板桥凹陷地区油源对比研究

板桥凹陷地区油源对比研究

Research on the oil-source correlation in Banqiao Sag

摘 要

本文应用油气地球化学的基本原理，通过有机化学分析手段，系统分析了板桥凹陷烃源岩以及原油的地球化学特征，并且对烃源岩进行了系统评价，结合凹陷石油地质特征，对原油的族组分进行了划分，做了更加精细的油源对比。

首先利用了烃源岩显微组分特征和地球化学特征评价了该地区有机质丰度、类型、成熟度，提出了一系列适合该地区的有机岩石学评价标准，并划分了热演化阶段。分析了沙一段以及沙三段两套特征不同的烃源岩，其中以沙三段烃源岩为主，沙一下段次之。

其次利用原油的有机地球化学资料对原油的母质来源、沉积环境、成熟度等特征进行了系统分析。根据生物标志化合物特征，采用多种手段进行系统对比，结合碳同位素特征，将板桥凹陷原油划分为四个类别。

油源对比显示，沙三段为该区主力烃源岩，板桥凹陷大多数样品显示了混源油特征，也存在沙三型单源油。

关键词：板桥凹陷 油源对比 生物标志化合物 烃源岩评价

ABSTRACT

Based on fundamental principles of geochemistry and multiple analysis methods of organic petrology and geochemistry, the geochemical features of source rock in Banqiao sag are analyzed and discussed systematically. Combined with the petroleum geological features of the sag, the oil was categorized into several families, also fine oil-source correlation was made.

Based on maceral characteristics and organic geochemical characteristics, the organic matter abundance, organic type, organic maturity were evaluated, and a set of organic petrology evaluation standards suitable for this area were presented, furthermore, thermal evolution stages were also divided. According to comprehensive analysis and evaluation, the study shows that there are two different effective source rocks including the lower Sha-1 member and Sha-3 member, which have different geochemical characteristics. The main high-quality hydrocarbon source rocks are from Sha-3 member, and the next are from lower Sha-1 member.

Secondly, integrated the organic geochemical data of crude oil, the source materials, sedimentary environment and maturity are discussed. Based on the characteristics of biomarkers and many geochemical methods, oil source was correlated, combined with stable carbon isotopes, the oil in Banqiao sag was divided into four families.

The study of oil-source correlation reveals that the main hydrocarbon source rocks are from Sha-3 member. Most samples in banqiao sag show mix-source oil characteristics, single-source oil in Sha-3 member also exists.

Keywords: Banqiao sag, Oil-source correlation, Biomarker, Source rock evaluation

目录

摘 要 .......................................................................................................................................... 2 目录 ............................................................................................................................................ 4 第1章 引言 .............................................................................................................................. 1

1.1 研究的目的和意义 ...................................................................................................... 1 1.2 国内外研究现状 .......................................................................................................... 1 1.3 研究的主要内容和技术路线 .................................................................................... 3

1.3.1 主要研究内容 .................................................................................................... 3 1.3.2 主要技术路线 .................................................................................................... 4

第2章 研究区地质条件 .......................................................................................................... 6

2.1研究区构造格架 ........................................................................................................... 6 2.2 地层沉积特征 .............................................................................................................. 7 2.3 石油地质特征 .............................................................................................................. 8 第3章 烃源岩地球化学特征 ................................................................................................ 11

3.1 烃源岩生烃潜力 ........................................................................................................ 11

3.1.1 有机质丰度 ...................................................................................................... 11 3.1.2 有机质类型 ...................................................................................................... 14 3.1.3 有机质的成熟演化史 ...................................................................................... 16 3.1.4 阶段划分总结 .................................................................................................. 22 3.2 生物标志化合物组成特征 ........................................................................................ 23

3.2.1甾类化合物组成特征 ....................................................................................... 23 3.2.2萜类化合物组成特征 ....................................................................................... 25

第4章 原油地球化学特征 .................................................................................................... 28

4.1原油族组成与饱和烃气相色谱特征 ......................................................................... 28

4.1.1原油族组成特征 ............................................................................................... 28 4.1.2原油饱和烃气相色谱特征 ............................................................................... 30 4.2 原油碳同位素特征 .................................................................................................... 32 4.3 原油甾萜化合物特征 ................................................................................................ 34

4.3.1 原油甾烷特征 .................................................................................................. 35 4.3.2 原油萜烷特征 .................................................................................................. 37 4.4 原油族群划分 ............................................................................................................ 39 第5章 油源对比 .................................................................................................................... 40

5.1 油源对比 .................................................................................................................... 40

5.1.1 饱和烃生物标志物法 ...................................................................................... 40 5.1.2 甾萜烷生物标识化合物特征的聚类分析法 .................................................. 42 5.1.3 油岩族组分碳同位素及其类型曲线对比 ...................................................... 44 5.2 油源对比小结 ............................................................................................................ 45 结论 .......................................................................................................................................... 46 参考资料 .................................................................................................................................. 47

第1章 引言

第1章 引言

1.1 研究的目的和意义

在有机地球化学应用领域当中，烃源岩评价以及油源对比无疑是该领域研究的两个重要内容，前者主要回答一系列诸如研究区能否生烃？生成了多少烃类？以及一个探区是否值得勘探、有利区在哪？等问题，当一个含油气盆地当中有若干个油气藏、油气层组或油气源岩层时，后者则可以明确各自的来源或去向，确定主力源岩层及油气运移、充注的方向、途径等。本文的侧重点主要放在了油源对比方向。

油气源对比的实质是运用有机地球化学的基本原理，合理地选择对比参数来研究油、气及与源岩之间的相互关系。在对比过程中，随着时间推移，油气在运移、聚集等一系列继续演化过程当中，由于受到多种诸如物理、化学等因素条件影响，其化学组成上存在某种程度的变化，成分比值或多或少不变或变化明显。因此，作为油源对比的依据，可以简单应用“相似相关”四个字作为概括。

由于烃源岩的干酪根在一定条件下，经过一系列地质过程后会裂解形成石油和天然气，因而烃源岩的干酪根，沥青与来自相关层系的油气在化学组成上必然存在联系，具体说来，同源岩的油气在化学组成上较为相似，非同源的油气相对前者而言则会表现出较大的差异。所以在选取研究的参照基本依据时，同源岩的情况绝对是研究基本依据的不二选择。

之后的工作，将是分为“油—油、油—岩”这俩方向，通过对比研究可以确定含油气盆地中石油和烃源岩之间的成因联系，油气运移的方向和距离以及油气的次生变化。从而进一步圈定可靠的油源区，确定勘探目标，有效地指导油气的勘探和开发工作。

1.2 国内外研究现状

烃源岩(或生油岩、生油母岩)通常是指能够生成石油和天然气的岩石。在一定地质时期内，具有相同岩性——岩相特征的若干生油层(即烃源岩)与其间非生油层的组合称为烃源岩系(或生油层系)。

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第1章 引言

含油气盆地烃源岩的研究与评价始终是油气勘探中普遍关注的问题之一。对于烃源岩的识别和评价一直是建立在与油气产出有关的岩石特性上，即岩石中有机质的数量、类型和成熟度的研究[1~3]及烃源岩岩石类型上[1,3]。随着油气勘探实践的发展和成烃理论研究的进展，单从某一学科的独立研究已不能满足评价沉积盆地生烃潜力的需要，而必须开展多学科的交义渗透，综合对比。

