准噶尔盆地西缘春光探区原油地球化学特征及油源分析

王 勇，陈 祥，林社卿，严永新，陈丽丽

(中国石化河南油田分公司 勘探开发研究院，河南 郑州 450046)



准噶尔盆地西缘春光探区原油地球化学特征及油源分析

王 勇，陈 祥，林社卿，严永新，陈丽丽

(中国石化河南油田分公司 勘探开发研究院，河南 郑州 450046)

摘要：为了明确春光探区原油特征，首先开展了周缘凹陷烃源岩评价，确定了各层系烃源岩地球化学特征。在原油地球化学特征精细剖析的基础上，将春光探区原油划分为3类，并根据生物标志物组合特征和成藏期次研究结果对原油和烃源岩进行了对比研究。结果表明：第Ⅰ类原油(轻质油)分布于新近系沙湾组和西部侏罗系，主要来自于侏罗系烃源岩；第Ⅱ类原油(中质油)分布于古近系和沙湾组，来自于侏罗系和二叠系烃源岩；第Ⅲ类原油(稠油)分布于东部侏罗系、白垩系和沙湾组，侏罗系、白垩系稠油是次生油藏，二叠系烃源岩生成的原油在白垩纪末期成藏，后遭受水洗破坏，侏罗系烃源岩生成的原油又在新近纪充注成藏。沙湾组稠油是原生油藏，其中降解部分是白垩系稠油通过断层向上运移的，未降解部分是侏罗系烃源岩生成的原油。

关键词：烃源岩；生物标志物；油源对比；成藏期次；春光探区；准噶尔盆地

王勇,陈祥,林社卿,等.准噶尔盆地西缘春光探区原油地球化学特征及油源分析[J].西安石油大学学报(自然科学版),2016,31(1):37-44.

WANG Yong,CHEN Xiang,LIN Sheqing,et al.Geochemical characteristics and source analysis of crude oil in Chunguang exploration area,the western margin of Junggar Basin[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(1):37-44.

1地质概况

准噶尔盆地西北缘是该盆地油气最富集的地区之一，油气成藏具有多油源、多层系含油、多种油气藏类型和多期成藏的特点[1-3]。春光探区构造上隶属于准噶尔盆地西部隆起车排子凸起，西面和北面邻近扎伊尔山，南面为四棵树凹陷，向东以红-车断裂带与昌吉凹陷以及中拐凸起相接(图1)。车排子凸起为晚海西期发育形成的凸起，先后经历强烈隆升、缓慢沉降、快速沉降等3个发育阶段，现今为一宽缓斜坡。基底为石炭系，自下而上发育侏罗系、白垩系、古近系、新近系及第四系，缺失二叠系、三叠系；各时代地层厚度较薄，向西北尖灭。

春光探区所在的车排子地区自身不发育烃源岩，油气来自于东部昌吉凹陷和西南部四棵树凹陷的烃源岩，所以该地区为典型的源外成藏[4-5]。前人研究认为车排子凸起的原油分布具有上稀下稠的特点，呈现为特殊的反序分布[6-8]。随着勘探的深入，发现春光探区的原油分布并没有严格的反序分布，原油类型在平面上和纵向层系上表现杂乱。是什么样的油源特征和成藏期次形成了如此的原油分布特征，本文将进行详细阐述。

图1　车排子地区区域构造Fig.1　Regional structural map of Chepaizi area

2周围生烃凹陷烃源岩特征

春光探区东部和西南部存在昌吉凹陷和四棵树凹陷两大生烃凹陷，但2个凹陷的生烃层系和烃源岩地球化学特征并不一样。

2.1烃源岩评价

昌吉凹陷和四棵树凹陷共存在4套潜在烃源岩:

古近系安集海河组泥岩、白垩系吐谷鲁群泥岩、中下侏罗统暗色泥岩、下二叠统风城组泥岩。4套潜在烃源岩生烃能力存在较大差异(表1)。

从表1可以看出，生油的主力烃源岩为四棵树凹陷和昌吉凹陷侏罗系烃源岩以及昌吉凹陷二叠系烃源岩，2个凹陷的白垩系烃源岩贡献不大，古近系烃源岩由于未熟， 基本没有贡献。 根据盆地模拟结果，下二叠统烃源岩在中二叠世进入大量生油阶段，晚二叠世进入生油高峰，三叠纪早期主要生油期基本结束。侏罗系八道湾组和三工河组烃源岩在白垩纪中期进入生烃期，古近纪中晚期进入大量生油阶段，新近纪中期进入生油高峰，现今主要生油期基本结束。白垩系烃源岩在白垩纪晚期进入生烃期，目前处于未熟—低熟阶段，古近系烃源岩目前也处于未熟阶段。

