板桥斜坡原油类型划分及其意义

邹磊落，代 昆，汪晓敏，汪 津，白 晶，王 冠

(中国石油大港油田公司 勘探开发研究院，天津 300280)

原油类型划分及成因分析是确定含油气系统分布范围及特征必不可少的工作之一[1]，通过油和油、油和源岩对比确定可靠的烃源岩层系和油源区，为油气运移聚集成藏研究和进一步的勘探实践奠定基础[2-3]，但随着烃源岩热演化程度加深，油气在排出和聚集过程中受后期改造和保存的影响，尤其是多套烃源岩导致的多源混源成藏等，都会导致油气源对比的复杂性和多解性[4-5]。板桥斜坡发育多套含油层系，含油气系统分布复杂且类型较多，油源分析不清[6]。笔者旨在收集和整理前人研究资料，利用原油地球化学特征及多种生物标志物参数进行原油类型划分和成因分析对比，为深入认识板桥斜坡的油气成藏提供科学依据。

1 地质背景

板桥斜坡是渤海湾盆地歧口凹陷一个次级构造单元，是夹持于沧东断裂和滨海断裂系之间的大型旋转掀斜斜坡，以大张坨断层为界，其下倾方向与板桥次凹相连形成低斜坡，上倾方向与滨海断裂构成板桥高斜坡[7](见图1)。前期勘探实践证实，本区发育了古近系沙三段和沙一段两套烃源岩，且沙一段烃源岩埋深在2 500～3 500 m，总体处于未成熟到成熟阶段，而沙三段烃源岩以成熟、高成熟为主[8]。前人对板桥凹陷烃源岩地球化学特征进行了初步研究，总结如下：沙一段烃源岩形成于咸水还原性较高的沉积环境，有机质母源以浮游植物为主，部分存在高等植物母源输入；沙三段烃源岩沉积环境以淡水弱氧化—还原为主，母质来源以低等水生生物和高等植物的混合输入为主[9]。

受断层活动和岩性等多因素复合作用，板桥斜坡发育多种圈闭类型，生储盖组合优越，油气主要集中在斜坡的高、中部位，发育馆陶组、东营组、沙河街组等多套含油层系[10]。同时，板桥斜坡多套烃源岩层系在垂向上相继发育，不同演化阶段生成的油气相互叠置，加之断裂活动的多期性导致斜坡区不同层位油气来源及成藏的复杂性。为理清板桥斜坡原油类型，探讨其成因，本次研究优选采集了10个原油样品和3个油砂样品进行了系统的有机地球化学分析。

2 原油地球化学特征与原油类型

2.1 饱和烃色谱特征

原油饱和烃容易受到沉积环境、成熟度以及生物降解等因素的影响[11]。板桥斜坡不同构造部位原油饱和烃组成特征差异明显，大致可分为两类：其中靠近斜坡高部位原油生物降解相对严重，正构烷烃严重亏损，有的甚至基本消失，如b62-30、b78-12、b19-4井等，Pr/nC17为0.15～1.45，平均值为0.84，Ph/nC18为0.87～5.02，平均值为2.12，Pr/Ph为0.19～1.23，平均值为0.77，表明其形成于偏还原环境；而靠近斜坡低部位，如b852-3、b834-1、b828-12等，其正构烷烃分布完整，碳数分布范围为nC11～nC30，主峰碳为C17、C23，呈前高单峰型或者双峰型，说明母质来源以低等水生生物和高等植物混合输入为主，局部以低等水生生物为主；OEP和CPI基本都趋于1，没有奇偶优势，反映原油均达到成熟阶段；Pr/nC17为0.36～0.54，平均值为0.39；Ph/nC18为0.19～0.3，平均值为0.22；Pr/Ph为1.97～2.52，平均值为2.17，表明其形成于偏氧化沉积环境。

2.2 原油碳同位素组成

原油碳同位素组成受控于源岩母质类型、沉积环境和成熟度，可用于油油对比中[11]。板桥斜坡原油碳同位素特征(见图2)分析表明，其原油可以分为三类，第一类b852-3沙一中亚段原油、b834-1沙一中亚段原油、b20-15沙一下亚段原油、b828-12沙一下亚段原油、bn5-4k沙二段原油和bs5H1沙三段原油碳同位素较重，全部大于-25.3‰；第二类bn3-1k馆陶组原油、b64-30k馆陶组原油、b62-30东营组原油、b78-12东营组原油、b19-4沙一中亚段原油碳同位素较轻；第三类bs7沙三段原油碳同位素是研究区所有分析样品中最轻的，可能指示一种特殊的成因类型。