首先，烃源岩的研究都是建立在烃源岩有机地球化学的分析和对比上，干酩根的研究是烃源岩研究的一个主要方向[4]。国外 Durand(1980)主编出版了第一本干酪根地球化学专著《干酪根》，这也是目前国外这一领域唯一的专著。近十余年来，干酪根地球化学研究中广泛应用热解色谱质谱、固体核磁共振波谱、傅立叶红外光谱、化学降解、透射电镜、各种热分析、热模拟与热解反应动力学等新技术，使得干酪根无定形有机质和显微组分的超微结构、不同类型干酪根和显微组分化学结构和演化等方面的研究已取得了十分重要的进展，提出了干酪根结构的化学模式和三维模型等新概念。干酪根成因理论上已突破了传统的“降解——缩聚作用”模式，提出“生物聚合物选择性保存作用”是干酪根形成的另一重要途径。傅家漠和秦匡宗主编的《干酪根地球化学》[5]反映了我国学者在这一领域的研究成果和工作特色，以及国际上前沿研究的最新成果，具体包括干酪根的有机岩石学研究，核磁共振技术、红外光谱、X射线衍射和化学降解在干酪根结构研究中的应用，干酪根的碳氢同位素组成，干酪根的热解色谱、热解色谱质谱研究与生物标志物，干酪根的热分析和热解动力学，干酪根结构、干酪根成烃人工模拟技术以及干酪根热演化成烃模式及其应用等方面的研究内容和进展。

事实上，烃源岩中有机质的数量、类型、古生物、岩石结构、与岩石构造等特征都是沉积环境的反应。对此，Rogers(1979)提出用有机相来描述生油岩有机制的数量、类型与产油气率和油气性质的关系[6]。这里Rogers强调的是生物和环境。但是，至今对于沉积盆地的生烃层系的评价，通常仅局限于烃源岩层系分布、厚度、有机质丰度、类型及成熟度的研究，目前油气工作者正力求把烃源岩系的沉积环境以及石油地球化学特征作为一个整体加以研究，从多方面获得信息，以便更好地评价和预测盆地油气资源潜力及油气田的分布。

板桥凹陷以生成凝析气和轻质油为主。钟宁宁等研究认为陆源有机质是板桥凹陷下第三系沙河街组油气主要的原始生烃母质，细菌对沉积有机质的降解改造利于提高其“腐泥化”程度。细菌成因短链烷烃是形成板桥凝析油和原油轻烃的主要物质基础，一定的热成熟度和地层温度、压力环境是形成凝析油气的外在条件。

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第1章 引言

由原江汉石油学院王铁冠等[7]1992年6月完成，共采集于11口井，层位分布Es3-Ed，39个岩芯样，3个岩屑样，并从Es12、Esl3、Es2和Es3层位采集到9个原油样，进行了15个项目的地球化学分析和有机岩石学分析。

l)烃源岩研究:板桥地区的有机质热演化主要取决于其埋藏深度：埋深<2800m，R0<0.53%；2800—3200m，R0=0.53%—0.60%；3200—4000m，R0 =0.60%—1.00%；4000—4500m， R0=1.00%—1.30%；>4500m， Ro>1.30%。

2)原油研究:主要产油层位有沙三、沙二、沙一下、沙一中。原油类型:沙一上段微改造低熟—临界成熟油；沙三段成熟型正常原油；沙一下段、沙二段凝析油、轻质油。油源对比有难度:沙一段—沙三段烃源岩有机质类型与丰度—基本相似；沙一段—沙三段原油组成—基本相似。饱和烃中以正构烷烃占绝对优势(油:87.6%— 91.9%；岩:57.6%—92.4%)。芳烃中以常规多环芳烃为主(油:63.3%—93.4%；岩:79.3%)。

卢鸿、王铁冠等[8]研究千米桥古潜山构造凝析油气藏的油源时认为，馏分碳同位素揭示板深4，7，8井凝析油δ

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C值偏重，属于偏腐殖型母质范畴。受凝析油形成过程

中的分馏效应影响，千米桥古潜山奥陶系高蜡凝析油中常规甾萜烷等化合物含量甚微，分布面貌及成熟度指标均有不同程度失真。板深4，7，8井奥陶系高蜡凝析油的折算镜质组反射率为1.21%—1.77%，相当于高成熟原油。

1.3 研究的主要内容和技术路线

1.3.1 主要研究内容

1、烃源岩特征分析:

通过暗色泥岩厚度统计，分析烃源岩的发育及展布特征；通过烃源岩中残余总有机碳含量(TOC)、生烃潜力(S1+S2)以及氯仿沥青“A”的分析，评价有机质的丰度；通过干酪根镜下鉴定、T值法以及岩石热解(Tmax)的分析、生物标志化合物(甾烷和萜烷)的分析，可以系统的认识有机质类型方面的特征；通过研究镜质体反射率随深度变化规律、可溶有机质演化特征及甾萜化合物的演化特征，结合源岩成熟史模拟，评价有机质的演化特征及演化阶段划分。

2、原油地球化学特征研究:

通过分析原油族组成、碳同位素、饱和烃气相色谱、生物标志化合物等，评价原油的母源性质、成熟作用、沉积环境等一系列地质—地球化学问题。

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第1章 引言

3、油源对比:

整合源岩和原油地球化学特征，确定油气成因类型；利用原油饱和烃色谱特征、生物标志化合物对比等进行油源对比，评价有效烃源岩。 1.3.2 主要技术路线

本论文采用油气地球化学理论对板桥凹陷烃源岩进行了精细评价，包括有机质丰度、有机质类型、有机质热成熟演化。通过原油族组成稳定碳同位素技术、饱和烃气相色谱技术、色谱-质谱技术终合研究了原油的有机质来源、成因环境、成熟度等地球化学特征。整合源岩和原油的地球化学特征，确定原油成因类型，使用饱和烃色谱参数、生物标志化合物参数等[9]。

相应的技术路线所遵循的原则主要包括了三个方面： 1、多种分析手段的使用

这里可以消除上面所说的以偏概全的潜在因素，对于油源对比分析，由于早先研究过程当中仪器、方法的局限性，物性参数成为了当时研究的主要方式，之后考虑到了这些参数容易受到外界此生因素的影响，所以才有了后来的生物标志化合物，但中期人们往往过分单独依赖生物标志化合物，而忽略的其他的分析手段，因而导致了错误的对比结论，特别提到这种情况的实例就是，对比中使用的许多生物标志化合物在样品中的浓度仅表现为百万分之几。

除了生物标志化合物的分析方法外，对于板桥凹陷地区而言，最主要应用的分析方法就是碳同位素分析方法，根据（杨池银《板桥凹陷深层天然气气源对比与成因分析》）中所提到的情况指出，近年来，在板桥凹陷下第三系深层及千米桥潜山钻探中陆续发现了一批具异常重碳同位素的乙烷以上的重烃天然气，之后再根据油气成因联系可以判断出碳同位素在这里所起到的研究作用，由此可以借鉴这个资料作为参考。

同样，对于油——油对比的宏观分析，主要应用的手段则是针对族组成的研究来进行，因为生油岩中原始母质的性质和生化组成在很大程度上决定了相应的石油的族组成特征，所以这个分析手段至今仍在应用于油源对比当中，其主要方式包括饱/芳比、饱和烃、芳香烃、非烃（胶质+沥青质）所构建的的百分含量三角图等。

虽说物性参数的研究局限性过大，但物性参数也不失为一种对比方式，但鉴于次生因素影响较大的原因，这里仅选取11-023镜质体反射率的相关资料作对比研究。

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第1章 引言

提到对比参数的选择，首先要了解影响石油化学组成的四种基本的作用，第一是母源输入，第二是成熟度，第三是油气运移，第四是此生变化，在参数选择上，我们既要满足可以反映前两种情况的条件，又要兼顾后两者的影响状况。因而，好的油源对比，必须以了解石油成因、排出、运移和圈闭的过程，以及石油分子在此过程中的组成变化为前提，从而进一步作对比。这也就顺势提到了下面的这一个原则。

2、地球化学与地质学资料相互结合

如上一段所述，油源对比的基础是受到地质资料支持的化学相关性。因而，合理选择对比参数并综合各种地质以及有机地球化学资料是十分必要的。虽然地球化学数据常有新的认识，但是所有的地球化学结论最终必须与地质事实相一致。只有地质史分析之后，才能开始样品的选择。

