
北部湾盆地涠西南凹陷是中国南海北部大陆架重要的富生烃凹陷之一[1-3],面积3 800 km2。在过去30多年的石油勘探中,相继发现一系列油田,尤其是近些年勘探成效不断上升,展现出丰富的油气资源勘探潜力。
针对涠西南凹陷不同油田和不同层系原油的关联和差异性,潘贤庄等进行了相关研究[4-9],但研究区域主要集中在福山凹陷、迈陈凹陷、乌石凹陷及涠西南凹陷早期发现的油田, 其中涠西南凹陷早期发现油田原油成因上主要受陆源输入和水生藻类发育的影响,主要通过来自水生藻类的4-甲基甾烷差异性进行成因的区分。随着近年来勘探进程的加快,发现了一批油田和含油气构造,增加了研究区油源地球化学特征认识的复杂性,为进一步厘清研究区油源成因关联及地球化学特征差异性,本文通过大量烃源岩和原油分析化验数据,系统分析烃源岩和原油地球化学特征,对原油成因类型进行划分,并对不同类型原油在凹陷空间分布特征进行解析。
1 研究区概况涠西南凹陷处于北部拗陷带的东北部(图 1),北接涠西南大断层,南靠海中凹陷及企西隆起,东临涠洲岛,是在古新世神狐运动晚期发育起来的北断南超的东北深、西南浅的箕状断陷,属于典型的陆相断陷盆地的二级构造单元[10-11]。
![]() |
图1 涠西南凹陷构造纲要图 Fig. 1 Structural outline of Weixi'nan Depression |
涠西南凹陷基底为前古近系,主要经历了古新世初次裂陷、始新世二次张裂、中晚渐新世三次张裂活动。涠西南凹陷沉积地层以新生代为主,主要包括古近系长流组、流沙港组、涠洲组,新近系下洋组、角尾组、灯楼角组、望楼港组和第四系,最大厚度达7 000 m。流沙港组在涠西南凹陷广泛发育且厚度大(最厚可达2 500 m),暗色泥页岩占该组段的50%以上,流二段是该区的主力烃源岩,烃源岩形成时的水体为咸水-半咸水环境[1-3]。
2 烃源特征流沙港组流一段、流二段和流三段烃源岩有机质丰度分布范围和集中程度有一定差异(表 1)。其中,流一段TOC均值1.70%,S
表1 流沙港组不同层段烃源岩有机质丰度统计表 Tab. 1 Structural outline of Weixi'nan Depression |
![]() |
有机质丰度统计显示,流二段主要为好-优质烃源岩,流一段和流三段也发育较多的中-好烃源岩,但存在非-差烃源岩。有机质类型显示流二段烃源岩主要为Ⅰ型与Ⅱ
流沙港组烃源岩饱和烃气相色谱图显示其分子组成变化多样,总体以正构烷烃为主,正构烷烃有前峰型、双峰型和后峰型,Ts与Tm相对含量、C
![]() |
图2 3类源岩地球化学特征图 Fig. 2 Geochemical characteristics of three types source rocks |
A类烃源岩藿烷等高分子生物标志物在TIC图中不明显,三环萜烷相对含量较高,Ts相对含量高于Tm,有一定量的C
B类烃源岩显示前峰型特征,藿烷等高分子生物标志物在TIC图中不明显。三环萜烷相对含量较低,Ts明显高于Tm,C
C类烃源岩前峰型、后峰型都有分布,少量双峰型;TIC图中藿烷等高分子生物标志物显示较为明显。三环萜烷相对含量很低,Ts相对含量以小于Tm为主,C
在大量收集原油分析资料基础上,对原油样品进行相关分析测试,主要从原油物性、碳同位素、饱和烃色谱-质谱特征等方面[12-20],系统地分析原油的有机地球化学特征,以此为基础进行原油成因类型划分,确定不同类型原油在凹陷的空间分布特征,并划分不同类型原油的分布区。
3.1 原油特征对原油物性和族组分统计分析(表 2),不同层段的原油物性和族组分存在一定的差异,角尾组和下洋组原油密度和运动黏度较高,非烃和沥青质含量较高,因埋深浅,存在一定程度的生物降解;流二段和流三段原油密度较轻,运动黏度小,饱和烃和芳烃含量高,主要为源内成藏,原油成熟度高,涠洲组和流一段原油密度、运动黏度、饱和烃和芳烃含量均处于中等水平,原油密度较流二段和流三段稍高。
表2 涠西南凹陷原油族组成相对含量统计表 Tab. 2 Statistical table of the composition of oil group in the Weixi'nan Depression |
![]() |
通过对原油地球化学特征进行分析,原油间饱和烃气相色谱与萜烷分布差异较小,不同的生物标志物分布及其参数存在一定差异,特别是甾烷类生物标志物差异明显。依据孕甾烷(C
表3 不同类型原油参数表 Tab. 3 Table of different types parameters of crude oil |
![]() |
A类原油的典型特征是:此类原油中,4-甲基-C
B1类原油的典型特征是:4-甲基-C
B2类原油的生物标志物分布特征与其他类型的差别比较明显。以ββ/(ββ+αα)20R-C
C1类原油的典型特征是:此类原油中,4-甲基-C
C2类原油的典型特征是:此类原油中,4-甲基-C
生物标识化合物是进行油气源对比的重要信息[21-25],主要依据生物标志物、碳同位素组成,结合地质条件进行油源分析(图 3)。
![]() |
图3 涠西南凹陷油源地球化学特征对比 Fig. 3 Geochemical characteristics comparison of oil and source rock in the Weixi'nan Depression |
