1、东营凹陷南斜坡孔店组原油地球化学特征及其来源第 38 卷第 1 期2008 年 1 月吉林大学(地球科学版)JournalofJilinUniversity(EarthScienceEdition)Voj.38NO.1Jan.2008东营凹陷南斜坡孔店组原油地球化学特征及其来源王建伟,宋国奇,宋书君,赵密福.,高i.中国石化胜利油田分公司现河采油厂,山东东营 2570682.中国石化胜利油田分公司,山东东营 2570683.中国石化胜利油用分公司东辛采油厂,山东东营 2570624.中国石化胜利油田分公司物探研究院,山东东营 257068侠摘要:在分析东营凹陷缓坡带孔店组多个原油样品的类异戊二
2、烯烷烃 ,甾类化合物,萜类化合物和碳同位素构成的基础上,揭示了孔店组原油的典型地球化学特征.孔店组原油甾类化合物主要由规则甾烷构成,异构化程度较低,明显富有 c!规则甾烷;三环萜烷相对含量高,三环萜烷/ 五环萜烷分布范围为 0.150.53;碳同位素组成偏轻,“c 值普遍小于一 29%.由于孔店组原油与研究区已认定的 Es;亚段,Es;亚段和 Ek 亚段三套生油岩都缺少成因联系,该区可能存在一套尚未落实的生油岩 .依据原油的典型生物标志化合物构成特征推断,孔店组原油应来自下第三系深层一套贫粘土矿物且富含化学盐岩的生油岩层.关键词:孔店组原油;地球化学特征;东营凹陷;缓坡带中图分类号:P618.
3、13 文献标识码:A 文章编号:1671 5888(2008)01005607GeochemicalCharacterjsticsoftheOilsintheKongdianFormationintheSouthernSlopeoftheDongyingSagandTheirSourceRocksWANGJianwei,SONGGuoqi,SONGShujun,ZHA()Mifu.,GAOXia1.XianheProdutionF“(tory,ShengliOiljieldBranchCompany,SINOPEC,Dongying,Shandong257068,China2.ShengliO
4、iljieldBranchCompany,SINOPEC.Dongying,Shandong257068.China3.DongainProdutionF(tory,ShengliOilfield$ramhCompany,SINOPEC,Dongying.Shandong257068.China4.GeophysicalResearchInstitute,ShenghOilfieldBramhCompany,SINOPEC,Dongying,Shandong257068ChinaAbstract:Basedoncomprehensiveanalysisofthebiomarkerssuchas
5、isoprenoidparaffin,steranes,terpenoidandcarbonisotopecompositionofoilsamplesfromtheKongdianFormationinthesouthernslopeoftheDongyingsag,thetypicalgeochemicalcharacteristicsofoilsoftheKongdianFormationarerecognized.TheoilsfromtheKongdianFormationarefeaturedbysteranescomposedmainlyofregularsteraneswith
6、lowisomerasation,byC29regularsteranesenrichmentandhighcontentoftricyclicterpenoid,by2tricyclicterpenoid/terpenoidratiosrangingfrom0.15to0.53andby“Coflessthan29%o.BecausenogeneticlinkstothethreeknowntypesofsourcerockshavebeenfoundfortheoilsfromtheKongdianFormation,theremustbeasetofundiscoveredsourcer
