崔海忠，王飞龙，王清斌，王富民，陈容涛

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

近年来，随着我国海洋石油勘探水平的不断提高，渤海海域范围内陆续发现了多个亿吨级大油田，包括中国海上最大的油田——蓬莱19-3油田及国内最大的中生代大型花岗岩潜山油田——蓬莱9-1油田（图1a），展现了良好的勘探前景[1-2]。

蓬莱20-2油田地处渤海海域东部庙西南凸起西南侧，紧邻蓬莱19-3油田与蓬莱9-1油田，周边被多个生烃凹陷（庙西北洼、庙西南洼及渤东凹陷）所包围（图1a），油源供给充足。研究区地层由深至浅依次为基底的元古界、古近系东营组、新近系馆陶组和明化镇组；已发现油气均集中分布在浅层新近系馆陶组，馆陶组为缓坡浅水三角洲沉积[3]，以薄层成藏为主，砂岩单层厚度多小于5.0 m，导致储层横向特征差异较大，油气无法简单通过长距离横向运移到达凸起区；与此同时，近南北向的郯庐走滑断裂及相关派生断层贯穿全区，断层晚期活动强烈，形成复杂断块构造，按所处断块不同细分为A、B、C三个区（图1b）[4-8]，蓬莱20-2油田油气从周边洼槽向凸起区总体呈现“立体阶梯式”的运移，不同断块油气富集程度差异较大，同一断块内油气充注强度也存在着明显差异。本文在大量实验数据分析的基础上，采用饱和烃色谱谱图分析、饱和烃质谱分 析及原油物性分析等多种实验手段，首次对渤海海域东部庙西南凸起地区原油地球化学特征及油源进行了深入分析，对下一步油气勘探具有重要的意义。本次研究采集的样品取自蓬莱20-2油田及周边相邻凹陷，包括14个原油样品，两个含油砂岩样品，主要进行原油物性分析、族组分、饱和烃气相色谱、饱和烃质谱及芳烃质谱分析。

图1 研究区构造位置

1 原油物理性质

渤海海域已发现油田的原油物性差异较大，凝析油、轻质油、中质油及重质稠油均有分布，且原油黏度和密度范围变化大。前人研究认为，原油性质与油藏埋深直接相关，埋藏越浅，原油黏度和密度越大，埋深1 500.0 m以上的油藏原油密度普遍大于0.920 0 g/cm3，黏度大于100.0 mPa·s。原油物性是其化学组成的宏观体现，综合反映了油气运移、聚集、保存状态以及油气散失、破坏，并包含了丰富的母源信息[9-11]。蓬莱20-2油田原油样品主要集中在A、B区，C区主要为含油砂岩样品，油藏埋深为1 123.8～1 321.5 m，20 ℃时原油相对密度为0.958 8～0.990 5 g/cm3，均值为0.974 0 g/cm3；50 ℃时黏度为940.2～14 485.0 mPa·s，均值为3 346.8 mPa·s，含硫量0.267%～0.419%，含蜡量1.94%～6.56%，凝固点-7～11 ℃，整体表现为低含硫、低含蜡、低凝固点的特征，反映原油的生油岩母质沉积时水体盐度较低（表1）。一般酸值大于0.50 mgKOH/g即为高酸值原油，生物降解作用是形成高酸值的最主要原因，原油酸值随降解程度增加而增加[12]，本区原油酸值高达1.36～6.52 mgKOH/g，且与原油密度、黏度均存在较好的正相关关系，表明蓬莱20-2油田原油遭受过不同程度的微生物降解。

表1 蓬莱20-2油田原油物性

2 原油地球化学特征

2.1 族组分特征

原油族组成可以客观反映原油的烃类组成和成因类型[13]。蓬莱20-2油田原油（油砂）样品族组分特征与原油物性特征具有良好的对应关系，其中，饱和烃含量较低，分布于20.28%～39.94%，平均值30.59%，芳烃含量较高，分布于11.79%～24.52%，平均值20.79%，饱芳比较低（1.05～1.71），非烃含量高，分布于17.91%～53.77%，平均值30.31%，高含量的芳烃及非烃可能与生物降解作用及原油成熟度较低等因素有关。

