楊華+張文正+彭平安+劉飛+羅麗榮新

摘要：含油盆地同一類型原油的精細(xì)劃分與油源對比是有機(jī)地球化學(xué)研究的重要課題。大量樣品的GCMS分析資料顯示，與鄂爾多斯盆地中生界延長組湖相烴源巖的17α（H）C30重排藿烷（C*30）相對豐度的變化特征相耦合，原油的C*30相對豐度也表現(xiàn)出了較為明顯的差異性與規(guī)律性，并且C*30相對豐度的變化與重排甾烷、C29Ts 、Ts等具有良好的關(guān)聯(lián)性。因而，以C*30相對豐度為主要依據(jù)，進(jìn)行C*30/C29降藿烷值C*30/C30藿烷值、C29Ts/C29降藿烷值C*30/C30藿烷值等圖解分析，可將中生界湖相油型油細(xì)分為異常高的C*30相對豐度、較高—高的C*30相對豐度和低C*30相對豐度等3類。在此基礎(chǔ)上，開展油巖的甾烷、萜烷生物標(biāo)志物的分布特征及相關(guān)參數(shù)、單體烴碳同位素組成等的對比，進(jìn)一步結(jié)合烴源巖的發(fā)育特征、成藏組合特征等進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明：長7優(yōu)質(zhì)烴源巖（油頁巖）是盆地中生界的主力烴源巖，長7、長9黑色泥巖是次要烴源巖，長6、長8暗色泥巖對油源的貢獻(xiàn)有限。中生界油源供給呈“一源主導(dǎo)、多源參與”的特征。這一認(rèn)識對于盆地中生界資源評價(jià)與進(jìn)一步勘探具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：有機(jī)地球化學(xué)；17α（H）重排藿烷；生物標(biāo)志物；單體烴碳同位素；油源對比；烴源巖；鄂爾多斯盆地

中圖分類號：P618.13；TE122.1+14文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Oil Detailed Classification and Oilsource Correlation of Mesozoic Lacustrine Oil in Ordos Basin

YANG Hua1，2， ZHANG Wenzheng1，3，4， PENG Pingan4， LIU Fei3， LUO Lirong3

（1. National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Lowpermeability Oil and Gas Fields，

Xian 710018， Shaanxi， China； 2. Changqing Oilfield Company， PetroChina， Xian 710018， Shaanxi， China；

3. Research Institute of Petroleum Exploration and Development， Changqing Oilfield Company，

PetroChina， Xian 710021， Shaanxi， China； 4. Guangzhou Institute of Geochemistry，

Chinese Academy of Sciences， Guangzhou 510640， Guangdong， China）

Abstract： The oil detailed classification and oilsource correlation are important topics for organic geochemistry in petroliferous basins. Analysis with GCMS reveals that the relative abundances of 17α（H）C30 diahopanes （C*30） are various both in Mesozoic Yanchang Formation lacustrine source rocks and oils of Ordos Basin. Correspondingly， the contents of rearranged sterane， C29Ts and Ts are also different. Therefore， according to the abundance of C*30， such as the diagrams of C*30/C29 norhopane valueC*30/C30 hopane value and C29Ts/C29 norhopane valueC*30/C30hopane value， the Mesozoic lacustrine oil can be divided into three genetic types including exceptional richness of C*30， relative richness of C*30 and lower C*30 contents. By studying the distribution of sterane and terpane biomarkers in oilsource rock with relevant parameters， and carbon isotopic compositions of monomer hydrocarbon， based on source rock distribution and reservoir forming combination， it has been proved that Chang7 highquality sources are the main oil source rocks in Mesozoic reservoirs of Ordos Basin， and the black mudstones of Chang7 and Chang9 are the secondary source rocks， while the contribution of dark mudstone of Chang6 and Chang8 is limited. In conclusion， the Mesozoic oil supply is characterized by “one source is dominating， multiply sources are participated”. This study is significant in Mesozoic resource assessment and further exploration of Ordos Basin.

