王变阳，董丽红，李广涛，刘佳庆，朱海涛，王康乐

(1.延长石油(集团)有限责任公司 研究院，陕西 西安 710065；2.陕西延安石油天然气有限公司，陕西 西安 710018；3.延长油田股份有限公司 勘探开发技术研究中心，陕西 延安 716000；4.中国石油长庆油田公司 勘探开发研究院，陕西 西安 710018)



鄂尔多斯盆地志丹地区长10原油地球化学特征及油源探讨*

王变阳1，董丽红1，李广涛1，刘佳庆2，朱海涛3，王康乐4

(1.延长石油(集团)有限责任公司 研究院，陕西 西安 710065；2.陕西延安石油天然气有限公司，陕西 西安 710018；3.延长油田股份有限公司 勘探开发技术研究中心，陕西 延安 716000；4.中国石油长庆油田公司 勘探开发研究院，陕西 西安 710018)

鄂尔多斯盆地延长组长10油源一直存在争议，以志丹地区为例，试图通过对志丹地区可能为长10供烃的3套烃源岩的发育情况、长10原油族组成情况、生物标志化合物等特征的分析，开展油-源对比综合研究，探讨长10石油来源，为后期勘探提供科学依据。志丹地区长10原油样品具有饱和烃含量最高，芳烃次之，非烃和沥青质含量最低的特点。长10原油生物标志化合物显示出生油母质为低等水生生物和高等植物混合成因，原油具有成熟度高的特点。通过对该地区长7，长9，长10等3套烃源岩的分析，认为该区长7烃源岩厚度最厚，长9次之，长 10发育程度较低；生物标志化合物方面3套烃源岩在正构烷烃、萜烷分布上表现出一定的相似性，主要差异体现在长7-长10，Pr/Ph有增高趋势，ααα20R构型的C27,C28和C29规则甾烷具有从“L”型为主到“V”型和反“L”型增加的趋势。综合分析认为，长10原油主要为长9烃源岩贡献，长10烃源岩有一定贡献。

鄂尔多斯盆地；志丹地区；长10；原油地球化学；油源对比

0　引　言

鄂尔多斯盆地中生界烃源岩主要分布在三叠系延长组长4+5-长9，主要为半深湖-深湖相沉积，其中长7为主力烃源岩，长9为区带性烃源岩(局限在志丹南部地区)[1-3]。但是，近年来随着鄂尔多斯盆地长10勘探程度的不断提高，科研人员对长10油藏的认识也在不断深化，王香增等通过对志丹-吴起地区延长组长10油层组顶部湖相暗色泥岩地质地球化学特征的研究，认为该套烃源岩是鄂尔多斯盆地中生界另外一套重要的有效烃源岩[4]。

长10油藏的原油主要来自哪套烃源岩的供给，备受人们重视，前人也做了大量的研究工作，但是人们在认识上存在一定的差异，杨华等(2010)、张晓丽等(2011)、何雁兵(2012)等认为长10原油来源于长7烃源岩[5-7]；李相博等(2012)、李士祥等(2010)、胡友洲(2010)等认为长10油源主要来自长9烃源岩[8-10]；但王香增等认为10原油即来源于长10烃源岩又来源于长9烃源岩[11-13]。该文尝试通过对志丹地区烃源岩特征、油源对比、成藏条件等方面的研究，认识鄂尔多斯盆地长10油藏油源，为后期勘探提供科学依据。

