渤海湾盆地渤东低凸起及周边地区原油和烃源岩的研究现状分析

第一章绪论1.1选题背景及研究现状本论文研究内容为渤海湾盆地渤东低凸起南段蓬莱7-6构造（下称PL7-6）处的原油特征分析、油源对比及成藏过程分析。PL7-6构造位于渤东低凸起的南段，毗邻渤中凹陷和渤东凹陷，处于渤东地区偏西部。整个渤东地区则地处渤海湾盆地东部，郯庐断裂带于西侧将其纵贯。渤东地区西邻渤中凹陷，东接胶辽隆起，南北两侧分别同庙西南洼、辽东凹陷相连，总面积近5000km2，主要包括庙西北凸起、庙西北洼、渤东低凸起和渤东凹陷。此地区的油气勘探自1977年开始，截至2010年，共有钻探井20多口，油气显示十分活跃，但是发现油气藏的规模普遍较小。2010年之后，随着庙西北凸起PL9-1构造超亿吨级油田的成功评价，渤东地区逐渐成为渤海海域勘探的热点区[1]。但截至目前，渤海湾盆地PL7-6构造处进行的勘探比较浅显，井位较少，对工区的了解和认识不够丰富全面。在之前的学者进行的油源对比中，大部分都采用了包括热解法、气相色谱法、GC-MS法、生物标志化合物分析法等在内的多种方法，对原油与烃源岩的生化指标进行分析对比，得出相关结论。因为主要针对原油的特征进行分析，对烃源岩的讨论较少，故本论文将使用GC-MS法和生物标志化合物分析法两种主要方法进行油源对比。1.2研究目的及意义在勘探程度较高的地区，通过精确而仔细的油源对比能够明确已发现油气的来源层位和凹陷归属，明确不同油气系统的地理分布，结合区域地质背景能够有效地进行油气运移方向和运移路径的预测[2]，以便为今后的油气勘探提供参考。渤海湾地区具有丰富的油气资源，经过多年的勘探，现已探明多个大中小型油气田。近年来，随着勘探工作的进一步深入，获得了越来越多的数据可供研究、系统分析原油成因类型及分布特征。本文主要应用原油和烃源岩的生物标志化合物参数对已发现原油的成因类型及其分布进行研究。1.3研究范围本论文研究区域为渤海湾盆地渤东低凸起南段的PL7-6井区及其下设所有井区，包括PL7-6-1井区、PL7-6-2井区及PL7-2-1d井区（如图1.1及图1.2所示）。图1.1渤海湾盆地PL7-6构造研究范围图1.2渤海湾盆地PL7-6构造工区具体位置图1.4研究思路本论文主要采用多学科相结合的传统方法，主要运用油气地球化学、含油气盆地构造学、石油与天然气地质学等地质领域学科进行综合分析，GC-MS、热解、生物标志化合物特征分析等方法加以辅助分析，从而具体全面研究和分析渤海海域渤东低凸起PL7-6构造原油生物标志特征、油源情况，进而对PL7-6构造处原油进行成藏分析。论文研究思路和拟采用的技术路线见图1.3。图1.3渤海湾盆地PL7-6构造原油特征及成藏分析研究图1.5研究内容根据前人对渤海湾盆地区域的研究以及对渤海湾盆地渤东低凸起及周边地区原油和烃源岩的研究现状分析，确定本论文研究内容，具体研究内容包括以下几个方面：1、区域地质概况。（1）区域构造特征；（2）区域地层及沉积特征。2、研究资料及具体方法。（1）生物标志化合物分析法；（2）GC-MS法。3、PL7-6构造原油特征。（1）原油物理性质；（2）原油地球化学特征。4、油源对比。（1）烃源岩特征；（2）油源对比。5、PL7-6构造处原油成藏过程分析。1.6完成工作量本次研究在收集、分析、整理渤海海域PL7-6构造相关方面完成的主要工作量如表1.1所列。表1.1完成主要工作量统计表序号主要工作内容数量备注1文献调研16篇包含中英文2GC-MS测试样本2个3岩石可溶有机物族组分样本分析17个4原油族组分样本分析1个5生物标志化合物特征样本分析18个6论文中的图件13张7论文中的表格2个第二章区域地质概况本次研究的PL7-6构造位于渤东低凸起的南段。渤东低凸起处于渤海海域中部偏北的区域，低凸起的东西两侧被郯庐断裂的东西两分支断裂夹持，东面为渤东凹陷，西面为渤中凹陷，北面为辽中南洼。整个渤东低凸起可以分为南、北两部分。