东濮凹陷西斜坡盐湖相原油地球化学特征与油源分析

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.06.01

现代地质 ›› 2018, Vol. 32 ›› Issue (06): 1109-1124.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.06.01

东濮凹陷西斜坡盐湖相原油地球化学特征与油源分析

李蕾¹^,²(), 李素梅¹^,²(), 张洪安³, 徐田武³, 张云献³, 纪红¹^,²

1.中国石油大学(北京) 资源与探测国家重点实验室,北京 102249
2.中国石油大学(北京) 地球科学学院,北京 102249
3.中国石化中原油田分公司,河南濮阳 457001

收稿日期:2018-03-27 修回日期:2018-06-10 出版日期:2018-12-10 发布日期:2018-12-20
通讯作者: 李素梅,女,教授,博士生导师,1968年出生,有机地球化学专业,主要从事油气与分子地球化学研究。Email: smli@cup.edu.cn。
作者简介:李蕾,女,硕士研究生,1992年出生,地质资源与地质工程专业,主要从事油气与分子地球化学研究。Email:leili0515@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41473047);国家自然科学基金项目(41673055);国家重大科技专项(2016ZX05006-004)

Characteristics and Formation Mechanisms for the Saline Lacustrine Oil in the West Slope of the Dongpu Sag

LI Lei¹^,²(), LI Sumei¹^,²(), ZHANG Hongan³, XU Tianwu³, ZHANG Yunxian³, JI Hong¹^,²

1. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China
2. College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China
3. SINOPEC Zhongyuan Oilfield Company,Puyang, Henan 457001, China

Received:2018-03-27 Revised:2018-06-10 Online:2018-12-10 Published:2018-12-20

摘要/Abstract

摘要：

东濮凹陷西斜坡油气成因与成藏机理复杂。采用色谱-质谱、傅立叶变换离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)、单体烃碳同位素等地球化学方法对东濮凹陷西斜坡原油特征及成因进行了剖析。共分出两种成因类型原油,第Ⅰ类为马寨地区原油,具有较低Pr/Ph(均值0.39)和C₂₉-/C₃₀-藿烷(均值0.33)、较高C₃₅-/C₃₄-藿烷(均值1.56)和二苯并噻吩/菲值(均值0.27)等强还原性、盐湖相原油特征,主要来自马寨次洼沙三下—沙四上亚段烃源岩;第Ⅱ类为胡庆-邢庄地区原油,盐湖相特征不及第Ⅰ类,主要来自柳屯、海通集洼陷埋深>3 000 m的沙三下—沙四上亚段烃源岩。ESI-FT ICR MS检测到深部原油含有热稳定性较低的硫化物,其硫同位素也偏高,指示TSR对深部油气的改造作用。观察到西斜坡地区烃源岩具有明显不同的两种热演化趋势,反映膏盐岩对烃源岩生烃演化显著的控制作用。西斜坡已发现原油大多具有低熟、早期成藏特征,与海通集、柳屯洼陷深部较高热演化程度烃源岩较为发育不太匹配,指示研究区具有潜在的深部油气勘探前景。

关键词: 东濮凹陷, 西斜坡, 盐湖相, 生物标志物, 油气成因类型, 油源对比, TSR

Abstract:

The hydrocarbons generation and migration style in the West Slope of the Dongpu Sag is rather complex. Geochemical methods including GC/MS, ESI FT-ICR MS and isotopic analysis, combined with geological methods are used to reveal hydrocarbon characteristics and genetic mechanisms for the saline lacustrine oils. The crude oils analyzed were subdivided into two oil families. Oil family-I is these oils in the Mazhai Tectonic Belt, which were characterized by relatively low ratios of Pr/Ph (mean 0.39) and C₂₉-/C₃₀-hopane (mean 0.33), and relatively high ratios of C₃₅-/C₃₄-hopane (mean 1.56) as well as dibenzothiophene/phenanthrene (mean 0.27). This family was primarily derived from the Es₃^L-Es₄^U mudstones/shales deposited under strong reduction and saline-water paleoenvironment in the Mazhai Sag. Oil family-Ⅱ is those oils in the Huqing-Xingzhuang area, featured by characteristics of a little different from the family-I, which has a relatively low ratio of C₃₅-/C₃₄-hopane and dibenzothiophene/phenanthrene relative to the oil family-I. The oils of family-Ⅱ are primarily derived from the Es₃^L-Es₄^U mudstones/shales in the Huqing Tectonic Belt and the adjacent Haitongqi Subsag with a burial depth >3,000 m according to oil-source rock correlation. It is the precursors and paleoenvironment which caused the differences between the oils. Abundant sulfur compounds with relatively low thermal stability were detected in the deep oils analyzed by ESI FT-ICR MS, accompanied by relatively high sulfur isotope of individual sulfur compounds. Both of the phenomenon suggest thermochemical sulfate reduction (TSR) experienced by the oils. Two thermal evolution trends were observed for the source rocks in the area suggesting affection of thick gypsum-salt rocks on the hydrocarbons generation of the source rocks. Most of the crude oils in the Huqing area are less mature, which is not coincided with the considerable amounts of deep source rocks developed in the area, suggesting a good potential of deep tight oil-gas exploration and exploitation in the area.

Key words: Dongpu Sag, the West Slope, saline lacustrine oil, biomarker, oil genetic type, oil-source rock correlation, TSR

中图分类号:

TE122.1

李蕾, 李素梅, 张洪安, 徐田武, 张云献, 纪红. 东濮凹陷西斜坡盐湖相原油地球化学特征与油源分析[J]. 现代地质, 2018, 32(06): 1109-1124.

LI Lei, LI Sumei, ZHANG Hongan, XU Tianwu, ZHANG Yunxian, JI Hong. Characteristics and Formation Mechanisms for the Saline Lacustrine Oil in the West Slope of the Dongpu Sag[J]. Geoscience, 2018, 32(06): 1109-1124.

图/表 13

图1 东濮凹陷西斜坡区域构造图与部分样品分布

Fig.1 Regional tectonic map of the West Slope in the Dongpu Sag and location of the samples collected

图2 东濮凹陷西斜坡部分原油物性与族组分分布特征图

Fig. 2 Characteristics of oil physical properties and group composition for the oils from the West Slope, Dongpu Sag

图3 东濮凹陷西斜坡原油饱和烃总离子流图((a)马寨原油;(b)胡庆原油;(c)邢庄-柳屯原油)

Fig. 3 Total ion chromatogram (TIC) of saturated fraction in the oils from the West Slope of the Dongpu Sag((a)Mazhai oil; (b)Huqing oil; (c)Xingzhuang-Liutun oil)

表1 东濮凹陷西斜坡部分原油基本地球化学参数

Table 1 Basic geochemical parameters of the oils from the West Slope of the Dongpu Sag