1　烃源岩特征

鄂尔多斯盆地从长10期湖盆开始发育到长7期湖盆发育达鼎盛期，沉积了长10，长9，长7共3套烃源岩。其中，长7沉积期处于延长组最大湖泛期，沉积了一套以黑色泥页岩(含油页岩)为主的优质烃源岩，该套烃源岩具有厚度大、面积广、有机质丰度高、干酪根类型为Ⅰ型或Ⅱ1型、生烃潜量大等特点，为鄂尔多盆地中生界主力烃源岩[1，14]。志丹地区长7烃源岩厚值区主要分布在旦八北部区域，厚度普遍在40 m以上，中心部位可达50 m以上，整体呈西北厚，东南薄的趋势(图1(a))。其残余有机质碳含量5.66%，残余氯仿沥青“A”0.492 9%，热解生烃潜量20.65 mg/g.长9李家畔页岩是鄂尔多斯盆地另一套重要的烃源岩，其残余有机质碳含量1.19%～8.64%，残余氯仿沥青“A”0.472 4%～1.299 7%，热解生烃潜量4.12～27.03 mg/g[2-3]，志丹地区长9烃源岩比较发育，主要分布在旦八的东部，呈南北向条带状分布，厚值区位于正448，正466，3240井区，向东西2侧逐渐变薄(图1-b)。长10油层组顶部发育的暗色泥岩，为半深湖相-浅湖相沉积。该套暗色泥岩残余有机质碳含量0.38%～4.78%，残余氯仿沥青“A”0.001 1%～1.259 3%，热解生烃潜量0.45～10.61 mg/g，Ⅱ～Ⅲ型干酪根，总体属较好-好烃源岩[4]。该套烃源岩在志丹地区发育较薄，一般0～10 m，研究范围内具有四周厚，中心薄的特点(图1(c))。

2　长10原油地球化学特征

2.1原油族组成特征

来自不同类型源岩的石油具有不同的族组成，石油的族组成与原始成因有关，长10原油饱和烃含量59%～74.8%，芳烃含量7.4%～18%，非烃含量8.4%～31.9%，沥青质含量0.7%～2.8%。原油样品的饱/芳值均较高，分布在3.88～6.35.一般情况下，煤系源岩的饱和烃含量比芳烃低，饱/芳值<1，且随着成熟度的增加，芳烃含量同时增加，使饱/芳值减小；非煤系和碳酸盐岩的饱/芳比值>1.研究样品的饱/芳比值整体较高，表现出藻类、细菌及其与陆源物质形成的混源有机质的特征。

图1　志丹地区延长组主要烃源岩厚度图Fig.1　Main source rocks thickness of Yanchang Formation in Zhidan area(a)延长组长7烃源岩厚度分布图　(b)延长组长9烃源岩厚度分布图　(c)延长组长10顶部烃源岩厚度分布图[1]

样品井号层位饱和烃%芳烃%非烃%沥青质%饱/芳非/沥永新216长1059.08.131.71.17.328.8正464长1059.97.431.90.78.145.6原油正421长1073.116.59.21.24.47.6正421长1074.613.29.32.85.63.3永金18长1069.818.010.22.13.94.9永811长1074.814.68.42.25.13.8

2.2生物标志化合物特征

2.2.1正构烷烃特征

普遍认为，来源于海相和湖相藻类有机质的正构烷烃，主要是碳数低于C21的同系物，且以C15，C17或C19为主峰；而高等植物等陆源有机质，主要产生碳数在C22以上且以C27，C29和C31为主峰的正构烷烃[15-16]。志丹地区长10原油饱和烃色谱均呈双峰分布，前主峰碳相对含量高于后主峰碳，前主峰碳数多分布于nC16，后主峰多为nC29，其碳优势指数CPI分布于1.10～1.13，平均为1.11，奇偶优势比OEP分布于0.94～1.04，平均为0.98，可见其CPI和OEP参数值均十分接近于1，说明其奇偶优势消失，原油成熟度高，生源母质可能为混源型。研究表明，原油中姥、植比(Pr/Ph)可以较好的指示生油岩沉积环境。其中，植烷优势型(0.20～0.80)原油生油母岩是在强还原环境下形成的，姥植均势型(0.80～2.50)原油生油母岩是在弱还原环境下形成的，姥鲛烷优势型(2.50～4.0)原油生油母岩是在弱氧化-弱还原的环境中沉积[17]。志丹地区延长组长10原油的Pr/Ph值为1.13～1.40，平均1.26(表2，图2(a)(b))。姥鲛烷略占优势，反映生油母岩为淡水-微咸水沉积环境。长10油层组C21-/C22+值为1.6，C(21+22)/C(28+29)值为2.45.以上这些参数值均表明原油总体上成熟度较高，生源母质应该以低等水生生物为主，并可能混有陆生植物来源。

