渤海湾盆地饶阳凹陷古近系源岩特征与新近系油气来源

渤海湾盆地饶阳凹陷古近系源岩特征与新近系油气来源
易士威;蒋有录;范炳达;徐浩清;郑荣华
【摘要】饶阳凹陷古近系主要发育Es1(下)和Es32套烃源层,沉积中心具有自东南向西北迁移的特征.以原油和烃源岩饱和烃色谱、色谱-质谱分析为基础,对饶阳凹陷新近系已发现原油与源岩的成因关系进行了分析.研究表明,饶阳凹陷目前已发现的新近系原油主要来自Es1(下)烃源岩,具有就近运移的特点.受烃源岩分布、成熟度及构造等影响,新近系原油主要来自临近生油洼槽Es1(下)烃源岩;武强-杨武寨地区Es1(下)烃源岩未进入生油阶段,新近系原油来自Es3(上)特殊岩性段;此外,马西地区存在混源油现象,新近系原油主要来自马西洼槽的Es1(下)烃源岩,混有部分Es3(上)烃源岩.
【期刊名称】《石油实验地质》
【年(卷),期】2010(032)005
【总页数】5页(P475-479)
【关键词】生物标志化合物;烃源岩特征;油源对比;新近系;饶阳凹陷;渤海湾盆地【作者】易士威;蒋有录;范炳达;徐浩清;郑荣华
【作者单位】华北油田勘探部,河北,任丘,062552;中国石油大学,地球资源与信息学院,山东,青岛,266555;华北油田勘探部,河北,任丘,062552;中国石油大学,地球资源与信息学院,山东,青岛,266555;华北油田勘探部,河北,任丘,062552
【正文语种】中文
【中图分类】TE122.1
渤海湾盆地新近系为重要的含油层系，资源量十分丰富[1-2]，是重要的能源接替
领域。

渤海湾盆地各生烃凹陷是相对独立的油气生成、运移和聚集单元[3] ，各凹陷不同层系的油气分布均受控于油源条件。

由于新近系本身不具有生油能力，在新近系赋存的油气主要来自古近系烃源岩，油气来源情况复杂。

尤其是在含油气构造被断裂强烈切割以及多套烃源岩供烃的区域，明确已发现油气的来源，建立源与藏的成因关系，对进一步分析新近系油气成藏模式以及深入勘探具有重要的意义。

据此，笔者从地质背景和岩心观察入手，根据大量岩样、油样的地化分析，利用生物标志化合物特征对渤海湾盆地饶阳凹陷新近系油气的来源进行了分析，以期为该区成藏模式的建立以及今后的勘探提供理论依据。

1 研究区概况
饶阳凹陷位于冀中坳陷中部，为一个NNE走向、东断西超的新生代箕状凹陷，勘探面积约5 280 km2(图1)。

该区存在14个二级构造带，主要勘探目的层为元古宇、古生界、古近系和新近系。

截止到目前，饶阳凹陷新近系共发现27个含油区块，主要分布在留西、留北油田，大王庄、留楚、武强、薛庄油田有零星分布；层系上，馆陶组分布较广，而明化镇组油藏仅分布在留北和大王庄油田，以留北为主[4]。

饶阳凹陷发育沙一(Es1)、沙三(Es3)2套烃源岩，肃宁、任西和马西3个生油洼槽[5-6]，油气来源情况复杂。

从新构造活动看，本区的晚期构造运动比较活跃，为浅层油气藏的形成提供了垂向运移通道和动力条件[7-8]。

2 烃源岩地质、地化特征
饶阳凹陷发育多套烃源岩，其中与新近系油藏有关的烃源岩主要为Es1(下)段和
Es3段，其沉积中心表现出自东南向西北迁移的特点[6]。

受Es3和Es1(下)2套地层沉积时湖泊沉积中心、湖泊规模不同的影响，2套烃源岩在沉积厚度、沉积环境、生源输入及成熟演化等方面存在一定的差别。

图1 渤海湾盆地饶阳凹陷构造单元划分及含油气分布Fig.1 Structural unit and petroleum distribution of the Raoyang Sag, Bohai Bay Basin
2.1 烃源岩地质特征
Es1(下)烃源岩分布范围最广，几乎遍及整个饶阳凹陷，形成于湖浸体系域，主要
由油页岩和暗色泥岩组成[9]，但厚度相对较薄，存在3个厚度中心，分别为肃宁、任西和马西洼槽(图2)。

不同于Es1(下)烃源岩，Es3段烃源岩沉积周期长，厚度大，由暗色泥岩和碳酸盐
岩薄层组成，虽全区分布，但东厚西薄，存在3个厚度中心，分别为马西洼槽、
河间—肃宁洼槽和饶南洼槽，沿饶阳凹陷的东部断阶带一线分布。

