北部湾盆地涠西南凹陷原油成因类型及分布特征

杨希冰，金秋月，胡 林，胡德胜

中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057

引 言

北部湾盆地涠西南凹陷是中国南海北部大陆架重要的富生烃凹陷之一[1-3]，面积 3 800 km2。在过去30多年的石油勘探中，相继发现一系列油田，尤其是近些年勘探成效不断上升，展现出丰富的油气资源勘探潜力。

针对涠西南凹陷不同油田和不同层系原油的关联和差异性，潘贤庄等进行了相关研究[4-9]，但研究区域主要集中在福山凹陷、迈陈凹陷、乌石凹陷及涠西南凹陷早期发现的油田,其中涠西南凹陷早期发现油田原油成因上主要受陆源输入和水生藻类发育的影响，主要通过来自水生藻类的4-甲基甾烷差异性进行成因的区分。随着近年来勘探进程的加快，发现了一批油田和含油气构造，增加了研究区油源地球化学特征认识的复杂性，为进一步厘清研究区油源成因关联及地球化学特征差异性，本文通过大量烃源岩和原油分析化验数据，系统分析烃源岩和原油地球化学特征，对原油成因类型进行划分，并对不同类型原油在凹陷空间分布特征进行解析。

1 研究区概况

涠西南凹陷处于北部拗陷带的东北部（图1），北接涠西南大断层，南靠海中凹陷及企西隆起，东临涠洲岛，是在古新世神狐运动晚期发育起来的北断南超的东北深、西南浅的箕状断陷，属于典型的陆相断陷盆地的二级构造单元[10-11]。

图1 涠西南凹陷构造纲要图Fig.1 Structural outline of Weixi′nan Depression

涠西南凹陷基底为前古近系，主要经历了古新世初次裂陷、始新世二次张裂、中晚渐新世三次张裂活动。涠西南凹陷沉积地层以新生代为主，主要包括古近系长流组、流沙港组、涠洲组，新近系下洋组、角尾组、灯楼角组、望楼港组和第四系，最大厚度达7 000 m。流沙港组在涠西南凹陷广泛发育且厚度大（最厚可达2 500 m），暗色泥页岩占该组段的50%以上，流二段是该区的主力烃源岩，烃源岩形成时的水体为咸水-半咸水环境[1-3]。

2 烃源特征

流沙港组流一段、流二段和流三段烃源岩有机质丰度分布范围和集中程度有一定差异（表1）。其中，流一段 TOC均值 1.70%，S1+S2均值5.54 mg/g，TOC大于1.0%的样品占78.7%，S1+S2大于6.00 mg/g的样品占41.3%；流二段TOC均值为2.74%，TOC大于1.0%的样品占98.4%，S1+S2均值10.72 mg/g，S1+S2大于6.00 mg/g的样品占70.8%，流二段主要为主力烃源岩。流三段TOC均值2.16%，TOC大于1%的样品占63.6%，S1+S2均值为7.30 mg/g，S1+S2大于6.00 mg/g的样品占39.2%。

有机质丰度统计显示，流二段主要为好 优质烃源岩，流一段和流三段也发育较多的中-好烃源岩，但存在非-差烃源岩。有机质类型显示流二段烃源岩主要为I型与II1-II2型，流一段和流三段主要为II2-II1型。烃源岩热演化随深度增加而增大，凹陷烃源岩的生油门限平均深度大致在2 300 m，生油高峰深度大致为3 700 m，生油窗底界大致在4 300 m。不同次洼烃源岩热演化特征接近。

表1 流沙港组不同层段烃源岩有机质丰度统计表Tab.1 Structural outline of Weixi′nan Depression

流沙港组烃源岩饱和烃气相色谱图显示其分子组成变化多样，总体以正构烷烃为主，正构烷烃有前峰型、双峰型和后峰型，Ts与Tm相对含量、C29降藿烷-C29Ts-C30重排藿烷相对组成存在差异，甾烷类的主要分子分布形式，4-甲基-C30甾烷相对含量变化较大。综合利用饱和烃气相色谱、甾烷组成、萜烷类组成将烃源岩划分为A、B和C等3类（图2）。