从原油与烃源岩的生物标志物分子组成类型划分来看,A类原油主要与A类烃源岩的生标物分子组成可比性良好。饱和烃TIC、
B1和B2类原油主要与B类烃源岩的生物标志物分子组成有一定可比性,饱和烃TIC、
C1和C2类原油与C类烃源岩的生物标志物分子组成可比性较好。20R-ααα-C
除流一段外,A类原油从角尾组到基底均有分布,主要分布在流二段和流三段;埋藏深度范围最大,从浅部到深部均有分布(图 4)。B1类样品主要分布在涠洲组和流一段,个别在流三段与角尾组,分布层段较多,跨度大。B2类原油集中分布在流一段、流二段和涠洲组,分布范围较小;C1和C2类原油样品分布更为集中,分别主要分布在流一段-涠洲组和流一段-流二段,深度分布范围也较大,但主要分布在2 000 m深度之下的较深部位。从不同层段原油类型分布来看,其分布有一定差异,其中,下洋组、前古近系、长流组均为A类;流二段主要为A类,少量B2和C2类;流三段主要为A类,个别为B1类;流一段主要为B和C类油;涠洲组有少量A类油,较多的B1和C1类,个别为B2类。不同类型分布的差异与其成因和来源关系密切,A和B1类原油有较大的垂向运移距离。
![]() |
图4 不同层段原油类型分布图 Fig. 4 Distribution diagram of crude oil types in different layers |
从不同类型原油的平面分布来看(图 5),A类原油分布范围最大,主要分布在1号、2号和3号断裂附近及东南斜坡部位。其他类型包括B1、B2、C1和C2类原油分布范围明显减小。其中,B1类原油主要分布2号断裂附近。A和B1类原油相比,前者主要分布在次洼外围,而B1类主要在凹陷内部分布。B2类原油总体分布范围更为集中,主要在3号断裂附近。C1类原油分布在与B1类原油相近的区域,主要分布在A类原油的分布区域内,这从一个侧面隐含了A、B1和C1类原油存在内在联系。C2类原油主要集中分布在2号断裂与3号断裂接近交互的部位,且主要位于两个断裂之间的部位。
![]() |
图5 涠西南凹陷不同类型原油分布图 Fig. 5 Distribution of different types of crude oil in the Weixi'nan Depression |
(1) 涠西南凹陷流二段为主力烃源岩,流二段烃源岩主要为Ⅰ型与Ⅱ
(2) 依据孕甾烷(C
(3) A类原油来源于A类源岩,主要分布在1号、2号和3号断裂附近及东南斜坡部位。B1和B2类原油来源于B类源岩,其中B1类原油主要分布在2号断裂附近,B2类原油主要在3号断裂附近;C1和C2类源岩主要来源于C类源岩,C1类原油分布在与B1类原油相近的区域,C2类原油主要集中分布在2号断裂与3号断裂接近交互的部位。
[1] |
朱伟林, 江文荣. 北部湾盆地涠西南凹陷断裂与油气藏[J]. 石油学报, 1998, 19(3): 6-10. ZHU Weilin, JIANG Wenrong. Relations between fractures and hydrocarbon reservoirs in weixinan sag[J]. Acta Petrolei Sinica, 1998, 19(3): 6-10. doi: 10.3321/j.issn:0253-2697.1998.03.002 |
[2] |
黄保家, 黄合庭, 吴国瑄, 等. 北部湾盆地始新统湖相富有机质页岩特征及成因机制[J]. 石油学报, 2012, 33(1): 25-31. HUANG Baojia, HUANG Heting, WU Guoxuan, et al. Geochemical characteristics and formation mechanism of Eocene lacustrine organic-rich shales in the Beibuwan Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(1): 25-31. doi: 10.7623/syxb201201003 |
[3] |
李春荣, 张功成, 梁建设, 等. 北部湾盆地断裂构造特征及其对油气的控制作用[J]. 石油学报, 2012, 33(2): 195-203. LI Chunrong, ZHANG Gongcheng, LIANG Jianshe, et al. Characteristics of fault structure and its controlon hydrocarbons in the Beibuwan basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2012, 33(2): 195-203. |
[4] |
