蠡县斜坡北段古近系沙河街组一段油气来源分析

林小云，邓晓晖，薛颖，龚刘凭，金成林

（长江大学地球科学学院，湖北武汉430100）

蠡县斜坡北段古近系沙河街组一段油气来源分析

林小云，邓晓晖，薛颖，龚刘凭，金成林

（长江大学地球科学学院，湖北武汉430100）

蠡县斜坡是位于冀中坳陷中部饶阳凹陷西部的次级构造，是一个在前古近纪古隆起上发育起来的西抬东倾、北东走向的继承性宽缓沉积斜坡。理清斜坡北段古近系沙河街组油气来源，是油气成藏研究的基础，对该区的勘探开发具有重要的意义。通过对斜坡北段原油及烃源岩地球化学特征分析，选取正构烷烃、甾萜烷等地化指标进行油源综合对比，结果表明，蠡县斜坡北段原油植烷优势明显，伽马蜡烷含量相对较高，形成于咸水还原沉积环境，未熟—低熟的特征，主要来源于沙一下亚段烃源岩层。

油气来源；正构烷烃；类异戊二烯烃；甾萜烷；沙一段；蠡县斜坡北段

蠡县斜坡位于河北省高阳县西演乡，构造上属于渤海湾盆地西北部冀中坳陷中部饶阳凹陷任西洼槽西部，高阳低凸起东侧（图1）。斜坡在第三纪经历了多次构造运动，其构造演化主要可以划分为基底的初始断陷期、东营末再度活化期以及明化镇末基本定型期三个期次。主要发育古近系孔店组和沙河街组，主要研究目的层段为沙河街组[1-2]。

油气来源分析不仅是油气成藏机理及成藏模式研究的基础，对勘探开发和目标优选具有重要的意义[3]。本文在对研究区原油及烃源岩样品饱和烃色—质谱资料分析的基础上，分别从烃源岩及原油正构烷烃分布特征、甾萜烷组成特征以及甾萜烷参数等指标开展油源综合对比研究，重点分析蠡县斜坡北段沙一下亚段原油特征，并确定油气来源。

1 烃源岩特征

蠡县斜坡在孔店组―沙河街组沉积时期经历了初始断陷―断陷深陷―断陷萎缩期，主要发育一套河湖相沉积体系[4]，古近系沙一下亚段和沙三段烃源岩为饶阳凹陷蠡县斜坡北段主要的烃源岩[5-6]。

图1 蠡县斜坡构造纲要图（据杜金虎等，2002）Fig.1Structure of Li County slope

沙一下亚段烃源岩有机碳含量0.24%～3.62%，氯仿沥青“A”含量0.007 2%～0.564 7%，总烃含量（80～3 444）×10-6，S1+S2含量0.13～24.81 mg/g，有机质丰度高，按照湖相烃源岩的评价标准，属于较好烃源岩。沙一下亚段烃源岩有机质以Ⅱ1型为主，具有较大的生烃潜力（表1）。烃源层埋藏相对较浅，烃源岩处于低成熟阶段。

沙三段烃源岩有机碳含量0.12%～1.41%，均值0.67%，氯仿沥青“A”含量0.021 3%～0.281 4%，均值0.081 8%，烃含量平均值为670×10-6，按照湖相烃源岩评价标准，属于中等烃源岩（表1）。从统计资料来看沙三段烃源岩母质类型偏差，有机质类型主要是以混合型为主的Ⅱ2型。沙三段烃源岩基本属于成熟阶段[7]。

表1 蠡县斜坡北段烃源岩特征统计Table 1Statistic of characteristics of hydrocarbon source rocks North Li County slope

2 油气来源分析

油气来源分析中油源对比指标主要包括正构烷烃，类异戊二烯烷烃，甾、萜烷类化合物及稳定碳同位素组成等[8]。

2.1 正构烷烃

正构烷烃的组分和碳数分布特征能很好地反映有机质的类型和热演化程度以及沉积环境特征。研究区收集到的28个泥岩和原油样品的OEP值在0.81～1.29，主要集中分布在1左右，奇偶优势不明显。主峰碳数分布在nC17～nC29，其中源岩样品主峰碳数多小于nC25，局部有些样品超过nC25，原油和油砂分布在nC23～nC25，这表明该地区源岩可能主要来自于浮游生物和藻类等低等生物来源特征（表2）。

