涠西南凹陷烃源岩地球化学特征及油源对比

范 蕊，李水福，何 生，王晓龙，胡守志，张冬梅

(中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室，武汉 430074)

涠西南凹陷烃源岩地球化学特征及油源对比

范 蕊，李水福，何 生，王晓龙，胡守志，张冬梅

(中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室，武汉 430074)

北部湾盆地涠西南凹陷流沙港组和涠洲组烃源岩地化特征分析结果表明，流沙港组生烃潜力高于涠洲组，其中以流二段最优；2套烃源岩总体处于弱还原—弱氧化的沉积环境，伽马蜡烷含量甚微，C24四环萜的含量表明陆源有机质占有一定比例，各组段C27、C28、C29αααR型甾烷分布特征多为“V”型和反“L”型，且流二段的C30-4-甲基甾烷含量最为丰富。根据生标特征可将原油分为3类：Ⅰ类原油来源于流一段烃源岩；Ⅱ类原油源于流三段烃源岩；Ⅲ类原油可分为2个亚类，Ⅲ1类原油来源于流二段的泥页岩，Ⅲ2类原油为流一段和流二段混合来源，推断混源中流二段烃源岩生烃贡献较大。涠洲组原油与涠洲组烃源岩特征相差甚大，推测应源于其下部地层。

地球化学特征；生物标志物；油源对比；涠西南凹陷；北部湾盆地

油源分析是油气勘探过程中必需解决的重要内容之一。其中，烃源岩地球化学特征分析和油源对比是油源分析的2个必要内容，首先通过烃源岩所含有机质的丰度、类型和成熟度来确定优质烃源岩，再结合原油地球化学特征分析进行油源对比，划分出原油类型及其分布，明确主力烃源岩，以指导油气勘探与开发[1-3]。

前人对涠西南凹陷的成藏条件、沉积及原油地球化学特征等方面做过大量的工作[4-17]，也取得了较为统一的认识，但对烃源岩地球化学特征缺乏系统分析，油源关系也不是十分明确。本文重点讨论烃源岩地化特征，依据原油地化特征将原油分类并进行油源对比，从有机质来源和有机质保存环境角度来揭示该区原油的来源，为勘探提供地质依据。

1 地质背景

北部湾盆地位于南海北部大陆架的西部，为新生代陆相裂谷盆地，面积约为3.9×104km2，是我国南海一个重要的油气勘探区。涠西南凹陷位于北部湾盆地北部凹陷，面积约3 454 km2，北起涠西南大断层，南至3号断层(图1)，是该盆地中勘探程度最高的、见油气井及油气藏最多的凹陷。

沉积地层包括古近系、新近系和第四系，烃源岩层位为古近系始新统流沙港组和渐新统涠洲组，以流沙港组为主。流沙港组自下而上分为三段，其中流二段是主力烃源岩，中深湖相中发育大套深灰色、褐灰色泥、页岩。

2 烃源岩地球化学特征

2.1 烃源岩基本特征

根据数据统计，流三段烃源岩从非烃源岩到很好烃源岩均有分布，有机质属Ⅱ2型，低熟—成熟阶段；流二段烃源岩达到了中等—好烃源岩的级别，以Ⅱ-Ⅰ型有机质为主，钻遇样品显示处于低熟阶段；流一段烃源岩为差烃源岩，Ⅲ型干酪根占多数，也处于未熟—低熟阶段；涠洲组烃源岩最差，为差—非烃源岩，有机质以Ⅱ2-Ⅲ型干酪根为主，处于未熟—低熟阶段(表1,图2)。

总体来说，烃源岩有机质为水生生物和陆源高等植物的混合来源，属于典型的湖湘烃源岩，所钻遇样品的成熟度都不高。

2.2 生物标志化合物组合特征

涠西南凹陷总体来说是以陆相湖盆为背景，但由于在地质演化过程中母质来源和沉积环境的差别，导致不同层段烃源岩的生标组合特征也不尽相同。

饱和烃气相色谱图显示，流三段多为后双峰型，说明陆源植物碎屑贡献较大；流二段为前双峰型，说明母质来源以浮游植物为主；而流一段为后峰型，但奇碳优势明显，说明其成熟度较低；到涠洲组谱图又显示微弱双峰型，奇偶优势明显(图3)。流三段泥岩Pr/Ph在0.80～2.37之间，反映母源形成于弱氧化环境；流二段Pr/Ph平均值为1.12，为弱还原—弱氧化的沉积环境；流一段和涠洲组Pr/Ph平均值较其他组段高，且局部有较强的氧化环境(表2)。同时，伽马蜡烷指数均较低。总体来说，流沙港组和涠洲组为从下到上氧化程度不断增加的淡水湖盆沉积。

