西湖凹陷孔雀亭地区原油特征与来源分析.pdf

文章编号：1008-2336（2023）02-0012-06西湖凹陷孔雀亭地区原油特征与来源分析张如凤1，杨鹏程1，杨超1，张书迪1，赵嘉骏2（1.中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司研究院，上海200120；2.中石化海洋石油工程有限公司上海钻井分公司，上海201208）摘要：为解决西湖凹陷孔雀亭地区油气来源复杂的问题，利用地球化学分析手段，依据原油生物标志化合物特征和碳同位素特征，对孔雀亭不同构造位置的原油进行了分析，并进一步分析其油气来源。孔雀亭地区不同构造带的原油特征差异明显，第一类原油是以陆源高等植物贡献为主的原油，主要来源于本地脂镜贫氢相煤系烃源岩，高带、中低带和南翼原油属于此类；第二类原油是以陆源高等植物和水生生物双重贡献的原油，北翼原油属于此类，主要来源于周边深层脂镜富氢相的暗色泥岩。该文据原油来源分析，进一步明确了西湖凹陷深部勘探潜力。关键词：西湖凹陷；原油；生物标志化合物；油源对比中图分类号：P618.13文献标识码：ADOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2023.02.012CharacteristicsandSourcesAnalysisofCrudeOilinKongquetingArea,XihuSagZHANGRufeng1,YANGPengcheng1,YANGChao1,ZHANGShudi1,ZHAOJiajun2（1.Institute of Exploration and Development,SINOPEC Shanghai Offshore Oil&Gas Company,Shanghai 200120,China;2.SINOPEC Offshore Petroleum Engineering Co.Ltd.Shanghai Drilling Branch,Shanghai 201208,China）Abstract:TosolvetheproblemofcomplexsourcesofcrudeoilinKongquetingarea,XihuSag,usinggeochemicalanalysismethods,oilsamplesfromdifferentstructurallocationsofKongquetingareawereanalyzedbasedonthecharacteristicsofbiomarkercharacteristicsandcarbonisotope.Oilsourceswerefurtheranalyzed.ThecharacteristicsofcrudeoilindifferentstructuralzonesinKongquetingareavarysignificantly.Thefirsttypeofcrudeoilismainlycontributedbyterrestrialhigherplants,whichmainlycomesfromlocallipid-mirrorhydrogendepletedcoalmeasuressourcerocks,andcrudeoilofthehigh,middle,andlowzones,aswellasthecrudeoilofthesouthernwing,belongstothistype.Thesecondtypeofcrudeoilwiththedualcontributionsofterrestrialhigherplantsandaquaticorganisms,andthecrudeoilofthenorthernwingbelongstothiscategory,whichmainlycomesfromthedarkmudstonewithhydrogen-richlipidmirrorinthesurrounding deep layer.Based on the analysis of oil sources,this paper further clarifies