7、ocksinthestudyingarea.Judgedfromthetypicalbiomarkersoftheoils,itisconcludedthattheundiscoveredsourcerocksshouldbeinthedeepzoneoftheEogenerocksandcontainhighcontentofhumusandlowcontentofclay.收稿日期:20070419基金项目:山东省博士后择优资助项目(200603027)作者简介:王建伟(1975-),男,河北承德人,副研究员,博士,主要从事石油地质学和储层地质学研究,Email:wjwei(slof.CO
8、RD_.第 1 期王建伟,等:东营凹陷南斜坡孔店组原油地球化学特征及其来源Keywords:oilsfromtheKongdianFormation;geochemicalcharacteristics;Dongyingsag;ramp历经 40 余年的油气勘探工作,东营凹陷南部缓坡带油气勘探程度已经很高,而勘探空间日趋缩小,走向深部层系已成为今后该区油气勘探的一个重要方向.自 1993 年以来,先后在东营凹陷南斜坡丁家屋子断裂带南端部署的王 96,王斜 131,王斜 132,王斜 133 和王斜 140 等井都发现了孔店组油层,这初步表明该区孔店组具有很大的勘探潜力.孔店组原油具有蜡含量高,
9、凝固点高和硫含量低等物性特征,这与其上部沙河街组原油形成明显差异.东营凹陷为渤海湾叠合型盆地内的一个典型“满凹含油“凹陷,发育有下第三系 Es;亚段,E 亚段和 E 走.段 3 套生油岩,前第三系也发育多套具有生油潜力的生油岩.长期以来,孔店组原油的油源关系始终不能落实,从而制约了该区深部层系的油气勘探进程和勘探潜力评价.本文对孔店组原油的地球化学特征进行详细研究,并结合下第三系几套已经落实生油岩的地球化学特征初步探讨了孔店组原油的油源状况.1 样品来源及试验条件目前,该区已发现孔店组油藏主要位于丁家屋子断裂带.在丁家屋子断裂带共采集原油及油砂样品 15 个,其中孔店组原油样品 7 个,孔店组
10、油砂样品 2 个(图 1).另外,本次工作收集到研究区生油岩,沙河街组原油的饱和烃色谱及色一质谱分析资料11 份和原油样品的碳同位素分析资料 9 份,以便对比研究孔店组原油的地球化学特征及其油源关系.原油及油砂通过常规柱色谱分离后,在 p 一6890GS/HP-5973MSD 系统上进行饱合烃色谱及色一质谱分析.色谱分析用 HP 一 6890 色谱仪,配置60m0.25mm0.25mDB 一 5 石英弹性毛细管色谱柱,载气为 He,柱始温 100C,以 4C/min 的速率由 100C 升至 320C,持续 20min.色一质谱分析用 HP 一 5973MSD 连接 HP 一 6890GS,传
11、输管线温度 310.C,质谱能量 70eV,载气为 He,采用全扫描(SCAN)/多离子检测(SIM)的采集方式.碳同位素分析条件:利用常规方法对原油样品族组分进行分离后,分别通过 MAT251 同位素质谱仪检测;载气为 He;检测依据为 sY/T523991.图 1 原油及油砂样品分布图Fig.1Locationoftheoilandoilbearingrocksamples2 结果与讨论2.1 原油的物性特征9 口探井的孔店组试油资料统计表明:孔店组温度条件为 20.C 时,原油密度为 0.8320.906g/cm.,平均为 0.868g/cm.;温度条件为 50C 时,粘度为 5.O95
12、92mPa?S,平均为 131.8mPa?S;凝固点处于 3644.C,平均为 40.3;原油含硫量为0.109/60.25,平均为 0.169/6;原油含蜡量为22.8437.1,平均为 30.53.相对于上部沙河街组原油,孔店组原油具有低密度,低粘度,低含硫量,高凝固点和高含蜡量的“三低两高“ 特征,而孔店组下部层系原油与孔店组原油的物性特征比较接近(表 1).2.2 原油的地球化学特征2.2.1 类异戊二烯烷烃孔店组原油类异戊二烯烷烃相对含量低,Pr/C 和 Ph/C.分布范围分别为 0.20.44 和 0.290.77.在类异戊二烯烷烃构成中,植烷略占优势,Pr/Ph 为 0.50.7