图1 北部湾盆地涠西南凹陷构造及井位分布

评价指标流三段流二段流一段涠洲组w(TOC)/%0.16～3.611.12(22)0.98～10.352.67(80)0.23～3.431.04(26)0.14～2.460.63(39)氯仿沥青“A”/%0.0025～1.00650.2636(32)0.0258～1.73540.2923(110)0.0084～0.36750.0648(22)0.0014～0.7220.0501(31)(S1+S2)/(mg·g-1)0.01～33.257.24(22)1.38～45.0910.06(80)0.1～14.922.75(25)0.06～7.391.28(39)总烃含量/10-6100.92～7175.161631.31(23)102.74～13883.21799.15(110)93.48～1435.25428.70(15)9.72～6870.8545.17(18)

图2 北部湾盆地涠西南凹陷烃源岩评价

图3 北部湾盆地涠西南凹陷烃源岩饱和烃气相色谱

萜烷系列中，以藿烷最为丰富，奥利烷、伽马蜡烷等非藿烷含量低(表2,图4)。三环萜含量也较丰富，其中C24*/C26(S+R) [C24四环萜/ C26(S+R)三环萜]高，反映沉积时期陆源植物输入较多。流三段该比值较高(平均值为1.86)，与奥利烷含量较高相一致；流二段有所下降(平均值仅为0.51)，表明其陆源植物输入相对减少，而低等水生生物比例增加，这是流二段烃源岩优于其他层段的又一佐证；到了流一段该比值上升(平均值高达2.15)，陆源植物输入比例达到高峰；涠洲组烃源岩该比值也较低(平均值为0.62)(表2)。总体认为，1)C24*/C26(S+R)= C24四环萜/ C26(S+R)三环萜。 2)4MSI= C30-4-甲基甾烷/ C29ααα(S+R)。

表2 北部湾盆地涠西南凹陷烃源岩与原油地化参数统计

图4 北部湾盆地涠西南凹陷烃源岩与原油生标对比

无论在流沙港组还是涠洲组烃源岩中，陆源高等植物在有机质来源中占有一定比例，在流二段达到最低，反映了完整的沉积旋回，该结果与有机质类型结论相符。

甾烷分布特征为，流沙港组和涠洲组烃源岩中含有一定的重排甾烷，在规则甾烷中，C27、C28与C29甾烷多为不对称“V”型和反“L”型。C27αααR/C29αααR仅在流二段平均值达到1，表明流二段沉积时期水生生物来源较多，尤其是浮游藻类，为油气形成提供了丰厚的物质基础；其余层段小于0.54(表2,图4)，这与C24*/C26(S+R)比值变化相吻合。甾烷成熟度参数反映总体上成熟度较低，其中流三段、流二段烃源岩达到成熟，流一段和涠洲组为低熟阶段(图5)。

值得一提的是，该凹陷以高丰度的C30-4-甲基甾烷而著称。4-甲基甾烷的来源主要有2种观点：一种认为是来源于甲藻[18-19]；另一种认为来源于细菌[20]。根据前人研究表明，该地区的4-甲基-4-甲基甾烷在流沙港组和涠洲组中均有分布，但含量差异甚大，其中流二段源岩的C30-4-甲基甾烷最为丰富，与C29甾烷比值(4MSI)的平均值高达2.39，其他层位都不到1.0，这与当时的湖盆发育环境密不可分。在湖盆发育鼎盛时期的中深湖相，水体稳定，形成了湖水分层，水体下部及底部形成的缺氧环境适宜大量的藻类有机质堆积和保存。常见的藻类化石种类有非海相沟鞭藻、粒面球藻、光面球藻和绿藻等，浮游藻类平均含量占有机壁微体化石总量的9.77%～26.4%[21]。流三段、流一段和涠洲组的C30-4-甲基甾烷含量则依次减少，涠洲组浮游藻类的含量平均仅为4%～6%[21]， 4MSI 仅为0.2(表2,图4)。

