引言

大量的油气勘探实践与地质综合研究表明，潍北凹陷的资源潜力较大，油气藏类型多样^[1-2]，是胜利油区外围勘探的重要后备战场之一。但是受走滑构造的影响，潍北凹陷成藏条件复杂、油气分布不均^[1-2]，源与藏的空间对应关系不明确，严重制约了该区下一步的油气勘探。油源对比作为明确烃源岩与其产物关系的重要手段，对于确定有效生烃区，分析油气的运移过程，建立源与藏的成因关系具有重要的作用^[3-9]。因此，本文在前人研究基础上，根据地化特征，对潍北凹陷的已发现原油和烃源岩的关系进行了精细对比，以期为该区的下一步勘探提供理论依据。

1 工区地质背景

[-0.2pt]潍北凹陷是昌潍拗陷的一个次级构造单元，位于沂沭断裂体系内，是一个以古近系始新统分布为主，呈北断南超的不对称箕状凹陷。东以昌邑—大店断裂与鲁东隆起为邻，西为鄌郚—葛沟断裂，北以古城—潍河口断层为界与昌北凸起相接，南与潍县凸起相邻，面积880 km²。潍北凹陷分为北部洼陷带，南部斜坡带，灶户鼻状构造带及瓦城断阶带等4个次级构造单元(图 1)。受沙河街期构造运动影响，潍北凹陷缺失沙三段—东营组^[10]，但发育巨厚孔店组，而孔店组是油气生成和储集的主要层系。

2 烃源岩特征

潍北凹陷的烃源岩主要赋存在孔二段，发育暗色泥岩、油页岩、灰质泥岩和薄煤层4种类型，遍布全区。孔店期为含盐度低的弱还原一弱氧化湖沼相环境，烃源岩母源以高等植物为主，混有一定比例的藻类等低等水生生物^[11-12]，烃源岩有机相主要为植源相和混源相，总体上有利于生油^[13]。受沉积环境、母质来源、埋深等条件影响，孔二段烃源岩可分为上、中、下3个亚段，孔二下亚段厚80$\sim$240 m，孔二中亚段沉积环境以半深湖相为主，钻穿厚度100$\sim$240 m，最大厚度700 m(图 2)，孔二上亚段钻遇最大厚度640 m。3套烃源岩具有一定的地化特征差异性，为区分油气来源提供了识别依据。

2.1 有机质丰度及类型

根据陆相烃源岩有机质丰度评价指标判别标准^[14-15]，利用有机碳含量($TOC$)，氯仿沥青“A”和热解参数对潍北凹陷灰质泥岩和暗色泥岩两种烃源岩进行了评价。分析表明，孔二段烃源岩有机碳含量较高，特别是灰质泥岩中的有机碳含量平均值都在4%以上(表 1)。孔二段灰质泥岩中的氯仿沥青“A”含量较高，其中孔二上最高，孔二中次之，孔二下最低；但暗色泥岩中氯仿沥青“A”含量普遍较低(表 2)。整体看来，灰质泥岩在孔二上、孔二中亚段的丰度最好，孔二下亚段的丰度评价为好；暗色泥岩在孔二上的丰度高于孔二中、孔二下。

潍北凹陷不同岩石类型烃源岩的有机显微组分具有差异，表现出从油页岩、灰质泥岩、煤岩到暗色泥岩，腐泥组分和壳质组分等生油显微组分逐渐减少，惰性组分依次增多的变化规律^[12]。根据收集的31块灰质泥岩样品和73块暗色泥岩样品，潍北凹陷孔二段灰质泥岩的有机质类型以Ⅲ、Ⅰ型为主，分别占样品总数的45%和32%；暗色泥岩以Ⅲ型为主，占样品总数的62%；总体上干酪根以Ⅲ型为主，Ⅰ、Ⅱ₂次之，Ⅱ₁最少。

2.2 有机质热演化程度

前人研究表明^[16-17]，潍北凹陷具有较高的地温梯度，尤其是南部剥蚀较严重的地区，使得油气成熟度相对较高。根据潍北凹陷孔二段烃源岩实测的镜质体反射率$R_{\rm o}$ 数值统计分析，表明该区镜质体反射率$R_{\rm o}$的数值随深度的增加而增大，整体来看镜质体反射率$R_{\rm o}$在0.35%$\sim$1.61%，平均0.86%；纵向上，深度大于2 400 m后，镜质体反射率$R_{\rm o}$达到0.70%，表明烃源岩开始进入成熟演化阶段，3 000 m以下镜质体反射率$R_{\rm o}$可达1.00%以上，进入快速演化阶段，有机质进入成熟—高成熟阶段(图 3)。