3、统计学方法的应用

原油和烃源岩甾萜烷生物标志物的组成受母源输入、沉积环境和成熟度等多种因素影响，利用质量色谱图鉴定的所有化合物峰面积的相对含量包含所有这些信息，所以将原始化合物峰面积经过标准化处理以后，直接通过多元统计分析进行油源对比，可以最大限度的利用生物标志化合物的所有成因信息，减少人为选择一个或几个参数进行对比的片面性。因此，统计学方法的应用可以提高对对比数据评定过程的速度，减少主观性。

采用技术路线如图1—1

图1—1 论文研究技术路线

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第2章 研究区地质条件

第2章 研究区地质条件

2.1研究区构造格架

板桥凹陷属于黄骅坳陷的次级构造单元之一，位于渤海湾盆地黄骅坳陷中北部，西北以沧东大断裂和沧县隆起相邻，东北为海河断裂并与塘沽潜山构造带相邻，东南是板北—白水头断层与歧口凹陷接壤，西南以斜坡过渡到沈青庄构造带（图2-1）。

受西北侧沧东断层控制，板桥凹陷表现为西北断东南抬的箕状断陷，走向与沧东断层平行，其内部可以进一步划分为北部断裂陡坡带、中部凹陷区和南部板桥断裂构造带3个次级构造单元。总体上，西北较陡，东南平缓，为一走向北东的凹陷，面积900km2。构造演化经历了渐新世早期（沙三段-沙二段沉积时期）断陷I幕、渐新世中期（沙一段沉积时期）断陷II幕、渐新世晚期（东营组沉积时期）断陷III幕、中-上新世（馆陶-明化镇沉积时期）坳陷期。自下而上发育有渐新统沙河街组（Es）Es1和东营组（Ed）、上-中新统馆陶组（Ng）和明化镇组（Nm）以及第四系平原组（Qp）5套地层。其中沙河街组（Es）可以进一步划分为沙三段、沙二段、沙一段，均为板桥凹陷主要勘探目的层段。

从大方向说来，黄骅坳陷是新生代为基础上发育起来的坳陷，经历了初始断陷、扩张断陷、稳定发展、衰减和坳陷五个发展阶段。

图2-1 板桥凹陷构造区划

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第2章 研究区地质条件

板桥凹陷二、三级断层十分发育。其主要断层包括沧东断层、大张坨断层、板桥断层、长芦断层、海河断层、白水头断层、港西断层、港东断层（图2-2）。其中，板桥断层是板中、板北区块的分界断层。该断层横贯东西，走向NEE，断面北倾。平面上断裂活动具有两端强中间弱的特点，垂向断距中间大、上下小。断层主要发育期在沙一段和东营组沉积时期，为古近纪中晚期发育起来的一条断层。

图2-2 板桥凹陷及周缘断裂分布图(据大港油田资料修改

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，1998)

2.2 地层沉积特征

对于沙河街组地层沉积特征而言，沙三段地层见于北塘、张东、埋北和歧口等地区，沙三段自下而上可分为沙三下亚段（Es3下）、沙三中亚段（Es3中）和沙三上亚段（Es3上），岩性主要为深灰色、灰褐色泥岩与浅灰色砂岩、砂砾岩不等厚互层；沙河街组三段沉积时期受三大源区与注入点控制，一是北部燕山物源区形成了汉沽—涧河口一带的山前裙边状复合扇体系和长芦—塘沽西斜坡扇体系。二是埋宁隆起物源区，形成赵东—张巨河一带近岸水下扇沉积体系。三是沙垒田隆起物源区，在沙垒田隆起北、西、南三面的围斜部分形成了岛岸扇沉积体系。局部可能波及到中部滩海区[11]。

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第2章 研究区地质条件

沙二段地层分布范围较小，厚度较薄，主要分布在海河断层以南，赵北断层以北的地区，沙二段岩性主要为灰绿色、灰色泥岩及灰白色砂岩、含砾砂岩，隆起区见红色泥岩；该期为水退期，物源也受三大源区控制。受北部燕山物源控制形成了汉沽—涧河斜坡扇体系，塘沽西斜坡湖岸砂砾滩体系以及长芦—小站近岸水下扇及其伴生高密度流沉积体系。受南部埋宁隆起物源控制形成了张巨河—海4井及以东地区的近岸水下扇体系。受沙垒田隆起控制仍形成环岛小型砂体群（图2-3）。

沙一段沉积分布范围较广，北塘滩海和埋北地区较薄，厚度中心在中部滩海。沙一段自下而上可分为沙一下段（Es1下），沙一中亚段（Es1中）和沙一上亚段（Es1上），沙一段上部岩性主要为大段连续的暗色岩，下部为多旋回砂泥互层，并出现油页岩、钙质页岩、粉屑灰岩等特殊岩性。该期为水侵期沉积，沙一上段沉积时期为最大湖泛区。

图2-3 板桥凹陷古近系沉积构造立体视图

2.3 石油地质特征

（1）生油条件

板桥凹陷为长期发育的生油凹陷，发育了沙三段、沙二段、沙一段、东营组等多套生油层系，从而为隐蔽油气藏的形成提供了物质基础。

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第2章 研究区地质条件

板桥凹陷沙三段为主力烃源岩层，生油岩厚1OO0m，其有机地球化学特征为有机质丰度高，中等转化能力，中等生烃强度，中等产烃量，中等成熟度的特点。板桥凹陷沙一下段及沙一中段的有机碳含量平均为2.04%、1.26%，沥青“A”含量分别在0.0022%、0.0005%之间，总烃含量平均300ppm左右，烃转化率小于6%，属于较好生油岩。 （2）储集条件

板桥地区储集体成因类型受断块活动阶段性控制，具多种成因类型。主要有深水浊积扇、深水密度流、近岸水下扇、河流三角洲等砂岩体。沙一段和沙二段储层是板桥地区主要含油气层系，岩心分析化验结果表明，储层以次生孔隙为主，并在纵向上有一定的分布规律，有机酸的溶解作用形成了分别为2800~3100m、3650~6850m和4500~7000m深度段的3套次生孔隙发育带，油气主要集中在前两个次生孔隙发育带中。 （3）盖层条件

沙三段和沙一段不但是烃源岩层，而且也是研究区主要的盖层。沙一段是该区良好区域性盖层，沙一段中部泥岩突破压力较高，如3块样品饱和水时的突破压力为13.2-16.SMPa、排驱压力为0.14-3.2MPa;沙三段饱和水时突破压力为21.3MPa、排驱压力为3.26MPa。 （4）圈闭条件

圈闭类型多，构造圈闭和地层圈闭发育，圈闭形成时间早，为油气聚集提供了场所。沙三段沉积时期以岩性圈闭为主，沙三段沉积末期，构造圈闭开始形成。大张沱断层和板桥断层开始形成，在断层的上升盘和下降盘形成了板桥背斜、大张沱断鼻、板中断鼻群等一系列正牵引和逆牵引构造，在东营组沉积后期，构造带被挤压抬升，复杂化。 （5）成藏组合类型

板桥凹陷可划分为3套成藏组合，第一套是沙一段中部自生自储型成藏组合;第二套是以沙三段烃源岩生气、沙一段下部至沙二段储气的下生上储型成藏组合;沙一中部的区域盖层为直接盖层，第三套是沙三段自生自储型成藏组合。

通过对研究区域砂体分布特点与构造匹配关系研究，在板桥凹陷发现多种隐蔽性油气藏类型，可以将已经发现的隐蔽性油气藏归纳为3类6种；其分别为：砂体尖灭油气藏、孤立砂体油气藏、断层岩性油气藏、斜坡带地层超覆油气藏、古地貌油气藏、复合型油气藏。详见（表2-1）