图2 3类源岩地球化学特征图Fig.2 Geochemical characteristics of three types source rocks

A类烃源岩藿烷等高分子生物标志物在TIC图中不明显，三环萜烷相对含量较高，Ts相对含量高于Tm，有一定量的C30重排藿烷和C29Ts，甾烷组成中，以4-甲基-C30甾烷相对含量最高，4-甲基-C30甾烷、ββ-C29甾烷、ββ-C28甾烷、ββ-C27甾烷相对含量依次降低为典型特征，βα-20S-C27重排甾烷、βα-20RC27重排甾烷相对含量中等-较低；孕甾烷和升孕甾烷相对含量较低；孕甾烷和升孕甾烷相对含量较低-中等。主要为流二段底部油页岩和流三段油页岩。

B类烃源岩显示前峰型特征，藿烷等高分子生物标志物在TIC图中不明显。三环萜烷相对含量较低，Ts明显高于Tm，C30重排藿烷和C29Ts较低；βα-20S-C27重排甾烷、βα-20R-C27重排甾烷与4-甲基-C30甾烷相对含量较高，ββ-C29甾烷、ββ-C28甾烷、ββ-C27甾烷相对含量均较高。烃源岩主要为分布在流二段中下部泥页岩。

C类烃源岩前峰型、后峰型都有分布，少量双峰型；TIC图中藿烷等高分子生物标志物显示较为明显。三环萜烷相对含量很低，Ts相对含量以小于Tm为主，C30重排藿烷和C29Ts很低，4-甲基-C30甾烷相对含量较低，低于邻近的ααα-20R-C29甾烷，ββ-C28甾烷、ββ-C27甾烷相对含量相对低，孕甾烷和升孕甾烷相对含量较低，主要为流二段上部和流一段泥页岩。

3 原油特征与分类

在大量收集原油分析资料基础上，对原油样品进行相关分析测试，主要从原油物性、碳同位素、饱和烃色谱-质谱特征等方面[12-20]，系统地分析原油的有机地球化学特征，以此为基础进行原油成因类型划分，确定不同类型原油在凹陷的空间分布特征，并划分不同类型原油的分布区。

3.1 原油特征

对原油物性和族组分统计分析（表2），不同层段的原油物性和族组分存在一定的差异，角尾组和下洋组原油密度和运动黏度较高，非烃和沥青质含量较高，因埋深浅，存在一定程度的生物降解；流二段和流三段原油密度较轻，运动黏度小，饱和烃和芳烃含量高，主要为源内成藏，原油成熟度高，涠洲组和流一段原油密度、运动黏度、饱和烃和芳烃含量均处于中等水平，原油密度较流二段和流三段稍高。

表2 涠西南凹陷原油族组成相对含量统计表_Tab.2 Statistical table of the composition of oil group in the Weixi′nan Depression

3.2 原油成因类型

通过对原油地球化学特征进行分析，原油间饱和烃气相色谱与萜烷分布差异较小，不同的生物标志物分布及其参数存在一定差异，特别是甾烷类生物标志物差异明显。依据孕甾烷（C21）、升孕甾烷（C22）、C27重排甾烷、C27、C28、C29正规甾烷类与4-甲基甾烷的分布形式差异，将原油分为A、B1、B2、C1和C2等3大类5亚类（表3）。

A类原油的典型特征是：此类原油中，4-甲基-C30甾烷含量显著高于20R-ααα-C29甾烷；在20R-ααα-C27、20R-ααα-C28、20R-ααα-C29甾烷组成中，20R-ααα-C28相对含量最低，20R-ααα-C27甾烷/20R-ααα-C29甾烷和20R-ααα-C27甾烷/20R-ααα-C28甾烷总体偏低；孕甾烷和升孕甾烷相对含量总体偏高；C24四环萜烷相对含量总体偏低；三环萜烷含量相对于五环萜烷偏高，三环萜烷/五环萜烷总体较高，但有较大的变化范围；C29甾烷的成熟度参数（20S/(20S+20R)ααα-C29甾烷和 ββ/(ββ+αα)20R-C29甾烷）显示为成熟原油，其中20S/(20S+20R)ααα-C29甾烷总体比其他类型偏高。