任西洼槽—蠡
县斜坡Es3段有效烃源岩分布范围小，烃源层薄，生油能力较差。

2.2 烃源岩地化特征
烃源岩的地化特征包括有机质丰度、类型、成熟度，而在油源对比中应用较多的地化参数主要有正构烷烃分布特征和生物标志化合物组成特征[10-11]。

本次主要对Es1和Es32套烃源岩的正构烷烃、类异戊二烯烷烃、甾萜烷等地化特征进行分析，寻找不同烃源岩间的差异。

图2 渤海湾盆地饶阳凹陷沙一下亚段有效烃源岩等厚图Fig.2 Isopach map of effective source rock in the lower Es1 of the Raoyang Sag, Bohai Bay Basin 2.2.1 正构烷烃分布特征
饶阳凹陷2套有效烃源岩具有不同的正构烷烃分布特征。

Es1(下)烃源岩呈弱的偶
数碳优势，主峰碳为nC22，部分井略显双峰；有的呈明显的奇数碳优势，主峰碳多为nC17，表明该时期沉积水体的盐度和环境具有多变性。

Es3(上)烃源岩正构烷烃特征与Es1(下)相似，正烷烃分布曲线明显较Es1(下)烃源岩光滑，但仍保留不
太明显的偶数碳尖顶特征，说明Es3(上)亚段烃源岩成熟度有所增高。

2.2.2 类异戊二烯烷烃特征
作为重要的生物标志化合物，类异戊二烯烷烃中的姥鲛烷和植烷对判断原始沉积环境具有重要的指示意义。

饶阳凹陷Es1(下)烃源岩的饱和烃色谱具有明显的植烷优势，Pr/Ph比值全部小于1，反映该时期为较强的还原环境。

相比之下，Es3(上)
烃源岩饱和烃色谱的植烷优势有所减弱，姥鲛烷含量相对升高，且Pr/Ph比值增大，尤其是河间—肃宁洼槽，表明还原环境有所减弱，但其植烷优势并不改变。

而Es1(中-下)烃源岩则恰恰相反，植烷优势消失，表现为姥植均势或姥鲛烷优势。

2.2.3 烃源岩甾萜烷特征
饶阳凹陷各套烃源岩中三环萜、四环萜的含量普遍较低，五环三萜的含量相对较高，且以藿烷系列为主。

色谱—质谱图中显示，Es1(下)、Es3(上)和Es3(中-下)烃源岩的伽马蜡烷含量差异比较明显，其中Es3(中-下)烃源岩的伽马蜡烷含量最低，说明不同沉积时期水体的盐度不同。

甾烷组成上，研究区烃源岩的低分子量甾烷含量普遍较低，差异主要表现在Es1(下)烃源岩重排甾烷不发育，Es3(上)重排甾烷含量有所增高，特别是河间、留西—留楚洼槽重排甾烷含量高。

此外，该区烃源岩具有
高丰度的C27—C29规则甾烷， C29优势特征，甾烷分布表现为反“L”型或不
对称的“V”型。

综合各种地化特征可以看出，饶阳凹陷各套烃源岩具有明显不同的地化特征，可以作为油源对比的主要参照指标，其具体特征及其差异性如下：
Es1(下)烃源岩主峰碳为nC22或nC17，具有明显的植烷优势和高伽马蜡烷含量，甾烷系列中重排甾烷不发育。

Es3(上)烃源岩地化特征总体与Es1(下)相似，差别在于植烷优势稍有减弱，重排甾烷发育。

Es3(中-下)烃源岩正构烷烃为明显的奇数碳优势，通常表现为双峰；植烷优势消失，伽马蜡烷含量低。

3 原油地化特征及油源对比
笔者通过对饶阳凹陷全区新近系原油、油砂和古近系烃源岩地球化学资料的整理、分析发现，新近系原油的地化特征与研究区Es3(上)和Es1(下)烃源岩的特征具有
相似性，表现为nC22多为主峰碳，植烷优势明显，γ蜡烷含量高，低分子量甾烷和重排甾烷不发育，成熟度低等特征。

3.1 留北地区
留北地区临近河间洼槽。

地球化学指标对比表明，该区已发现的新近系原油具有明显的植烷优势，在类异戊二烯烷烃三角图中，新近系原油主要分布在Es1(下)烃源岩范围内，而与Es3(上)烃源岩的特征差别较大(图3)，表明油气的来源主要与
Es1(下)烃源岩关系密切。

留北地区新近系原油和河间洼槽Es1(下)生油岩的地化特征具有成熟度较低，且重排甾烷不发育的相似性；而与Es3(上)烃源岩的高成熟度和发育的重排甾烷明显不同。

因此，留北地区的新近系原油主要为河间洼槽Es1(下)烃源岩供烃。

河间洼槽Es1(下)烃源岩生成的油气，沿河间断裂垂向运移至留23等区块(留检1井)的馆陶组砂岩中，油气沿馆陶组的底砾岩发生侧向运移，在断阶带高部位的圈闭中聚集成藏。