地区	井号	埋深 /m	层位	Pr/ Ph	CPI	OEP	$C 21 -$ / $C 22 +$	C_21-22/ C_27-29	20S	αββ	Tri/ Pent	G/ C₃₀H	C₃₅/ C₃₄	C₂₉/ C₃₀	Ts	4-m/ C₂₉St	C_21-22/ C_27-29	Dia/ Reg	DBT /P	R_c /%
胡庆	胡68-2	2 766	E $s 2 下$	0.35	0.99	0.89	0.56	0.89	0.30	0.28	0.19	0.62	0.99	0.40	0.24	0.27	0.010	0.11	0.22	0.62
	胡105-13	3 393	E $s 3 中$	0.49	0.95	1.00	0.88	1.08	0.34	0.35	0.54	0.49	1.02	0.40	0.43	0.25	0.028	0.18	0.20	0.63
	胡40-6	2 771	E $s 3 中$	0.39	0.96	0.93	0.65	1.10	0.33	0.33	0.26	0.36	0.99	0.40	0.32	0.26	0.016	0.15	0.14	0.69
	胡63-19	2 649	E $s 3 上$	0.31	0.96	0.95	0.60	1.04	0.24	0.24	0.19	0.65	1.01	0.35	0.26	0.21	0.008	0.10	0.20	0.72
	胡10-31	2 080	E $s 3 中$	0.52	0.90	1.13	0.49	0.52	0.29	0.28	0.21	0.50	1.08	0.38	0.28	0.18	0.013	0.17	0.10	0.62
	胡136-9	2 039	E $s 3 下$	0.42	0.96	0.87	0.75	0.97	0.37	0.36	0.26	0.41	1.11	0.39	0.35	0.21	0.017	0.23	0.10	0.78
	胡39-12	2 944	E $s 3 下$	0.44	0.99	0.99	0.58	0.90	0.34	0.30	0.17	0.43	1.08	0.41	0.26	0.16	0.012	0.20	0.16	0.66
	胡47-35	2 150	E $s 3 下$	0.47	0.97	1.01	0.90	1.15	0.35	0.35	0.28	0.42	1.14	0.40	0.36	0.20	0.017	0.23	0.09	0.77
	胡5-211	2 378	E $s 3 中$	0.37	0.97	1.00	0.66	1.07	0.32	0.33	0.32	0.44	1.03	0.40	0.39	0.23	0.017	0.17	0.14	0.70
	胡52-16	2 593	E $s 3 中$	0.38	0.95	0.89	0.64	0.98	0.29	0.28	0.23	0.72	1.00	0.41	0.27	0.21	0.011	0.10	0.18	0.65
	胡5-238	2 196	E $s 3 中$	0.36	0.97	0.99	0.75	1.12	0.33	0.31	0.26	0.37	1.01	0.39	0.34	0.22	0.013	0.13	0.14	0.76
	胡5-4	2 214	E $s 3 中$	0.45	0.99	1.00	0.75	1.10	0.37	0.40	0.45	0.45	1.18	0.37	0.49	0.24	0.025	0.60	0.11	0.72
	胡5-75	1 979	E $s 3 上$	0.41	0.93	0.85	0.45	0.74	0.34	0.32	0.22	0.64	1.00	0.37	0.35	0.30	0.013	0.22	0.13	0.70
	胡7-123	1 739	E $s 3 中$	0.42	1.11	1.11	0.35	1.08	0.31	0.30	0.25	0.46	1.11	0.37	0.32	0.23	0.014	0.18	0.14	0.73
	胡7-319	1 682	E $s 3 中$	0.39	0.99	0.90	0.62	0.96	0.30	0.30	0.24	0.44	1.13	0.38	0.30	0.21	0.013	0.16	0.12	0.80
	胡7-67	2 570	E $s 3 下$	0.34	0.96	0.87	0.61	0.79	0.32	0.28	0.17	0.54	1.17	0.37	0.23	0.16	0.010	0.18	0.21	0.75
	庆19-10	2 920	E $s 3 中$	0.46	1.00	1.04	0.82	1.23	0.29	0.28	0.27	0.52	0.88	0.45	0.29	0.20	0.015	0.10	0.14	0.71
	庆6-9	2 655	E $s 3 下$	0.48	1.03	1.05	1.10	1.28	0.32	0.30	0.28	0.56	0.95	0.43	0.29	0.18	0.016	0.11	0.13	0.70
	庆98-5	2 941	E $s 3 中$	0.43	0.98	1.02	0.90	1.08	0.30	0.27	0.25	0.61	0.93	0.42	0.26	0.20	0.012	0.09	0.19	0.62
邢庄	胡19-42	1 834	E $s 3 下$	0.34	1.03	0.90	0.56	0.82	0.31	0.33	0.18	0.50	1.23	0.34	0.28	0.17	0.014	0.14	0.24	0.75
	胡19-50	2 188	E $s 3 中$	0.20	1.00	0.87	0.49	0.70	0.19	0.25	0.13	0.71	1.58	0.25	0.39	0.23	0.005	0.14	1.33	0.75
	胡19-51	2 576	E $s 3 下$	0.35	1.03	1.01	0.68	1.14	0.17	0.28	0.20	0.25	1.14	0.42	0.32	0.14	0.008	0.13	0.14	0.80
	胡96-3	4 072	E $s 3 中$	0.42	0.98	0.96	1.09	1.44	0.44	0.65	1.23	1.22	0.02	0.48	0.40	0.33	0.089	0.63	0.05	0.87
	濮深18	3 886	E $s 3 中$	0.52	0.96	0.94	1.29	1.49	0.55	0.60	1.23	0.77	1.44	0.31	0.66	0.18	0.046	0.46	0.11	0.88
	濮深18-2	4 167	E $s 3 中$	0.54	0.96	1.00	1.02	1.15	0.46	0.69	1.36	2.23	0.32	0.86	0.73	0.22	0.050	0.86	0.15	0.93
马寨	卫95-212	1 939	E $s 3 下$	0.39	0.82	0.78	0.82	0.97	0.36	0.30	0.11	0.55	1.61	0.33	0.23	0.25	0.009	0.12	0.32	0.71
	卫334-13	2 792	E $s 3 下$	0.36	0.84	0.85	0.73	1.01	0.35	0.28	0.12	0.54	1.64	0.29	0.26	0.28	0.008	0.11	0.263	0.68
	卫410	2 052	E $s 2 下$	0.40	0.91	0.87	0.55	0.85	0.38	0.34	0.16	0.76	1.49	0.34	0.29	0.20	0.011	0.13	0.24	0.71
	卫349-24	3 249	E $s 3 下$	0.41	0.89	0.80	0.54	0.81	0.48	0.38	0.15	0.66	1.45	0.35	0.26	0.24	0.013	0.17	0.15	0.68
	卫305-3	2 740	E $s 3 中$	0.35	0.92	0.99	0.86	1.11	0.34	0.28	0.10	0.52	1.59	0.32	0.22	0.26	0.008	0.11	0.42	0.70
	卫305-22	2 567	E $s 3 下$	0.40	0.84	0.93	0.84	1.06	0.37	0.31	0.11	0.59	1.60	0.34	0.27	0.24	0.010	0.13	0.24	0.68