表2　志丹地区延长组长10原油饱和烃参数表

图2　延长组长10段原油正构烷烃色谱图Fig.2　Chromatogram of nalkanes of Chang 10 crude oil in Yanchang Formation，Zhidan area(a)正421井长10长原油　(b)吴36井长10原油

2.2.2萜烷特征

长10储集层的原油，其五环三萜烷具有以下特征：三环萜烷相对含量较为丰富，C19，C20，C21和C23三环萜烷呈上升型分布，C24四环萜烷相对含量较高。Ts/Tm比值常用来作为成熟度指标[18]所有长10储集层原油样品的Ts相对含量均高于Tm的相对含量，Ts/(Ts+Tm)值均大于0.60，最大值为0.82，表明原油成熟度高；C29降藿烷和C30藿烷相对含量很高(图3(a)(b))；二升藿烷22S/22(S+R)值基本介于0.50至0.64之间，该参数亦表明烃源岩在生成长10段原油时已经处于成熟阶段；伽马蜡烷的富集与高盐度的沉积环境有密切的关系[18-19]。伽玛蜡烷相对含量较低，伽玛蜡烷/C30藿烷比值小于0.1，这说明原油的生油母质是在非盐性沉积环境下形成。

图3　志丹地区延长组长10原油m/z191和m/z217质量色谱图Fig.3　Mass chromatograms of m/z191 and m/z217 of Chang 10 crude oil in Yanchang Formation，Zhidan area(a)正421井长10原油m/z 191　(b)永金18井长10原油m/z 191　(c)正421井长10原油m/z 217　(d)永金18井长10原油m/z 217

2.2.3甾烷特征

甾族系列化合物是沉积有机质和原油中一类十分重要的生物标志化合物，它们在油气源、沉积环境、成熟度及油气运移究等方面具有重要意义(Moldowan et al.，1985；Philp et al.，1991；Kagya M L N，1996)。C29规则甾烷和重排甾烷可能来源于高等植物，其它类型的甾烷主要来自藻类和细菌生源(A.K.Burnham et al.，1987；Philip and Fan-Zhaoan，1987；Waples and Machihara，1990)。长10储集层原油样品中孕甾烷和升孕甾烷相对含量较高，规则甾烷中其ααα20R构型的C27,C28和C29甾烷主要呈反“L”型分布，(图3(a)(b))，表明长10油源有高等植物的贡献。重排甾烷和甾烷的异构化值通常用来衡量原油的成熟度及有机质遭受细菌微生物降解作用的程度。C29ββ/(αα+ββ)和C29ααα20S/20(R+S)是常用的甾烷异构化参数，它们都随着有机质热演化程度的升高而增大。C29ααα20S/20(R+S),C29ββ/(αα+ββ)的平衡值分别为0.5～0.55和0.7～0.75(Seifert，1981；Maekenzie，1984)。史继扬等(1985)、黄第藩等(1984，1988)和廖前进等(1987)对大港、胜利、辽河、泌阳、江汉和百色等油田未熟、低成熟油地球化学特征进行了综合研究，按照甾烷成熟度参数将未熟、低熟油区分为2类，即未熟原油，C29ααα20S/20(R+S)值<0.25，C29αββ/(ααα+αββ)值<0.2；低熟原油，C29ααα20S/20(R+S)值为0.25～0.40，C29αββ/(ααα+αββ)值为0.20～0.40[20-22]。长10储层原油C29甾烷20S/(20S+20R)比值分布于0.55～0.61之间，平均值为0.57，C29甾烷ββ/(ββ+αα)值分布于0.46～0.50之间，均值为0.48(表3)，实验结果表明长10段原油为成熟阶段生成的原油。