表1　四棵树凹陷和昌吉凹陷烃源岩评价

2.2烃源岩地球化学特征

二叠系风城组烃源岩的生物标志物特征为三环萜丰度较高，C19—C21三环萜分布呈上升型，具有湖相源岩的特征；姥植比较低，小于0.8；规则甾烷分布呈C27低、C28及C29高的“厂”型特征，伽马蜡烷丰度较高，伽马蜡烷指数多大于0.2(图2)。

图2　昌吉凹陷二叠系烃源岩生物标志物特征Fig.2　Biomarker characteristics of Permian hydrocarbon source rock in Changji Sag

四棵树凹陷和昌吉凹陷都有侏罗系烃源岩，两者的生物标志物特征基本一致，无明显区别。显著特征为姥植比较高，多大于2；伽马蜡烷丰度较低，伽马蜡烷指数多小于0.2；C29规则甾烷丰度较高，C27—C29规则甾烷分布呈“V”型或“反L”型(图3)。白垩系烃源岩与古近系烃源岩为湖相源岩，姥植比较低(约为1)；伽马蜡烷丰度较高，伽马蜡烷指数大于0.2；C27规则甾烷丰度相对较高，C27—C29规则甾烷分布呈“V”型的特征，与侏罗系烃源岩有较大差异(图4)。

烃源岩地化分析结果表明，昌吉凹陷和四棵树凹陷侏罗系烃源岩差异较小，而不同层系源岩地化特征差异较大，具体对比见表2。

图3　昌吉凹陷和四棵树凹陷侏罗系烃源岩生物标志物特征Fig.3　Biomarker characteristics of Jurassic hydrocarbon source rock in Changji Sag and Sikeshu Sag

图4　昌吉凹陷古近系烃源岩和四棵树凹陷白垩系烃源岩生物标志物特征Fig.4　Biomarker characteristics of Paleogene hydrocarbon source rock in Changji Sag and Cretaceous hydrocarbon source rock in Sikeshu Sag

源岩地化特征Pr/PhGam/C30H规则甾烷分布Β胡萝卜烷甲藻甾烷K1tg泥岩低(约1)高(>0.2)V型有无J1-2泥岩高(1～2)低(0.1～0.2)反L型无无P1f泥岩低(约1)高(>0.2)厂型有无

3原油类型及油源对比

从春光探区原油性质来看，原油物性差异较大，油品复杂，从轻质油到稠油均有，且纵向分布规律与深度无相关性，埋深很大的侏罗系油藏既有轻质油又有稠油，浅层新近系沙湾组油藏则有轻质油、中质油和稠油。

3.1原油类型及特征

根据生物标志物特征的差异性，并考虑原油物性及次生作用的程度，把原油划分为三大类(表3)。

Ⅰ类原油为无降解轻质油，特征为三环萜丰度低且C19-21分布呈明显的下降型，规则甾烷都呈“V”型或“反L”型分布；总体生源特征为具有高等植物来源的陆相油，但也存在微小差别，据此分为ⅠA和ⅠB2个亚类。ⅠA亚类Pr/Ph大于2，Gam/C30H小于0.1，规则甾烷呈“反L”型分布，C2920S/(20S+20R)大于0.4。这类原油主要为西南部侏罗系轻质油。ⅠB亚类Pr/Ph为1.5～2.0，Gam/C30H为0.1～0.3，C2920S/(20S+20R)小于0.4。这类原油主要是新近系沙湾组的轻质油。Ⅱ类原油为降解油与轻质油的混合油，混源比例有所不同。Pr/Ph大于2，Gam/C30H小于0.1，规则甾烷上升型分布，C2920S/(20S+20R)大于0.4，三环萜丰度高。轻质部分以陆生高等植物来源为主，降解部分三环萜丰度很高，为明显的湖相油特征。这类原油主要为古近系和沙湾组一段中质油。Ⅲ类原油为严重降解油，有极少量正构烷烃存在，Pr/Ph为1～2，三环萜丰度非常高，存在多期充注，为藻类来源的湖相油与轻质油的混源。这类原油为东部侏罗系、白垩系和沙一段的重质稠油。