2.1区域构造特征2.1.1构造特征渤东低凸起整体是呈北东向展布的狭长条状，具有深层东西分块、浅层南北分带的构造特征(如图2.1所示)。图2.1渤东低凸起构造纲要图深层，东西向剖面结构为两凹夹一隆的地垒状。渤东低凸起有南北两个高点，在中部的低斜坡的分隔下形成南北两块。浅层，由于从古近纪东营组二段时期开始，渤东低凸起整体下降接受沉积，整体地形呈北高南低，物源主要来自北部的秦皇岛水系和绫河水系。受到新构造运动和郯庐断裂运动的影响，渤东低凸起的北部浅层发育有北东向的雁行断裂，受深部早期断裂限制作用较弱；而低凸起的南部浅层断裂不如北部发育，并且受到深部断裂限制作用明显，断裂主要沿早期东西向的断裂分布，与早期的边界断裂平行或斜交尖灭，基本不穿越边界断裂[3]。渤东低凸起的东西边界断裂具有较为明显的差异。西断裂带的断层连续性较好，活动强烈，又可以更详细的分为北中段的渤中1号断层和南段的PL7-1断层，两条断层呈左阶排列；而东断裂的断层连续性相对较差，活动较弱，可以更详细的分为五条小断层，呈左行排列。从东西向的剖面结构上来看，渤东低凸起在东部的断裂转换处，呈一单断掀斜断块，呈斜坡与渤东凹陷相接；而渤东低凸起在西部地区则仅在渤中1号断层与PL7-1号断层转换处，呈斜坡过渡到渤中凹陷。2.1.2构造演化渤东低凸起地处郯庐断裂中段，又位于渤中坳陷和辽东湾坳陷的分界处，渤东低凸起的构造演化与其盆地本身的结构及郯庐断裂活动紧密相连。1.渤东低凸起成因渤东低凸起的成因一直是一个很复杂的问题，由于低凸起正好处于郯庐断裂带内，故以往的研究者大多认为郯庐断裂的活动是低凸起形成的直接原因，而且把低凸起东西两侧的断裂都归于走滑断裂。通过对低凸起两侧边界断裂和郯庐断裂的形态特征及活动性的对比，认为东侧的边界应该与郯庐断裂有直接原因，可以认为是郯庐断裂的走滑构造表现；而西侧的边界断裂则不应该归于郯庐断裂，西则断裂应该是渤中坳陷沙河街组时期的伸展构造，后期在郯庐断裂强列活动影响下，促使断裂长期活动。所以渤东低凸起的成因可以概括为“生在伸展期,长在郯庐下”。2.渤东低凸起新生代的构造演化渤东低凸起新生代构造演化可以分为三个阶段,每个阶段低凸起的构造特征和沉积特征各不相同(如图2.2所示)。第一阶段:东营组二段沉积前。渤东低凸起早期受东西拉伸，产生北东向西边界断裂，凸起雏形开始形成。后期在郯庐断裂活动作用下，西边界断裂持续活动，东边界断裂才开始逐渐显现出来，凸起形成。第二阶段:东营组二段—东营组一段时期。低凸起开始下降接受沉积，总体地貌为北高南低，沉积以各种三角洲为主。这一时期郯庐断裂控制了低凸起断裂的发育，在低凸起东西边界断裂上发育了较多的雁行走滑构造，尤其是低凸起北部。第三阶段:新近系时期。新构造运动使渤东低凸起与渤中凹陷进行整体演化，沉降中心位于渤中凹陷最中部，渤东低凸起区以辨状河、曲流河沉积为主。此时，受郯庐断裂和新构造运动走滑作用的共同影响，形成了若干条北东东向的具有走滑特征的新生断裂。图2.2渤东低凸起NW-SE向构造演化[6]2.2研究区地层及沉积特征渤海湾盆地的渤东地区是在复杂盆地的基底上形成的新生代断陷盆地，烃源岩赋存层系是古近系。钻井显示渤东地区发育齐全的古近系地层，包括孔店组、沙四段、沙三段、沙二-一段、东营组和新近系地层，包括馆陶组和明化镇组。其中沙一、二段和东营组地层有多口井钻遇油气，基本可以通过常规的井-震标定和地震对比追踪来确定其分布；而钻遇沙三段及以下的古近系地层钻井很少，且主要分布在凹陷边部，难以用常规方法实现对比追踪，主要通过地震反射特征类比法来确认。渤东低凸起地层可以分为基底潜山和新生界两大构造层。基底总体形态是北高南低、西高东低，主体为中生界酸性火山岩，只在BD2井以北发育前震旦系灰岩夹白云岩。浅层新生界主要发育古近系东营组二段及以上地层，孔店组只在南段PL7-1构造低位处有零散沉积，古近系沙河街组及东营组三段仅分布在凸起北端的BD3井区。表2.2渤东低凸起新生界各组段划分及地层对比特征综合表第三章主要研究方法3.1油源对比研究方法3.1.1实验方法1.GC法气相色谱法（GC法）广泛用于油和沥青的筛选和对比研究。