2.2 饱和烃气相色谱特征

饱和烃气相色谱中包含了丰富的母源、成熟度和沉积环境信息，蓬莱20-2油田原油（油砂）饱和烃气相色谱图（图2）普遍具有一定程度的基线飘移特征，轻组分损失，正构烷烃及类异戊二烯烷烃遭受不同程度的降解，降解等级约为5～6级，但萜烷系列及甾烷系列保存较好，其丰度甚至高于正构烷烃系列，原油总体特征差别不大，说明原油具有相似的生源母质输入；同时，A、B区表现出明显的双峰特征，说明原油进行了二次充注，油气充注能力强；C区油砂抽提物显示二次充注能力弱于A、B区。Pr/Ph值为0.31～0.86，平均值0.61，反映其主要沉积于微咸水-半咸水的还原-强还原环境中[14-16]。

图2 蓬莱20-2油田原油（油砂）样品典型饱和烃气相色谱

2.3 藿烷、甾烷类化合物

藿烷与甾烷类化合物是沉积物中分布广泛的复杂生物标志化合物，其具有丰富的结构和构型变化，在反映真核生物与原核生物的相对输入上具有中等程度的专属性[17]，提供原油成熟度及生油母质信息。A、B、C区原油（油砂）样品既表现出相似性，也有一定的差异性（图3），相似性表现为：均具有较高含量的17α（H）-25-降藿烷和伽马蜡烷含量，C31-C35升藿烷系列呈规则的阶梯状降低趋势，规则甾烷中C27甾烷＞C29甾烷＞C28甾烷，同时检测出了较为丰富的4-甲基甾烷；差异性主要体现在：①A区PL20-2-a与PL20-2-e井原油样品规则甾烷谱图显示呈不对称“V”型分布，B区规则甾烷呈“L”型分布，C区规则甾烷呈近似对称“V”型分布。②A区样品成熟度中等，Ts≈Tm，甾烷异构化程度中等，B区显示成熟度较高，Ts明显高于Tm，甾烷异构化程度高，同时17α（H）-25-降藿烷含量较高，推测高成熟度与较强的生物降解作用有关，C区成熟度很低，表现出低熟油的生标特征，Ts值低于Tm值，甾烷异构化程度很低。③4-甲基甾烷峰型在A、B、C区也表现出较大差异性，A区主要为“平峰型”，B区为“前峰型”，C区则为“翘尾型”。

以上分析表明，蓬莱20-2油田三个断块构造区原油地球化学特征总体分异度较低，但生物标志物特征表现出较大差异，推测主要原因为原油次生变化，为此，进一步开展详细的油源对比分析。

3 油源分析

研究区具有独特的油气生储盖层及其空间配置，决定了油气运聚模式为横向砂体与纵向断层交织组成的“立体阶梯式”运移，油气从洼槽区向聚集区呈现树枝状的运移特征。同时，依据油气成因理论，烃源岩中干酪根热降解热裂解形成的油气，一部分经过排烃作用运移到储层中形成油气藏或逸散，另一部分则残留在烃源岩中。因此，由相同烃源岩形成的油气必然在化学组成和地球化学特征上存在一定的相似性，研究这些地球化学信息在烃源岩和油气之间以及油-油间的匹配关系，结合地质分析，进而推断其亲缘关系。

研究区原油表现出甾烷形态完整，部分出现C25-降藿烷的特征（图3），认为其遭受中等强度的生物降解，降解等级5～6级，正构烷烃、异构烷烃和环烷烃大多被消耗掉，抗生物降解能力较强的甾烷及藿烷系列生物标志化合物可用来进行油源对比。