图5 北部湾盆地涠西南凹陷源岩和原油C29ββ/(αα+ββ)与C29αααS/(R+S)相关性

综合考虑该区烃源岩沉积环境、有机质类型及成熟度等因素，选择C24*/C26(S+R)、C29ββ/(αα+ββ)、C27αααR/C29αααR、4MSI、Pr/Ph 5个参数及其相关性来区分不同层段烃源岩的特征(表3)。其中，流三段烃源岩的C24*/C26(S+R)、C29ββ/(αα+ββ) 、Pr/Ph及4MSI均具中等值，而C27αααR/C29αααR较低；流二段的C24*/C26(S+R)和Pr/Ph呈低值，C27αααR/C29αααR和C29ββ/(αα+ββ)较高，4MSI相对其他层段最高；流一段的C24*/C26(S+R)与Pr/Ph呈高值，C27αααR/C29αααR及4MSI较低；涠洲组烃源岩具中等的C24*/C26(S+R)、C29ββ/(αα+ββ)及Pr/Ph，C27αααR/C29αααR与4MSI较低(表3,图4)。

表3 北部湾盆地涠西南凹陷烃源岩与原油特征对照

3 原油地球化学特征

物性数据显示，该凹陷原油密度为0.806 9 ～0.899 4 g/cm3，属于轻质油—中质油，含蜡量较高，在10%～30%之间，硫含量很低。因此，涠西南凹陷原油为典型的高蜡低硫型陆相原油。

生标结果显示，多数流三段原油达到成熟，含较多奥利烷，C30-4-甲基甾烷含量中等；流二段原油处于低熟—成熟阶段，最显著的特征为C30-4-甲基甾烷含量最高，较低的Pr/Ph表明为弱还原的沉积环境；流一段原油成熟度较低，C30-4-甲基甾烷丰度较低，Pr/Ph平均为1.28，为弱氧化沉积环境；涠洲组原油达到成熟，C30-4-甲基甾烷丰度较高，Pr/Ph平均为1.62，为弱氧化的沉积环境(表2，图4，图5)。

同理选用适当的参数判别原油的特征与类型。该地区原油总体上分为3类(图4)：Ⅰ类原油主要产于流一段，它们以较高的C24*/C26(S+R)和Pr/Ph，较低的C29ββ/(αα+ββ)、C27αααR/C29αααR和4MSI为特征；Ⅱ类原油主要产于流三段，具有中等值的Pr/Ph、C24*/C26(S+R) 和4MSI，C29ββ/(αα+ββ)较高，而C27αααR/C29αααR则较低；Ⅲ类原油包括流二段原油、涠洲组原油及少数流三段、流一段原油，它们的C24*/C26(S+R)均较低。根据C27αααR/C29αααR与Pr/Ph，Ⅲ类原油又可分为两个亚类：Ⅲ1类原油包括流二段、流一段及少数流三段和涠洲组原油，主要分布在1号和2号断裂附近(图6)，其Pr/Ph低，C27αααR/C29αααR较高，且4MSI相对最高；Ⅲ2类原油包括涠洲组原油，与Ⅲ1类原油相比有较高的Pr/Ph和略低的C27αααR/C29αααR，4MSI较高(图4)。

4 油源对比

据上述结论推断，Ⅰ类原油与流一段烃源岩较为相似，以较高的C24*/C26(S+R)、Pr/Ph和较低的4MSI为特征，应该主要源于流一段烃源岩。Ⅱ类原油与流三段烃源岩相关性较好，具有中等的C24*/C26(S+R) 、Pr/Ph和C30-4-甲基甾烷含量，较低的C27αααR/C29αααR等特征，说明该类原油应主要源于流三段烃源岩。Ⅲ1类原油则与流二段烃源岩有较好的相似性，C24*/C26(S+R)、Pr/Ph较低，4MSI、C27αααR/C29αααR较高，同时，饱和烃质谱图中部分流三段、流一段和涠洲组的原油特征也与流二段页岩较相似，表明该类原油来源于流二段泥页岩；一部分原油在流沙港组内部(流一、流二和流三段均有)聚集成藏，一部分沿断裂运移到了涠洲组聚集成藏。Ⅲ2类原油则为流一段和流二段混合来源，因其C30-4-甲基甾烷含量中等偏高，推断以流二段源岩贡献为主，原油沿断裂运移混入了流一段生成的原油。同时，涠洲组原油都与涠洲组的源岩特征相差甚大，应源于其下部地层，勘探结果也表明目前没有发现以涠洲组为源岩的油气藏(图4,表3,图7)。