气相色谱对于有机质输入，生物降解、热熟化等次生作用是很敏感的。气相色谱的石油化工领域的应用主要有以下两种模式：模拟蒸馏分析和单体硫化物分析。色谱技术在石油化工分析中的一类很典型的应用就是模拟蒸馏分析。色谱模拟蒸馏方法是用具有一定分离度的非极性色谱柱，在线性程序升温条件下测定已知正构烷烃混合物组分的保留时间。然后在相同的色谱条件下，将试样按组分沸点次序分离，同时进行切片积分，获得对应的累加面积，以及相应的保留时间。经过温度-时间的内插校正，就可以得到对应于百分收率的温度，即馏程。其中，累加面积百分数即收率，因烃类的相对重量校正因子近似于1，故可认为是试样的质量百分含量。并且，根据质量百分含量，通过相应的计算可以得到与ASTMD86方法具有可比性的体积百分含量馏程结果。[4]使用传统技术将硫化物从石油、石化产品中分离出来比较困难，采用气相色谱技术相对就比较容易，利用气相色谱仪能够很容易将硫化物从高含量烃类中分离出来。气相色谱技术分析石油、石化产品中的硫化物，主要是靠热力学原理。气相色谱仪有流动相和固定相，流动相是载气，它的功能是将混合物载入色谱柱。固定相对不同成分的化合物产生不同亲和力，在固定相中亲和力大的化合物移动慢，亲和力小的化合物气体移动快，当混合物通过色谱柱之后会彼此分离，化合物也会被分离出来，最后将分离出的气体通过检测仪器可接受硫化物信号。利用这种技术很难将大分子硫化物分析出来，比如甲基异丁基硫醚、二甲基三硫醚等。能分析出来的硫化物一般是小分子的硫化物，可以被气化的硫化物，比如：硫化氢、二氧化硫等。2.GC-MS法首先将油分离成饱和烃，芳烃和极性油。使用配备有PONA熔融石英柱（60m×0.20mm×0.5μm）的HP6890色谱仪实现饱和烃馏分的气相色谱（GC）分析。烘箱温度最初保持在35℃，持续5分钟，程序设定分为三个阶段，首先以2℃/min的速度升温至达到80℃，然后以4℃/min的速度升温至达到300℃，最后在300℃的状态持续30分钟。进样口温度300℃，进样量随样品含量而定，一般为1μl，氦气为载气，流速1.0ml/min。使用配备有HP-5MS熔融石英柱（30m×0.2mm×0.25μm）的HP6890GC/5973MSD仪器进行饱和馏分的气相色谱质谱（GC-MS）分析。用于分析饱和馏分的气相色谱炉温度最初保持在50℃，持续2分钟，程序设定分为三个阶段，以20℃/min的速度升温至达到100℃，以3℃/min的速度升温至达到310℃，并最终在310℃保持16.5分钟。氦气同样用作载气。从单个化合物的峰面积计算生物标志物比率。使用Lisk和George等人描述的方法对样品进行含谷物油包裹体（GOI）分析。通过和原油相关的生物标志物与和地球化学数据的多变量分析（层次聚类分析）确定了油源分类。对三个不同层段的烃源岩进行对比以选择层次聚类分析所用的参数：只有在不同层段烃源岩中差异明显，且没有证据表明曾因生物降解和热成熟发生重大改变的参数可以使用。层次聚类分析（HCA）在社会科学领域的分析流程中被广泛使用。在层次聚类分析中，使用了欧几里得测量间隔和ward的聚类方法，每个参数的值被自动标准化入0-1的范围中。为了将缺少某些参数的可靠数据的样品包括在HCA中，将缺失参数替换为从同一井中的剩余样品确定的该参数的平均值。[5]3.1.2生物标志化合物分析生物标志化合物可以具体界定为沉积有机质、烃源岩、原油、油页岩、煤中那些来源于活的生物体，在有机质热演化过程中具有一定稳定性，没有或很少发生变化，基本保存了原始生物化学组分的碳骨架，记载了原始生物母质的特殊结构信息的有机化合物。生物标志化合物包括类异戊二烯烃、正异构烷烃、萜类、甾类等。在石油地质研究中，生物标志化合物主要用于判断有机质的类型及其热演化和成熟度。生物标志物主要引起结构的特殊性和复杂性而比其他化合物含有更多的信息，其携带信息的方式主要包括：（1）生物标志物的分子结构特征；（2）生物标志物的分子三维结构，包括结构异构体和立体异构体；（3）生物标志物的组合特征，如同系物；（4）生物标志物的分子同位素组成。