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第2章 研究区地质条件

表2-1 板桥凹陷隐蔽性油气藏分类（引自黄传炎《板桥凹陷隐蔽性油气藏类型及特征研究》，

2006） 类 种 实例 岩性油气藏 岩性上倾尖灭油气藏 孤立砂体油气藏 断层岩性油气藏 地层超覆油气藏 古地貌油气藏 构造——岩性油气藏 大张坨斜坡带区沙一下段砂体尖灭油气藏 板中板深35井沙一中段孤立砂体油藏 板桥上古林地区板3、4油组断层岩性油气藏 北大港潜山区地层超覆油气藏 千米桥古生界碳酸盐岩古地貌油气藏 板南沙三段及沙一段构造——岩性油气藏 地层油气藏 复合型油气藏 （6）油藏分布特征[11~14]

板桥凹陷总面积为971km2，，其中板桥构造带勘探面积540km2，经过多年的勘探，该地区地震工作基本实现了三维连片，仅在大张沱和红湖地区为二维地震覆盖，测网密度达0.5*1km。截止2002年末，本区共完钻探井297口，其中工业油流井159口，低产井12口，探井成功率53.5%，探井密度大于0.5口/km2，勘探程度较高。发现了新近系明化镇组、馆陶组、古近系东营组、沙一段、沙二段、沙三段及下古生界奥陶系七套含油气层系，找到了板中、板北、板南、大张沱、白水头、驴驹河等多个油气田及含油气构造。累计探明含油面积293km2，储量5433×104t，探明含气面积94.0km2，储量219.ll×108m3。（图2-4）

图2—4 板桥凹陷地区原油分布

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[15]

第3章 烃源岩地球化学特征

第3章 烃源岩地球化学特征

3.1 烃源岩生烃潜力

烃源岩是指含有有机质的、在埋藏过程中既有油气生产、又有油气排出的沉积岩，如果生成和排出的烃类足以形成商业性油气聚集，则称之为有效烃源岩。

根据有机质沉积埋藏堆积特征和泥岩成岩作用结果，一般把泥岩中的暗色泥岩，即灰色泥岩和深灰色泥岩，统计为烃源岩。

根据沙河街组资料统计，平面上，烃源岩主要发育在上古林—高沙岭一驴驹河一带，增福台地区和沈青庄地区(沙三后期)。剖面上，沙三期和沙一中期和晚期烃源岩相对较为发育，而沙二期沙岩相对较发育。 3.1.1 有机质丰度

据England等(1987) [16]研究，只有烃源岩中50%的孔隙为石油所润湿时，烃才能从源岩中排出。由此可见，有机质丰度是烃源岩生烃和排烃的物质基础，不仅直接决定其油气生成的数量，而且也影响其排出油气的潜力。

油气地球化学研究和油气勘探实践表明，表征有机质丰度的指标有残余有机碳含量(TOC，%)、氯仿沥青“A”含量(EOM，%)、总烃含量(HC，mg/g)、岩石热解生烃潜量(S1+S2，mg/g)等。

由于有机质在热演化过程中所生成的油气只有在满足岩石本身吸附的需要后，才可能向外运移，因而，烃源岩有机质丰度的下限值一直是人们关注的问题，不同学者提出不同的烃源岩有机质丰度评价标准[17~23],下表为我国目前较为通用的陆相泥质烃源岩有机质丰度评价标准。 （1）有机碳

根据每个区间当中不同层系对应有机碳的含量大小比较，对板桥凹陷574个样本进行有机碳含量分析（图3-1）表明， 在>2.0区间当中，沙一下段有机碳含量最高，基本上在这一区间当中是其他层系对应的3-14倍以上；在1.0-2.0区间当中，含量最高的则是沙一中段，在0.6-1.0以及0.4-0.6这两个区间当中，含量最高的均为沙一上段，而在最后<0.4区间当中，含量最高的则为沙二段。

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第3章 烃源岩地球化学特征

表3-1 我国陆相泥质烃源岩有机质丰度评价标准(引自黄第藩，1984） 项目 岩相 淡水—半咸水 咸水—超咸水 最好油源岩 深湖相 >2.0 >0.8 好油源岩 深湖—半深湖相 > 1.0~2.0 > 0.6~0.8 > 0.100~0.200 > 500~1000 >6~20 中等油源岩 半深湖—浅湖相 >0.6~1.0 >0.4~0.6 差油源岩 浅湖—滨湖相 0.4~0.6 0.2~0.4 非油源岩 河流相 <0.4 <0.2 < 0.015 < 100 有机碳含量(TOC，%) 氯仿沥青“A”含量(EOM，%) >0.200 总烃含量(HC，10-6) 产烃潜能(S1+S2，mg/g) >1000 >20 >0.050~0.100 0.015~0.050 >200~500 2~6 100~200 < 2 以上结果初步表明，在沙河街组不同层位当中，沙一下段有机质含量最高，沙一中段仅次之，沙一上段有机质含量中等偏差，沙二段有机质含量较差，而沙三段有机质含量最低。大小顺序大致为：Es1下>Es1中>Es1上>Es2>Es3。 （2）生烃潜力

当然，依据生烃潜力来判断不同层系地层有机质丰度的方式也是很好的（图3-2），在>20区间当中，沙一下段最高，在6-20区间当中，沙二段最高，在2-6区间当中，沙一中段与沙三段生烃潜能均衡，而在<2的区间当中，沙一上段最高，由此大致可以判断，沙一下段生烃潜能最大，沙一上段生烃潜能最差，沙二段生烃潜能次于沙一下段，之后依次是沙一中段，然后是沙三段。顺序大致为：Es1下>Es2>Es1中>Es3>Es1上。

图3-1 板桥凹陷沙河街组各段有机碳含量频率柱状分布图

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第3章 烃源岩地球化学特征

图3-2 板桥凹陷沙河街组各段生烃潜能频率柱状分布图

（3）氯仿沥青“A”

岩石中有机碳含量反映的是总有机质的丰度，而氯仿沥青“A”含量反映的是可溶有机质的丰度。同时，它也反映了有机质向石油转化的程度，但当有机质的成熟度过高时，烃源岩中可溶有机质的含量即氯仿沥青“A”含量也会降低，因为这部分残留的可溶有机质也会进一步转化为烃类而排出源岩。

沙一段样本共有8个，氯仿沥青“A”含量变化范围在0.036%~0.4%之间，沙三段样本数则为15个，变化范围则分布在0.028%~0.307%之间，所有样本的含量均在0.015%~0.2%之间，至于非烃源岩等级区间(<0.015%)当中，则没有样本可以反映出来，很明显看出，无论是在哪一个分级段中，沙三段的含量始终大于沙一段的含量，并且在中等油源岩等级当中，含量又普遍高于好油源岩的等级含量（图3-4）。

对于氯仿沥青“A”超过0.1%的样本，沙一段有6个，占总数24%；沙三段则有10个，占总数40%。

图3-4 板桥凹陷沙河街组烃源岩氯仿沥青“A”含量统计直方图

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第3章 烃源岩地球化学特征

3.1.2 有机质类型 （1）显微组分法

有机质类型是衡量烃源岩的质量指标，不同类型的有机质有不同的生烃潜力且形成的产物也不同，生油门限值和生烃过程也有一定差别。评价有机质类型一般从不溶有机质和可溶有机质两方面进行。由于干酪根是沉积有机质的主体部分，它的类型可以代表有机质的类型。有机质类型一般通过干酪根元素分析、干酪根镜下鉴定、烃源岩热解、可溶组分演化及生物标志化合物等参数确定。

用光学显微镜可以直接观测到干酪根的有机碎片，它是研究干酪根最直接的方法之一，利用显微镜透射光，根据干酪根的透光色、形态及结构特征，可将干酪根划分为腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组等显微组分。

一般而言，在成熟度一致的前提下，腐泥组生油潜力最大，其次是壳质组，镜质组，惰质组基本上无生油潜力，仅仅提供少量热解干气。

干酪根主要是由C、H、O三种元素构成的复杂有机混合物，根据分析所得的33个样品中H/C、O/C之后，将样品在维伦图中投点（图3-5），基本上大多数样品点都位于II2型区域内，少数位于II1以及I型区域内。