the deep exploration potential of Xihu Sag.Keywords:XihuSag;crudeoil;biomarkercompounds;oil-sourcecorrelation西湖凹陷孔雀亭地区系油气勘探开发重点地区，孔雀亭地区原油多为轻质油和凝析油，前人研究认为西湖凹陷原油主要来自于平湖组（中晚始新世）煤系烃源岩，并且生源特征有高等植物输入1-2，但是孔雀亭地区由于斜坡带烃源岩煤、炭质泥岩和暗色泥岩均有发育，深部宝石组地层（早中始新世）也有一定的生烃能力，并且高、中、低带烃源岩成熟度差异大。前人研究中也注意到这一点，但并未指出油气差异原因及来源3-5。随着近年来勘探思路的转变，孔雀亭地区多口新井资料，将有助于对孔雀亭地区原油特征及来源进行深入研究。1地质背景西湖凹陷位于东海陆架盆地东北部，凹陷自西向东依次发育保俶斜坡带、三潭深凹、中央背斜带、白堤深凹和天屏断阶带 5 个二级构造带6。孔雀亭构造位于西湖凹陷保俶斜坡带中部，为古隆起背景之上的油气聚集区，其西、中、东三个断块节节下掉，组成了一个顺倾向的断块群（图 1，图中 T32系平湖组中收稿日期：2023-02-06；改回日期：2023-03-28第一作者简介：张如凤，女，1994 年生，硕士，助理工程师，2020 年毕业于中国地质大学（北京）地质工程专业，从事海洋油气勘探研究工作。E-mail：。第 43 卷第 2 期Vol.43No.22023年6月OFFSHOREOILJun.2023段与下段分界面）。孔雀亭地区目前主要的钻井均已钻遇油气层，全区范围内均有油气发现，勘探成果丰富。孔雀亭地区不同区带油气性质和分布规律存在明显差别，中低带的 K4、K5 井以及南翼的 N1、N1a、N1b 井以天然气为主，高带的 K1、K2、K3、K6 井具有上油下气的特征，北翼的 K7 井以油为主。在纵向上油气主要集中在平湖组，平上、平中、平下段均有油气发现。2原油特征及来源分析2.1原油物性特征原油的物理性质取决于原油生油母质、热演化程度及后期次生变化7。孔雀亭地区的原油密度在0.74870.8606g/cm3，按照其物性差异分为轻质油和凝析油，轻质油多在 0.820.86g/cm3，凝析油密度多小于 0.82g/cm3。含蜡量 0.07%9.23%，含硫0.04%0.12%，为低含硫、低含蜡轻质油和凝析油，轻质油含蜡量略高（图 2）。从密度和含蜡量纵向变化分布特征（图 2）来看，纵向无明显变化规律，说明该地区原油不是本地生成，是运移而来。2.2原油生物标志化合物组成原油典型样品进行了饱和烃和芳烃的色谱-质谱分析，可以通过不同荷质比(m/z)下色谱-质谱图不同生物标志化合物的出峰时间和峰型实现对烷烃和甾萜类的识别。原油正构烷烃和类异戊间二烯烷烃的组成和分布受原油的母质类型、有机质演化程度等多种因素的影响8。从研究区代表性原油样品的饱和烃气相色谱图 m/z=85（图 3）中可以看出，孔雀亭地区原油正构烷烃分布主要为前峰型，碳数分布主要在 nC11nC33 之间，OEP（奇偶优势）在 0.981.04 之间，无明显奇偶优势，OEP 越接近 1，原油成熟度越高，孔雀亭地区原油均为成熟原油。姥鲛烷（Pr）和植烷（Ph）是主要来源为叶绿素，是指示沉积环境的重要指标。Pr/Ph2 为偏氧化环境8。其中，孔雀亭地区原油 Pr/Ph在 2.028.8 之间，均大于 2（表 1），表明偏氧化环境下陆源有机质的输入，而且一般认为，Pr/Ph 比值高是煤系地层的特征。另外，Pr/nC17和 Ph/nC18可作为判断原油沉积环境的重要指标，研究区原油Pr/nC17在 0.131.53 之间，Ph/nC18在 0.020.28 之N0 2040 km长江凹陷虎皮礁凸起海礁凸起海礁凸起鱼山凸起钱塘凹陷孔雀亭地区保椒斜坡带三潭深凹中央背斜带白堤深凹天屏断阶带钓鱼岛褶皱带凹陷边界二级构造边界图例断层井点区带边界 构造等值线图1孔雀亭地区区域位置及井点位置图（T32）Fig.1RegionallocationandwellpointsofKongquetingarea(T32)0.740.760.780.800.820.840.8605101520K1 井K2 井K4 井K5 井K7 井N1 井N1b 井含蜡量/%密度/(g/cm3)图2孔雀亭地区原油密度-含蜡量交会图Fig.2CrossplotofcrudeoildensityandwaxcontentinKongquetingarea第 43 卷第 2 期张如凤，等.