表1 东濮凹陷西斜坡部分原油基本地球化学参数

Table 1 Basic geochemical parameters of the oils from the West Slope of the Dongpu Sag

地区	井号	埋深 /m	层位	Pr/ Ph	CPI	OEP	$C 21 -$ / $C 22 +$	C_21-22/ C_27-29	20S	αββ	Tri/ Pent	G/ C₃₀H	C₃₅/ C₃₄	C₂₉/ C₃₀	Ts	4-m/ C₂₉St	C_21-22/ C_27-29	Dia/ Reg	DBT /P	R_c /%
胡庆	胡68-2	2 766	E $s 2 下$	0.35	0.99	0.89	0.56	0.89	0.30	0.28	0.19	0.62	0.99	0.40	0.24	0.27	0.010	0.11	0.22	0.62
	胡105-13	3 393	E $s 3 中$	0.49	0.95	1.00	0.88	1.08	0.34	0.35	0.54	0.49	1.02	0.40	0.43	0.25	0.028	0.18	0.20	0.63
	胡40-6	2 771	E $s 3 中$	0.39	0.96	0.93	0.65	1.10	0.33	0.33	0.26	0.36	0.99	0.40	0.32	0.26	0.016	0.15	0.14	0.69
	胡63-19	2 649	E $s 3 上$	0.31	0.96	0.95	0.60	1.04	0.24	0.24	0.19	0.65	1.01	0.35	0.26	0.21	0.008	0.10	0.20	0.72
	胡10-31	2 080	E $s 3 中$	0.52	0.90	1.13	0.49	0.52	0.29	0.28	0.21	0.50	1.08	0.38	0.28	0.18	0.013	0.17	0.10	0.62
	胡136-9	2 039	E $s 3 下$	0.42	0.96	0.87	0.75	0.97	0.37	0.36	0.26	0.41	1.11	0.39	0.35	0.21	0.017	0.23	0.10	0.78
	胡39-12	2 944	E $s 3 下$	0.44	0.99	0.99	0.58	0.90	0.34	0.30	0.17	0.43	1.08	0.41	0.26	0.16	0.012	0.20	0.16	0.66
	胡47-35	2 150	E $s 3 下$	0.47	0.97	1.01	0.90	1.15	0.35	0.35	0.28	0.42	1.14	0.40	0.36	0.20	0.017	0.23	0.09	0.77
	胡5-211	2 378	E $s 3 中$	0.37	0.97	1.00	0.66	1.07	0.32	0.33	0.32	0.44	1.03	0.40	0.39	0.23	0.017	0.17	0.14	0.70
	胡52-16	2 593	E $s 3 中$	0.38	0.95	0.89	0.64	0.98	0.29	0.28	0.23	0.72	1.00	0.41	0.27	0.21	0.011	0.10	0.18	0.65
	胡5-238	2 196	E $s 3 中$	0.36	0.97	0.99	0.75	1.12	0.33	0.31	0.26	0.37	1.01	0.39	0.34	0.22	0.013	0.13	0.14	0.76
	胡5-4	2 214	E $s 3 中$	0.45	0.99	1.00	0.75	1.10	0.37	0.40	0.45	0.45	1.18	0.37	0.49	0.24	0.025	0.60	0.11	0.72
	胡5-75	1 979	E $s 3 上$	0.41	0.93	0.85	0.45	0.74	0.34	0.32	0.22	0.64	1.00	0.37	0.35	0.30	0.013	0.22	0.13	0.70
	胡7-123	1 739	E $s 3 中$	0.42	1.11	1.11	0.35	1.08	0.31	0.30	0.25	0.46	1.11	0.37	0.32	0.23	0.014	0.18	0.14	0.73