图3-5 研究区干酪根类型划分图

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第3章 烃源岩地球化学特征

（2）T值法

干酪根生烃潜力大小与上述几段中提到的四种组分含量的关系可由下列公式3-1(T值法)来确定：

T?腐泥组含量??100??壳质组含量??50??镜质组含量???75??惰质组含量???100? (3-1)

100同样按照氯仿沥青“A”处理的方式，我们统一沙一段岩层，与沙三段作比较，来分析烃源岩显微组分划分，镜下划分依据如表3-2所示：

表3-2 干酪根镜下鉴定分类标准 指标 类型 I II1 II2 III 相对含量法 腐泥组+壳质组(%) >90 65-90 25-65 <25 镜质组(%) <10 10-35 35-75 >75 T值法 (%) >80 40-80 0-40 <0 对板桥凹陷沙一段及沙三段136个样本利用相对含量统计，统计结果如下： 沙一段(76个)样品中I型、II1型、II2型、III型分别占4%、12%、18%、22%； 沙三段(60个)样品中没有I型，其II1型、II2型、III型分别占0%、16%、18%、10%。 类型统计分布图如下所示（图3-6）：

图3-6 板桥凹陷烃源岩显微组分划分干酪根类型统计直方图

（3）热解法

热解法，即利用镜质体反射率R0与氢指数HI的相对关系[24]，来判断有机质的类型。根据140个热解样本(基本均为沙一段)进行分析，从图中可以看出基本上绝大多数点都

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第3章 烃源岩地球化学特征

落在II1～III型之内，部分Es1的样品落在I型之中，Es1段和Es1段大多集中在II2~III范围之内，Es1下段部分大多数落在I型区域以及II1区域当中，Es2段多位于II2~III型范围之内。

可以判断，Es1下段基本为I型，Es1中以及Es1上大多为II2型，Es2段基本上为II2型及III型 。

由于Es3样品有机质演化程度高，因而类型无法判断。

总结类型，板桥凹陷烃源岩中沙三段有机质类型分为II1型、II2型、III型，且以II2型类别含量最多，I型含量最少。沙一段有机质类型可以分为I型、II1型、II2型、III型，其中III型最多，也是I型含量最少，二者有机质类型均是总体偏差。

800Ⅰ600HI(mgHC/g TOC)下上中

Ⅱ１400Ⅱ２200Es1sEs1zEs1xEs2Es3Ⅲ000.51Ro(%)1.52

图3-7 板桥凹陷沙河街组烃源岩热解有机质类型划分图

3.1.3 有机质的成熟演化史

讨论烃源岩有机质的成熟演化史即讨论烃源岩的热演化程度和生烃史。根据干酪根的热降解生烃理论，石油和天然气的形成是干酪根随着埋深增加引起的温度增高的热降解产物。尽管世界上也发现了一些非干酪根热降解成因的未成熟油以及干酪根在较低演化阶段生成的低熟油，但油气勘探的实践表明，世界上大多数石油是在源岩成熟区找到的。源岩有机质的热演化程度是油气生成的关键。对于油气勘探来说，现今进入生油门限或在地质历史中进入过生油门限的烃源岩才是对油气储量有贡献的潜在烃源岩。由于油气的形成经历了漫长的地质历程，研究地质过程中烃源岩有机质成熟度的变化，进而

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第3章 烃源岩地球化学特征

恢复烃源岩的生烃史无疑会对一个含油气盆地的油气勘探具有重要的指导意义。本文将采用镜质体反射率、可溶有机质的演化特征以及生物标志化合物等指标来综合研究各次凹的有机质热演化程度，并运用盆地模拟 (Basin Modeling)的方法重建地层埋藏史、热史、有机质的热演化成熟生烃史。

镜质体反射率最早是用来衡量煤阶的通用参数，自上个世纪五十年代Teichmuller将这一成果推广到分散有机质的成熟度研究以来，由于在烃源岩热演化过程中镜质体反射率的变化具有连续性、不可逆性以及镜质组组分分布广泛等特点，已在烃源岩成熟度研究中得到了广泛应用，被认为是一项评价烃源岩热演化程度的重要指标，并可用来较为准确地划分有机质的热演化阶段。

可以看出(图3-8)，沙河街组烃源岩大多在1600m—5200m左右，而当R0达到0.5%时，此时的深度小于3000m左右，有机质开始进入生油门限；当深度进一步达到4400m左右时，R0达到1.0%，有机质进入了高成熟阶段；当R0达到1.3%左右，深度则为4800m左右，有机质进入了过成熟阶段。

图3-10 镜质体反射率

岩石热解最高温度(Tmax)作为另一个表征参数，容易受到有机质的影响，其特点在于，当受到不同类型的干酪根影响时，I型影响最小，II型以及III型影响最大，所以

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第3章 烃源岩地球化学特征

依据之前的判断，我们可以利用此参数做更加准确的推断，可用现有的Tmax与深度变化的相关数据进行作图(图3-11)，判别标准详见表3-3：

表3-3 不同类型的有机质成熟度阶段的Tmax值(邬立言,1986) 成熟度指标 Ro(%) I Tmax(℃) II III 未成熟 < 0.5 < 437 < 435 < 432 主要生油带 0.5-1.3 437-460 435-455 432-460 凝析油带 1.0-1.5 450-460 447-460 445-470 湿气带 1.3-2 460-490 455-490 460-505 干气带 > 2 > 490 > 490 > 505

图3-11 板桥凹陷沙河街组烃源岩最高热解温度与深度变化关系图

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第3章 烃源岩地球化学特征

图3-11中，沙河街组的烃源岩最高热解温度总体上随着深度增加而增大，按照II型的划分方式为标准的话，在2850m左右，Tmax达到了435℃，其后也就进入了主要生油带，一直到5100m左右，Tmax基本很少超过455℃。这里不同于镜质体反射率得到的结果，是因为一部分样品有机质丰度不算高，因而Tmax在测定时可能存在误差。

图3-12中a、b分别是研究区烃源岩产率指数随深度变化以及烃指数随深度变化的包络线图。二者的共同点在于，在2500m-3000m之间，烃源岩产率以及烃指数都变小，直到3000m之后再次增加，说明了这一过程当中存在一档生烃门限，自此开始了正常的生烃过程；当深度3800m或4000m左右时，有机质进入了成熟阶段的高峰期，二类值均为最大值；之后，烃指数骤减，说明液态烃含量降低，烃源岩已经到达了高成熟阶段，这一骤减过程开始于4500m左右；5000m左右，烃指数可能达到了最低值，这表明烃源岩可能进入了过成熟生气阶段。

图3-12 板桥凹陷烃源岩产率指数和烃指数与深度关系图

图3-13所表示的是研究区沙河街组烃源岩OEP和CPI随深度的变化曲线，从图中可以看出，从3000m左右，OEP和CPI迅速减小，此时开始大量生油。

研究区显示样品中这两个参数都大于1，显示源岩形成环境中基本没有强还原环境，但也有少部分样品小于1，表面烃源岩形成时存在局部的氧化环境。

利用生物标志物演化特征也同样可以判别有机质的演化阶段，可以利用C29甾烷的四个异构体比值20S/(20S+20R)、ββ/(αα+ββ)和一升藿烷与二升藿烷的两个异构体比值

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第3章 烃源岩地球化学特征

22S/(22S+22R)。

C29甾烷的两个异构体参数是很好的成熟度表征参数，做研究区烃源岩样品两个异构化参数相关图(图3-14)，从图中可以看到，沙三段原油的C29甾烷20S/(20S+20R)和ββ/(αα+ββ)分别大于0.35、0.25。依据有机成因理论，原油主要是在主生油期生成的，因此推测本区主要烃源岩生烃门限对应的C29甾烷异构化参数20S/(20S+20R)大于0.35，ββ/(αα+ββ)应大于0.25。