Key words： organic geochemitry； 17α（H）diahopanes； biomarker； carbon isotope of monomer hydrocarbon； oilsource correlation； source rock； Ordos Basin

0引言

鄂爾多斯盆地是中國典型的大型低滲透陸相油氣盆地，中生界低滲透儲(chǔ)層（特別是延長組低滲透、致密性碎屑巖儲(chǔ)層）含油普遍，油氣資源十分豐富[1]。長期的石油勘探揭示，盆地中生界含油層組多，從中侏羅統(tǒng)直羅組一直到上三疊統(tǒng)延長組底部的長10油層組均已發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流（藏），含油層段在縱向上的最大跨度約1 000 m。其中延安組延9、延10油層組和延長組長2～長8油層組是目前主要的產(chǎn)油層組。由于含油層位多，縱向跨度大，因而準(zhǔn)確厘定油與源巖的空間關(guān)系，明確主力源巖與成藏組合，不僅有助于石油運(yùn)聚特征與分布規(guī)律的研究，而且對于進(jìn)一步的石油勘探也具有重要的指導(dǎo)意義。

自20世紀(jì)80年代以來，已有不少學(xué)者開展了中生界石油成因和油源對比研究[29]，并且一致認(rèn)為中生界原油為典型的湖相油型油，源巖為長4+5—長8半深湖—深湖相腐泥、混合型暗色泥巖烴源巖。近年來，又有學(xué)者對新近的勘探區(qū)帶進(jìn)行了烴源巖地球化學(xué)與油源對比研究[1015]。由于長4+5—長8烴源巖的母質(zhì)性質(zhì)相似，成熟度差別不大，所以常用的地球化學(xué)參數(shù)不易區(qū)分。因而，以往的研究未能對中生界湖相油型油進(jìn)行細(xì)致劃分，并通過油巖對比準(zhǔn)確厘定主力烴源巖。隨著中生界石油勘探的不斷深入，烴源巖地球化學(xué)研究也取得了重大進(jìn)展，不僅在長7油層組厘定了大規(guī)模發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)優(yōu)質(zhì)烴源巖[16]，而且在長9油層組揭示了有機(jī)質(zhì)豐度較高的黑色泥頁巖烴源巖[17]。因此，對全盆地中生界油源進(jìn)行整體性研究，準(zhǔn)確厘定主力烴源巖是很有必要的。

本文針對鄂爾多斯盆地中生界石油地質(zhì)實(shí)際，以烴源巖地球化學(xué)研究取得的最新進(jìn)展為基礎(chǔ)[1620]，主要應(yīng)用生物標(biāo)志物和單體烴碳同位素資料，以長6～長9湖相烴源巖為主要研究對象，進(jìn)行湖相油型油的精細(xì)分類與油源對比，以確定盆地中生界主力烴源巖，為進(jìn)一步進(jìn)行石油勘探提供科學(xué)依據(jù)。

圖1原油甾烷、萜烷質(zhì)量色譜

Fig.1Mass Chromatograms of Sterane and Terpane of Oils

1中生界湖相油型油的精細(xì)分類

以往研究和最新的測試資料均顯示：鄂爾多斯盆地中生界各地區(qū)、各產(chǎn)層原油均具有姥植均勢、低伽馬蠟烷的特征；ααα（20R）原生甾烷主要呈“V”字型分布，C29最大，C27次之，C28最??；原油及輕烴和正構(gòu)烷烴單體烴碳同位素組成偏輕，原油為淡水—微咸水湖相油型油[23，7]；成因類型單一。然而，從甾烷、萜烷分布特征來看，原油中17α（H）C30重排藿烷（C*30）相對豐度卻存在著明顯的差異性（圖1）。有關(guān)研究認(rèn)為，具較高—高C*30的烴源巖發(fā)育于偏酸性、亞氧化環(huán)境，呈較高的熱演化程度，且富含黏土[2026]。因此，原油中C*30相對豐度的差異是烴源巖發(fā)育環(huán)境和巖石組構(gòu)（巖性）差異性的反映[20，26]，可作為同類型原油精細(xì)分類與對比的依據(jù)[1415，26]。根據(jù)大量測試資料，以C*30相對豐度（以C*30/C30藿烷值反映）為主要依據(jù)，結(jié)合其他地球化學(xué)參數(shù)，可將中生界油型油細(xì)分為3類：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類。運(yùn)用C*30/C29降藿烷值C*30/C30藿烷值、C29Ts/C29降藿烷值C*30/ C30藿烷值分類圖解（圖2、3）可以清晰地將3類原油加以區(qū)分。

圖2原油C*30/C29降藿烷值C*30/C30藿烷值分類圖解

Fig.2Classification Diagram of C*30/C29 Norhopane ValueC*30/C30 Hopane Value of Oil

圖3原油C29Ts/C29降藿烷值C*30/C30藿烷值分類圖解

Fig.3Classification Diagram of C29Ts/C29 Norhopane ValueC*30/C30 Hopane Value of Oil

