量为4.54%，属于含蜡油。南洼东二段原油主要为稠油，LD5.2、LD4.2原油密度为0.9582～0.9862g/cm3，黏度为414.7～4591mPa·s，含蜡量为2.29%～2.68%，属于低蜡油;LD5.2N馆陶组原油为特稠油，原油密度为1.0061g/cm3，黏度为52.335Pa·s，含蜡量为1.65%，属于低蜡油。

　　整体来说，辽西凹陷原油赋存层位从北洼→中洼→南洼依次变浅，油品性质从北洼→中洼→南洼依次变差。

　　2.2原油族组成

　　一般来说，原油族组成中饱和烃含量越高，原油成熟度越高;原油中非烃和沥青质含量高是与低熟原油或者生物降解造成的稠油相关[11]。JZ20.2N、JZ14.2、JZ25.1原油饱和烃的质量分数高达59.29%～65.00%，非烃和沥青质的质量分数为10.50%～18.81%，表明原油成熟度较高;JZ9.3原油饱和烃的质量分数为37.78%，非烃和沥青质的质量分数高达25.19%，这是由于生物降解造成的。

　　中洼SZ29.4原油饱和烃的质量分数为48.21%，非烃和沥青质的质量分数高达24.67%，表明其生物降解程度略低于JZ9.3。南洼饱和烃含量整体较低，LD5.2N原油饱和烃的质量分数仅为27.76%，非烃和沥青质的质量分数高达40.38%，为辽西凹陷之最，表明其生物降解程度最高;LD4.2、LD5.2原油饱和烃的质量分数高达40.19%～47.32%，非烃和沥青质的质量分数为18.04%～28.37%，表明其降解程度与SZ29.4相当。

　　整体来说，辽西凹陷北洼原油成熟度较高，中洼和南洼受降解程度高;沙河街组原油整体成熟度高，不受生物降解影响;东营组原油受相当程度的生物降解;馆陶组原油遭受强烈生物降解。

　　2.3原油正构烷烃及类异戊二烯烷烃

　　辽西凹陷埋深不超过2km的原油普遍遭受了不同程度的生物降解，导致其正构烷烃消耗殆尽，类异戊二烯烷烃形态不完整，能提供的地质信息有限。8个原油样品正构烷烃及类异戊二烯烷烃参数和色谱特征表明，位于馆陶组的LD5.2N原油生物降解作用最强烈，正构烷烃、类异戊二烯烷烃全部消失。

　　与LD5.2N同样来自南洼的LD5.2原油正构烷烃全部降解，类异戊二烯烷烃部分残留，但诸如姥/植比(Pr/Ph)等参数已失真;LD4.2和位于中洼的SZ29.4原油正构烷烃和类异戊二烯烷烃均为部分降解，表现为正构烷烃形态不完整，Pr/n.C17和Ph/n.C18值较大，分别为1.43/1.36和1.00/1.25。这是由于类异戊二烯烷烃抗降解能力较正构烷烃强，在原油中残留更多所致。

　　3原油类型划分及地质意义

　　辽西凹陷北洼走滑断裂穿过凹陷，凹陷全区圈闭发育，古近系储盖组合配置良好，油气运聚多受断裂控制[16-17];中洼陡坡带圈闭少、缓坡带圈闭发育多，但大都富砂导致圈闭封堵较差;南洼与北洼成藏条件相似，但略差于北洼。渤海海域沙一段烃源岩沉积环境偏还原性，导致伽马蜡烷较高，沙三段烃源岩较沙一段和沙四段碳同位素相对富集[18]，沙四段烃源岩分布零散、沉积环境差异大[19]，钻井资料揭示辽西凹陷北洼沙四段烃源岩远优于中洼和南洼。结合辽西凹陷原油物性、族组成、生物标志物分析的研究结果，根据原油的母质类型、生物降解程度和成熟度，可将辽西凹陷原油分为3大类6小类。

　　4结论

　　a.辽西凹陷分为轻质原油、稠油、特稠油3种类型，北洼、中洼、南洼原油物性依次变差，轻质原油主要在北洼，稠油在3个洼陷均有分布，特稠油主要分布在南洼馆陶组。

　　b.北洼原油整体成熟度中等，但油源和受降解程度差异较大，原油特征呈现多样性，沙一段、沙三段、沙四段烃源岩均有供烃;中洼原油沉积环境偏氧化、成熟度最高、遭受严重生物降解，油源为沙三段烃源岩供烃为主，混入少量沙一段;南洼原油成熟度最低，遭受强烈生物降解，油源与中洼相当，为沙三段烃源岩供烃为主，混入少量沙一段。

　　c.原油物性受控于油藏层位和埋深，沙河街组原油为正常原油，东营组和馆陶组主要为受生物降解的稠油;原油成熟度受控于烃源岩热演化程度，北洼和中洼烃源岩热演化程度较高，形成的原油成熟度普遍较高;供烃层位差异受控于沙四段烃源岩分布和沉积环境，发育沙四段优质烃源的北洼供烃层位最多。

　　[参考文献]

　　[1]董春梅.辽东湾海域原油及生油岩的生物标志化合物特征[J].石油大学学报(自然科学版)，1995，19(2)：12-18.DongCM.BiologicalmarkerofcrudeoilandsourcerockinLiaodonggulf[J].JournaloftheUniversityofPetroleum，China(EditionofNaturalScience)，1995，19(2)：12-18.(inChinese)

　　[2]徐长贵，王冰洁，王飞龙，等.辽东湾坳陷新近系特稠油成藏模式与成藏过程———以旅大5.2北油田为例[J].古地理学报，2016，37(5)：599-609.XuCG，WangBJ，WangFL，犲狋犪犾.NeogeneextraheavyoilaccumulationmodelandprocessinLiaodongBaydepression：AcasestudyofLvda5.2Noilfield[J].ActaPetroleiSinica，2016，37(5)：599-609.(inChinese)

　　地球化学方向刊物推荐：《矿物岩石地球化学通报》(曾用刊名：矿物岩石地球化学通讯)，1982年创刊，是一份由中国矿物岩石地球化学学会与中国科学院地球化学研究所共同主办、面向广大地质地球化学工作者及有关科技人员的综合性地学学术刊物。本刊为双月刊，国内外公开发行。