西湖凹陷孔雀亭地区原油特征与来源分析 13 间，根据 Pr/nC17和 Ph/nC18关系图版（图 4），研究区原油高带、中带和低带多以高等植物为主，南翼地区有混合型，而北翼 K7 井落入还原环境中，反映水生生物贡献。二萜类生物标志化合物也是陆生植物树脂体的极好生物标志物9。孔雀亭地区原油样品饱和烃组分中含有极高丰度的二萜类化合物，二萜类中 4(H)-19 降异海松烷、异海松烷、16(H)-扁枝烷占绝对优势，可以作为该地区原油研究的主要指标之一。通过m/z=123 质量色谱图（图 5）可以看出，孔雀亭原油样品呈现出异海松烷降异海松烷扁枝烷的分布特征，而从扁枝烷相对丰度的看，高带的井与北翼的K7 井原油异海松烷与扁枝烷的比值较低，集中在24.51 之间（表 1），而中低带的 K4、K5 以及南翼的 N1、N1a、N1b 井比值较高，多大于 6（表 1），异海松烷主要来源于裸子植物，而扁枝烷主要来源于蕨类植物。这一区别表明生油母质为裸子植物为主，nC21nC22nC23nC20a.K1 井,3 542.63 549.4 m,平湖组中段c.K7 井,4 317.34 325 m,平湖组中段d.N1 井,4 289.5.34 313 m,平湖组中段b.K4 井,4 1834 196 m,平湖组上段图3孔雀亭地区原油饱和烃气相色谱图（m/z=85）Fig.3GaschromatogramofsaturatedhydrocarbonsofcrudeoilinKongquetingarea表1孔雀亭地区原油典型样品地球化学参数表Table1GeochemicalparametersoftypicalsamplesofcrudeoilinKongquetingarea构造带井号层位OEPPr/Ph异海松烷/16(H)扁枝烷Gam/C30HC27甾烷/C29甾烷C2920S/(S+R)C29bb/(+)高带K1平中段1.013.972.010.080.690.430.58K1平中段0.993.412.390.060.720.470.52K2平下段1.028.803.030.090.750.390.54中低带K4平上段1.045.816.690.050.350.460.54K4平中段1.207.077.770.070.290.510.55K5平中段0.748.976.330.040.330.410.59K5平中段0.769.746.390.020.210.420.51北翼K7平中段0.932.743.660.150.530.440.52K7平中段0.983.392.970.210.650.390.58南翼N1平中段1.034.743.660.170.410.460.45N1平下段1.042.0211.210.040.480.460.55N1a平上段1.034.154.120.160.390.440.56N1b平中段1.025.593.770.170.610.470.540.010.1110Ph/nC18Pr/nC170.010.1110K1 井K2 井K3 井K4 井K5 井K7 井N1a 井N1b 井氧化还原海相和湖相(I/II 型)陆源(III 型)混合型(II 型)图4孔雀亭地区原油 Pr/nC17和 Ph/nC18关系图Fig.4CrossplotofPr/nC17andPh/nC18ofcrudeoilinKongquetingarea 14 2023年6月但是高带和北翼井受蕨类植物影响高，而中低带和南翼蕨类贡献低。这一结论与姥鲛烷（Pr）和植烷（Ph）的分析较为一致。从五环三萜烷特征（m/z=191）来看（图 6），孔雀亭不同构造位置的原油并未表现出明显差异。整体藿烷中 C30H（C30藿烷）占绝对优势，大于等于 C31的藿烷化合物丰度较低，反映原油的烃源岩环境为偏氧化环境。另外，非藿烷类的奥利烷和伽马蜡烷也具有生源意义。原油样品中检测到较高丰度的奥利烷，表明原油具有高等植物生源。