金洪蕊

济阳坳陷车镇凹陷原油类型及其地球化学特征

金洪蕊

（中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院，山东 东营 257015 ）

通过对济阳坳陷车镇凹陷烃源岩和原油样品进行系统的地球化学分析，认为该地区的原油主要分为四类，Ⅰ类原油来自该地区沙四段烃源岩，其γ蜡烷指数中等，重排甾烷不发育，4-甲基甾烷丰富，且具有C35升藿烷“翘尾”特征，表明其母岩沉积于高盐度还原环境，这类油主要分布在大王北地区 ；Ⅱ类油来自沙三段烃源岩，其γ蜡烷含量较低，Pr/Ph、重排甾烷较高，且成熟度较高，母质沉积环境为淡水－微咸水、弱氧化－弱还原的沉积环境；Ⅲ类原油来自该地区沙一段烃源岩，具有高γ蜡烷含量、低4-甲基甾烷、低Pr/Ph、低成熟度的特征，其母质以低等水生生物和藻类为主，且颗石藻与硅藻类对其贡献较大，烃源岩沉积环境为半咸化还原环境；Ⅳ类原油各参数值介于Ⅱ类Ⅲ类原油之间，为沙一段和沙三段烃源岩混源供烃，该类油主要见于大王北地区。车西地区以沙三段烃源岩为主力油源。

车镇凹陷；油源；地球化学特征；沉积环境；生烃母质

济阳坳陷车镇凹陷位于渤海湾盆地济阳坳陷的西北部，北邻埕子口凸起，西接庆云凸起，南为无棣凸起和义和庄凸起，东与沾化凹陷相连，是一个东西长、南北窄的狭长形陆相断陷盆地，勘探面积约2 400km2。构造上整体具备北断南超的特点，是典型的早第三纪复合扭张断陷凹陷（范振峰，2005），凹陷内断层发育、构造单元分割性较强，发育了车西、大王北、郭局子三个次洼陷。经过三十多年的勘探，发现了太古界、古生界、中生界、古近系、新近系等多套含油气层系，探明了大王庄、富台、东风港等多个油气田，勘探实践表明,车镇凹陷含油气层系多、油气藏类型复杂，是一个资源丰富的复式油气聚集区，具有巨大的勘探潜力（张家震等，2005）。勘探和研究证实，由于盆地发育过程中断裂活动和断陷作用的多幕性，控制了该地区多旋回沉积的形成，并发育了沙河街组沙四上、沙三段和沙一段三套地球化学特征不同的烃源岩（孔祥星等，2005；任拥军等，2010）。

图1 研究区地理位置示意图

1 样品与实验

本次研究所取原油样品主要分布在车镇凹陷下第三系沙河街组。将样品用氯仿溶解，氧化铝吸附，然后在硅胶-氧化铝色层柱上，用正己烷冲洗出饱和烃馏分，用二氯甲烷与正己烷的混合溶液（二氯甲烷：正己烷为7:3）冲洗出芳烃馏分。

在GC6890-MS5973N型气相色谱／质谱联用仪上，配置DB-5型毛细色谱柱（60m×0.25mm×0.25μm），进行色谱-质谱（GC-MS）分析。气相色谱分析条件：升温程序的初始温度为100℃，以4℃/min,速率，升温至320℃，再恒温20min，以氦气作载气，分流比为20∶1，流量1mL/min。质谱分析条件：采用EI源，电子轰击能量70eV,做多离子扫描采集。

2 烃源岩特征

车镇凹陷沙一段烃源岩为暗色泥岩、油页岩，分布范围广，暗色泥岩厚度在车西地区一般为200m左右，在大王北地区可达400 m以上。有机碳含量在0.07%～15.93%之间，平均为4.66%，大部分都在2.0％以上。氯仿沥青“A”含量在0.01%～2.16％，平均为0.59％。生烃潜量在0.37～70.35 mg/g，平均为28.77 mg/g，总体为优质－高丰度烃源岩；干酪根类型以Ⅰ型为主；只在洼陷中心Ro达到0.5%，总体处于低熟油生成阶段。

沙三段烃源岩以深灰色油泥岩、深灰色泥岩、暗色油页岩为主，洼陷中心厚度超过600 m。有机碳含量在0.15%～15.50%之间，平均为3.07%，大部分都在1.0％以上。氯仿沥青“A”含量在0.01%～2.79％，平均为0.47％。生烃潜量在0.11～91.50 mg/g，平均为16.42 mg/g，总体为优质烃源岩。干酪根类型以Ⅰ-Ⅱ型为主。在洼陷带Ro基本大于0.5%，处于成熟到生油高峰演化阶段。无论成熟烃源岩的体积，还是生烃基本条件都表明沙三段是该地区最主要的烃源岩发育层位。