图3-15即为C29甾烷20S/(20S+20R)以及ββ/(αα+ββ)随深度的变化图，图中可以看出，两个异构化成熟度参数值随深度的增加而增大，对沙一段而言，当深度在2800m以下时，这两个参数基本上均超过了0.2。所以0.2可以作为沙一段的生油门限值。沙三段在深度为3100m以下左右时，C29甾烷20S/(20S+20R)值为0.35左右，ββ/(αα+ββ)达到了0.3。所以0.3可以默认为沙三段的生油门限值。3500m左右时，C29甾烷20S/(20S+20R)以及ββ/(αα+ββ)的值均超过了0.35和0.25，此时的烃源岩已进入了大量生烃阶段。之后的4000m左右，参数基本不变，说明了烃源岩已进入了生烃高峰阶段。

图3-16为C31一升藿烷22S/(22S+22R)随深度的变化曲线，在2600m以上，比值大多数是小于0.50，到3100m以下达到了平衡，其值为0.54左右，因而2600m-3100m为生油门限范围。沙一段在2800m以下进入生油门限，而沙三段生油门限深度基本上要大于3100m。因而结果大致上是与镜质体反射率结果类似的。

图3-13 板桥凹陷沙河街组烃源岩OEP、CPI与深度关系图

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第3章 烃源岩地球化学特征

0.60.5C29甾烷ββ/（αα+ββ）0.40.30.20.10.20.250.30.350.40.450.50.550.6C29甾烷20S/（20S+20R）

图3-14 板桥凹陷原油C29异构化成熟度参数相关图

图3-15 板桥凹陷烃源岩C29甾烷异构化成熟度参数随深度变化图

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第3章 烃源岩地球化学特征

图3-16 板桥凹陷烃源岩一升藿烷异构化成熟度参数随深度的变化图

3.1.4 阶段划分总结

总体划分方式上，研究区的演化阶段基本划分为四个阶段：为成熟阶段、成熟阶段、高成熟阶段和过成熟阶段。

未成熟阶段：C31一升藿烷22S/(22S+22R)小于0.54，C29甾烷20S/(20S+20R)小于0.35，ββ/(αα+ββ)小于0.25，R0小于0.5%，Tmax小于435℃，该阶段主要发生缩合作用。此过程烃源岩里的烃类含量逐渐减少。对应深度为0m-3000m。

成熟阶段：C31一升藿烷22S/(22S+22R)大于0.54，C29甾烷20S/(20S+20R)大于0.35，ββ/(αα+ββ)大于0.25，R0介于0.5%-1.3%之间，OEP和CPI为0.8-1.2，Tmax大于435℃，该阶段干酪根大量降解成烃，生烃高峰在4000m左右，对应深度3000m-4500m。

高成熟阶段：镜质体反射率在1.3%-1.5%之间，烃源岩中液态烃减少，转化为气态烃。对应深度4600m-5100m。

过成熟阶段：镜质体反射率大于1.5%。以生成气态烃为特征，目前无相关样品解释，推测深度大于5100m。

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第3章 烃源岩地球化学特征

3.2 生物标志化合物组成特征

3.2.1甾类化合物组成特征

甾烷类化合物一般有低分子量凿甾烷、重排甾烷、规则甾烷和4—甲基甾烷等四大类。

前人研究证实，5αH，14αH，17αH(20R)构型的C27、C28、C29规则甾烷为生物构型，源于生物体[25]，在一定成熟度范围内随着成熟度增加，它们向其他地质构型转化的速度是基本一致的。规则甾烷C27来源于藻类有机体，C28甾烷主要与硅藻有关，C29甾烷生源可以是高等植物也可以是藻类。因此。人们常用C27、C28、C29规则甾烷的三角图来划分有机质的母质类型。

根据C27- C29规则甾烷分布三角图分析，不同层位的有机质来源有所差异（图3-9）。沙一中段、沙二段以及沙三段烃源岩有机质以陆生植物为主， 少部分样品含有少量浮游植物的混合来源；沙一下段大多数则以混合来源为主。

图3-24所展示的是研究区烃源岩两个异构成熟度参数相关图，其中沙一中段C29甾烷ββ/(αα+ββ)为0.11-0.18，显示低熟烃源岩特征；沙一下亚段烃源岩C29甾烷ββ/(αα+ββ)为0.17-0.47，深度3000m以下样品全部显示成熟烃源岩的特征。

图3-25所展示的是研究区烃源岩Σ重排甾烷/Σ规则甾烷与C29甾烷ββ/(αα+ββ)的相关图，可以看出二者关系不明显，重排甾烷含量较低，Σ重排甾烷/Σ规则甾烷为0.01-0.08，而且即使是埋藏深度超过3700m的样品，Σ重排甾烷/Σ规则甾烷也只有0.08，表面重排甾烷的相对含量基本不受成熟度控制，可能与其原始沉积环境更偏还原性有关。

沙三段样品中C29甾烷ββ/(αα+ββ)为0.26-0.47，样品全部显示为成熟烃源岩的特征。沙三段也含有较高的重排甾烷，Σ重排甾烷/Σ规则甾烷为0.18-0.63，在图3-25中可以看出二者总体上具有正相关关系，表明沙三段烃源岩的重排甾烷的相对含量主要受热演化程度控制。

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第3章 烃源岩地球化学特征

图3-23 板桥凹陷烃源岩C27- C29规则甾烷分布三角图

图3-24 板桥凹陷烃源岩C29甾烷两个异构成熟度参数相关图

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第3章 烃源岩地球化学特征

图3-25 板桥凹陷烃源岩Σ重排甾烷/Σ规则甾烷与C29甾烷ββ/(αα+ββ)相关图

3.2.2萜类化合物组成特征

板桥凹陷烃源岩中萜烷与甾烷相比占绝大部分。高比例的萜烷说明生油母质菌藻类来源占有相当的比例。萜烷中藿烷系列所占比例最高；长链三环萜烷的比例在不同的样品中变化较大，有的样品没有检测到；非藿烷系列的含量变化也较大。

Ts/Tm通常作为成熟度参数。板桥凹陷原油该比值普遍较高，多数在之间变化，分别重排甾烷是规则甾烷10，13位置上的甲基重排到5，14位上形成的，且随成熟度的增加其含量也增加。样品中重排甾烷含量也较低，重排甾烷/规则甾烷分别为0.24，0.10。由图3-12所示，Ts/Tm与重排甾烷/规则甾烷相关性良好，说明了Ts含量减少，和重排甾烷的形成一样，受成熟度和粘土矿物的酸性催化双重因素的控制。

沙一下亚段烃源岩中三环萜烷系列化合物含量较高，Σ三环萜烷/αβC30藿烷为

0.05-0.54，而且基本都在0.1以上；伽马蜡烷的含量普遍较高，伽马蜡烷异常指数变化在0.81-11.48（图3-27），也是研究区古近系烃源岩中最高的，是沙一下亚段烃源岩典型的生物标志化

合物特征。利用Σ三环萜烷/αβC30藿烷和伽马蜡烷异常指数相关图，可以有效地将沙一下亚段烃源岩与其他层段烃源岩区别开来，为该区的油源对比提供一个较高的办法。

Σ甾烷/Σ藿烷比值在0.17-1.15之间变化，且该比值是沙河街组烃源岩中含量最高的，总体仍表明沙一下亚段烃源岩中有机质受微生物改造较小。成熟度参数

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第3章 烃源岩地球化学特征

C29Ts/αβC29、Ts/(Ts+Tm)和C29甾烷ββ/(αα+ββ)也具有明显的正相关性（图3-29,、30），表明这两个参数在本区也主要受成熟度制约，均具有标志成熟度的意义。

沙三段烃源岩中三环萜烷系列化合物总体含量较低，Σ三环萜烷/αβC30藿烷为0.06-1.11；伽马蜡烷含量在板桥地区明显低，变化范围在0.08-1.57，基本小于1；Σ甾烷/Σ藿烷比值在0.06-0.66之间，含量较低（图3-28），总体表面烃源岩中来源与高等植物有机质的贡献较小。