1.生物标志化合物的类型（1）正构烷烃正构烷烃是直链的饱和烃，是可溶有机质和原油的主要组分。正构烷烃广泛分布于细菌、藻类以及高等生物中。不同来源的正构烷烃其碳数优势组成具有明显的差异。细菌和低等水生生物来源的，其正构烷烃中低碳数成分占优势，通常为碳数小于21的正构烷烃，多以C15、C17为主，无明显的奇偶优势；沉水植物和浮叶植物来源的，多以C23、C25等中等链长的正构烷烃为主；而挺水植物和陆地高等植物来源的，正构烷烃以C27、C29、C31高碳数化合物为主，且具有明显的奇碳优势。不同来源的正构烷烃不仅表现出碳链长度的差异，也表现出化合物单体碳同位素的差异，细菌等微生物来源的正构烷烃其碳同位素值较高等植物来源的更加偏负。正构烷烃是最易遭受生物降解的组分，当原油被降解时，正构烷烃尤其是低碳数正构烷烃最先被降解，并形成色谱图上的鼓包（即PUMP峰）。（2）无环类异戊二烯烷烃无环类异戊二烯烷烃是指带支链的类异戊间二烯烷烃。按照异戊二烯单元连接的顺序又可以分为规则的和不规则的两类。规则的异戊二烯烷烃是指各异戊二烯单元以头-尾相接成链状分子，这类化合物常以烯、酸、醇、酮的形式广泛地存在于各种生物体及现代沉积物之中。在古代沉积岩、原油和煤中则以饱和烃形式存在。规则的头对尾类异戊二烯烃同系物的系列可自C8延伸至C250+。高分子量的类异戊二烯（C80+）主要了来源于聚戊二烯或多萜醇，低分子量类异戊二烯可能来源于生物分子主体，如藻类和细菌中的叶绿素、维生素E、古细菌类脂物、蛋白质以及大分子类异戊二烯的热降解。规则的类异戊二烯烃如姥鲛烷、植烷等。不规则的类异戊二烯烃是指异戊二烯单元以头-头相连或尾-尾相连而形成的链状分子，也就是在头-尾系列中有一个头-头或尾-尾相连的键。两端有时带有饱和环或芳香环。（3）萜烷萜，其碳骨架是由两个或更多个异戊二烯结构单元以头尾相连的形式组成。由两个异戊二烯单元结构（即10个碳原子）组成的化合物，叫单萜；由三个异戊二烯结构单元组成的化合物叫倍半萜；由四个异戊二烯结构单元组成的化合物叫二萜，以此类推。萜类化合物是广泛存在于植物和动物体内的天然有机化合物。萜烷是生物构型的萜类化合物经过地质作用，脱去各种杂原子基团和不饱和键，形成地质构型的有机质，它属于饱和烃范畴。国内外大量研究发现萜烷的热稳定性和抵抗微生物降解的能力均比正构烷烃强。所以它们能够较稳定存在于烃源岩和原油中而成为重要的生物标志物。①五环三萜烷五环三萜烷是指由六个异戊二烯结构单元组成的五个环，包含有30个碳原子的环烷烃。五换三萜烷可以分为藿烷系列和非藿烷系列，两者的区别在于：藿烷系列的E环为五元碳环，并且其碳数由27~35成完整系列（往往缺少C28）；而非藿烷系列五环三萜烷，E环多为六元碳环，而大多数只有30个碳原子。②四环萜烷四环萜烷也较广泛分布于原油和岩石抽提物中，但含量一般都较低。③长链三萜烷长链三萜烷包含三个六元环，且在环上带有一个异戊二烯结构单元的长链。这类化合物在原油和沉积物中广泛分布。三环萜虽没有特殊的前身物，但大多认为它们来自于微生物或藻类。三环萜比藿烷抵抗生物降解能力更强，而且它的出现意味着原油或沉积物的成熟度可能更高。（4）甾烷甾族化合物的共同特征是包含有一个四环的碳环结构，可以看成是一部分氢化或完全氢化的菲和一个环戊烷稠合的碳环，同时还有三个侧链。和萜烷一样，甾烷也是由生物构型的甾族化合物经过地质作用，脱去各种杂原子基团和不饱和键，形成地质构型的有机质，它属于饱和烃范畴。沉积有机质和石油中甾烷有三个基本结构：规则甾烷、重排甾烷和甲基甾烷。2.生物标志化合物的作用生物标志化合物由于其特征、稳定的结构而具有独到的溯源意义，它们在油气地球化学中被广泛应用于指示生源输入、母质类型、沉积环境，并作为油源对比、运移、生物降解和储层连通性等方面的评价指标。3.2成藏过程分析方法油气在进行二次运移时，会沿着毛细管阻力最小的位置进行。而断层则是油气进行二次运移的重要通道之一。