表3　春光探区原油综合分类

3.2油源对比

原油中部分甾、萜烷系列生物标志物的分布是相对稳定的，轻度到中等程度的生物降解作用、运移效应和成熟度对它们无明显的影响，这些生物标志物参数主要受生源母质和沉积环境影响，可用于油源对比[9-12]。

从图5(a)可以看出，ⅠA类原油C19-C21三环萜分布呈下降分布、较高的姥植比、较低的伽马蜡烷指数、较高的C29规则甾烷，规则甾烷呈“反L”型分布，这与侏罗系烃源岩有较好的可比性，所以ⅠA类原油(侏罗系轻质油)来自侏罗系烃源岩。ⅠB类原油虽然C19-C21三环萜的下降型分布与典型侏罗系源岩一致，但伽马蜡烷、C27规则甾烷丰度比侏罗系源岩高，原油成熟度较低，这与白垩系烃源岩有相似性。所以分析认为ⅠB类原油(沙湾组轻质油)主要来自于侏罗系源岩，但混有少量白垩系源岩生成的原油。

从图6的饱和烃色谱图可看出，Ⅱ类原油具有明显的混源特征，为严重降解油与轻质油的混合。从生物标志物特征来看，具有侏罗系源岩的特征，表现为高姥植比(>2)、低伽马蜡烷指数(Gam/C30H<0.1)、规则甾烷的“反L”型分布形式、较高的甾烷成熟度，但原油的三环萜分布却与侏罗系源岩差别较大，Ⅱ类原油的三环萜丰度很高，分布形式与侏罗系源岩有区别，与二叠系源岩特征一致，所以Ⅱ类原油应为侏罗系和二叠系源岩的混源。

从图7可看出，Ⅲ类原油存在25-降藿烷系列，而萜烷、甾烷都已经遭受破坏，说明遭受了较严重的生物降解，但从m/z=85可以看到有少量正构烷烃规则分布，反映稠化后又有一定数量的轻质油混入。较高的姥植比特征与侏罗系源岩较为相似，表明未降解油主要来自侏罗系烃源岩，而三环萜丰度较高且C19-C21三环萜分布呈上升型，均与二叠系源岩特征相似，表明降解的油来自昌吉凹陷二叠系源岩。

图5　Ⅰ类原油生物标志物特征Fig.5　Biomarker characteristics of typeⅠof crude oil

图6　Ⅱ类原油生物标志物特征Fig.6　Biomarker characteristics of typeⅡof crude oil

图7　Ⅲ类原油生物标志物特征Fig.7　Biomarker characteristics of typeⅢ of crude oil

4中质油和重质稠油形成原因分析

成藏期次研究明确了轻质油和中质油都是新近纪一期成藏形成的原生油藏，那么为什么中质油会存在生物降解。油源对比结论表明重质稠油遭受到了严重的生物降解，并且从侏罗系、白垩系到新近系沙湾组一段，重质稠油中的降解组分会依次减少。

从排1井白垩系油藏原油和储层烃类包裹体的生物标志物特征差异来看(图8)，包裹体中的烃类已经遭受了降解，说明二叠系油气运移至车排子已经稠化。中质油是二叠系和侏罗系烃源岩的混源油，所以中质油存在生物降解。从图8还可以看出，白垩系油藏原油的降解程度比烃类包裹体更大，表明原生油藏遭受到了破坏。从芳烃成分来看，稠油的苯并噻吩及其化合物的相对丰度明显较中质油低，而这些组分抗降解强却溶于水，因此，推测侏罗系、 白垩系稠油油藏受到过水洗。 成藏期次研究也确定了侏罗系、白垩系稠油油藏为两期成藏的次生油藏，白垩纪末期原生油藏被调整，新近纪又有新原油注入，以早期成藏为主；而沙湾组一段稠油为新近纪一期成藏的原生油藏。