表3　志丹地区延长组长10储集层原油甾烷部分参数表

3　油源对比

3.1成藏条件分析

志丹地区长7发育3套烃源岩，但顶部与中部烃源岩分布不稳定，且厚度变化较大，因此向长10供烃可能性不大，只有长7底部烃源岩具有供烃可能，本区长7底部烃源岩厚度主要分布在19～53.1 m之间，平均厚度34 m左右；长9顶部李家畔页岩厚度17.2～34.2 m，平均厚度28.2 m，且在部分地区长9烃源岩的发育程度甚至超过了长7底部的烃源岩厚度，如正460，正466，3240等井；长10烃源岩厚度均主要分布在0～10 m，平均5 m左右，均具备为长10提供油源的物质基础(图1(a)图1(b)图1(c))。但地质分析认为，长7烃源岩并非是本区长10油藏油源，主要原因在于长7烃源岩距离长9顶部砂层有长8相隔，长8平均厚度大约65 m左右，砂/地比值0.51，同时，根据志丹地区211块岩心物性分析样品，志丹地区长8储层平均孔隙度6.4%，平均渗透率0.4×10-3μm2，储层均属于低孔、特低渗储层[23]，非均质性较强，疏导油气的能力较差，且研究区内未发现断层和宏观裂缝等运移通道，油气缺乏向下运移的通道，且本区长9顶部李家畔油页岩分布较稳定，既是良好的生油层也是优质的盖层，因此长7烃源岩生成的烃类要穿过致密储层及长9顶部的优质盖层运至长10难度较大。同时该区已发现的长8油藏主要分布在长81中，长82已发现储量仅为长81的1/3左右，说明长73生油岩生成的油气可以向下运移的数量有限。总的来说，在长7烃源岩厚值区，但长10，长9烃源岩不发育的地区，存在倒灌进入长10成藏的可能，但是在长9烃源岩及长10顶部暗色泥岩发育的地区，长9烃源岩和长10顶部的暗色泥岩既是良好的生油层也是优质的盖层，使得长7烃源岩产生的油气缺乏倒灌进入长10成藏的运移通道。

3.2地化指标对比

3.2.1族组成对比

图4　志丹地区延长组不同层位烃源岩抽提物与长10原油族组成对比三角图Fig.4　Group composition of Change10 crude oil and source rock of Yanchang Formation in Zhidan area

一般情况下，若原油族组成与烃源岩抽提物族组成在三角图中落入相同的同一区域内，表明这两者具备亲缘关系。图4是志丹地区长10原油与长7，长9，长10烃源岩抽提物族组成三角图，在该图中，长10原油的族组成与长9和长10烃源岩抽提物族组成落入同一区域内，这初步可以证明研究区长10储集层的原油应与长9和长10烃源岩有一定的亲缘关系。区域地质分析由于长10烃源岩在本区不发育，厚度较薄，不成规模，所以认定研究区深层原油主要为长9烃源岩贡献，长10有一定的作用。

3.2.2生物标志化合物对比

志丹地区长7，长9，长10烃源岩的有机地球化学特征，因其沉积水体、母质性质较为相似，生物标志化合物存在一定的相似性，正构烷烃峰型差异不大，甾萜烷类化合物表现出三环萜类和四环萜类丰度低，伽马蜡烷含量低，孕甾烷、升孕甾烷和规则甾烷丰富等共性(图5(a)，图5(b))。但因岩石组成、沉积和成岩环境的差异生物标志化合物也表现出一定的差异，体现为长7～长10烃源岩，Pr/Ph值有增高的趋势；长7烃源岩ααα20R构型的C27，C28和C29规则甾烷呈“L”形分布为特征，长9为近“V”字型和反“L”型分布，长10规则甾烷中其ααα20R构型的C27，C28和C29甾烷呈2种分布形式，主体呈反“L”型分布个别井呈近“V”字型分布(图5(c))。志丹地区长10原油Pr/Ph值与长7、长9烃源岩较为接近，但其规则甾烷中其ααα20R构型的C27,C28和C29甾烷的分布形式与长7烃源岩存在一定的差别。