5个原油样品中除了雁50井以外，其他4个原油样品均表现出植烷优势，这说明它们主要为脂肪酸还原产物，形成于相对较强的还原环境。其他23个泥岩样品中除了淀21井（Es1）和雁68井（Es2）的Pr/Ph大于1以外，其他都小于1，这也说明主要为脂肪酸还原产物。由此可知原油及大多数源岩样品都具有相同的还原环境。

2.2 类异戊二烯烷烃

姥鲛烷和植烷的分布特征可以反映该地区的沉积环境。姥鲛烷/植烷比一直用以表示母质沉积的氧化还原环境。蠡县斜坡北段地区大部分样品均具有较强的植烷优势。总体Pr/Ph比值均较低，其它均分布在0.18～0.98，表明其成油环境的还原性。根据Pr/nC17与Ph/nC18比值相关图中可以看出，高59井（Es1下）、淀21井（Es1）和雁68井（Es2）三个泥岩样品落在混合型以外，其他样品均落在还原环境区，这也揭示出强还原环境的特点（图2）。

表2 28个样品生物标志化合物参数Table 2Symbolic biologic artifact parameters of 28 samples

图2 样品Pr/nC17与Ph/nC18比值相关图Fig.2Ratio correlation diagram of sample Pr/nC17and Ph/nC18

2.3 甾、萜烷类化合物

甾烷类化合物几乎都来源于真核生物。蠡县斜坡北段样品中C27-C28-C29规则甾烷的分布形态大致相似，呈现C27甾烷＞C28甾烷＜C29甾烷的不对称“V”型分布，说明烃源岩生源构成陆源有机质有一定贡献[9]。

其中，6个原油样品均表现出C28甾烷＜C27甾烷＜C29甾烷反“L”型（图3），显示C29甾烷含量较高的特征，反映原油母质以陆源高等植物输入为主，同时具有此特征的样品还包括Es1、Es3和Es4-Ek的泥岩。样品3、7、19和20表现出了不同的特点，C27甾烷或者C28甾烷要大于其他两者，这可能是局部有水生生物或者富藻类的输入导致（图4）。由此可见，大多数源岩样品与原油样品均以陆源植物输入为主，其中原油对应的源岩样品大多来自于沙一下亚段。

图3 原油（油砂）饱和烃甾烷系列（m/z217）特征分布图Fig.3Feature distribution of saturated hydrocarbon and sterane(m/z217)of crude oil(oil sand)

图44 个源岩样品饱和烃甾烷系列（m/z217）特征分布图Fig.4Feature distribution of saturated hydrocarbon and sterane(m/z217)of 4 source rock samples

另外，烃类是甾萜类化合物直接热解的产物，不同异构体含量比值是十分有效的成熟度指标[10-11]。由C2920s/C2920（S+R）与ββ-C29ββ/（αα+ββ）的值组成的成熟度图可见，该地区中6个原油或者油砂样品均落在未成熟―低成熟。源岩样品中除了淀21井（Es1）泥岩、高24井（Es1下）泥岩、高20井（Es1下）泥岩和雁60井（Es2）泥岩落在低成熟—成熟区，其他泥岩样品均落在未成熟区，而这些源岩样品均来自于沙一下亚段烃源岩，结合前面的分析据此推测原油可能来自于沙一下亚段泥岩。

根据以往研究表明，γ蜡烷指数在我国半咸水―咸水沉积及盐湖相沉积环境的低熟油及烃源岩中一般高于0.6，而淡水沉积环境的低熟油及烃源岩中一般低于0.2。该地区21个样品中均检测到C30霍烷和γ蜡烷，γ蜡烷指数在0.49～2.93，丰度变化较大，但是均大于0.2，反映水体有较高的盐度和高等植物的参入。Ts/Tm+Ts比值是常用的生物标志化合物参数。Moldowan等认为该比值的变化可能受有机相控制。评价来自同一有机相中相同源岩的原油时，Ts/（Tm+ Ts）为最为可靠的成熟度指标。随着热演化程度的提高，Ts/（Tm+Ts）比值增加。该地区样品中Ts/（Ts+ Tm）值分布范围在0.04～0.53，原油主要集中在0.4～0.5（表3）。