3.2 留西—留楚地区
留西—留楚地区主要发育Es1(下)和Es3(上)2套烃源岩。

已发现的新近系原油的正构烷烃特征具有明显的偶数碳优势，主峰碳多为nC22，正构烷烃分布曲线与
Es1(下)烃源岩相似程度较高；饱和烃色谱图中，原油具有植烷优势，Pr/Ph比值低，与Es1(下)烃源岩一致(图4)。

而Es3(上)烃源岩则表现为姥植均势，且相对含量低，与新近系原油差别较大(图4)。

此外，甾萜烷谱图特征上，Es3(上)烃源岩的重排甾烷含量明显高于新近系原油(图5)，表明Es3(上)烃源岩具有较高的成熟度，与已发现原油差别明显，不是主要油源。

综合上述地化特征，留西—留楚地区新
近系原油主要来自本区的Es1(下)段烃源岩。

图3 渤海湾盆地饶阳凹陷留北地区油砂、原油与烃源岩类异戊二烯三角图Fig.3 Isoprenoid triangular diagram of oil sand, crude oil and source rock in Liubei area, the Raoyang Sag, Bohai Bay Basin
3.3 武强—杨武寨地区
杨武寨地区Es1(下)烃源岩由于埋藏较浅，演化程度低，大多未进入成熟门限，不
是有效的烃源层。

因此，该区发育的烃源岩主要是Es3(上)的暗色泥岩和油页岩以
及Es3(中-下)的暗色泥岩。

分析表明，武强—杨武寨地区馆陶组(Ng)原油正构烷烃呈偶数碳优势，主峰碳为nC22或nC20(图5，楚107-1)；具有非常明显的植烷优势，Pr/Ph比值小于0.5，Ph/nC18高达1.75～1.92，和Es3(上)烃源岩相类似；而Es3(中-下)段烃源岩大
多表现为姥鲛烷优势，Pr/Ph比值接近于1，有的比值大于1。

图4 渤海湾盆地饶阳凹陷留西—留楚地区新近系原油与烃源岩的饱和烃色谱图对
比Fig.4 Saturated hydrocarbons chromatography of crude oil and source rock in Liuxi-Liuchu area of the Raoyang Sag, Bohai Bay Basin
图5 渤海湾盆地饶阳凹陷留西—留楚地区新近系原油与烃源岩的色质谱图对比Fig.5 Chromatography-mass spectrometry of Neogene oil and source rock in Liuxi-Liuchu area of the Raoyang Sag, Bohai Bay Basin
图6 渤海湾盆地饶阳凹陷武强—杨武寨地区原油与烃源岩的谱图特征对比Fig.6 Spectrometry characteristics of crude oil and source rock in Wuqiang-Yangwuzhai area of the Raoyang Sag, the Bohai Bay Basin
甾萜烷系列中，新近系原油含有丰富的伽马蜡烷，与Es3(上)烃源岩接近，而与
Es3(中-下)段烃源岩的低伽马蜡烷含量相差较大(图6)。

此外，新近系原油与
Es3(上)烃源岩相似，成熟度相对较低。

综上所述，武强—杨武寨新近系已发现原
油主要来自杨武寨洼槽深部的Es3(上)特殊岩性段烃源岩。

3.4 马西地区
马西地区的新近系原油由于埋藏较浅，生物降解作用明显。

地化特征分析表明，该区新近系原油的植烷优势明显，与Es1(下)和Es3(上)烃源岩地化指标很相似，而与Es3(中-下)烃源岩明显不同。

但是从Pr/Ph来看，Ng原油与Es3(上)烃源岩则更为相关。

此外，已发现的新近系原油成熟度高于西49井周围(即洼槽东端)烃源岩的成熟度，表明马西地区Ng原油非本地烃源岩提供，主要是马西洼槽埋藏较深的Es3(上)烃源岩提供，并混有部分Es1(下)烃源岩生成的原油。

4 结论
1)饶阳凹陷主要发育Es1(下),Es3(上)和Es3(中-下)多套有效烃源层，各洼槽中心即为油源中心。

从Es3(中-下)到Es3(上)段再到Es1(下)烃源岩，其成熟度逐渐降低，植烷优势逐渐增强，重排甾烷发育程度依次变低，伽马蜡烷含量逐渐增加，反映出3套烃源岩的典型特征及本质差别。

2)油源对比表明，饶阳凹陷新近系原油成熟度较低，具有近源成藏的特点，主要来自Es3(上)和Es1(下)段烃源岩，油气来源存在一定差异：武强—杨武寨地区新近系原油主要来自杨武寨洼槽的Es3(上)烃源岩；马西地区新近系原油以Es3(上)为主，混有部分Es1(下)烃源岩，具有混源油特征；留北、留西—留楚地区临近
Es1(下)生烃中心，其新近系原油以Es1(下)烃源岩为主，混有少量的Es3(上)烃源岩。

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