胡望水, 吴婵, 梁建设, 等. 北部湾盆地构造迁移特征及对油气成藏的影响[J]. 石油与天然气地质, 2011, 32(54): 920-927. HU Wangshui, WU Chan, LIANG Jianshe, et al. Tectonic transport characteristics and their influences on hydrocarbon accumulation in Beibuwan Basin[J]. Oil and Gas Geology, 2011, 32(54): 920-927. doi: 10.11743/ogg20110615 |
[5] |
朱伟林, 吴国暄, 黎明碧. 南海北部陆架北部湾盆地古湖泊与烃源条件[J]. 海洋与湖沼, 2004, 35(1): 8-14. ZHU Weilin, WU Guoxuan, LI Mingbi. Palaeolimology and hydrocarbon potential in Beibu Gulf Basin of South China Sea[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 2004, 35(1): 8-14. doi: 10.3321/j.issn:0029-814X.2004.01.002 |
[6] |
包建平, 朱翠山, 倪春华. 北部湾盆地不同凹陷原油生物标志物分布与组成特征[J]. 沉积学报, 2007, 25(4): 646-652. BAO Jianping, ZHU Cuishan, NI Chunhua. Distribution and composition of biomarkers in crude oils from different sags of Beibuwan Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2007, 25(4): 646-652. doi: 10.3969/j.issn.1000-0550.-2007.04.021 |
[7] |
包建平, 刘玉瑞, 朱翠山, 等. 北部湾盆地原油地球化学特征与成因类型[J]. 石油与天然气地质, 2007, 28(2): 293-298. BAO Jianping, LIU Yurui, ZHU Cuishan, et al. Geochemical characteristics and genetic types of crude oils[J]. Oil & Gas Geology, 2007, 28(2): 293-298. doi: 10.3321/j.issn:-0253-9985.2007.02.023 |
[8] |
潘贤庄. 北部湾原油中的生物标志物及其地质-地球化学意义[J]. 沉积学报, 1997, 15(3): 202-206. PAN Xianzhuang. Biomarkers and its geological-geochemical significance in crude oils from Beibu Gulf Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1997, 15(3): 202-206. |
[9] |
HUANG Baojia, XIAO Xianming, CAI Dongsheng, et al. Oil families and their source rocks in the Weixinan Sub-basin, Beibuwan Basin, South China Sea[J]. Organic Geochemistry, 2011, 42(1): 134-145. doi: 10.1016/j.-orggeochem.2010.12.001 |
[10] |
龚再升. 南海北部大陆边缘盆地油气成藏动力学研究[M]. 北京: 科学出版社, 2004. GONG Zaisheng. The research of dynamics of hydrocarbon accumulation in the Marginal Basin of Northern South China Sea[M]. Beijing: Science Press, 2004. |
[11] |
何家雄, 刘海龄, 姚永坚, 等. 南海北部边缘盆地油气地质及资源前景[M]. 北京: 石油工业出版社, 2008. HE Jiaxiong, LIU Hailing, YAO Yongjian, et al. The petroleum geology and resource potential in the Marginal Basin of Northern South China Sea[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2008. |
[12] |
PETERS K E, MOLDOWAN J M. The biomarker Guide:Interpreting molecular fossils in petroleum and ancient sediments[M]. New Jersey: Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1993.