1.1Ⅰ類原油

Ⅰ類原油C*30相對豐度低。重排甾烷、降新藿烷（C29Ts）、Ts等也為低—較低（圖1）。C*30/C30藿烷值一般低于0.3，C29Ts/C29降藿烷值一般低于06，C30莫烷/C30藿烷值低于015，伽馬蠟烷/C30藿烷值一般低于02，Ts/Tm值變化較大，分布于05～20。Ⅰ類原油在盆地中生界各地區(qū)、各油層組廣泛分布，是最主要的原油類型。

1.2Ⅱ類原油

Ⅱ類原油C*30相對豐度較高—高。各項(xiàng)參數(shù)介于Ⅰ類原油與Ⅲ類原油之間。其主要特征為C29Ts、Ts、C*30明顯比Ⅰ類原油高，C*30、C29Ts與C29降藿烷的峰高相近，重排甾烷的豐度也相對較高（圖1）。相應(yīng)地，C*30/C30藿烷值（0.35～1.60）、C29Ts/C29降藿烷值（095～162）、C30莫烷/C30藿烷值（013～024）、伽馬蠟烷/C30藿烷值（0.07～0.74）、Ts/Tm值（2.29～4.60）等參數(shù)也較高。Ⅱ類原油目前主要發(fā)現(xiàn)于湖盆西北部姬塬地區(qū)的長4+5、長8、長9油層組和湖盆中部上里塬地區(qū)的長82。

1.3Ⅲ類原油

Ⅲ類原油C*30相對豐度異常高。重排甾烷相對豐度也高，Ts豐度高；相應(yīng)地，C30藿烷等正常藿烷的相對豐度明顯偏低（圖1）。C*30/C30藿烷值（大于1.85）、C29Ts/C29降藿烷值（大于1.0）、C30莫烷/C30藿烷值（大于0.45）、伽馬蠟烷/ C30藿烷值（大于025）、Ts/Tm值（大于3.5）等參數(shù)高。該類原油較少分布，目前發(fā)現(xiàn)于陜北志丹地區(qū)長91黑色泥頁巖烴源巖分布區(qū)。

2甾烷、萜烷生物標(biāo)志物參數(shù)對比

湖盆構(gòu)造沉積演化與烴源巖的地球化學(xué)研究表明：長7期在強(qiáng)烈的區(qū)域地球動(dòng)力背景下產(chǎn)生了晚三疊世湖盆的最大湖泛，在湖盆中部的廣大范圍沉積了富含有機(jī)質(zhì)的油頁巖（優(yōu)質(zhì)烴源巖）[16]，而暗色泥巖總體不太發(fā)育，厚度一般小于15 m，僅在湖盆北部的半深湖沉積相帶較為發(fā)育，累計(jì)厚度可達(dá)30～100 m；長9期為湖盆發(fā)展初期的次一級湖泛期，僅在陜北志丹地區(qū)南部的局部凹陷發(fā)育厚度為5～18 m的暗色泥頁巖[17]；長6、長8油層組暗色泥巖不太發(fā)育，僅在湖盆振蕩沉降期的局部較深水區(qū)發(fā)育暗色泥巖，單層薄，累計(jì)厚度一般小于10 m；長4+5油層組暗色泥巖更不發(fā)育?；诖?，本文選擇長6、長7、長9烴源巖作為主要對象進(jìn)行油巖對比。

由于長7油頁巖與長6、長7、長9暗色泥巖的母質(zhì)類型相近，均屬以湖生藻類為主的腐泥混合型烴源巖，所以均具有低伽馬蠟烷、低C30莫烷、ααα（20R）原生甾烷呈“V”字型分布（C29最大，C27次之，C28最少）的特征（圖4）。與原油相類似，長6～長9烴源巖的C*30相對豐度也存在明顯的差異性與規(guī)律性，長7油頁巖以低—較低的C*30、較低的重排甾烷、較低的Ts為特征（圖4）。志丹地區(qū)長7、長9暗色泥巖（丹48、49井）具有很高C*30相對豐度、高重排甾烷、高Ts、異常低正常藿烷的顯著特征[20，25]。長6～長8暗色泥巖以較高—高的C*30、較高的C29Ts、較高的重排甾烷為特征。因此，以C*30相對豐度等相關(guān)參數(shù)為主要依據(jù)，可以有效地進(jìn)行油、源巖的劃分與對比。