3 油源对比

上述研究已经明确蠡县斜坡北部地区原油形成于咸水还原沉积环境。主峰碳数较小，奇偶优势不明显，类异戊二稀烷烃表现出低Pr/Ph、Ts/Ts+Tm、Pr/ nC17、Pr/nC18，表现未成熟―低熟原油的特征，含有一定量的伽马蜡烷，这一系列特征均反映出原油咸水强还原有机质生烃环境。与此同时，对比的源岩中与对应原油特征具有相似性的大多数为沙一下亚段烃源岩。

图5 不同碳数规则甾烷分布Fig.5Regular sterane distribution of different carbon amout

表3 萜类标志化合物参数Table 3Symbolic terpenoid parameters

源岩中的干酪根在一定条件下热裂解形成石油及天然气，大部分运移聚集圈闭形成油气藏，还有少部分保留在源岩中[12-13]。来自同一源岩层的油气在化学组成上具有的相似性和来自不同源岩层的油气在化学组成上的差异性正是油源对比的基本依据。根据不同碳数规则甾烷分布图中可以看出（图5），油样及油砂样品均落入浮游植物区域，各样品中与原油样品化学组成具有相似性的源岩均来自于沙一下亚段烃源岩；再结合前面正构烷烃、类异戊二烯烷烃、成熟度等分析我们可以推断Es1下原油可能来自于沙一下亚段的烃源岩。

4 结论

蠡县斜坡北段地区虽具有较大的勘探潜力，但具体油气来源、油气运移以及成藏模式都没有清楚统一的认识。对该地区作油源对比分析是个实质性的突破，实现了对研究区具体油源的鉴别，解决了长期以来北段地区的油气源来源问题，为该地区之后的油气运移及成藏特征分析提供了重要依据。利用常规地球化学特征分析方法，选择有生源意义的地球化学参数进行油源对比，最终得到如下结论：

1）蠡县斜坡北段原油样品的OEP值在0.81～1.29，主要集中分布在1左右，奇偶优势不明显，植烷优势明显，伽马蜡烷含量相对较高，表现出原油形成于咸水还原沉积环境。

2）甾烷成熟度等参数揭示原油显示出未熟―低熟的特征。与烃源岩对比分析显示，原油甾烷成熟度参数、规则甾烷分布、正构烷烃、类异戊二烯烷烃等地化特征与Es1下烃源岩地化特征相似，推断原油可能来自于沙一下亚段烃源岩。

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（编辑：严骏）

Analysis on oil and gas source of 1stmember of Shahejie Formation of Paleogene on northern Li County slope

Lin Xiaoyun,Deng Xiaohui,Xue Ying,Gong Liuping and Jin Chenglin
(College of Geosciences,Yangtze University,Wuhan,Hubei 430100,China)

Li County slope,the secondary structure located in the western part of Raoyang sag of central Hebei depression,is one of the W-E low-lying,the N-E inheritance of wide flat sedimentary slope developed on pre Paleogene uplife.Sorting out the oil and gas source of northern section of slope in Shahejie formation is the foundation of hydrocarbon accumulation research,and also has important significance to the exploration and development of this area.Through the analysis of the geochemistry characteristics of crude oil and source rocks in the northern slope section,and the comprehensive contrast to the geochemical indicators such as N-alkanes and steranes and terpanes,the results show that the crude of northern Li County slope phytane has obvious advantages and relatively high gamma cerane content.It formed in the sedimentary enviroment of salt water reduction with the characteristics of up⁃ripe-immature,mainly from the hydrocarbon source rock of the 1stmember of Shahejie Formation.

oil and gas source,N-alkanes,isoprenoid hydrocarbon,steranes and terpanes,1stmember of Shahejie Formation, northern Li County slope

TE122.1

A

2014-11-17。

林小云（1965—），女，教授，博士，油气成藏地质与资源评价。