图2 四类原油甾、萜生物标志物分布特征

沙四段烃源岩以含膏泥岩、白云岩和钙质泥岩为主，夹薄层油页岩，分布范围局限，主要分布在大王北郭局子地区，其有机碳含量在0.11%～31.51%之间，平均为2.48%，大部分都在1.0％以上。氯仿沥青“A”含量在0.01%～2.15％，平均为0.44％。生烃潜量在0.13～60.98 mg/g，平均为8.96 mg/g，总体为优质烃源岩，干酪根类型以Ⅰ型为主。在洼陷带Ro基本大于0.5%，处于成熟到生油高峰演化阶段。

3 原油地球化学特征及来源研究

3.1 原油的分类

根据原油的类异戊二烯烃、甾类化合物、帖类化合物特征差异,将车镇地区原油划分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种成因类型（表1、图2）。

Ⅰ类油为成熟油，甾烷异构化参数C2920S/(20S+20R)值为0.38～0.53，规则甾烷分布以C27略占优势的“V”字型分布为主，Pr/Ph值为0.26～0.93，平均值为0.57，Ts/Tm比值在0.26～0.93之间，平均值为0.40，伽马蜡烷含量中等，伽马蜡烷指数为0.11～0.26，平均值为0.40，升藿烷系列化合物含量分布呈反转上升型分布，C35五升藿烷与C34四升藿烷比值大于1，有C35五升藿烷“翘尾”现象，这类油主要分布在大王北和郭局子地区。

表1 车镇凹陷不同类型原油特征参数表

Ⅱ类油重排甾烷含量较高，原油饱和烃色谱显示姥鲛烷优势，Pr/Ph值平均值为1.25，规则甾烷含量为C27> C29> C28，呈“V”字型分布，甾烷异构化参数C2920S/(20S+20R)值为0.33～0.51，4-甲基甾烷含量较丰富，萜烷中伽马蜡烷极不发育，伽马蜡烷指数为0.04～0.10，Ts/Tm比值略高于Ⅰ类油，平均值为0.66。

Ⅲ类原油成熟度较低，为低熟油，甾烷异构化参数C2920S/(20S+20R)值为0.12～0.32，重排甾烷不发育，规则甾烷中αααC2820R胆甾烷含量较高，原油饱和烃色谱显示植烷优势，Pr/Ph值为0.39～0.68，平均值为0.46，萜烷中Ts/Tm平均值为0.26，伽马蜡烷含量非常丰富，伽马蜡烷指数为0.44～1.22，明显高于Ⅰ、Ⅱ类原油，C35五升藿烷与C34四升藿烷为正常的下降型分布。

Ⅳ类原油的甾烷异构化参数C2920S/(20S+20R)值为0.30～0.38，成熟度较低，Pr/Ph值为0.76～1.06，平均值为0.94，伽马蜡烷含量较丰富，伽马蜡烷指数为0.14～0.33，介于Ⅱ类油和Ⅲ类油之间，无C35五升藿烷“翘尾”现象。

3.2 原油的地球化学特征

3.2.1沉积环境特征

γ蜡烷指数、类异戊二烯烃中姥鲛烷（Pr）和植烷(Ph)比值都可用来反映烃源岩的沉积环境。γ蜡烷是一种非藿烷类三萜烷，据研究它来源于一种叫做四膜虫的原生动物（Peters K .E.Moldowan，1983），高含量的γ蜡烷可能与高盐度沉积环境以及是否有某种嗜盐菌的发育有关（Mackenzie A S，1983），沉积环境的盐度还与沉积物中的地球化学元素有关(王宪峰等,2020)。C31～C35藿烷主要与细菌中检测的C35四羟基细菌藿烷醇有关，C35的四羟基细菌藿烷醇在成岩早期以S-C链的形式与大分子相连，而后在成岩作用过程中S-C链断裂形成C35藿烷(侯读杰等,1996)。在强还原的条件下，C35骨架的藿烷就会被优先保存下来[8]。因此C35藿烷高端优势分布，指示了母岩沉积环境的还原性较强。

从γ蜡烷/C30藿烷与Pr/Ph关系图上（图3），可看出四类原油咸化还原程度不同。Ⅲ类原油的γ蜡烷指数最高，远大于其它三类原油，且Pr/Ph较低，表明其烃源岩沉积于咸化且较还原的沉积环境。Ⅱ类原油与其它三类相比，其Pr/Ph最大，且γ蜡烷指数较低，指示其母岩沉积淡水弱氧化环境。Ⅰ类原油γ蜡烷指数中等且具有高C35藿烷含量特征，亦表明了其母岩环境的还原性（图4）。Ⅳ类原油的参数值介于其它类型原油之间。

