东海盆地西湖凹陷平湖地区油气源对比及油气运移特征分析.pdf

书书书 年 月第 卷第 期西安石油大学学报（自然科学版）（）收稿日期：基金项目：“十三五”国家重大专项“东海深层大型气田勘探评价技术”（）；中海油“十四五”重大科技项目 课题 “地层岩性油气藏高效识别与精细评价技术”（）第一作者：王军（），男，硕士，工程师，研究方向：地球化学和油气成藏。：通讯作者：曹磊（），男，博士后，研究方向：油气地球化学及成藏地球化学。：中图分类号：；文章编号：（）文献标识码：东海盆地西湖凹陷平湖地区油气源对比及油气运移特征分析王 军，曹 磊，许怀智，钟荣全（中海石油（中国）有限公司 上海分公司，上海 ；西安石油大学 地球科学与工程学院，陕西 西安 ；陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西 西安 ）摘要：为了明确东海盆地西湖凹陷平湖地区油气源及油气运移特征，基于对原油和烃源岩生物标志化合物、原油碳同位素、天然气组分、天然气碳同位素，原油物性、含氮化合物等参数的分析，明确了平湖地区的油气来源，揭示了原油和天然气的运移特征。结果表明：西湖凹陷平湖地区 断块花港组原油 、甾烷以 型（）分布或者 型（）分布为主；断块烃源岩 、甾烷以反 型（）分布为主，块（井）平湖组中段烃源岩以 型分布为主，与原油的生标较为相似。油源对比结果和含氮化合物相关参数显示，平湖地区花港组原油具有垂向 短距离侧向运移的特征（断砂搭接）；气源对比结果、天然气 和干燥系数显示，平湖地区 断块和 断块平湖组天然气主要来自自身和 断块烃源岩。关键词：生物标志物；含氮化合物；油气运移；平湖地区；西湖凹陷；东海盆地 ，（，（），；，；，）：，（）（）；，（），（），（）：；王军，曹磊，许怀智，等 东海盆地西湖凹陷平湖地区油气源对比及油气运移特征分析 西安石油大学学报（自然科学版），（）：，（），（）：西安石油大学学报（自然科学版）引言平湖地区是我国东海海域西湖凹陷第一个被发现并首先开发的油气田区，具有良好油气勘探前景 。受到海上油气勘探分析化验资料相对较难获得的限制，前人对研究区油气源对比及油气运移特征的研究较为薄弱。其研究主要针对平湖地区宏观上油气运移、聚集特征 ，对油气源精细对比和油气运移路径研究不足，尤其缺乏对气源特征的研究。有些学者 认为，平湖地区运移模式主要是“下生上储，垂向运移”，油气主要来自原地深部烃源岩，这与最新的勘探认识和研究成果存在矛盾。本文在前人研究成果的基础上，通过对原油和烃源岩生物标志化合物、干酪根和原油碳同位素、天然气碳同位素、天然气组分等特征的分析，开展油气源精细对比；基于地球化学指标地色层效应原理，选用 干燥系数 等多参数对天然气运移特征进行评价，选用含氮化合物绝对含量及其相关比值和原油物性对原油运移特征进行评价。区域地质概况平湖地区位于东海陆架盆地西湖凹陷平湖斜坡带南部，主断层呈北北东走向，延伸长度 以上。油气田区由 断块（断块、断块、断块）、断块、断块和 断块组成。钻井揭示的地层自上而下依次为第四系东海群，上新统三潭组，中新统柳浪组、玉泉组、龙井组，渐新统花港组，以及始新统平湖组、宝石组、八角亭组（图 ）。其中，平湖组为主力烃源岩 ，。平湖组形成于三角洲 海湾环境，以泥岩和薄层砂岩不等厚互层沉积，其间夹有多层 不等的煤层，泥岩以深灰色灰黑色为主，有机质丰度高，有机碳质量分数平均 ，氯仿沥青“”质量分数平均 ，总烃质量分数平均 。煤有机质丰度远高于泥岩，有机碳、氯仿沥青“”、总烃质量分数分别平均为 、。平湖组内中段和下段烃源岩最为重要，上覆平湖组中段（上部）、平湖组上段和花港组为主要目的储层。图 平湖地区区域构造位置及地层柱状图 平湖地区从流体性质来看，花港组为轻质油层，平湖组为凝析气层，平湖地区总体上为“上油下气”的垂向分布模式 ，。始新世平湖组下段和平湖组中段下部沉积时，研究区形成了以深灰色泥岩为主、砂泥间互、“泥包砂”样式、砂体层少且薄、碳质泥岩和煤层发育为特征的潮坪沉积。