图8　排1井白垩系油藏原油及包裹体生物标志物特征Fig.8　Biomarker characteristics of Cretaceous crude oil and inclusions of Pai-1 well

综合以上分析，认为二叠系烃源岩生成的原油在白垩纪末期聚集成藏，后遭受水洗破坏，侏罗系烃源岩生成的轻质原油又在新近纪充注成藏，从而形成了现在的东部侏罗系、白垩系次生稠油油藏。东部沙湾组一段稠油中的降解部分是白垩系稠油通过断层调整上来的，所以沙湾组一段的稠油都在春光探区大断层附近分布；通过断层调整上来的稠油和侏罗系源岩生成的轻质油在新近纪同时充注形成沙湾组稠油原生油藏。另外，来源于侏罗系源岩的轻质油不断通过断层向上输导，导致自下而上轻质组分越来越多，所以稠油油藏中沙湾组一段稠油油藏降解组分最少。

5结论

(1)春光探区主力烃源岩层系为侏罗系、二叠系。二叠系烃源岩只在昌吉凹陷发育，并在运移过程中受到稠化，侏罗系烃源岩在2个凹陷都发育。白垩系烃源岩目前处于未熟—低熟阶段，贡献不大。

(2)轻质油来源于2个凹陷的侏罗系源岩，其中新近系沙湾组轻质油混有部分白垩系源岩生成的原油。中质油为混源油，来源于侏罗系和二叠系烃源岩。

(3)东部侏罗系、白垩系稠油油藏和沙湾组稠油油藏形成原因不同，前者是次生油藏，二叠系烃源岩生成的原油在白垩纪末期成藏，后遭受水洗破坏，侏罗系烃源岩生成的原油又在新近纪充注成藏，后者是新近纪形成的原生油藏，白垩系稠油通过断层调整至沙湾组，同时来源于侏罗系源岩的油气同时充注聚集成藏。

参 考 文 献：

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责任编辑：王辉

DOI：10.3969/j.issn.1673-064X.2016.01.006中图分类号：TE122.1

文章编号：1673-064X(2016)01-0037-08

文献标识码：A

收稿日期：2015-07-16

基金项目：中石化重大科技攻关项目(编号：P12020)

作者简介：王勇(1980-)，男，博士，高级工程师，主要从事油气地质勘探研究。E-mail：hespercll@126.com

Geochemical Characteristics and Source Analysis of Crude Oil in Chunguang Exploration Area,the Western Margin of Junggar Basin

WANG Yong,CHEN Xiang,LIN Sheqing,YAN Yongxin,CHEN Lili

(Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Henan Oilfield Company of Sinopec,Zhengzhou 450046,Henan,China)

Abstract:In order to understand the characteristics of the crude oil in Chunguang exploration area,the hydrocarbon source rocks around the exploration area are evaluated,and the geochemical characteristics of the source rocks are determined.Based on the analysis of the geochemical characteristics of the crude oil in Chunguang exploration area,the crude oil is classified into three types.The correlation between the crude oil and the hydrocarbon source rocks is researched according to the combination features of biomarkers and the research results of hydrocarbon accumulation period and time.It is shown that: Ⅰtype of the crude oil (light oil)occurs in Neogene Shawan formation and the Jurassic in the west,and it is mainly from Jurassic source rocks.Ⅱtype of the crude oil (intermediate oil)occurs in Neogene Shawan formation and Paleogene,and it is from Jurassic and Permian source rocks.Ⅲ type of the crude oil (heavy oil)occurs in Jurassic,Cretaceous and Neogene Shawan formation in the east.The heavy oil reservoir of Jurassic and Cretaceous is secondary reservoirs,the crude oil generated by Permian source rocks formed oil pools in the end of the Cretaceous,then the pools were destroyed by water washing and the crude oil generated by Jurassic source rocks accumulated again in Neogene.The heavy oil reservoirs of Shawan formation is native reservoirs,the degraded part of the heavy oil is the Cretaceous heavy oil migrating upwards through faults,and the un-degraded part is from the source rocks of Jurassic.

Key words:hydrocarbon source rock;biomarker;oil-source correlation;period and time of oil and gas accumulation;Chunguang exploration area;Junggar Basin