图3 原油γ蜡烷指数与 Pr/ Ph关系图

图4 原油γ蜡烷指数与C35/C34关系图

3.2.2成熟度特征

就热演化程度而言，Ⅲ类原油的成熟度低于Ⅰ类和Ⅱ类原油，为低熟油，其甾烷异构化参数C2920S/(20S+20R)为0.12～0.31，C29ββ/(ββ＋αα)为0.15～0.27。而Ⅰ类和Ⅱ类原油的成熟度较高，其C2920S/(20S+20R)值分别为0.39～0.53、0.34～0.51，表明该两类原油为烃源岩进入生油门限到生油高峰期前后生成的产物，为成熟油（图5）。

3.2.3母质输入特征

各类原油中均检测到丰富的规则甾烷，Ⅰ类原油和Ⅱ类原油的规则甾烷分布为C27>C29>C28，呈“V”型分布；Ⅲ类原油的规则甾烷分布以C27>C28>C29为主，呈“L”型分布，上述甾烷分布特征表明,原油的母质来源于低等水生生物与高等植物共同输入的混源有机质。Ⅲ类原油中C28甾烷含量较Ⅱ类和Ⅲ类原油高，指示颗石藻、硅藻类的输入更多一些(洪志华等，1997)。Ⅰ类原油4-甲基甾烷发育，4-甲基甾烷除来源于某些藻类外，其先质还可能是细菌中的4-甲基甾醇和4，4-二甲基甾醇 （黄第藩等，1989）。Ⅱ类原油的重排甾烷含量较高，高含量的重排甾烷指示其母源中粘土类矿物丰富（谢文彦等，2004），除此之外，重排甾烷的形成还受烃源岩的热演化程度，以及沉积环境的氧化还原性所控制（朱扬明等，1997）。

图5 原油C2920S/(20S+20R)和 C29ββ/(ββ＋αα)关系图

3.3 油气来源

根据该地区原油和烃源岩地球化学特征，通过油岩对比认为，Ⅰ类原油γ蜡烷指数中等，重排甾烷不发育，4-甲基甾烷丰富，且具有C35升藿烷“翘尾”特征，该类油来自沙四段烃源岩，Ⅱ类原油重排甾烷发育，且成熟度较高，萜烷中伽马蜡烷极不发育，该类油来自沙三段烃源岩，Ⅲ类原油具有高γ蜡烷含量、低4-甲基甾烷、低Pr/Ph、低成熟度的特征，油岩对比显示，其来源于沙一段烃源岩，Ⅳ类原油各参数值介于Ⅱ类和Ⅲ类原油之间，为沙一段和沙三段烃源岩混源供烃。

4 结论

车镇凹陷在发育过程中，形成了古近系沙一段、沙三段、沙四段三套烃源岩，其中沙四段分布范围局限，主要分布在大王北郭局子地区。沙一段烃源岩为暗色泥岩、油页岩，其生物标志物中具有植烷优势以及低热演化程度、高γ蜡烷含量的特征；沙三段和沙四段两套烃源岩成熟度较高，其中沙三段烃源岩重排甾烷丰富，γ蜡烷不发育；沙四段烃源岩γ蜡烷含量中等，4-甲基甾烷含量丰富，且具有C35升藿烷“翘尾”特征。通过油源对比发现，Ⅰ类油来源于该地区沙四段烃源岩，这类油主要分布在大王北地区，Ⅱ类油和Ⅲ类油分别来源于沙三段和沙一段烃源岩，Ⅳ类原油则为沙一段与沙三段共同供烃的混源油。

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Types and Their Geochemical Characteristics of Crude Oil in the Chezhen Sag, Jiyang Depression

JIN Hong-rui

(Research Institute of Exploration and Development, Shengli Oilfield Division, Sinopec Group, Dongying, Shandong 257015)

Analyses of crude oil and source rock samples show that crude oil in the Chezhen sag, Jiyang depression may be divided into 4 types. The typeⅠwas originated in the Fourth Member (Es4) of the Shahejie Formation and is characterized by medium gammacerane index, low diasterane, high 4-methylsterane and C35hopane. The type Ⅱ was originated in the Third Member (Es3) of the Shahejie Formation and is characterized by low gammacerane index, high maturity, high diasterane, indicating the source rock deposited in fresh-slightly saline water and weak redox environment. The type Ⅲ was originated in the First Member (Es1) of the Shahejie Formation and is characterized by high gammacerane index, low maturity and high C28sterane, showing the biological source mainly composed of low-grade aquatic thallophyta and algae, especially, coccolithophoridae and diatom in brackish and reducing sedimentary environment. The type Ⅳ is mixed oil originated from the Third Member (Es3) and the First Member (Es1) together.

Chezhen sag; crude oil; geochemical characteristic; sedimentary environment; hydrocarbon parent material

P618.13

A

1006-0995（2021）03-0421-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.03.013

2020-08-01

金洪蕊(1970— )，女，河北沧州人，硕士，高级工程师，从事油气地球化学研究工作