13、,这反映出孔店组原油应来自缺氧环境下形成的生油岩.图 2 为 2 个孔店组原油样品和 2 个生油岩抽提物的饱和烃总离子流图(TIC).2 个孔店组原油样品的图谱特征比较类似 .58 吉林大学(地球科学版)第 38 卷表 1 研究区孔店组及其临近层系部分原油样品的物性特征对比Table1ComparisonbetweenthephysicalpropertiesoftheoilsfromtheKongdianandadjacentformations注:“一 “示没有测试数据 ;测量密度的温度条件为 20,测量粘度的温度条件为50;样品分析单位为胜利油田井下作业公司.PrPh_fJlJ.1.IP
14、rPhJ1.业.【LI-.王 35 井,2029.8m,沙四上亚段生汕岩样牛 22 井,3237.5m,沙三下亚段生油岩样图 2 原油及生油岩抽提物饱和烃总离子流图Fig.2TICfingerprintsofthesaturatedhydrocarbonsoftheoilandoftheextractionofsourcerocks第 1 期王建伟,等:东营凹陷南斜坡孔店组原油地球化学特征及其来源但孔店组原油与该区已经认定的沙三下亚段生油岩和沙四上亚段生油岩都具有明显的差别.Es;亚段生油岩生成的烃类物质以高 Pr/Ph 为特征,Pr/Ph比通常大于 1.0,而来自;亚段生油岩的烃类物质中类异
15、戊二烯烷烃相对含量很高,Pr/C 和 Ph/Cs 通常大于 1.0,Pr/Ph 通常小于 0.5.2.2.2 甾类化合物孔店组原油及油砂抽提物的甾类化合物构成特征相似,这初步表明该区孔店组原油的来源基本一致.在 m/z217 质量色谱图上,原油的甾类化合物主要由规则甾烷构成,而孕甾烷,升孕甾烷,重排甾烷和 4 一甲基甾烷含量偏低.规则甾烷的异构化程度较低,C. 甾烷 20S/(20S+20R)和 C.甾烷 I3I3/(I3I3+aa)分别为 0.330.45 和 0.340.58.甾类化合物的异构化程度不仅受热作用过程的控制,还可以受到矿物质催化作用等因素的影响.在用不同介质作催化剂的条件下所
16、做的模拟试验表明,方解石对甾烷及各种三萜烷的异构化反应有抑制作用,而粘土矿物,如伊利石,蒙脱石,尤其是蒙脱石则有利于上述异构化作用的进行.鉴于东营凹陷深层都经历了较高的热演化过程,因此原油甾烷的低异构化程度可能与油源岩中缺少粘土矿物的催化作用有关.另外,规则甾烷中的 C.规则甾烷具有明显优势,CCzs 和 Cz.规则甾烷含量依次增大,呈反“l“型分布,而沙河街组原油的 c.,c 和 c.规则甾烷多呈“V“型分布.孕甾烷系列,C.规则甾烷和czs 规则甾烷主要来源于藻类等低等水生生物,而Cz.规则甾烷既可来源于藻类,也可来源于高等植/m/e2l7物.低孕甾烷系列含量和高 C.规则甾烷含量的甾类化
17、合物构成特征表明,高等植物应为孔店组原油的优势生源,这与沙河街组原油的生源条件不同.2004 年在王家岗断裂带北部的王 46 井钻遇了孔店组孔二段灰黑色泥岩,该套灰黑色泥岩被认定为该区又一套生油岩层.孔二段泥岩抽提物的 C 规则甾烷和 cz.规则甾烷相对含量都比较高 ,cc 和Cz.规则甾烷常也呈“V“型分布,这与孔店组原油的甾类化合物构成也不相同(图 3).东营凹陷下第三系沙河街组沙四段及孔店组发育有厚达上千米的盐湖沉积.实验表明,地质历史上蒸发岩中有机碳含量一般为 255,与其它类型的烃源岩相比较,其有机碳含量比较可观,可与同时沉积的暗色泥岩一起作为烃源岩.综合甾类化合物低异构化程度,低孕
18、甾烷系列含量和高c.规则甾烷含量的构成特征,推断孔店组原油应来源于下第三系沙四段及孔店组内富含腐植质的化学盐岩.2.2.3 萜类化合物在萜类化合物的组成中,孔店组原油的 7 蜡烷相对含量高,7 蜡烷/c.+.升藿烷为 0.971.57,这与该区已经认定的典型“Esi 源型“ 烃类物质具有一定的相似性.但是,c. 一 c.j 升藿烷系列的含量依次递减,这又与典型“i 源型“ 烃类物质不同.值得注意的是,孔店组原油明显富有三环萜烷类化合物,三环萜烷/五环萜烷分布范围为 0.150.53,而沙河街组原油三环萜烷/五环萜烷普遍小于 0.15.相对五环藿烷来说,三环萜热稳定性较高而且易于,:m/e2l7