断层在油气成藏过程中起着独特的作用——既可以作为油气遮挡的条件形成断层圈闭，又能成为油气二次运移的通道，在穿层和垂向运移中发挥独特的优势。张性断层相对来说更具有通道型，而压性断层就更具有封闭性；若断层角度较高则有利于运移，角度较低则有利于封闭；若断层面具有断层泥，则更有利于起遮挡效果，若断层面有角砾岩并且胶结不紧，则更有利于作为运移通道。断层活动剧烈有利于运移，断层活动性弱则有利于封闭。[11]第四章PL7-6构造原油性质4.1原油物理特征原油的物理性质是其化学性质的表现形式，由生油母质性质、演化程度、次生变化等多种因素共同影响，主要包括原油的相对密度、粘度、含硫量、凝固点、含蜡量、沥青质＋胶质含量、初馏点等。经取样分析，PL7-6-1井约2600m处原油的相对密度为0.81，其粘度为1.968mPa·s，含硫量约0.04%，含蜡量约13.18%，沥青质＋胶质含量约2.73%，凝固点为4℃，初馏点为81℃。4.2原油生物化学特征4.2.1正构烷烃碳数分布特征对比有机质的成熟与转化的过程，是一个加氢降解的过程。随着成熟转化的作用的持续加强，硫、氮、氧等杂质元素的含量将会越来越少，碳链破裂，正构烷烃的低碳组分的含量将会持续增加，正构烷烃分布曲线上将会呈现出主峰碳数减小，曲线更平滑、尖峰特征更明显的特征，这就代表着成熟度更高。[7]在沉积物中，正构烷烃的组成会受到母源形成环境和有机物成熟与演化的影响较大，故，正构烷烃可用于生物标志化合物来指示地质样品的有机质来源、演化程度和古气候环境。其中，碳优势指数（CPI）值可以用作重要的地球化学参数指标来判别沉积物中的正构烷烃的来源。下式为碳优势指数（CPI）值的计算方式。CPI=12[C25~C33经计算，PL7-6-1、PL7-6-2和PL7-2-1D三口井原油的碳优势指数平均值分别约为1.1、1.2和1.1。可得出结论，在三口井中，原油的奇碳优势并不明显，或者可以说只有微弱的奇碳优势，由此可知PL7-6构造处原油的成熟度较高。在石油中不同碳原子数正构烷烃相对含量呈一条连续的分布曲线，称为正构烷烃分布曲线。据主峰碳位置及形态，分3种基本类型：①主峰小于C15，且主峰区较窄；②主峰大于C25，且主峰区较宽；③主峰在C15-C25之间，且主峰区较宽。正构烷烃分布曲线的应用主要有三种：一、能反映成油环境：陆相有机质形成的石油：高碳数（＞C22）正烷烃多；海相有机质（菌藻类）形成的石油：低碳数（＜C21）正烷烃含量多。二、能反映有机质演化程度：年代老、埋深大，有机质演化程度较高的石油：低碳数正烷烃多；有机质演化程度较低的石油：正烷烃碳数偏高。三、能反映成油母型：受微生物强烈降解的原油：正烷烃被选择性降解，一般含量较低，低碳数的更少。图4.2.1、图4.2.2和图4.2.3为渤海海湾PL7-6构造处PL7-6-1、PL7-6-2和PL7-2-1D三口井原油的正构烷烃分布曲线。从中可以看出，PL7-6-1井原油的正构烷烃分布呈单峰型分布，主要C21为主。其中来自2990m、2352.5m和2488m三个深度的原油呈现出较为一致的特征，可将其划分为同一组，而来自2708m、2866m和3095m的第二组原油与第一组原油相比正构烷烃数量明显减少。PL7-6-2井原油中，整体呈单峰型。其中2698m、2560.5m、3339.5m和3116.5m原油以C23为主，但来自2698m的原油因峰面积和其他原油相差过大，故单独列为一组，而以C23为主的其他三组原油则划分为第二组。3051m和3235.5m的原油以C19到C20为主，峰较为靠前，故划分为第三组。而在PL7-2-1D井原油样品的正构烷烃碳数分布中，整体特征也呈单峰型。但3330m和3519m原油以C18为主，3184mhe3059m以C20为主，2268m原油以C21为主，而2518.5m原油正构烷烃碳数分布呈现出较为均衡的形态。分析可得，PL7-6构造处，应为菌藻类低等有机质形成的石油，且有机质演化程度较高，受微生物降解作用较少。