伽马蜡烷含量极低，有些样品几乎检测不到伽马蜡烷，伽马蜡烷与 C30藿烷的比值 Gam/C30H 常用于结合 Pr/Ph 来判断沉积环境，进行油源对比和分类。本区 Gam/C30H 多小于 0.2（表 1），说明原油发育于淡水-微淡水的偏氧化性沉积环境。甾烷类的 C27、C28和 C29比值用于判别特定环境下的生源输入，C27甾烷来源于低等水生生物和藻类，C29甾烷来源于藻类和陆源高等植物8。孔雀亭地区m/z=217（图 6）原油显示以 C29规则甾烷为主，呈“”型，高含量的 C29甾烷表明原油来源于高等植物生源的烃源岩，比如低带的 K4 井。而有些钻井显示低等生物与高等植物的双重贡献，比如北翼的 K7井 C27与 C29规则甾烷含量相近，色质谱图上近对称“V”字形。甾萜类化合物甾烷和萜类化合物分布特征受热演化程度影响，会在高-过成熟度阶段趋于一致9，在低熟-成熟阶段适用油源对比研究。利用原油 C2920S/(S+R)和 C29/(+)指标可用于判断成熟度，孔雀亭地区原油样品这两个指标均大于 0.4（表 1），均为成熟原油。因此甾萜类是可以用于油源对比研究的。a.K4 井,4 318 m,平湖组上段c.K7 井,4 333 m,平湖组中段d.N1a 井,4 318 m,平湖组中段b.N1 井,4 688 m,平湖组下段降异海松烷降异海松烷降异海松烷降异海松烷异海松烷异海松烷异海松烷异海松烷扁枝烷扁枝烷扁枝烷扁枝烷图5孔雀亭地区原油二萜类分布特征（m/z=123）Fig.5DistributioncharacteristicsofcrudeoilditerpenoidsinKongquetingarea(m/z=123)C30HC30HC30HC30HC29HC29HC29HC29HC27C27C27C27C29C29C29C29奥利烷奥利烷奥利烷奥利烷伽马蜡烷伽马蜡烷伽马蜡烷伽马蜡烷a.K1 井,平中段,3 565.53 568.2 mb.K4 井,平上段,4 1834 196 mc.K7 井,平中段,4 317.44 325.0 md.N1 井,平中段,4 289 mTmTmTmTmTsTsTsTs图6孔雀亭地区原油五环三萜烷与甾烷分布特征（m/z=191m/z=217）Fig.6DistributioncharacteristicsofpentacyclictriterpenesandsteranesincrudeoilfromKongquetingarea第 43 卷第 2 期张如凤，等.西湖凹陷孔雀亭地区原油特征与来源分析 15 从芳烃特征看，甲基菲指数通常可以反映原油的热演化程度，Radke 提出甲基菲指数 MPI 与镜质体反射率 Ro之间的线性关系式 Ro=0.6MPI+0.64(0.6%Ro1.35%)，Ro=0.6MPI+2.30(Ro1.35%)10。研究中根据平北地区本地烃源岩特征建立甲基菲指数(MPI)与Ro的数学关系Ro=0.32MPI+0.59(0.6%Ro1.20%)，根据原油甲基菲指数得到生成时烃源岩对应的 Ro（表 2），Ro集中在 0.86%1.01%之间，均为成熟原油。表2原油甲基菲指数拟合RoTable2Rofittingbymethylphenanthreneindexofcrudeoil井号层系类型MPI/%Ro拟合/%K2平下段凝析油0.840.86K7平中段原油1.471.06K7平中段原油1.461.06N1平中段凝析油1.260.99N1平下段凝析油0.990.91N1b平中段原油1.311.012.3原油碳同位素特征该地区原油碳同位素在24.828之间（图 7），且以2628为主（偏重）。碳同位素差别主要体现在不同构造带原油之间，来自陆源高等植物有机质的原油碳同位素较重；源于水生有机质，则碳同位素较轻。已有区域资料表明：西湖凹陷中已证实，型干酪根碳同位素值在2428，平均值为26.1；煤在2328之间，平均值为25.6。显然，研究区原油与腐殖型（型）母质关系密切。2.4油源分析从孔雀亭地区的原油生物标志物分析，该地区存在两类典型原油。