3.1 周边洼陷原油生标特征

结合前人研究，研究区周边发育东三段、沙一段、沙三段等三套烃源岩，分布在庙西北洼、庙西南洼及渤东凹陷，鉴于凹陷区深部无烃源岩分析资料所限，本次研究分别选取了各凹陷典型原油对相应凹陷的生物标志化合物特征进行标定，其特征如图4所示。三个方向来源的原油生物标志化合物特征具有很好的区分度，以PL15-2-a井为代表的庙西北洼原油具有较高的成熟度，中高伽马蜡烷含量；以P L25-6-a井为代表的庙西南洼原油具有典型的低熟特征，低伽马蜡烷含量；以PL13-2-a为代表的渤东凹陷原油成熟度中等，中等伽马蜡烷含量。

3.2 油源对比

蓬莱20-2油田及周边原油（油砂）生物标志化合物参数如表2、图5、图6所示，包含多种常用的对比参数及成熟度参数。其中，C19三环萜烷/C23三环萜烷（C19TT/C23TT）值为0.15～0.30，C24四环萜烷/C26三环萜烷（C24Te/C26TT）值为0.34～0.81，结合烃源岩特 征认为，其均以沙河街组烃源岩为主要油源。

图3 蓬莱20-2油田原油（油砂）样品藿烷、甾烷分布特征

伽马蜡烷指数作为一种在渤海湾盆地使用度较高且区分度较好的参数，在本区油源分析中也有较好的区分度，A区伽马蜡烷指数（伽马蜡烷/C30藿烷）均值为0.21，B区为0.29，C区为0.11，同时与研究区周缘三个凹陷具有很好的对应关系。A、B、C三个区原油（油砂）4-甲基甾烷含量及形态差异较为明显；其中，B区原油及庙西北洼原油含量最低（0.14～0.17），形态为“前峰型”，C区主要来源于庙西南洼的原油4-甲基甾烷含量最高（0.35～0.51），A区该值为0.25～0.40，反映了三个方向不同油气来源对蓬莱20-2油田的贡献。

通过本次研究发现，以蓬莱20-2油田为代表的多洼陷多源岩供烃油田凸起区不同油源的原油，与对应凹陷中已发现原油的成熟度也有很好的对应关系，原油成熟度的不同也可辅助用于多洼陷环绕供烃的油田区。研究区整体处于边缘凹陷的构造格局，对甾烷成熟度参数C29甾烷20S/（20S+20R） 和C29甾烷ββ/（αα+ββ） 进行分析（表2），研究区及周边原油的C29甾烷ββ/（αα+ββ）为0.27～0.47，均值为0.37，属低熟-成熟油的范畴，主要为成熟油，发育部分低熟油，其中，以B区甾烷成熟度（C29甾烷ββ/（αα+ββ）=0.46）最高，这点与庙西北洼原油特征相似；而C区C29甾烷ββ/（αα+ββ）仅为0.27，与庙西南洼原油特征相似，均表现出典型的低熟特征；A区原油样品甾烷成熟度则区间范围较大，主要与庙西北洼原油特征相似。总之，A、B、C区生物标志化合物特征分别与渤东凹陷原油、庙西北洼原油及庙西南洼原油具有良好的对应关系。

图4 研究区周边凹陷原油生标特征

表2 PL20-2油田及周边原油（油砂）生物标志物参数

图5 4-甲基甾烷指数与伽马蜡烷指数交会分析

图6 C29甾烷成熟度交会分析

4 结论

（1）蓬莱20-2油田原油主要富集在新近系馆陶组地层，油藏埋深浅，主要为生物降解造成的次生稠油，具有高密度、高黏度、高酸值、低含硫、低含蜡、低凝固点的“三高三低”特征，同时，沿斜坡带远源长距离的运移加剧了原油的稠化程度。

（2）原油族组分组成具有“低饱和烃、高芳烃、高非烃”的特征，饱和烃色谱普遍基线漂移，具有双峰特征，油气二次充注能力强，姥植比较低，原油主要形成于微咸水-半咸水的还原-强还原环境中。

（3）研究区A区原油主要来源于西北方向的渤东凹陷，原油生物标志化合物特征与渤东凹陷油样特征相似；B区原油主要来源于东北方向的庙西北洼；C区原油为具有低熟油特征，与邻区蓬莱25-6油田特征相似，原油主要来源于庙西南洼。