图4.2.1PL7-6-1原油正构烷烃分布曲线图4.2.2PL7-6-2原油正构烷烃分布曲线图4.2.3PL7-2-1D原油正构烷烃分布曲线4.2.2生物标志化合物指标相关性对比源岩的生标参数对比，可以区分不同层位烃源岩特征、反映有机质生物来源以及沉积和早期成岩环境特别是氧化还原条件和介质盐度等特征。1.姥植比姥鲛烷与植烷的比值即姥植比(ω(Pr)/ω(Ph))，姥植比的比值在成岩与运移的过程中较为稳定，是一个可以追踪运移的指标，常用于指示氧化还原环境，低姥植比反映还原环境。一般认为，姥植比小于1.0时，沉积相处于还原状态，姥植比大于1.0时，沉积相处于氧化状态。姥植比在0.5~1.0之间为还原状态。在还原状态的姥植比呈现出植烷优势，同时植烷优势可以指示出高盐度环境，当姥植比小于0.6时，通常是代表着缺氧的超高盐度环境。[8]海相源岩生成的低蜡原油，其姥植比通常为1到3，非海相源岩生成的高蜡原油和凝析油，姥植比的范围为5到11。同时，姥植比与成熟作用呈正相关，即，随成熟作用的增长而增长。对比其判别标准，表4.2.1显示3口井的原油均形成于相对较弱的还原环境中，其源岩为菌藻类低等有机质成因源岩。表4.2.1PL7-6构造三口井原油姥植比井名PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1深度/m29902352.52488270828663095PR/PH0.2720.4360.3390.3310.5140.284井名PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2深度/m2560.5269830513116.53235.53339.5PR/PH0.2410.5060.2380.2420.3230.188井名PL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1D深度/m22682518.53059318433303519PR/PH0.8240.5210.9220.8031.1720.8462.Pr/nC17与Ph/nC18Pr/nC17是姥鲛烷与正十七烷化合物含量的比值，指示热演化程度、生物降解程度。Ph/nC18是植烷与正十八烷化合物含量的比值，也能指示热演化程度、生物降解程度等，可以与Pr/nC17相结合判断沉积环境的氧化还原性。Pr/nC17与Ph/nC18是很好的成熟度指标，因为随着有机质演化程度的加深，这两个比值会逐步变小。如图4.2.4，对比其判别标准可知，PL7-6构造原油成熟度较高。图4.2.4Pr/nC17-Ph/nC18关系图3.αααC27-C28-C2920R构型规则甾烷根据规则甾烷相对比例可以用于有机质的生源分析，C27甾烷来自于藻类有机体，C28甾烷主要与硅藻有关，C29甾烷的生源既可以是藻类，又可以是高等植物。图4.2.5表明渤海海域PL7-6构造处PL7-6-1、PL7-6-2和PL7-2-1D三口井的原油有机质来源均为浮游植物或浮游植物为主。图4.2.5αααC27-C28-C2920R构型规则甾烷三角图4.伽马蜡烷/藿烷伽马蜡烷属于一种重要的非藿烷结构的五环三萜烷化合物，被认为来源于四膜虫中的四膜虫醇，这种化合物是一种细胞膜类脂，广泛存在于原生动物和光合作用细菌或其他生物体中。伽马蜡烷是咸水还原沉积环境的重要标志，它广泛存在于碳酸盐岩和盐湖相的原油和沉积物中。大量的伽马蜡烷能够有效指示出有机质沉积时的强还原超盐度环境。而伽马蜡烷/藿烷的比值同样对成油烃源岩的沉积环境指示具有重要指示意义。[9]由表4.2.2可以看出，渤海海域PL7-6构造处PL7-6-1、PL7-6-2和PL7-2-1D三口井的原油的伽马蜡烷/藿烷的比值分别为0.11~0.14、0.13~0.18及0.11~0.15。由此可得出结论，PL7-6构造处三口井原油的成油烃源岩的沉积环境应该是微咸水环境。