第一类原油主要分布于高带、中低带及南翼地区平湖组，表现为以陆源高等植物贡献为主的原油，该类原油生物标志物特征表现为规则甾烷以 C29为主，呈现“”型式，二萜类表现为扁枝烷含量低，降异海松烷和异海松烷含量较高，伽马蜡烷含量低；第二类原油主要分布于古隆北翼平湖组，表现为以陆源高等植物和水生生物双重贡献的原油，该类原油生物标志物特征表现为规则甾烷以 C29和 C27为主，为“V”型扁枝烷含量较高，伽马蜡烷含量较高。孔雀亭地区平湖组烃源岩多为煤、炭质泥岩及暗色泥岩。从有机相特征看，暗色泥岩主要发育在潮坪及海湾沉积环境中，有机相主要为脂镜富氢相，地化相表现为弱氧化相-强还原相；而煤系烃源岩有机相属脂镜贫氢相，地化相表现为弱氧化相至弱还原相。从镜煤反射率资料看，研究区平湖组自身已进入热演化成熟阶段，具备良好的生烃能力。但是，孔雀亭原油芳烃计算母质 Ro接近或者略高于本地烃源岩 Ro，可以说明以近源成藏为主，可能存在少量外源充注。对比孔雀亭地区烃源岩和原油生标特征（图 8），从 Gam/C30H 及姥植比可以看出第一类原油特征与本地烃源岩具有较高的相似性（比如：N1 井平下段泥岩及煤层，K4 井平下段煤），因此，高、中、低带以及南翼的原油主要为本地煤系烃源岩供烃，而北翼K7 井原油与本地烃源岩的关系模糊不清，显示出混源的可能，这一认识与其他生物指标的判别可以相互比对。再从 C27甾烷/C29甾烷及异海松烷/扁枝烷交会特征看，高中带及南翼诸井原油与本地烃源岩亲缘关系明显，比如 K4 井原油与 K4 井平下段煤，N1 井、N1a 井、N1b 井原油与N1 井平下段泥岩及煤。而北翼 K7 井的原油则与平中、下段泥岩关系疏远，也呈现出混源特征。图 8 两种交会特征相互确认了高中低带及南翼的原油以本地烃源岩贡献为主，系第一类原油，主要源于煤系烃源岩（有机相属弱氧化相至弱还原的脂镜贫氢相）。而北翼原油存在明显的混源特征，本地烃源岩基本属于第一类，与邻区没有差别，而原油则属于第二类，显然有来自深源的二类原油输入，其烃源岩2426283013C 原油/3 0003 2003 4003 6003 8004 0004 2004 4004 6004 8005 000K1 井K2 井K5 井K7 井N1 井N1b 井深度/m图7孔雀亭地区原油及饱和烃碳同位素特征Fig.7CarbonisotopiccharacteristicsofcrudeoilandsaturatedhydrocarbonsinKongquetingarea 16 2023年6月系弱氧化相-强还原的脂镜富氢相。3结论（1）孔雀亭地区原油整体上表现以非常典型的偏氧化条件下陆源高等植物生源为主，原油 Pr/Ph 高，二萜类丰富，异海松烷含量高于扁枝烷，五环三萜类奥利烷含量高，伽马蜡烷含量低，规则甾烷中 C29甾烷占绝对优势，碳同位素指标也与煤成油碳同位素接近。从甾烷 C2920S/(S+R)和 C29/(+)指标和甲基菲指数计算 Ro来看均为成熟油气。（2）油源分析来看，原油以近源成藏为主，按照生标特征将原油分为两大类：第一类原油是以陆源高等植物贡献为主的原油，主要来源于本地脂镜贫氢相煤系烃源岩，高带、中低带和南翼原油均属于此类；第二类原油是以陆源高等植物和水生生物双重贡献的原油，北翼原油属于此类，主要来源于深部脂镜富氢相的暗色泥岩。参考文献：李天军,黄志龙,郭小波,等.东海盆地西湖凹陷平北斜坡带平湖组煤系原油地球化学特征与油-源精细对比J.石油与天然气地质，12022，43（2）：432-444.LiSL,YuXH,SteelR,etal.ChangefromTide-InfluencedDeltasinA Regression-Dominated Set of Sequences to 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井原油N1a 井原油N1b 井原油K2 井原油K7 井平中段泥岩K7 井平下段泥岩K4 井平下段煤层K2 井宝石组泥岩K6 井平下段泥岩N1 井平下段泥岩N1 井平下段煤层图8孔雀亭地区油-岩生物标志化合物参数对比图Fig.8Comparisonofparametersofoil-rockbiomarkersinKongquetingarea第 43 卷第 2 期张如凤，等.西湖凹陷孔雀亭地区原油特征与来源分析 17