圖4長6～長9烴源巖甾烷、萜烷質(zhì)量色譜

Fig.4Mass Chromatograms of Sterane and Terpane of Source Rocks from Chang6Chang9

2.1Ⅰ類原油與烴源巖對比

從C*30/C29降藿烷值C*30/C30藿烷值、C29Ts/C29降藿烷值C*30/C30藿烷值等油巖對比圖（圖5、6）上可以清楚地看出，Ⅰ類原油與長7優(yōu)質(zhì)烴源巖的對比關(guān)系最好，與少部分長7黑色泥巖具一定的可比性，與其他烴源巖的可比性差。根據(jù)上述對比結(jié)果，結(jié)合盆地延長組烴源巖的發(fā)育狀況，可以確定長7優(yōu)質(zhì)烴源巖是盆地內(nèi)分布最廣、規(guī)模最大的Ⅰ類原油的主要源巖。

單井的油源對比進(jìn)一步佐證上述結(jié)果。以寧36井為例，該井位于湖盆南部地區(qū)的甘肅省寧縣境內(nèi)。該井從長4+5～長8取芯較全，巖芯觀察、測井資料解釋（識別烴源巖）、地球化學(xué)測試資料等顯示，該井長6、長7致密砂巖儲(chǔ)層普遍含油（圖7）。烴源巖的發(fā)育狀況為：長7油層組下段發(fā)育了15 m的油頁巖，21個(gè)樣品的平均總有機(jī)碳（TOC）為2265%，干酪根的平均δ13CPDB值為-28.98‰（10個(gè)樣品），母質(zhì)類型為Ⅱ1型，鏡質(zhì)體反射率（Ro）為093%～097%（2個(gè)樣品），屬優(yōu)質(zhì)烴源巖；長6油層組的暗色泥巖累計(jì)厚度不到6 m；其他油層組則少見有機(jī)質(zhì)豐度較高的黑色泥巖，累計(jì)厚度很小。根據(jù)烴源巖的發(fā)育狀況可以判斷長7油頁巖應(yīng)為主力烴源巖。GCMS分析顯示，該井長6、長7儲(chǔ)層中原油的甾烷、萜烷化合物分布特征相似，均顯示低C*30等的Ⅰ類原油特征（圖1、7），與油頁巖具良好的對比關(guān)系，與長6、長8灰黑色泥巖的對比關(guān)系為較差—差（圖7）。油源對比結(jié)果與實(shí)際烴源巖發(fā)育狀況相吻合。

2.2Ⅱ類原油與烴源巖對比

C29Ts/C29降藿烷值、C*30/C30藿烷值、C30莫烷/ C30值等參數(shù)的對比（圖8、9）顯示，Ⅱ類原油與長6暗色泥巖的對比關(guān)系最好，與部分長7優(yōu)質(zhì)烴源巖（里68井、里57井）、部分長7黑色泥巖、長8暗色泥巖、長9黑色泥巖均存在一定的可比性。但是，從Ⅱ類原油的分布、烴源巖的發(fā)育狀況與成藏組合等綜合分析可以彌補(bǔ)上述不足，目前Ⅱ類原油主要分布于長8、長9油層組；從成藏關(guān)系判斷，長6黑色泥巖作為源巖（Ⅱ類原油）的可能性不大。從地區(qū)來看，Ⅱ類原油主要出現(xiàn)于姬塬地區(qū)，相對其他地區(qū)而言，該區(qū)長7黑色泥巖最為發(fā)育（區(qū)塊的西部），長7油頁巖較發(fā)育，應(yīng)是主力烴源巖，其他油層組烴源巖的發(fā)育規(guī)模則很有限。同時(shí)，該區(qū)的峰2井在長4+5、長8、長9砂巖儲(chǔ)集層均獲得較高產(chǎn)量的油流，原油地球化學(xué)特征十分相似，均屬Ⅱ類原油（圖10），

這3層原油同源的可能性很大。因此，根據(jù)該區(qū)延長組湖相烴源巖的發(fā)育狀況、原油的空間分布特征和成藏組合關(guān)系，可以判斷長7黑色泥巖（可能包括長7油頁巖）仍應(yīng)是Ⅱ類原油的主要源巖。姬塬地區(qū)羅3井長8原油（Ⅱ類，圖1）、峰2井原油（圖10）與鹽56井、木13井長7黑色泥巖（圖4）之間的萜烷、甾烷化合物的分布特征表現(xiàn)出很好的相似性，因而有力地支持了上述判斷。