|
[13] |
MOLDOWAN J M, SEIFERT W K, GALLEGOS E J. Relationship between petroleum com position and depositional evironment of petroleum source rock[J]. Ameircan Association of Petroleum Geologest s Bulletin, 1985, 69: 1255-1268. |
[14] |
PETERSEN H I, ANDSBJERG J, BOJESEN-KOEGOED J A, et al. Coal generated oil source rock evaluation and petroleum geochemistry of the Lulita Oilfield, Danish North Sea[J]. Journal of Petroleum Geology, 2000, 23(1): 55-90. doi: 10.1111/j.1747-5457.2000.tb00484.x |
[15] |
宋来亮, 刘华, 徐昊清, 等. 潍北凹陷孔店组烃源岩地化特征及油源对比[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2016, 38(2): 1-10. SONG Lailiang, LIU Hua, XU Haoqing, et al. Geochemical characteristics of hydrocarbon source rocks and oilsource correlation of Kongdian Formation, Weibei depression[J]. Journal of Southwest Petroleum University (Science & Technology Edition), 2016, 38(2): 1-10. doi: 10.-11885/j.issn.1674-5086.2014.03.02.02 |
[16] |
李友川, 陶维祥, 孙玉梅, 等. 珠江口盆地惠州凹陷及其邻区原油分类和分布特征[J]. 石油学报, 2009, 30(6): 830-834, 842. LI Youchuan, TAO Weixiang, SUN Yumei, et al. Classification and distribution of oil in Huizhou Depression of Pearl River Mouth Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2009, 30(6): 830-834, 842. doi: 10.3321/j.issn:0253-2697.2009.06.006 |
[17] |
侯读杰, 张林晔. 实用油气地球化学图鉴[M]. 北京: 石油工业出版社, 2003: 129-130. HOU Dujie, ZHANG Linye. Illustrated handbook of oil and gas geochemistry[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2003. |
[18] |
王启军, 陈建渝. 油气地球化学[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1988. WANG Qijun, CHEN Jianyu. Oil and gas geochemistry[M]. Wuhan: China University of Geosciences Press, 1988. |
[19] |
何生, 叶加仁, 徐思煌, 等. 石油及天然气地质学[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 2010. HE Sheng, YE Jiaren, XU Sihuang, et al. Oil and gas geology[M]. Wuhan: China University of Geosciences Press, 2010. |
[20] |
卢双舫, 张敏. 油气地球化学[M]. 北京: 石油工业出版社, 2008: 174-155. LU Shuangfang, ZHANG Min. Petroleum geochemistry[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2008: 174-155. |
[21] |
王铁冠. 试论我国某些原油与生油岩中的沉积环境生物标志物[J]. 地球化学, 1990, 9(3): 256-262. WANG Tieguan. A contribution to some sedimentary environmental biomarkers in crude oils and source rocks in China[J]. Geochimica, 1990, 9(3): 256-262. doi: 10.3321/j.issn:0379-1726.1990.03.009 |
[22] |
邓运华. 试论中国近海两个坳陷带油气地质差异性[J]. 石油学报, 2009, 30(1): 1-8. DENG Yunhua. Analysis on differences of petroleum type and geological conditions between two depression belts in China offshore[J]. Acta Petrolei Sinica, 2009, 30(1): 1-8. doi: 10.3321/j.issn:0253-2697.2009.01.001 |
[23] |
郑冰, 高仁祥. 塔里木盆地原油碳硫同位素特征及油源对比[J]. 石油实验地质, 2006, 28(3): 281-285. ZHENG Bing, GAO Renxiang. Characteristics of carbon and sulfur isotopes in crude oil and oil-source correlation in the Tarim Basin[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2006, 28(3): 281-285. doi: 10.3969/j.issn.1001-6112.2006.03.016 |
[24] |
刘金萍, 耿安松, 熊永强, 等. 正构烷烃单体碳、氢同位素在油源对比中的应用[J]. 新疆石油地质, 2007, 28(1): 104-107. LIU Jinping, GENG Ansong, XIONG Yongqiang, et al. Application of Free C and H Isotopes in Normal Alkane to Correlation of Oil Sources in Huanghua Depression[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2007, 28(1): 104-107. doi: 10.3969/j.issn.1001-3873.2007.01.029 |
[25] |
孔祥星. 准噶尔盆地南缘西部山前断褶带油源分析[J]. 石油勘探与开发, 2007, 34(4): 413-418. KONG Xiangxing. Oil source of foothill fault-fold structural belt in western part of the southern margin, Junggar Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2007, 34(4): 413-418. doi: 10.3321/j.issn:1000-0747.2007.04.-005 |