B1类原油的典型特征是：4-甲基-C30甾烷含量稍高于20R-ααα-C29甾烷；20R-ααα-C27甾烷/20R-ααα-C29甾烷和20R-ααα-C27甾烷/20R-ααα-C28甾烷总体偏低，孕甾烷（C21）和升孕甾烷（C22）相对含量较高，C21/20R-ααα-C27甾烷和C22/20R-ααα-C29甾烷与A类原油相比总体偏低，但C21/20R-ααα-C27甾烷总体高于B2类原油。C24-四环萜烷相对含量与A类原油相比总体偏高，三环萜烷含量相对于五环萜烷偏低，20S/(20S+20R)ααα-C29甾烷低于A类，与B2相比偏高，ββ/(ββ+αα)20R-C29甾烷显示与A类和B2类原油接近。

表3 不同类型原油参数表Tab.3 Table of different types parameters of crude oil

B2类原油的生物标志物分布特征与其他类型的差别比较明显。以 ββ/(ββ+αα)20R-C29甾烷最高为特征；升孕甾烷（C22）相对高于B1、C类原油，ααα-20R-C27甾烷/ααα-20R-C29甾烷参数高于A类原油，重排甾烷含量相对要高。

C1类原油的典型特征是：此类原油中，4-甲基-C30甾烷含量接近或稍低于20R-ααα-C29甾烷，20R-ααα-C27甾烷/20R-ααα-C29甾烷和20R-ααα-C27甾烷/20R-ααα-C28甾烷总体偏高；孕甾烷（C21）和升 孕甾烷（C22）相对含量较低，C21/20R-ααα-C27甾烷和C22/20R-ααα-C29甾烷与A类原油相比偏低，萜烷组成中，C24-四环萜烷含量与A类原油相对总体偏高，三环萜烷含量相对于五环萜烷偏低，20S/(20S+20R)ααα-C29甾烷低于A类，与 B2 相比偏高，ββ/(ββ+αα)20R-C29甾烷显示与A类和B2类原油接近。

C2类原油的典型特征是：此类原油中，4-甲基-C30甾烷含量明显地低于20R-ααα-C29甾烷；在20R-ααα-C27、20R-ααα-C28、20R-ααα-C29甾烷组成中，20R-ααα-C28相对含量最低，20R-ααα-C27甾 烷/20R-ααα-C29甾烷和20R-ααα-C27甾烷/20R-ααα-C28甾烷总体最低，20R-ααα-C27甾烷/20R-ααα-C29甾烷低于其他类型原油；孕甾烷（C21）和升孕甾烷（C22）相对含量最低，C22/20R-ααα-C29甾烷和C21/20R-ααα-C27甾烷总体低于其他类型原油；C24-四环萜烷相对含量与A类原油相对总体高于其他类型；C29甾烷的成熟度参数（20S/(20S+20R)ααα-C29甾烷和ββ/(ββ+αα)20R-C29甾烷）显示为低成熟原油，重排C27/αα-20R-C27甾烷最低。

4 油源精细对比

生物标识化合物是进行油气源对比的重要信息[21-25]，主要依据生物标志物、碳同位素组成，结合地质条件进行油源分析（图3）。

从原油与烃源岩的生物标志物分子组成类型划分来看，A类原油主要与A类烃源岩的生标物分子组成可比性良好。饱和烃TIC、m/z=191，217生物标志物组成均显示了与A类烃源岩有亲缘关系，具有就近垂向运移、聚集成藏的特点。综合考虑原油成熟度、对比结果、源岩-原油空间分布关系等，可确认A类型原油应主要来自成熟的流二段底部-流三段油页岩。