	胡7-319	1 682	E $s 3 中$	0.39	0.99	0.90	0.62	0.96	0.30	0.30	0.24	0.44	1.13	0.38	0.30	0.21	0.013	0.16	0.12	0.80
	胡7-67	2 570	E $s 3 下$	0.34	0.96	0.87	0.61	0.79	0.32	0.28	0.17	0.54	1.17	0.37	0.23	0.16	0.010	0.18	0.21	0.75
	庆19-10	2 920	E $s 3 中$	0.46	1.00	1.04	0.82	1.23	0.29	0.28	0.27	0.52	0.88	0.45	0.29	0.20	0.015	0.10	0.14	0.71
	庆6-9	2 655	E $s 3 下$	0.48	1.03	1.05	1.10	1.28	0.32	0.30	0.28	0.56	0.95	0.43	0.29	0.18	0.016	0.11	0.13	0.70
	庆98-5	2 941	E $s 3 中$	0.43	0.98	1.02	0.90	1.08	0.30	0.27	0.25	0.61	0.93	0.42	0.26	0.20	0.012	0.09	0.19	0.62
邢庄	胡19-42	1 834	E $s 3 下$	0.34	1.03	0.90	0.56	0.82	0.31	0.33	0.18	0.50	1.23	0.34	0.28	0.17	0.014	0.14	0.24	0.75
	胡19-50	2 188	E $s 3 中$	0.20	1.00	0.87	0.49	0.70	0.19	0.25	0.13	0.71	1.58	0.25	0.39	0.23	0.005	0.14	1.33	0.75
	胡19-51	2 576	E $s 3 下$	0.35	1.03	1.01	0.68	1.14	0.17	0.28	0.20	0.25	1.14	0.42	0.32	0.14	0.008	0.13	0.14	0.80
	胡96-3	4 072	E $s 3 中$	0.42	0.98	0.96	1.09	1.44	0.44	0.65	1.23	1.22	0.02	0.48	0.40	0.33	0.089	0.63	0.05	0.87
	濮深18	3 886	E $s 3 中$	0.52	0.96	0.94	1.29	1.49	0.55	0.60	1.23	0.77	1.44	0.31	0.66	0.18	0.046	0.46	0.11	0.88
	濮深18-2	4 167	E $s 3 中$	0.54	0.96	1.00	1.02	1.15	0.46	0.69	1.36	2.23	0.32	0.86	0.73	0.22	0.050	0.86	0.15	0.93
马寨	卫95-212	1 939	E $s 3 下$	0.39	0.82	0.78	0.82	0.97	0.36	0.30	0.11	0.55	1.61	0.33	0.23	0.25	0.009	0.12	0.32	0.71
	卫334-13	2 792	E $s 3 下$	0.36	0.84	0.85	0.73	1.01	0.35	0.28	0.12	0.54	1.64	0.29	0.26	0.28	0.008	0.11	0.263	0.68
	卫410	2 052	E $s 2 下$	0.40	0.91	0.87	0.55	0.85	0.38	0.34	0.16	0.76	1.49	0.34	0.29	0.20	0.011	0.13	0.24	0.71
	卫349-24	3 249	E $s 3 下$	0.41	0.89	0.80	0.54	0.81	0.48	0.38	0.15	0.66	1.45	0.35	0.26	0.24	0.013	0.17	0.15	0.68
	卫305-3	2 740	E $s 3 中$	0.35	0.92	0.99	0.86	1.11	0.34	0.28	0.10	0.52	1.59	0.32	0.22	0.26	0.008	0.11	0.42	0.70
	卫305-22	2 567	E $s 3 下$	0.40	0.84	0.93	0.84	1.06	0.37	0.31	0.11	0.59	1.60	0.34	0.27	0.24	0.010	0.13	0.24	0.68