根据烃源岩埋深及生烃史分析，潍北凹陷的有效生烃区范围较广，孔二下烃源岩底界基本在全区(除南部斜坡带)均进入成熟成烃阶段，生烃能力较强。不同层系烃源岩在有效生烃区的成熟度跨度较大，但大部分烃源岩均进入生烃门限，部分达到生烃高峰，随着生烃层系的变浅，烃源岩成熟度逐渐下降，孔二下亚段处于成熟—过成熟阶段，孔二中亚段主要处于成熟阶段，孔二上烃源岩处于低熟—成熟阶段。

2.3 生物标志物特征

根据饱和烃色谱和色-质谱分析，潍北凹陷不同构造位置烃源岩的生物标志物特征差异明显。北部洼陷带孔二上和孔二下亚段的烃源岩具有低姥鲛烷(Pr)/植烷(Ph)的特征，比值为0.30$\sim$0.97，反映咸水的强还原环境^[18]；而孔二中亚段烃源岩的Pr/Ph为0.44$\sim$5.01，比值变化范围较大，表明强还原环境和弱氧化环境并存；相反，灶户鼻状带的孔二上亚段烃源岩的Pr/Ph比值高，为3.02$\sim$5.10，表明为弱氧化—弱还原环境；而孔二中亚段Pr/Ph波动范围大于北部洼陷带，为0.81$\sim$9.77。

甾烷的含量在不同构造带差别也比较明显：北部洼陷带的烃源岩C$_{27}\alpha\alpha\alpha$(20R)规则甾烷含量与C$_{29}\alpha\alpha\alpha$(20R)规则甾烷含量的比值为0.51$\sim$2.35，表明母质来源为低等水生生物和陆源高等植物的共同输入；灶户鼻状带烃源岩中C$_{27}\alpha\alpha\alpha$(20R)规则甾烷含量与C$_{29}\alpha\alpha\alpha$(20R)规则甾烷含量的比值为0.35$\sim$0.95，表明母质来源以低等水生生物为主。此外，成熟度指标C$_{27}$规则甾烷20S/(20S+20R)和$\alpha\beta\beta/(\alpha\beta\beta+\alpha\alpha\alpha)$在北部洼陷带数值较高，表明有机质成熟度高于其他构造带的烃源岩(图 4)。

反映水体环境的伽马蜡烷指标也表现出较大的差异。北部洼陷带孔二上、孔二下亚段的烃源岩伽马蜡烷指数小于0.29，具有低伽马蜡烷含量的特征，说明烃源岩形成时水体盐度较低；而孔二中亚段烃源岩的伽马蜡烷指数为0.14$\sim$1.25，表明形成时水体盐度多变，这与前面的姥植比特征一致。而灶户鼻状带烃源岩的伽马蜡烷含量低于北部洼陷带，伽马蜡烷指数为0.09$\sim$0.21，表明烃源岩沉积水体盐度较低；瓦城断阶带烃源岩的伽马蜡烷指数在0.19$\sim$1.79，伽马蜡烷含量变化范围大，表明水体环境多变。

除了构造带之间烃源岩具有地化差异以外，同一构造带内不同层系的烃源岩差别也很明显，如北部洼陷带孔二中亚段烃源岩重排甾烷含量较高，孔二上亚段烃源岩的伽马蜡烷含量较高；东部鼻状带的孔二中亚段相对于孔二上亚段烃源岩的姥鲛烷优势明显，这些特征为区分油气来源提供了理论保障。

3 原油地化特征与成因类型

潍北凹陷已发现的原油分布不均，平面上主要分布在灶户鼻状带，纵向上油气藏埋深由北向南逐渐变浅：北部主要为孔二段油气藏，南部主要为孔一段油气藏，沿断层走向呈条带状分布。通过对32块原油样品饱和烃色谱、色质谱的地化特征数据统计，大部分原油具有较高的成熟度，表现为高Ts/(Ts+Tm)，高C$_{29}$甾烷20S/(20S+20R)的特征(图 5)。仅在灶户断鼻带东南部的昌70井、昌72井、昌90井孔一段的原油成熟度较低，其中，Ts/(Ts+Tm)小于0.4，C$_{29}$甾烷20S/(20S+20R)小于0.35(图 5)。各层系原油的地化特征差异明显，孔一段和孔二段原油的C$_{27}$、C$_{28}$、C$_{29}$规则甾烷呈近“V”型分布，伽马蜡烷含量低，表明母质来源为陆源高等植物和水生生物的共同输入，且烃源岩形成时的水体盐度较低；孔三段原油规则甾烷C$_{27}$、C$_{28}$、C$_{29}$呈近反“L”型分布，即C$_{29}\alpha\alpha\alpha$(20R)规则甾烷占据优势，伽马蜡烷含量变化大，反映生烃母质以陆源高等植物为主，烃源岩形成时水体盐度多变。原油的地化特征与上述分析的烃源岩特征整体具有较好的对应性，具体从以下几个方面进行分析，以明确油气具体来源。