平湖组中段上部和上段主要为河流 三角洲前缘沉积，分流河道砂发育，分布横向叠加，在三角洲前端形成厚度较大、分布较广的砂坪或砂坝。始新世末，玉泉运动，凹陷整体抬升，海水退出，在凹陷部位形成了浅海湖泊环境。在平湖地区以河流为主的应力作用下，矿区花港组主要为一套网状河流相沉积，砂体垂向厚度大，横向连片，纵横交错，向上过渡为一套河流 泛滥平原相沉积，砂岩分选好，储油物性好，分布广。样品及分析条件本次研究中，分析了平湖地区 口井约 个原油和天然气样品，这些样品主要来自花港组的轻质原油、平湖组的天然气以及平湖组的凝析油（天然气到井口反凝析产物）。确定原油和凝析油生标、原油和凝析油同位素，天然气族组分、天然气碳王军等：东海盆地西湖凹陷平湖地区油气源对比及油气运移特征分析同位素、原油物理性质的实验是在中海油实验中心和中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室完成的。共收集了 口井的平湖组 多个烃源岩样品，并对这些烃源岩样品的饱和烃及芳香烃馏分进行气相色谱 质谱分析（）和碳同位素分析，这两类分析测试是在中海油实验中心完成的。分 析 仪 器 为 的 气相色谱质谱联用仪，配备 弹性石英毛细柱（）。载气为 氦气，载气流速：；色谱柱初始温度为 ，以 的速度升温至 ，再以 的速度升至 ，最后保持 。在质谱分析中使用 源，发射电流为 ，离子源温度为 ，传输线温度为 ，选择性离子扫描。原油碳同位素使用设备为 ，以氦气作为载气，载气流速 ，反吹流速 ；燃烧气体为纯氧，流速 ；燃烧管温度 ，反应管温度为 。原油地球化学特征及油源对比 原油物性特征西湖凹陷平湖地区已发现的原油主要分布在花港组，前人通常根据井口原油密度对原油进行分类，平湖地区的原油密度为 ，平均 。原油表现出轻质油的特征（低密度、低含蜡量）（表 ）。表 平湖地区花港组原油物性 ，井号层位密度（）黏度（）含硫含蜡胶质沥青质含水凝固点初馏点 花港组 微 花港组 微 微 微 微 花港组 微 微 微 花港组 微 花港组 原油生标特征 类异戊二烯特征姥鲛烷（）和植烷（）均为植烷系列类异戊二烯烷烃，是光合作用中叶绿素的植醇侧链的成岩作用产物，在还原条件下，植醇脱水加氢形成植烷，在氧化条件下，植醇则先形成植烷酸，进而脱羧形成姥鲛烷 。因此，以及 可以反映烃源岩沉积时期的沉积环境。一般情况，为还原环境，为弱还原 弱氧化环境，为氧化环境，为煤系地层沉积环境 。平湖地区花港组原油表现出弱氧化 弱还原条件成因（：，平均 ），平湖组凝析油（天然气到井口反凝析产物）整体表现出氧化条件成因（表 ）。藿烷系列特征藿烷类化合物是沉积物中分布最广泛的一类生物标志化合物，其大多为细菌群落生源。根据研究区原油与烃源岩中存在的藿烷系列化合物的差异特征，本文主要使用 藿烷（）、重排藿烷（）、奥利烷（）、伽马蜡烷（）作为特征生标对原油进行评价。根据 、以及 分别对奥利烷和伽马蜡烷进行评价。前人研究认为，形成于氧化环境中，为黏土矿物催化的产物 ，因此，该生物标志化合物具有沉积环境指示意义。在平湖地区，花港组原油 含量相对较低（图 （）（）（），而平湖组凝析油 含量相对较高（图 （），两个层位的原油表现出明显的差异。奥利烷的检出一般代表高等植物生源输入 ，根据现有数据分析发现，平湖地区平湖组的凝析油 比值要高于花港组原油（图 （）（），平湖组凝析油生源比花港组原油可能有更多的高等植物生源输入。伽马蜡烷的前身物是四膜虫，该类生物主要出现在盐度较高的沉积环境中 ，因此，伽马蜡烷含量较高（）一般指向高盐度的咸水沉积环境。平湖地区 西安石油大学学报（自然科学版）：，平均 ，表现咸水的海相沉积环境（图 ）。表 平湖地区花港组原油、平湖组凝析油 、分布 ，井号深度 层位 花港组下段 花港组下段 花港组下段 平湖组上段 平湖组上段 平湖组上段 平湖组上段 平湖组上段 平湖组中段（上部）平湖组中段（上部）平湖组中段（上部）平湖组中段（上部）平湖组中段（上部）平湖组中段（上部）平湖组中段（上部）平湖组中段（上部）平湖组中段（下部）平湖组中段（下部）图 平湖地区不同层位原油、凝析油及不同岩性烃源岩饱和烃 、谱 ，王军等：东海盆地西湖凹陷平湖地区油气源对比及油气运移特征分析 甾烷系列特征本文主要根据 （）、（）、（）规则甾烷相对丰度和重排甾烷的分布对原油甾烷特征进行评价。