松辽盆地南部梨树断陷原油分布与运聚特征研究

2013-01-06李洪波陈小慧长江大学地球环境与水资源学院油气资源与勘探技术教育部重点实验室长江大学湖北武汉430100

长江大学学报(自科版) 2013年8期

李洪波，张敏，陈小慧（长江大学地球环境与水资源学院油气资源与勘探技术教育部重点实验室（长江大学），湖北武汉430100）

对于多套烃源岩层、多期构造运动、多期成藏过程的叠合断陷盆地而言，油气的分布、运移、充注与聚集成藏过程的研究显得尤其重要。为此，笔者在对梨树断陷烃源岩与油气地球化学特征系统研究的基础上，运用油气成藏地球化学的理论与方法，通过不同区块油气藏的剖析，探讨了梨树断陷原油运移聚集成藏的特征与模式。

1 区域地质背景

梨树断陷构造上位于松辽盆地东南隆起区，是松辽盆地断陷群南端断陷期持续最长、地层发育最为齐全、沉积厚度和埋藏深度最大（断陷层最厚8000m）、有机演化程度最高的盆地［1-3］。勘探实践证实，梨树断陷是一个成熟、独立的箕状断陷盆地，拗陷期与松辽盆地相通，形成统一拗陷盆地，其断陷期主要发育了火石岭组、沙河子组、营城组和登娄库组地层。梨树断陷可划分为4个区块（带），即桑树台洼陷带、中央构造带、北部斜坡带和东南斜坡带［4］。该断陷目前主要发现的油气田为八屋油气田、太平庄油田、七棵树油田、秦家屯油田、四五家子油田、后五家户油气田和皮家油气田。

2 试验部分

原油样品主要采集于秦家屯、七棵树与北部斜坡带的油气田探井，在平面上覆盖了断陷的主要产油区，在纵向上由浅层泉一段到深层沙河子组均有分布。因此，采集的原油样品具有广泛性和代表性。将原油样品定量后，经层析柱族组分分离，再提取饱和烃进行分析测试。饱和烃色谱-质谱定量分析条件如下：Agilent 6890N-5975IMSD色谱／质谱仪，色谱柱为 HP-5MS，30m×0．25mm×0．25μm；汽化室温度为300℃；进样方式是脉冲不分流进样且采用恒流模式，载气流速为1．0ml／min。柱炉温的升温程序如下：50℃恒温1min，以20℃／min升至100℃，然后再以3℃／min升至315℃，恒温18min。质谱分析采用EI电离方式，电子能量为70eV，接口温度为280℃。采集方式为全扫描和选择离子采集模式，全扫描质量范围50～550amu。生物标志化合物标样为5α-雄甾烷。

3 结果与分析

3．1 原油类型

梨树断陷主要存在3种类型原油：

另外，在化合物质量分数上，Ⅰ类原油与Ⅱ类原油差异显著，Ⅲ类原油则介于两者之间，表现出混源特征。油源对比表明，Ⅰ类原油主要来源于营城组下部，Ⅱ类原油来源于沙河子组中上部烃源层。

3．2 纵向上原油运聚特征

图1所示为东南斜坡带秦家屯地区SN78井油藏原油充注成藏的过程。从图1可以看出，泉头组（K1q）原油、登娄库组（K1d）和沙河子组储层烃的甾萜化合物组成具有如下特征：储层从上至下，原油m／z=191和m／z=217质量色谱图生物标志化合物的含量呈现规律性变化，即储层层位逐渐变深，原油中C28和C29三环萜烷含量逐渐增加，Ts、C29Ts和C30重排藿烷含量则逐渐增加，C29甾烷αββ化合物含量也逐渐增大。据此可知，深层沙河子组原油明显具有Ⅱ类原油之特点，浅层泉头组原油则具有Ⅰ类原油的特点，而登娄库组烃类分子组成特征介于两者之间，为典型混源型。

另外，北部斜坡带代表井SW107井烃类生物标志化合物组合的变化规律与秦家屯地区油藏烃类特征变化一致（见图2）：从营城组（K1yc）到沙河子组（K1sh），原油C28和C29三环萜烷、Ts、C29Ts、C30重排藿烷和伽马蜡烷等化合物丰度明显增大。深层沙河子组原油为Ⅱ类原油，而营城组原油为混源油。

综上所述，梨树断陷不同储层烃类化合物在纵向上的非均质性发育十分普遍，这不仅展示了不同类型原油的分布特征，而且揭示了2种来源原油的运移、充注与混合聚集成藏过程，即来源于营城组烃源岩的原油主要运移聚集在泉头组和登娄库组等相对较浅的地层中，而来源于沙河子组烃源岩的原油主要运移聚集在沙河子组等相对较深的储层中，同时接受上述2套烃源岩供烃的混源油则主要运移聚集在登娄库组和营城组等中间储层层段里。

图1 梨树断陷秦家屯地区原油纵向运移充注模式图

图2 梨树断陷北部斜坡带原油纵向上甾萜组成变化图

3．3 平面上原油运聚特征

梨树断陷东南斜坡带原油运移模式图如图3所示。从图3可以看出，产于李家屯HS2井和七棵树SW9井的Ⅱ类原油，其含氮化合物绝对浓度和相对比值以及成熟度参数变化特征指示原油具有SW-NE运移方向，即原油自洼陷带沙河子组主力烃源岩排烃之后，通过断层、不整合面和连续砂体，沿沙河子组地层上倾方向向斜坡带运聚，最终遇到适当的圈闭聚集成藏；产于七棵树地区SW8井和SN153井的混源油，其含氮化合物绝对浓度和相对比值以及成熟度参数变化规律同样指示原油具有SW-NE运移方向。营城组和沙河子组烃源岩自洼陷带生排烃之后，原油主要通过断层与不整合面以及连续砂体，在2次运移初期沙河子组生成的Ⅱ类原油可能已通过与深湖-半深湖相泥岩互层叠片分布的连续砂体向斜坡带运移，同时在斜坡带沿断层向上运移与营城组烃源岩生成的Ⅰ类原油发生混合，然后继续沿北东向地层上倾方向运聚成藏。另外，当Ⅱ类原油聚集成藏后，后续原油继续聚集，使得该类原油继续沿断层向上运移，此时再与Ⅰ类原油发生混合作用，并在合适的圈闭中聚集成藏。

图3 梨树断陷东南斜坡带原油运移模式图

3．4 断陷原油总体运聚特征

通过区域运聚特征分析，可以将梨树断陷油气运聚模式归纳如下：优质烃源岩分布于断陷西南部洼陷带。无论从有机质丰度、类型还是成熟度，洼陷带优质烃源岩必定生成过大量的油气。主力烃源岩分布、油源对比结果、原油运移分馏效应和古构造演化特征等都揭示出梨树断陷各类原油总体呈现由洼陷带沿SW-NE向斜坡区构造高部位运聚的特征。在该过程中，Ⅰ类原油自营城组生成以后，沿断层、不整合面和连续砂体多在泉头组和登娄库组聚集成藏；Ⅱ类原油自沙河子组生成以后多在沙河子组聚集成藏；混源油则由Ⅱ类原油沿断层向上，与Ⅰ类原油混合后多在营城组聚集成藏。