图4 东濮凹陷西斜坡原油Pr/nC17—Ph/nC18、Pr/Ph—DBT/P关系图((a)据Seifert和Moldowan[15],1986;(b)据Hughes等[16],1995)

Fig.4 Cross plot of Pr/nC17 versus Ph/nC18((a)according to Seifert and Moldowan[15], 1986) and Pr/Ph versus dibenzothiophene/phenanthrene ((b)according to Hughes et al[16], 1995) for the oils from the West Slope of the Dongpu Sag

图5 东濮凹陷西斜坡原油甾类(m/z 217)质量色谱图((a)马寨原油; (b)胡庆原油;(c)邢庄-柳屯原油)

Fig.5 Partial m/z 217 mass fragmentograms of saturated hydrocarbon fractions from selected oils in the West Slope of the Dongpu Sag ((a)Mazhai oil; (b)Huqing oil; (c)Xingzhuang-liutun oil)

图6 东濮凹陷西斜坡原油萜类(m/z 191)质量色谱图((a)马寨原油;(b)胡庆原油;(c)邢庄-柳屯原油)

Fig.6 Partial m/z 191 mass fragmentograms of saturated hydrocarbon fractions from selected oils in the West Slope of the Dongpu Sag((a)Mazhai oil;(b)Huqing oil;(c)Xingzhuang-liutun oil)

图7 东濮凹陷西斜坡原油中芳烃化合物的组成与分布特征

Fig.7 Composition and relative distribution of the aromatic fractions in the oils from the West Slope of the Dongpu Sag

图8 西斜坡部分原油NSO化合物分布特征

Fig. 8 Characteristics of the NSO compounds in partial oils in the West Slope of the Dongpu Sag

图9 东濮凹陷西斜坡原油成因类型划分

Fig.9 Oil families subdivision for the selected oils from the West Slope in the Dongpu Sag

图10 东濮凹陷西斜坡原油单体烃碳同位素分布型式

Fig.10 Distribution pattern of compound specific carbon isotope for the crude oils in the Dongpu West Slope

图11 东濮凹陷西斜坡原油和烃源岩沉积环境及成熟度参数对比

Fig.11 Sedimentary environment and maturity correlation for the analyzed oils and source rocks from the West Slope of Dongpu Sag

图12 西斜坡地区油-岩甾萜类谱图对比

Fig.12 Oil-source rock correlation by steranes and terpanes fingerprints

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东濮凹陷西斜坡盐湖相原油地球化学特征与油源分析

Characteristics and Formation Mechanisms for the Saline Lacustrine Oil in the West Slope of the Dongpu Sag

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