甾烷类化合物几乎都来源于真核生物，一般认为水生生物富含 甾烷，而高等植物富含 甾烷，因此，甾烷与 甾烷的相对丰度可以反映原油的生源构成特征 。重排甾烷出现主要的成因有酸性物质（如黏土矿物）催化作用以及热成因，其中重排甾烷的相对含量和 甾烷 （）、（）可作为原油成熟度指标 。西湖凹陷平湖斜坡带原油中 甾烷构型中“”型、“”型、反“”型以及上升型均有分布（图 ）。图 平湖地区平湖组凝析油及烃源岩饱和烃 、谱 ，其中，“”型代表 规则甾烷占优势，表明生源以浮游水生生物为主；“”型代表 与 甾烷相对含量相似，表明其主要为混合生源；反“”型代表 甾烷占优势，表明生源以高等植物为主。平湖地区花港组原油主要为“”型（图 （）（）（），平湖组凝析油为“”型（图 （）（）。原油碳同位素特征前人基于对典型陆相、海相烃源岩生成的原油饱和烃和芳烃 的统计，提出典型陆相和典型海相原油同位素分别具有以下关系：（芳烃）（饱和烃）（陆相），（芳烃）（饱和烃）（海相）；从平湖地区原油 与 交汇图可以看出（图 ），平湖地区花港组原油主要来自海相烃源岩，平湖组凝析油既有湖相也有海相烃源岩贡献。油源对比本文综合使用 （姥鲛烷 植烷）、（重排藿烷）、（奥利烷）、（伽马蜡烷）、甾烷构型进行油源对比研究。图 平湖地区原油和凝析油饱和烃 与芳烃 交汇图（据 ）平湖地区主要分为两类原油，第一类主要为花港组原油（图 （）（）（），表现出 含量较低，甾烷构型为“”型，均含有丰富的重排甾烷，西安石油大学学报（自然科学版）（平均值），含量明显。这与 井（断块）平湖组中段上部（简称平中上段）泥岩生标特征相似（图 （）（）。前人研究还认为，西湖凹陷平中段和平下段烃源岩中，平中段更为重要，其厚度大，指标好 ，因此，本文认为平湖地区花港组原油主要来自近源 断块平中段烃源岩。平湖地区第二类主要为平湖组凝析油（图（）、图 （）（），表现出 含量明显，甾烷构型为反“”型或近“”型，重排甾烷含量相对较低，（平均值），含量较高。研究区 断块平中段烃源岩具有典型的甾烷“”型特征、而 断块平中段烃源岩则具有典型的甾烷反“”型特征（图 （），图 ），认为平湖地区平湖组凝析油主要来自 断块（图 ）以及 断块和 断块的混源。研究区花港组和平湖组原油族组分中饱和烃碳同位素主要介于 ，芳烃碳同位素主要介于 ，碳同位素特征与 井（断块）平中段烃源岩抽提物族组分中饱和烃和芳烃碳同位素十分相似（表 ）。烃源岩及原油碳同位素特征显示出与生标特征一致的结果。图 平湖地区烃源岩（断块）、原油和凝析油饱和烃甾烷三角图 ，表 平湖地区 断块 井平中段烃源岩抽提物族组分的碳同位素 ，饱和烃芳烃非烃沥青质 天然气成因类型与气源对比 天然气成因类型与分布特征前人针对天然气成因研究提出了多种天然气组分与同位素相关图版 ，这些图版在天然气成因判识和天然气勘探中取得了很好的应用效果，并得到广泛认可。平湖地区凝析气主要分布于平湖组，天然气干燥系数在 ，平均 ，分布在 ，平均 。天然气成因方面，依据戴金星 （）天然气成因鉴别图版分析，研究区天然气主要为凝析油伴生气和煤成气；同时，有机成因烷烃气鉴别图版 显示，研究区 井平湖组天然气样品具有型干酪根煤型气特征，其他样品基本为油型气和煤型气的混合气，少量油型气。另外，从 （）天然气成因判别图版可以看出，研究区天然气主要为和型干酪根成因，与平湖地区烃源岩类型较为一致 。气源对比天然气 随烃源岩成熟度增大而增大，前人提出了多种根据天然气 计算腐泥型、腐殖型天然气成熟度的公式，并在具体的天然气勘探中取得了很好的应用效果 。因此，根据天然气 计算天然气成熟度来分析气源是有效可靠的。基于西湖凹陷平湖斜坡带烃源岩热模拟得到的天然气碳同位素及对应的烃源岩成熟度数据提出了公式 。本文根据该公式计算得到平湖地区天然气成熟度 在 （表 ）。