图6 北部湾盆地涠西南凹陷原油类型分布

5 结论

(1)流沙港组和涠洲组烃源岩形成于弱还原—弱氧化的淡水环境，流沙港组有机质处于低熟—成熟阶段，且生烃潜力高于涠洲组，其中流二段各项地化指标最好，为主力烃源岩。

(2)根据生标特征可将原油分为3类：Ⅰ类原油具有较高的C24*/C26(S+R)和Pr/Ph，较低的C29ββ/(αα+ββ)和C30-4-甲基甾烷含量；Ⅱ类原油具有中等值的C24*/C26(S+R)、Pr/Ph和4MSI，C29ββ/(αα+ββ)较高；Ⅲ类原油C24*/C26(S+R)较低，可分为2个亚类，Ⅲ1类原油Pr/Ph低，C27αααR/C29αααR较高，且4MSI相对最高，分布面积最广，Ⅲ2类原油与Ⅲ1类原油相比Pr/Ph较高，C27αααR/C29αααR略低，4MSI中等。

(3)油源对比结果表明：Ⅰ类原油源于流一段烃源岩；Ⅱ类原油源于流三段烃源岩；Ⅲ1类原油源于流二段主力烃源岩，Ⅲ2类原油为流一段和流二段混源成藏，且以流二段贡献为主；涠洲组原油特征与其烃源岩相差甚大。

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(编辑 徐文明)

Geochemical characteristics of source rocks and oil-source correlation in Weixinan Sag, Beibuwan Basin

Fan Rui, Li Shuifu, He Sheng, Wang Xiaolong, Hu Shouzhi, Zhang Dongmei

(KeyLaboratoryofTectonicsandPetroleumResourcesofMinistryofEducation,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,China)

The geochemical analysis of source rocks from the Liushagang and Weizhou Formations has indicated that, source rocks of the Liushagang Formation have higher hydrocarbon generation potential than those of the Weizhou Formation and the 2nd member of the Liushagang Formation (L2) has the highest quality. The Liushagang and Weizhou rocks deposited in a weakly-reducing to weakly-oxidizing environment, remaining in the lack of gamma-cerane, and the content of C24tetracyclic terpane reflects that the origins of organic matter account for certain percentage of terrestrial plants. C27, C28and C29αααRregular steranes distribute in “V” and anti-“L” shapes in each formation. Moreover, the rich abundance of C30-4-methylsteranes appears in the L2 source rocks. Oil samples can be divided into 3 types based on the characteristics of biomarkers. TypeⅠoils were mainly derived from the 1st member of the Liushagang Formation. Type Ⅱ oils mainly originated from the 3rd member of the Liu-shagang Formation. Type Ⅲ oils are divided into 2 groups. Groups Ⅲ1oils showed a close relation to the mudstones or oil shales in L2. Group Ⅲ2oils were mainly from mixed sources and largely from L2. Oils from the Weizhou Formation present no correlation with the Weizhou Formation source rocks, maybe from the lower formations.

geochemical characteristics; biomarkers; oil-source correlation; Weixinan Sag; Beibuwan Basin

1001-6112(2014)02-0238-07

10.11781/sysydz201402238

2013-07-29；

2014-01-26。

范蕊(1989—)，女，硕士生，油气地球化学专业。E-mail: fanrui110521@163.com。

李水福(1962—)，男，博士，副教授，从事油气地球化学研究和教学。E-mail: lishf@cug.edu.cn。

国家自然科学基金(41273052)、国家青年自然科学基金(40902037)和中海油前瞻性项目“中国近海新生代盆地优质烃源岩形成机理与分布规律”联合资助。

TE122.1+14

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