19、495051525354555657585949,/min干 13Oil,2080.O2083.8m, 孔店组汕样50515253545556575859f/m1n_千 46,4204.3m,孔段汕岩样图 3 原油及生油岩石抽提物甾类生物标志化合物构成特征Fig.3m/e217masschromatogramsfor0ilandextractionofthesourcerocks1.aaa20RCz7 甾烷;2.aaa20RC28 甾烷;3.aaa20RC29 甾烷6O 吉林大学(地球科学版)第 38 卷运移卜.因此,孔店组原油异常高的三环萜烷/五环萜烷比值和饱和烃无明显奇偶优势应是由较高热演
20、化程度造成的.在三环萜烷构成中,C:三环萜烷略占优势,C.三环萜烷/C:三环萜烷为 0.350.46,但沙河街组原油的 C 三环萜烷占据明显优势(表 2).Ekweozor 认为不同碳数的三环萜烷有不同的来源,碳数小于 C2 的三环萜烷可能来自二萜类先质口.三环萜烷构成的差异进一步表明,孔店组原油与沙河街组原油的生源条件应存在着一定差异.图 4 为孑 L 店组原油,沙河街组原油及研究区三套已认定生油岩抽提物的蜡烷/C.升霍烷,c:/c:.规则甾烷和 C/C:.规则甾烷分布三角图.孔店组原油的蜡烷/c:升霍烷值偏高,而 C:/cz.规则甾烷和 c:/c:.规则甾烷值明显偏低.孔店组原油样点与沙河
21、街组原油样点的分布区有着较远距离,这不仅反映出两组原油具有不同的甾,萜类化合物构成,更表明孔店组原油与沙河街组原油的生源条件差异.孔店组原油样点分布区与 E;亚段生油岩及 E 是.亚段生油岩样点分布区距离也比较远 ,而与 E 亚段生油岩样点分布区存在着局部交汇.Es;亚段生油岩样点分布比较离散,初步表明该套生油岩在东营凹陷缓坡带应具有很强的非均质性.尽管孔店组原油与典型“Es 源型“ 原油的地球化学特征存在明显差异,但鉴于目前对该区 Es 段生油岩的非均质性缺少认识,本次工作还不能完全排除孔店组原油来自 Es 亚段生油岩的可能.2.2.4 原油碳同位素图 5 显示沙河街组原油与孔店组原油的碳同
22、位素组成存在明显差异.孔店组原油的碳同位素组成相对偏轻,C 值普遍小于-29%o,最低可以达到一32%.王古 1 井两个奥陶系原油样品的碳同位素组成也偏轻,这与孔店组原油十分接近.另外,随原油族组分从饱和烃到芳烃,到非烃,再到沥青质的系列变化,沙河街组原油的各个族组分的c 值相应地降低,而孔店组原油的降低趋势不明显,甚至个别样品出现反常现象.湖相烃源岩一般为混合型有机质,以水生生物为主的腐泥型有机质的碳同位素组成较重,而以陆地植物为主的腐植型有机质的碳同位素组成较轻,相对富集“C_I.原油碳同位素组成特征进一步说明,孑 L 店组原油与沙河街组原油的总体成因背景应存在较大差异.表 2 东营凹陷缓
23、坡带部分原油样品萜类化合物构成特征参数Table2Characteristicparametersofterpanefromtheselectedcrudeoilsinthestudyingarea取样深厦样品!:三堕三蓝堡 Ts/z 堂型重壁/m 类型 C2226 三环萜烷五环萜烷 TmC3132 升霍烷 Csa 升霍烷通 10Es2l8,14.8l846.5 原油 0.260.060.45通 l0Es32093.02096.2 原油 0.290.070.42王 l61Esll432.01435.0 原油 0.270.070.48官 104Es2l752.4 油砂 0.330.140.63王 l08Es32l94.5 油砂 0.4l0.150.7l官 7E22l20.02130.0 原油 0.320.050.95通 61Es21776.72104.0 原油 0.290.070.83王 l3OE2l79.825.3 原油 0.460.500.55王 l30Ek2080.O2083.8 原油 0.390.240.49王斜 131Ek2467.32495.8 原油 0.470.350.93王斜 95El834.6l84O.2 油砂 0.350.150.33王斜 131Ek3062.83094.0 原油 0.490.531.860.6l0.67