前人研究认为平湖地王军等：东海盆地西湖凹陷平湖地区油气源对比及油气运移特征分析区所在的平湖斜坡带均以晚期成藏为主（现今），烃源岩在成藏关键时刻 井附近（断块）和 井附近（断块）的 值介于 （图 ），这与本文计算的平湖组天然气成熟度较为吻合。同时，在 节中分析的平湖组天然气在井口的凝析油主要来自 断块和 断块的混源，二者的研究结果是一致的。表 平湖地区平湖组天然气组分碳同位素统计 ，井号深度 （）甲烷碳同位素计算的成熟度 图 平湖地区平中段烃源岩在成藏关键时刻（）的平面热演化图 （）油气运移特征油气运移特征的评价是油气动态成藏以及油源对比的证据，本文主要基于地球化学指标的地色层效应，对天然气选用 干燥系数 组合参数对天然气运移进行评价 ，选用含氮化合物绝对含量 以及原油物性 对原油运移进行评价。一般情况，随着天然气运移距离的增加，逐渐变轻，干燥系数逐渐增加，则逐渐增加；随着原油运移距离的增加，屏蔽型咔唑（，）开放型咔唑（，）比值逐渐增加，含氮化合物总含量逐渐降低 ，；随着油气运移距离的增加，原油密度逐渐减小。平湖地区花港组原油含氮化合物指示的运移特征十分明显，从 井花上段到 井花上段含氮化合物绝对含量降低，屏蔽型咔唑 开放型咔唑比值略增加。井花下段到 井花下段含氮化合物绝对含量降低，屏蔽型咔唑 开放型咔唑比值略增加（图 ）。花港组原油从 井运移到 井再运移到 井。结合油源对比的结果，花港组原油的运移路径为 井 井 井 井，从 断块（井）断块（井）断块（井、井），原油运移需跨越多个断阶（图 ），表现为断层垂向沟通烃源岩，砂体短距离横向运移特征（井到 井约 ），垂向 短距离的侧向运移（断砂搭接运移）的特征（图 ）。西安石油大学学报（自然科学版）平湖地区平湖组凝析油是研究平湖组天然气运移的重要辅助手段，从 井到 井，平湖组凝析油整体上含氮化合物绝对含量降低，屏蔽型咔唑 开放型咔唑比值增加（图 ）；类似的从 井到 井，平湖组凝析油整体上含氮化合物绝对含量降低，屏蔽型咔唑 开放型咔唑比值增加（图 ）。同时，垂向上平湖组凝析油密度的变化特征也十分明显，随着油气运移距离的增加，凝析油密度逐渐减小（图 ）。平湖组凝析油具有混源的特征，侧面佐证平湖组天然气具有混源的特征（图 、图 ）。平面上，平湖地区平湖组天然气从 井 井 井即图 方向，组合参数大体呈现越来越大的趋势，干燥系数整体而言，参数整体呈现越来越大的趋势；从 断块（井）断块（井）断块（井）即图 方向，和干燥系数增大的趋势明显（图 ）。垂向上，和干燥系数也呈现越来越大的趋势，井和 井 逐渐变轻（图）。综合平湖组凝析油运移特征认为，平湖地区天然气为垂向运移和短距离侧向运移为主，呈现典型的混源特征（图 、图 ）。图 平湖地区油气运移参数剖面示意图 图 平湖地区天然气运移参数平面示意图 王军等：东海盆地西湖凹陷平湖地区油气源对比及油气运移特征分析图 平湖地区油气运移综合剖面示意图 结论（）东海盆地西湖凹陷平湖地区花港组原油表现出 含量较低，甾烷构型为“”型，均含有丰富的重排甾烷，（平均值），含量明显。这与 井平中上段泥岩生标特征相似，平湖花港组原油主要来自近源 断块平中段烃源岩。（）平湖地区第二类主要为平湖组凝析油，表现出 含量明显，甾烷构型为近“”型，重排甾烷含量相对较低，（平均值），含量较高。平湖地区平湖组凝析油主要来自 断块和 断块的混源。平湖组天然气成熟度 在 ，烃源岩在成藏关键时刻 附近（断块）和 附近（断块）的 值介于 ，与平湖组天然气计算的成熟度较为吻合。（）平湖地区花港组原油含氮化合物指示的运移特征十分明显，花港组原油的运移路径为 ，原油表现为短距离横向运移特征。平湖地区天然气以垂向运移和近距离侧向运移为主，呈现典型的混源特征。参考文献（）：胡芬，叶加仁，刘俊海 东海西湖凹陷平湖构造带油气运聚特征 海洋地质与第四纪地质，（）：，（）：李上卿，李纯洁 东海西湖凹陷油气资源分布及勘探潜力分析 石油实验地质，（）：，（）：顾惠荣，叶加仁，郝芳 东海西湖凹陷平湖构造带油气西安石油大学学报（自然科学版）分布规律 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