图3-27 板桥凹陷烃源岩Σ三环萜烷/αβC30藿烷与伽马蜡烷异常指数相关图

图3-28 板桥凹陷烃源岩Ts/Ts+Tm与Σ甾烷/Σ藿烷相关图

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第3章 烃源岩地球化学特征

图3-29 板桥凹陷烃源岩Ts/(Ts+Tm)与C29甾烷ββ/(αα+ββ)相关图

图3-30 板桥凹陷烃源岩C29Ts/αβC29藿烷与C29甾烷ββ/(αα+ββ)

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第4章 原油地球化学特征

第4章 原油地球化学特征

4.1原油族组成与饱和烃气相色谱特征

原油族群划分的理论基础是：来自相同源岩的石油其地球化学特征具有相似性，具有相同或相近地化特征的一组石油称为一个石油族群，同一族群内不需要具有相同的成熟度、运移或保存条件。原油族群划分过程其实是油-油对比过程，他们之间相辅相成，原油地化特征之间的差异用来区分不同的原油族群，而族群划分结果进一步验证油-油对比结果[26]。 4.1.1原油族组成特征

原油族组成反映了原油的宏观特征。原油族组成包括饱和烃、芳香烃、非烃及沥青质，它们之间的相对含量以及饱芳比反映了原油的基本性质。从表4-1中，我们可以看出原油族组成以饱和烃为主，占全油22.40%-70.80%，芳烃、非烃和沥青质含量相当，多数在10%-30%之间变化，个别小于10%，饱芳比一般大于2.0，最高将近高达13.64。

对研究区17个样品族组分进行研究，结果在原油组分三角图（图4-1）中可以大致分为三个点群：第一个点群样品具有很高的饱和烃含量，很低的非烃和沥青质含量，以沙一中当中的板852-3、板834-1，还有沙一下当中板20-15、板828-12，沙二段的板南5-4k和沙三段的板深5H1为代表；第二个点群的样品具有中等饱和烃含量，中等的非烃和沥青质含量，很低的芳烃含量，以馆陶组板南3-1k、板64-30k，东营组的板62-30、板78-12，沙一中的板19-4、沙二段8-1为代表；第三个点群样品包括了板深7沙三段原油。

沈青庄潜山构造带周围的大中旺地区的原油族组成中非烃和沥青质含量较高，非烃和沥青质含量分布范围分别为28.1%-34.61%和16.52%-21.98%，平均值分别为31.36%和19.25%，饱和烃含量和芳烃含量较低，其分布范围分别为22.4%-24.65%和12.41%-15.28%，饱芳比较低，平均为1.71。

塘沽新港潜山构造带两个原油样品族组分特征显示高饱和烃含量，分布范围在53.51%-70.8%，平均值为62.16%，芳烃含量分布范围为14.76%-15.27%，平均值为15.02%，非烃、沥青质含量范围分别为6.95%-10.85%和1.58%-7.38%，平均值为8.9%、

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第4章 原油地球化学特征

4.48%，这个地区样品与第三类族群板深7沙三段原油具有相似性。

来 样 号 板64-30k 板南3-1k 板62-30 板78-12 板852-3 板19-4 板834-1 板20-15 板828-12 红8-1 旺1102 旺38 板南5-4k 板深7 板深5H1 塘28 长24-19k 深度（m） 1780.10-1888.40 1795.70-1798.60 1882.40-1885.80 2066.6-2068.6 2880.1-2911.9 2947.9-2968.7 3027.4-3043 3190.9-3196 3261-3310.1 1946.9 1971 1997 3249.1-3332.20 3512.09 3674.3-3698.1 3731.96 3774.5-3823.0 表4-1 板桥凹陷部分原油组成数据 饱和烃芳香烃非烃+沥青地质年代 （％） （％） 质（%） 馆陶组 馆陶组 东营组 东营组 沙一中 沙一中 沙一中 沙一下 沙一下 沙二段 沙二段 沙二段 沙二段 沙三段 沙三段 沙三段 沙三段 28.36 36.64 35.05 30.65 44.26 42.24 34.44 69.28 23.87 38.84 22.40 24.65 23.82 66.09 57.68 70.80 53.51 25.27 28.37 23.20 24.20 10.45 24.48 10.47 10.95 1.75 19.29 12.41 15.28 3.67 10.43 8.88 14.76 15.27 23.04 18.51 15.64 18.21 2.16 17.90 1.72 3.20 0.17 34.29 51.13 50.08 0.77 23.46 1.97 12.43 14.33 饱/芳 1.12 1.29 1.51 1.27 4.24 1.73 3.29 6.33 13.64 2.01 1.80 1.61 6.49 6.34 6.50 4.80 3.50 非/沥 2.73 2.99 2.62 2.38 4.14 0.99 8.05 2.76 4.67 3.97 2.10 1.28 8.63 0.65 20.89 6.87 0.94

图4-1 板桥凹陷原油族组成三角图

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第4章 原油地球化学特征

4.1.2原油饱和烃气相色谱特征

根据饱和烃气相色谱图以及饱和烃各项参数，可将板桥凹陷原油饱和烃分为四类。 第一类原油主要为板桥地区原油，包括板852-3沙一中原油、板834-1沙一中原油、板20-15沙一下原油、板828-12沙一下原油、板南5-4k沙二段原油和板深5H1沙三段原油等。其正构烷烃分布完整，异构烷烃和环烷烃含量低，主峰碳一般在C15以前，明显的前锋型，曲线光滑（图4-1），OEP和CPI基本都趋于1，没有奇偶优势，反映成熟度较高。在Pr/Ph-Pr/C17-Ph/C18三角图（图4-2）上落在靠近Pr/Ph端点，成熟度越高，样品越向Pr/Ph端点靠近。

第二类原油分布在板桥地区和大中旺地区，以板19-4、红8-1、旺1102、旺38饱和烃气象色谱图为代表，出现明显的基线偏移，正构烷烃几乎全部消失（图4-1），主要以异构烷烃和环烷烃为主，该类原油分布在沙二段、沙一中，埋深较浅，受到不同程度生物降解，由于正构烷烃含量较低，各项色谱参数意义不大。在Pr/Ph-Pr/C17-Ph/C18三角图上与三类原油近似，但要比第二类原油分散。

以板深7、塘28、长24-19K原油为板桥凹陷第三类原油代表，该类原油正构烷烃完整（图4-1），主峰碳为C21、C23。在Pr/Ph-Pr/C17-Ph/C18三角图上远离Pr/Ph端点，具有较强的植烷优势。

第四类原油为生物降解类油，正构烷烃含量基本消失殆尽（图4-1）。

图4-1(a) 板桥凹陷第一类原油饱和烃气相色谱图

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第4章 原油地球化学特征

图4-1(b) 板桥凹陷第二类原油饱和烃气相色谱图

图4-1(c) 板桥凹陷第三类原油饱和烃气相色谱图 表4-2 板桥凹陷部分原油饱和烃气相色谱参数表

井号 板南3-1k 板64-30k 板62-30 板78-12 板834-1 板852-3 板19-4 板20-15 板828-12 红8-1 旺1102 旺38 板南5-4k 板深7 板深5H1 塘28 长24-19k 深度 1795.70-1798.60 1780.10-1888.40 1882.40-1885.80 2066.6-2068.6 3027.4-3043 2880.1-2911.9 2947.9-2968.7 3190.9-3196 3261-3310.1 1946.9 1971 1997 3249.1-3332.20 3512.09 3674.3-3698.1 3731.96 3774.5-3823.0 层位 馆陶组 馆陶组 东营组 东营组 沙一中 沙一中 沙一中 沙一下 沙一下 沙二段 沙二段 沙二段 沙二段 沙三段 沙三段 沙三段 沙三段 主峰碳 C14 C19 C19 C19 MCYC6 MCYC6 C9 C10 C10 C20 C17 C23 C9 C21 C9 C21 C23 Pr/Ph 0.19 0.31 1.15 0.96 2.16 2.16 1.23 1.97 2.52 0.49 0.96 0.77 2.01 0.44 2.17 0.49 0.75 Pr/C17 0.15 0.22 1.32 1.45 0.36 0.36 1.03 0.54 0.37 0.94 0.69 0.55 0.34 0.54 0.38 0.59 0.47 Ph/C18 5.02 1.61 0.87 2.07 0.19 0.19 1.02 0.30 0.22 1.54 0.76 0.47 0.22 0.91 0.21 0.96 0.75 31