B1和B2类原油主要与B类烃源岩的生物标志物分子组成有一定可比性，饱和烃TIC、m/z=191，217呈现相似的指纹特征，ααα-20R-C27甾烷/ααα-20R-C29甾烷参数，孕甾烷（C21）和升孕甾烷（C22）相对含量较高，C21/20R-ααα-C27甾烷和C22/20R-ααα C29和B类源岩接近，B1和B2类原油主要来自流二段中下部泥页岩。

C1和C2类原油与C类烃源岩的生物标志物分子组成可比性较好。20R ααα C27甾烷/20R ααα C29甾烷和20R ααα C27甾烷/20R ααα C28甾烷相对含量，20R ααα C27甾烷/20R ααα C29甾烷，孕甾烷（C21）和升孕甾烷（C22）相对含量和C类源岩特征相似。C1和C2类原油主要来自流二段上部和流一段泥页岩。

图3 涠西南凹陷油源地球化学特征对比Fig.3 Geochemical characteristics comparison of oil and source rock in the Weixi′nan Depression

5 原油分布特征

除流一段外，A类原油从角尾组到基底均有分布，主要分布在流二段和流三段；埋藏深度范围最大，从浅部到深部均有分布（图4）。B1类样品主要分布在涠洲组和流一段，个别在流三段与角尾组，分布层段较多，跨度大。B2类原油集中分布在流一段、流二段和涠洲组，分布范围较小；C1和C2类原油样品分布更为集中，分别主要分布在流一段—涠洲组和流一段-流二段，深度分布范围也较大，但主要分布在2 000 m深度之下的较深部位。从不同层段原油类型分布来看，其分布有一定差异，其中，下洋组、前古近系、长流组均为A类；流二段主要为A类，少量B2和C2类；流三段主要为A类，个别为B1类；流一段主要为B和C类油；涠洲组有少量A类油，较多的B1和C1类，个别为B2类。不同类型分布的差异与其成因和来源关系密切，A和B1类原油有较大的垂向运移距离。

图4 不同层段原油类型分布图Fig.4 Distribution diagram of crude oil types in different layers

从不同类型原油的平面分布来看（图5），A类原油分布范围最大，主要分布在1号、2号和3号断裂附近及东南斜坡部位。其他类型包括B1、B2、C1和C2类原油分布范围明显减小。其中，B1类原油主要分布2号断裂附近。A和B1类原油相比，前者主要分布在次洼外围，而B1类主要在凹陷内部分布。B2类原油总体分布范围更为集中，主要在3号断裂附近。C1类原油分布在与B1类原油相近的区域，主要分布在A类原油的分布区域内，这从一个侧面隐含了A、B1和C1类原油存在内在联系。C2类原油主要集中分布在2号断裂与3号断裂接近交互的部位，且主要位于两个断裂之间的部位。

图5 涠西南凹陷不同类型原油分布图Fig.5 Distribution of different types of crude oil in the Weixi′nan Depression

6 结 论

（1）涠西南凹陷流二段为主力烃源岩，流二段烃源岩主要为I型与II1-II2型，生油门限平均深度大致在2 300 m左右，生油高峰深度大致为3 700 m，综合利用饱和烃气相色谱、甾烷组成、萜烷类组成将烃源岩划分为A、B和C等3类烃源岩。

（2）依据孕甾烷（C21）、升孕甾烷（C22）、C27重排甾烷、C27、C28、C29正规甾烷类与4-甲基甾烷的分布形式差异，将原油分为A、B1、B2、C1和C2等3大类5亚类。

（3）A类原油来源于A类源岩，主要分布在1号、2号和3号断裂附近及东南斜坡部位。B1和B2类原油来源于B类源岩，其中B1类原油主要分布在2号断裂附近，B2类原油主要在3号断裂附近；C1和C2类源岩主要来源于C类源岩，C1类原油分布在与B1类原油相近的区域，C2类原油主要集中分布在2号断裂与3号断裂接近交互的部位。