3.1 正构烷烃分布曲线特征

正构烷烃分布曲线特征可以较好地表明原始母源的供应，是油源对比的良好指标之一。

对潍北凹陷不同层系烃源岩与原油样品的正构烷烃碳数分布特征进行了对比，发现研究区灶户鼻状带的孔一段、孔二上亚段的原油与北部洼陷带孔二上亚段烃源岩的正构烷烃分布曲线相似(图 6)，表明两者具有亲缘关系；而灶户鼻状带孔三段、孔二中亚段的原油与北部洼陷带昌67井的孔二中亚段烃源岩的正构烷烃分布曲线相似程度高(图 6)，推测该层系的原油主要来自于孔二中亚段的烃源岩。

3.2 生物标志化合物参数相关图对比

由于潍北凹陷烃源岩的岩性多样、分布区域广且层位多，各参数区分界限并不十分清晰，用单一参数难以准确判识原油的来源。因此，选取了区分度较好的成熟度指标Ts/(Ts+Tm)和反映伽马蜡烷含量的指标伽马蜡烷两个参数，绘制两者的关系图(图 7)进行对比分析。

由图 7可以看出，潍北地区的原油和烃源岩匹配性较差，没有明显的族群关系，但是根据相似性来说，埋藏层系相对较浅的孔一段和孔二上亚段的原油成熟度相对较低，与孔二上亚段烃源岩相似度较高；而昌39井孔三段原油、昌41井原油、昌83井孔二中亚段原油与北部洼陷带昌67井孔二中亚段烃源岩相似性较高，可以推测来源于孔二中烃源岩。

3.3 甾萜类谱图特征对比

结合甾烷、萜烷谱图的图形特征，对已发现的原油进行相似性归类，大致分为3种来源。

第一类原油来源于北部洼陷带的孔二上亚段烃源岩，如昌62井、昌70井、昌90井、昌64井等，这些原油多分布于孔一段和孔二上亚段为主的层系，相对较浅(图 8)；第二类原油分布在灶户断鼻带的昌39井、昌81 井和昌36井的孔三段层系中，这些原油与洼陷带昌67井孔二中亚段烃源岩表现出相似的甾、萜烷谱图特征，表明孔三段的原油主要来源于孔二中烃源岩(图 9)；第三类原油以昌68井的孔二中亚段的原油为代表，其甾萜烷谱图特征与昌67井孔二中亚段烃源岩具有较好的相似性(图 10)；据此可以推断出研究区已发现的较深层系(孔二中亚段、孔三段)的原油主要来源于孔二中亚段烃源岩。

综上所述，潍北凹陷已发现的原油来源具有明显的规律性，其中东部地区的孔一段、孔二上亚段的原油主要来源于北部洼陷带的孔二上亚段烃源岩；而孔二中亚段原油和孔三段的原油来源于北部洼陷带孔二中亚段烃源岩(图 11)；孔二下亚段烃源岩生成的油气目前在灶户鼻状带尚未发现，可能是因为孔二下亚段烃源岩生油能力较弱，生成的油气多为近源成藏，没有发生大规模的运移造成的。选取地化参数指示油气运移路径，由图 12可以看出，油气从洼陷带的央5井到灶户鼻状带南部的昌39井，C$_{29}$甾烷$\alpha\alpha\alpha/(\alpha\alpha\alpha+\alpha\alpha\alpha)$、C$_{29}$甾烷20S/(20S+20R)、 正构烷烃ΣC$_{21^−}$/ΣC$_{22^+}$ 逐渐减小，表现出油气从洼陷带向鼻状带运移的特点。在东南部地区昌39井与昌25井处出现了较高的成熟度，这与在东南部地区存在生烃中心有关，油气生成之后近距离运移聚集成藏。

4 结论

(1) 潍北凹陷烃源岩干酪根以Ⅲ型为主，Ⅰ、Ⅱ₂型次之；孔二上亚段烃源岩有机质丰度最好，孔二中亚段次之，孔二下亚段烃源岩最差；三者在伽马蜡烷含量、姥植比和成熟度等指标上存在明显的差异。

(2) 潍北凹陷已发现孔一段、孔二上亚段的原油来源于北部洼陷带的孔二上亚段烃源岩，孔二中亚段原油和孔三段的原油来源于北部洼陷带孔二中亚段烃源岩；不同层系生成的原油具有不同的运聚规律，油气主要从北部洼陷带向东部鼻状构造带运移，东南部地区存在生烃中心，部分油气近距离运聚成藏。