表4.2.2PL7-6构造三口井原油伽马蜡烷/藿烷比值井名PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1深度/m29902352.52488270828663095伽马蜡烷/藿烷0.1420.1290.1160.1170.1290.122井名PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2深度/m2560.5269830513116.53235.53339.5伽马蜡烷/藿烷0.1560.1330.1420.1420.1860.159井名PL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1D深度/m22682518.53059318433303519伽马蜡烷/藿烷0.1260.1280.1550.1530.1380.1195.4-甲基甾烷指数甲基甾烷是甾类化合物的一种，主要包括4-甲基甾烷、3-甲基甾烷和2-甲基甾烷。[10]4-甲基甾烷在海相和陆相的原油中都有可能存在，陆相生油岩在超盐度沉积环境下形成的原油中的4-甲基甾烷含量会明显低于源自淡水或微咸水环境下沉积的生油岩形成的原油。4-甲基甾烷指数=（20S-4-甲基-24-乙基-ααα-胆甾烷+20R-4-甲基-24-乙基-αββ-胆甾烷+20S-4-甲基-24-乙基-αββ-胆甾烷+20R-4-甲基-24-乙基-ααα-胆甾烷）/（20S-24-乙基-ααα-胆甾烷+20R-24-乙基-αββ-胆甾烷+20S-24-乙基-αββ-胆甾烷+20R-24-乙基-ααα-胆甾烷）表4.2.3PL7-6构造三口井原油4-甲基甾烷指数井名PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1PL7-6-1深度/m29902352.524882708286630954-甲基甾烷指数0.2480.3130.2700.2800.3160.245井名PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2PL7-6-2深度/m2560.5269830513116.53235.53339.54-甲基甾烷指数0.1670.3120.1760.1900.1520.151井名PL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1DPL7-2-1D深度/m22682518.530593184333035194-甲基甾烷指数0.3880.3560.3140.3100.2310.2064.2.3原油族组成参数对比生油岩中原始母质的性质和生化组成在很大程度上决定了相应的石油族组成特征。所以现在仍在使用族组成参数，如饱/芳比，及各族组成的百分含量分布等。但由于其受热成熟度、次生变化和混合等因素影响较大，只能作为辅助性的宏观参数。由图4.2.6可以看出，PL7-6-1原油油样饱和烃/芳烃比值和PL7-2-10壁心样本，即3519m处壁心样本的饱和烃/芳烃比值最为接近，均为5.8左右。来自7-6-1壁心、7-6-2壁心、7-6-3壁心、7-2-2壁心、7-2-7壁心、7-2-8壁心的样本饱和烃与芳烃比值为2.26~2.76之间，较为接近。来自7-6-4壁心、7-2-5壁心、7-2-6壁心的样本，饱和烃与芳烃比值在3.2~3.8之间，较为接近。来自7-6-7壁心、7-2-9壁心的样本饱/芳比大致为4；来自7-6-6壁心、7-6-5壁心的样本饱/芳比约为4.67。图4.2.6饱和烃/芳烃比值关系第五章油源对比5.1烃源岩生标特征渤海海域PL7-6构造的主力烃源岩层为沙河街组沙三段、沙一段和东营组东三段。三套烃源岩具有各自不同的生物标志物组合，反映这三套烃源岩具有不同的有机母质类型和沉积环境。图5.1.1~图5.1.4为渤海海域PL7-6构造处主力烃源岩层的生物化合物标志参数组合图件，由王应斌等学者在2010年调查研究得出。