图5　志丹地区烃源岩生物标志化合物特征图Fig.5　Biomarkers of the main source rocks in Yanchang Formation，Zhidan area(a)志丹地区烃源岩正构烷烃色谱图　(b)志丹地区烃源岩m/z191质量色谱图　(c)志丹地区烃源岩m/z 217质量色谱图

综合地质背景、原油和烃源岩生物标志化合物特征以及成熟度的差异，认为志丹地区延长组原油主要为长9烃源岩贡献。且目前已发现的长10油藏，如安塞高桥区、吴起的吴仓堡地区、新安边等地均在长9烃源岩比较发育的地区，因此志丹地区长10油源主要为长9烃源岩，长10也有一定的贡献。

4　结　论

1)可能为长10供烃的3套烃源岩中，以长7烃源岩厚度最厚，长9次之，长10最不发育；

2)长10储层原油样品具有饱和烃含量最高，芳烃次之，非烃和沥青质含量最低的特点；生标化合物指示生源母质应该以低等水生生物为主，并可能混有陆生植物来源，原油为生油母质成熟阶段生成的原油；

3)通过对志丹地区延长组长10油层组原油以及长7烃源岩、长9烃源岩、长10烃源岩地球化学特征的研究，发现长10原油的地球化学特征与长9烃源岩、长10烃源岩相近，通过油源对比分析，认为志丹地区长10原油的源岩主要为延长组长9段烃源岩贡献，长10也有一定贡献。

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Geochemical characteristics of crude oil and origin of Chang 10 oil reservoir in Zhidan Area，Ordos Basin

WANG Bian-yang1，DONG Li-hong1，LI Guang-tao1，LIU Jia-qing2，ZHU Hai-tao3，WANG Kang-le4

(1.ResearchInstitute，ShaanxiYanchangPetroleum(Group)Co.，Ltd.，Xi’an710065，China；2.Yan’anOil&GasCo.，Ltd.,Xi’an710018，China；3.ExplorationandDevelopmentTechnologyResearchCenter，YangchangOilfieldCo.，Ltd.,Yanan716000，China；4.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute，PetroChinaChangqingOilfieldCompany，Xi’an710018，China)

Origin of Chang 10 oil reservoir in Ordos Basin has always been controversial.Taking Zhidan area as an example，the article discusses the development of hydrocarbon source rocks which may provide hydrocarbon for Chang 10 oil reservoir，the group composition，the biomarkers，and the oil-source correlations in terms of their geneses and origin of petroleum.Research results provide the geological basis for petroleum exploration of Zhidan area.Laboratory analysis data indicate that the crude oil of Chang 10 oil reservoir include abundant saturated hydrocarbons，low content of aromatic hydrocarbons，and the lowest content of non-hydrocarbons and asphalt.Biomarkers of compounds in Chang 10 crude Oil show that source materials are hybrid origin of the lower hydrobionts and the higher plants.Chang 10 crude Oil are all mature crude oil.Analysis of the Chang 7，Chang 9，Chang 10 hydrocarbon source rocks show that Chang 7 hydrocarbon source rocks are the thickest，Chang 9 hydrocarbon source rocks are thicker，Chang 10 hydrocarbon source rocks are low.Biomarkers of compounds indicate three sets of hydrocarbon source rocks have similar n-alkanes and p-menthane，main differences embodied that Pr/Ph of Chang 7-10 hydrocarbon source rocks have increasing trend，ααα-20R sterane isomers display an asymmetric“L”type distribution pattern and change to “V”and opposite “L” type distribution pattern.Comprehensive analysis show that Chang 10 crude Oil mainly come from Chang 9 hydrocarbon source rocks，Chang 10 hydrocarbon source rocks have certain contribution.

Ordos Basin；Zhidan area；Chang 10 oil reservoir；geochemical characteristics of crude oil；oil-source correlations

10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2016.0407

1672-9315(2016)04-0490-07

2016-04-20责任编辑：李克永

陕西省自然科学基金(2013JQ5003)

王变阳(1984-)，女，陕西周至人，硕士，工程师，E-mail：wbyzykc@126.com

TE 122.1

A