2.3 甾、萜类生物标志化合物特征

根据板桥斜坡原油甾、萜类生物标志物含量(见表1)及质谱图(见图3)分析可以看出，来自于不同源岩或不同母质的原油在甾烷构成特征上存在差异：板桥斜坡绝大多数原油甾烷aaa20RC27、C28、C29规则甾烷含量呈不对称V型分布，说明有机质母源以低等生物和水生生物混合为主，第一类原油和第二类原油C27/C29平均分别为0.83、0.72，差别不大，而第三类原油C29规则甾烷明显呈反L型分布，C27/C29为0.48，说明陆生高等植物贡献较大；C29甾烷aaa20S(20S+20R)平均为0.45，C29甾烷ββ/(αα+ββ)平均为0.41、Ts/Ts+Tm平均为0.51，表明原油都处于中等成熟阶段；一般认为4-甲基甾烷与甲藻和细菌活动有关，因此通常作为一种有机母源的标志物[12];第一、二类原油4-甲基甾烷相对含量普遍大于0.2，而第三类原油为0.1；伽马蜡烷异常指数是衡量水体盐度良好指标[13]，其中第一、二类原油4×伽马蜡烷/∑C31～32为0.41～1.65，平均为0.81，表明沉积环境为淡水—微咸水，而第三类原油，如bs7井，伽马蜡烷异常指数非常高，达7.96。

表1 板桥斜坡原油生物标志化合物参数

注：a. aaaC2920S/(20S+20R)；b.C29ββ/(αα+ββ)；c.4-甲基甾烷/C29甾烷；d.aaa(20R)C27/C29；e.aaa(20S)C28/C29；f.Ts/Ts+Tm；g.∑升藿烷/C30藿烷；h.伽马蜡烷指数。

综合前面的分析，总体认为板桥斜坡原油可分为三种类型：第一类原油是正常原油，以b852-3Es1z、b834-1E1z、b20-15Es1x、b828-12Es1x、bn5-4kEs2和bs5H1Es3原油为代表；第二类原油以馆陶祖和东营组原油为代表，如bn3-1K、b64-30K、b62-30、b78-12，该类原油是研究区典型生物降解原油；第三类原油以bs7Es3、b19-4Es1z为代表。

3 油源对比与成因分析

生物标志物能够提供烃源岩有机质母源、沉积环境和热成熟度等方面的特殊信息，而且基本不受次生作用的影响，所以常常用于进行烃源岩与原油之间相关关系的对比[14]。根据前文划分的原油类型与沙一下亚段、沙三段烃源岩对比表明，该地区原油热成熟度参数aaa20S(20S+20R)、C29甾烷ββ/(αα+ββ)、Ts/Ts+Tm、重排甾烷/规则甾烷，均显示原油都处于中等成熟阶段，而沙一下亚段烃源岩成熟度较低，说明沙三段烃源岩对本区原油的生成贡献较大；但不同类型的原油也有不同的特征：其中第一类原油与沙三段原油非常相似(见图4)，原油有机质形成于弱氧化—弱还原的淡水—微咸水环境，Pr/Ph介于2～3之间，4×伽马蜡烷/∑C31～32普遍小于1；第二类原油和第三类原油成熟度要比第一类原油成熟度略低，Pr/Ph普遍小于1.5;并且第三类原油伽马蜡烷指数要明显比第二类和第三类原油要高些，说明后两类原油的形成还有沙一下亚段烃源岩的贡献，但主要还是来自沙三段烃源岩。

4 结论

综合考虑各种化合物组成参数特征的对比结果，可将本区原油分为三种类型。三类原油不但在平面上分布有差异，其地球化学特征也存在明显差别，这可能是油源不同造成的。结合油源对比结果，认为本区沙一下亚段和沙三段这两套有效烃源岩对板桥斜坡不同构造部位有不同贡献，说明原油分布规律可能受控于不同层段烃源岩的发育分布，源自沙三段烃源岩的油气具有比较大的勘探潜力，沙一下亚段优质烃源岩分布区也将会是下一步油气勘探的有利区带。