由图可见，沙三段烃源岩总体表现为低—中ω(Pr)/ω(Ph)、低—中ω(C19三环萜烷)/ω(C23三环萜烷)、低—中ω(C24四环萜烷)/ω(C26三环萜烷)(大于0.7)、中—高的ω(藿烷)/ω(甾烷)、低ω(伽马蜡烷)/ω(C30藿烷)(小于0.1)、低ETR(小于0.35)和相对较高的ω(4-甲基甾烷)/ω(C29规则甾烷)的生物标志物参数组合，这样的组合指示较少陆源有机质、富沟鞭藻的母质类型和淡水、弱还原—弱氧化的沉积环境。图5.1.1图5.1.2图5.1.3图5.1.4沙一段烃源岩具有低ω(Pr)/ω(Ph)、低ω(C19三环萜烷)/ω(C23三环萜烷)、低ω(C24四环萜烷)/ω(C26三环萜烷)、低ω(藿烷)/ω(甾烷)(小于5)、低—中ω(4甲基甾烷)/ω(C29规则甾烷)(小于0.45)、高ω(伽马蜡烷)/ω(C30藿烷)(大于0.1)和高ETR(大于0.35)的生物标志物参数组合，这样的组合指示较少陆源有机质、中—低沟鞭藻的母质类型和咸水、还原的沉积环境。东三段烃源岩具有低—中的ω(Pr)/ω(Ph)、中—高的ω(C19三环萜烷)/ω(C23三环萜烷)(大于0.3)、中—高的ω(C24四环萜烷)/ω(C26三环萜烷)(大于0.7)、较高的ω(藿烷)/ω(甾烷)、低ω(伽马蜡烷)/ω(C30藿烷)(小于0.1)、低ETR(小于0.35)和低ω(4-甲基甾烷)/ω(C29规则甾烷)(小于0.15)的生物标志物参数组合，这样的组合指示较多陆源有机质(相对于沙三段和沙一段烃源岩)、贫沟鞭藻和淡水、弱还原—弱氧化的沉积环境。[3]5.2油源对比通过对原油样本分析可知，PL7-6三口井处的原油的生物化合物标志参数组合的图件与烃源岩生物标志化合物参数组合的图件对比展示整理结果，如下图（图5.2.1~图5.2.4）所示。图5.2.1图5.2.2图5.2.3图5.2.4对比分析可知，PL7-6构造三口井处的原油具有低ω(Pr)/ω(Ph)、低ω(C19三环萜烷)/ω(C23三环萜烷)、低ω(C24四环萜烷)/ω(C26三环萜烷)、低—中ω(藿烷)/ω(甾烷)、中ω(4甲基甾烷)/ω(C29规则甾烷)、中—高ω(伽马蜡烷)/ω(C30藿烷)和中—高ETR的生物标志物参数组合。综上图观之，可推测渤海湾盆地PL7-6构造处原油应为沙河街组沙三段和沙一段烃源岩混源形成，其中沙一段烃源岩对PL7-6构造处原油生成贡献较大，故PL7-6构造处原油生化指标与沙一段烃源岩的生化指标更为类似，但又不完全相同。第六章PL7-6构造原油成藏分析6.1地质概况简述本次研究的PL7-6构造位于渤东低凸起的南段。渤东低凸起处于渤海海域中部偏北的区域，低凸起的东西两侧被郯庐断裂的东西两分支断裂夹持，东面为渤东凹陷，西面为渤中凹陷。整个渤东低凸起可以分为南块、中块、北块三部分。如图所示，PL7-6构造东西两侧分别为渤东凹陷和渤中凹陷，这两个凹陷的烃源岩均有可能为PL7-6原油的生油源岩。图6.1.1渤海湾盆地PL7-6构造工区位置6.2PL7-6构造三口井成藏过程分析如图所示，PL7-6构造可分为南块、中块、北块三部分，根据划分，PL7-6-1井位于南块，PL7-6-2井位于中块，而PL7-2-1D井位于北块。三口井的位置不同，故油气成藏过程略有差异。6.2.1PL7-6-1井成藏过程分析依据PL7-6-1井的地震剖面图可以绘制出其构造简易示意图（图6.2.1），可看出PL7-6-1井原油成藏应与断层F1、F2有关。通过对断层的断距和活动时间的分析可得出断层的活动速率。绘制出两条断层的活动速率图（图6.2.2、图6.2.3）后对比分析可知，断层F1的活动性较弱，在8m/Ma以下，而断层F2的活动性则比较强，活动速率基本在10m/Ma以上。通过断层对油气成藏的影响可知，断层F1应为PL7-6-1井处原油的控制断层，而断层F2则为PL7-6-1井处的输导断层。F2F1F2F1图6.2.1渤海湾盆地PL7-6-1构造原油构造简易示意图FF1图6.2.2渤海湾盆地PL