2.3Ⅲ類原油與烴源巖對比

由于Ⅲ類原油目前僅發(fā)現(xiàn)于志丹地區(qū)的長8、長9油層組，而且與該地區(qū)長9、長7黑色泥巖具明顯的可比性，與其他地區(qū)、層位的烴源巖可比性差。進(jìn)一步從成藏組合考慮，長91黑色泥巖應(yīng)是該區(qū)長8、長9油層組Ⅲ類原油的源巖[19]。

3單體烴碳同位素對比

以往的中生界原油正構(gòu)烷烴單體烴系列碳同位素的研究認(rèn)為，盆地各地區(qū)、各產(chǎn)層原油均具有正構(gòu)烷烴單體烴系列碳同位素組成富12C和碳同位素分餾模式呈平穩(wěn)型的湖相油型油特征[3，27]。本文采用的烴源巖與原油樣品正構(gòu)烷烴單體烴碳同位素資料均由中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。由于GCIRMS分析直接采用正構(gòu)烷烴組分（尿素絡(luò)合提取），所以測試精度得到了較大提高，δ13C值絕對偏差優(yōu)于±03‰。

不同區(qū)塊、各個(gè)產(chǎn)層的36個(gè)原油樣品單體烴碳同位素測試結(jié)果顯示（圖11），中生界原油樣品之間同一碳數(shù)的單體烴δ13C值較為接近，如絕大部分樣品nC20的δ13C值分布于-32.7‰～-30.5‰之間、nC25的δ13C值分布于-322‰～-300‰之間。同一樣品不同碳數(shù)正構(gòu)烷烴之間的碳同位素組成也較為接近，分布模式均呈平坦型。從地區(qū)來看，姬塬地區(qū)部分原油樣品和志丹地區(qū)Ⅲ類原油樣品的單體烴碳同位素組成相對偏輕一些。

圖11長6、長7湖相烴源巖與原油的正構(gòu)烷烴系列碳同位素組成對比

Fig.11Comparison of Carbon Isotopic Compostions of nalkane Series from Chang6， Chang7 Lacustrine Source Rocks and Oils

圖12志丹地區(qū)長8、長9原油與長91烴源巖的單體烴碳同位素組成對比

Fig.12Comparison of Carbon Isotopic Compositions of Monomer Hydrocarbon from Chang8， Chang9 Oils and Chang91 Source Rocks in Zhidan Area

油與烴源巖的單體烴碳同位素對比（圖11、12）顯示，長7油頁巖的正構(gòu)烷烴碳同位素組成與原油相近或偏重1‰～2‰，對比關(guān)系為好。長7黑色泥巖的正構(gòu)烷烴碳同位素組成與原油相近或稍偏輕，對比關(guān)系為好—較好。長6黑色泥巖的正構(gòu)烷烴碳同位素組成要比原油輕，兩者的對比關(guān)系差。陜北志丹地區(qū)長8、長9原油與長91黑色泥頁巖的正構(gòu)烷烴碳同位素相近，與生物標(biāo)志物的對比結(jié)果相一致，進(jìn)一步佐證了兩者之間良好的親緣關(guān)系。

4結(jié)語

（1）鄂爾多斯盆地中生界原油屬典型的淡水—微咸水湖相油型油，鑒于原油之間C*30相對豐度存在明顯的差異性與規(guī)律性，并且C*30相對豐度的變化與重排甾烷、C29Ts 、Ts等具有良好的關(guān)聯(lián)性。因而，以C*30相對豐度為主要依據(jù)，可將中生界湖相油型油細(xì)分為異常高的C*30相對豐度、較高—高的C*30相對豐度和低C*30相對豐度等3類。

（2）以C*30相對豐度為主要依據(jù)，進(jìn)行油巖的甾烷、萜烷生物標(biāo)志物的分布特征及相關(guān)參數(shù)、單體烴碳同位素組成等的對比。結(jié)合烴源巖的發(fā)育分布特征、成藏組合特征的綜合分析，確定長7油頁巖是盆地中生界的主力烴源巖。長7、長9黑色泥巖總體上屬次要烴源巖，在其最發(fā)育的地區(qū)和特定的成藏組合則可能成為重要的（或主力）油源巖，如陜北姬塬地區(qū)西北部的長7黑色泥巖、志丹地區(qū)長8和長9成藏組合的長91黑色泥巖。長6、長8暗色泥巖對油源的貢獻(xiàn)較為有限。因此，中生界的油源供給具有“一源主導(dǎo)、多源參與”的顯著特征。

原油、烴源巖GCMS、GCIRMS分析由中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國石油勘探開發(fā)研究院石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究中心、中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院分析試驗(yàn)中心完成，在此一并感謝！

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