第4章 原油地球化学特征

图4-2 板桥凹陷部分原油姥鲛烷植烷分布三角图

4.2 原油碳同位素特征

原油碳同位素组成与母质类型和热演化程度有关。据文献资料，来源于藻类等低等水生生物的有机质碳同位素一般低于-28‰，来源于陆源高等植物的有机质原油和干酪根的碳同位素较重，通常高于-25‰。一般来源于相同源岩的原油碳同位素，由于成熟度影响而导致最高值和最低值相差低于3‰。

板桥凹陷原油碳同位素为-29.1‰~-24.5‰，相差接近5‰，很明显板桥凹陷原油来自不同源岩或相同源岩的不同有机母质。

板桥凹陷17个原油样品碳同位素类型曲线见图4-4。从图表中可以看出，板桥油区原油的碳同位素构成也基本可以分为三类，与原油族组成类型的划分具有很好的一致性。第一类852-3沙一中原油、板834-1沙一中原油、板20-15沙一下原油、板828-12沙一下原油、板南5-4k沙二段原油和板深5H1沙三段原油碳同位素较重，全部小于-25.3‰，碳同位素类型曲线的斜率较小，表明其成因相近，成熟度水平也相似，且可能具有较高的成熟度水平。第二类板南3-1k馆陶组原油、板64-30k馆陶组原油、板62-30

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第4章 原油地球化学特征

东营组原油、板78-12东营组原油、板19-4沙一中原油和红8-1沙二段原油相比前一组原油碳同位素较轻，介于-26.3‰~-27.4‰之间，同位素曲线饱和烃<原油<芳香烃<沥青质≤非烃。第三类板深7沙三段原油碳同位素是研究区分析样品中最轻的，与第一类原油的差值超过了3‰，可能指示一种特殊的成因类型。

塘沽地区原油及其族组分碳同位素在研究区也较轻，小于-28‰，碳同位素分布曲线规律也为饱和烃<原油<芳香烃<沥青质<非烃；两个样品碳同位素曲线非常相近，表明其成因的相似性，且在同位素组成上与板深7沙三段原油较为相似。

大中旺地区原油碳同位素较轻，在-27‰左右，碳同位素曲线斜率较大，与其他样品具有明显的区别，两个样品碳同位素曲线非常相近，表明其成因的相似性。在板桥地区红8-1沙二段原油的碳同位素构成与大中旺原油有某种的相似性。

注：红色代表第一类原油、蓝色代表第二类原油、绿色代表第三类原油。

图4-3 板桥凹陷部分原油碳同位素组成分布图

表4-3 板桥凹陷部分原油样本族组分整理表 来样号 板深5H1 板852-3 板834-1 板20-15 板828-12 深度/m 3674.3-3698.1 2880.1-2911.9 3027.4-3043 3190.9-3196 3261-3310.1 地质年代 沙三段 沙二段 沙一中 沙一中 沙一下 沙一下 馆陶组 δCPDB（‰） 原油 饱和烃 芳烃 -25.2 -25 -26 非烃 沥青质 -25 -24 -25 -24.9 -24.2 13板南5-4K 3249.1-3332.20 -25.6 -24.6 -24.4 -25.4 -25.3 -25.7 -24.5 -24.1 -25.3 -26.3 -24.7 -24.3 -25.3 -25.9 -25.1 -24.9 -25.2 -24.5 -25.6 -24.8 -24.8 -25.7 -26.5 -28.9 -25.7 -25.2 -25.3 板64-30K 1780.10-1888.40 33

第4章 原油地球化学特征

δCPDB（‰） 原油 原油 原油 原油 原油 -26.4 -27.7 -25.8 -25.5 -25.6 -26.6 -28.2 -25.9 -25.3 -25.4 -26.3 -28.2 -25.5 -25.1 -25.1 -26.3 -27.2 -25.8 -25.8 -26.1 -27.4 -28.8 -26.1 -26.7 -26.8 -27 -29.6 -26.2 -26.7 -26.3 -27.1 -29.6 -26.5 -26.5 -26.2 -29.2 -29.9 -28.4 -28.1 -27.7 -29.1 -29.4 -28.4 -27.8 -28 -28.2 -28.8 -27.7 -27.3 -27.4 13来样号 深度/m 地质年代 馆陶组 东营组 东营组 沙一中 沙二段 沙二段 沙二段 沙三段 沙三段 沙三段 板南3-1K 1795.70-1798.60 板62-30 1882.40-1885.80 板78-12 板19-4 红8-1 旺1102 旺38 板深7 塘28 长24-19K 2066.6-2068.6 2947.9-2968.7 1946.9 1971 1997 3512.09 3731.96 3774.5-3223.0

图4-4 板桥凹陷部分原油碳同位素类型曲线图

4.3 原油甾萜化合物特征

原油族组成和碳同位素特征属于原油宏观地球化学参数，而原油甾烷、萜烷等生物标志化合物则是分子级微观参数，因此有人称之为“分子化石”，它们能够更加精细地描述原油地球化学特征。

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第4章 原油地球化学特征

4.3.1 原油甾烷特征

C27-C29规则甾烷的分布反映了源岩的有机质特征。如图4-5所示，不同层段的油样主要位于混合来源的IV区以及以陆生植物为主的V区，尤其是沙三段原油，大多分布在陆生植物为主的V区。

同样，依据原油甾烷成熟度划分图，也可以发现，基本上板桥凹陷地区的原油均为成熟型。

表4-4 板桥凹陷原油甾烷参数表 规则甾烷的相对井号 层位 C27 板 64-30k 板 南3-1k 板62-30 板 78-12 板852-3 板 19-4 板 834-1 板 20-15 板828-12 红8-1 旺1102 旺38 板 南5-4k 板 深7 板深5H1 塘28 长24-19k 馆陶组 馆陶组 东营组 东营组 沙一中 沙一中 沙一中 沙一下 沙一下 沙二段 沙二段 沙二段 沙二段 沙三段 沙三段 沙三段 沙三段 组成 C28 C29 0.47 0.42 0.44 0.45 0.44 0.47 0.45 0.44 0.44 0.48 0.43 0.42 0.45 0.48 0.44 0.49 0.54 ∑重排/∑规则 0.19 0.18 0.19 0.20 0.20 0.10 0.20 0.18 0.24 0.15 0.08 0.07 0.21 0.16 0.30 0.10 0.09 ∑C27/∑C29 0.65 0.77 0.73 0.75 0.88 0.58 0.80 0.79 0.86 0.56 0.69 0.72 0.75 0.48 0.87 0.44 0.38 ∑C28/∑C29 0.49 0.62 0.55 0.49 0.38 0.57 0.44 0.48 0.40 0.52 0.63 0.66 0.49 0.62 0.39 0.60 0.47 C29甾烷20S/(20S+20R) 0.57 0.56 0.57 0.61 0.70 0.51 0.65 0.62 0.68 0.52 0.52 0.52 0.60 0.44 0.69 0.42 0.45 C29甾烷ββ/（αα+ββ） 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.31 0.23 0.32 0.26 0.32 0.24 0.34 0.22 0.39 0.17 0.27 0.26 0.36 0.20 0.35 0.21 0.38 0.18 0.27 0.25 0.30 0.27 0.30 0.28 0.33 0.22 0.23 0.29 0.39 0.17 0.21 0.29 0.21 0.26 利用甾烷的一些特征参数做相关图，在ΣC27/ΣC29和ΣC28/ΣC29相关图（图4-5）和Σ重排甾烷/Σ规则甾烷与规则甾烷C27/C29相关图（图4-6）上，均可以有较好的区分度。

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