惠州凹陷惠州A构造烃源岩地球化学特征及油源对比

刘 澍， 温华华， 徐国盛， 梁浩然， 史玉玲， 谌 辰， 黄思钦

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学)，成都 610059；2.中海石油(中国)有限公司 深圳分公司，广东 深圳 518054)

惠州凹陷为珠江口盆地典型的富烃凹陷，但近十来年，围绕惠州地区古近系构造转换带和陡坡带的勘探成效并不理想。在“古近系+古潜山联合勘探”思路的指导下，2019年惠西南“双古”油气勘探取得重要进展，首次发现了惠州A构造泛潜山油气藏(即古潜山-古近系复式油气藏)，揭示了该区“双古”层系的巨大勘探潜力[1]。

前人对惠州凹陷有机地球化学方面的研究主要集中于对古近系恩平组和新近系储层中原油来源的探究[2-5],对文昌组和古潜山储层中原油来源研究相对较少。而惠州A构造原油来源的研究几乎为空白，油-源关系并不明确，缺少烃源岩地球化学特征和油-源关系的系统分析。基于此，本文对惠州A构造古近系烃源岩特征和“双古”的油源关系进行系统研究，根据烃源岩生标化合物特征，提出一套区分不同烃源岩的地球化学指标，结合饱和烃色谱和生标化合物特征判断原油母质类型及沉积环境，在此基础上进行油源对比，确定古近系和古潜山储层中原油来源，为下一步油气勘探部署提供依据。

1 地质背景

惠州凹陷位于珠江口盆地珠一拗陷中部，西临西江凹陷，东靠陆丰凹陷，南北为两条隆起带，分别是东沙隆起带和北部隆起带。惠州凹陷由惠北半地堑、惠南半地堑、惠西半地堑和惠西低凸起、惠陆低凸起等构造单元组成。惠西半地堑发育多个富烃凹陷，惠州A构造位于惠西半地堑惠州26洼的东南部，由惠州26转换带和惠州27转换带共同控制(图1)。

图1 研究区构造位置图Fig.1 Tectonic location of the study area

惠州凹陷构造演化经历了早期的裂陷期和晚期的拗陷期。研究区文昌组和恩平组沉积时期正值珠琼运动第一幕和第二幕(图2)。研究区新生界地层自下而上发育古近系文昌组、恩平组、珠海组，新近系珠江组、韩江组、粤海组、万山组与第四系。其中，文昌组和恩平组是惠州凹陷两套主力烃源岩层位。文昌期发育大规模半深湖-深湖相沉积，形成了品质极佳的一套烃源岩[3]；恩平期陆源物质输入较为丰富，发育沼泽相、浅湖相沉积。

图2 研究区地层综合柱状图Fig.2 Comprehensive histogram of the study area (据田立新等[1]修改)

2 古近系烃源岩地球化学特征

2.1 烃源岩评价

烃源岩评价是从烃源岩有机质丰度、成熟度和类型3个方面来分析烃源岩品质，划分出优质烃源岩。研究区古近系烃源岩样品实测的镜质体反射率(Ro)与埋藏深度具有较明显的线性关系(图3-A)。文昌组和恩平组的Ro实测值为0.5%～1.1%，表明烃源岩样品处于低-中等成熟阶段。文昌组烃源岩样品有机质类型以Ⅱ1为主(图3-B)，偏向腐泥型，有机碳质量分数(wTOC)为0.37%～6.87%，平均值为2.24%。根据秦建中[6]提出的陆相湖盆泥质烃源岩评价标准(表1)，样品整体为中等-很好品质的湖相烃源岩。研究区恩平组烃源岩样品几乎分布在Ⅱ2-Ⅲ型之间(图3)，有机质类型偏向腐殖型，高等植物输入较为强烈；但恩平组烃源岩wTOC值明显低于文昌组，为0.3%～3.44%(表2)，平均值为1.3%，样品以差-中等品质烃源岩为主。整体而言，文昌组烃源岩品质明显优于恩平组烃源岩。

图3 惠州A构造烃源岩指标特征Fig.3 Evaluation of source rock in Huizhou Structure A

表1 陆相湖盆泥质烃源岩评价指标Table 1 Evaluation index of argillaceous source rocks in continental lake basin

表2 单井各层位wTOC平均值Table 2 Statistics of TOC mean value of each layer in single well

2.2 正构烷烃分布特征

烃源岩生物标志化合物特征可以明确烃源岩沉积环境和母质来源，是区分不同类型烃源岩的重要指标。

古近系烃源岩饱和烃色谱图显示(图4)，文昌组与恩平组烃源岩样品抽提物的正构烷烃碳数分布差异并不大，大部分样品呈现双峰型，仅少量文昌组烃源岩正构烷烃色谱呈后峰型。

图4 文昌组、恩平组烃源岩饱和烃色谱图Fig.4 Saturated hydrocarbon chromatogram of Wenchang and Enping Formation source rocks

文昌组烃源岩正构烷烃的碳数分布为nC12～nC36，前峰在nC15～nC17之间，后峰则在nC25～nC29之间，表明母质应为陆源-水生混合来源[7]。

恩平组烃源岩正构烷烃碳数分布为nC13～nC37，后主峰较前主峰高，指示母质来源以陆源高等植物输入为主，有部分水生低等植物来源[7]。

从姥鲛烷(Pr)和植烷(Ph)的含量(质量分数)比值来看(表3)，文昌组与恩平组烃源岩有明显区别。恩平组Pr/Ph值较高，大于3.0，表明其沉积环境含氧量较高，为典型氧化环境[8-9]。而文昌组烃源岩Pr/Ph值则较低，为2.80～3.11，显示其沉积时期水体含氧量相对较低，还原性略强。图5表明，文昌组烃源岩有机质类型主要为Ⅱ型陆相有机质，沉积环境为弱氧化环境；而恩平组烃源岩几乎全部为Ⅲ型陆源有机质，这与此前烃源岩有机质类型的分析结果较为一致。

表3 HZ-A井烃源岩正构烷烃及类异戊二烯烃参数Table 3 Parameters of normal alkanes and isoprenoids from the source rocks of each horizon in Well HZ-A

图5 烃源岩Pr/nC17-Ph/nC18交汇图Fig.5 Pr/nC17-Ph/nC18 crossplot of the source rocks

2.3 生物标志化合物特征

据三环萜烷(TT)系列参数的分布特征分析，将研究区古近系烃源岩分为3类。

A类为恩平组烃源岩，三环萜烷分布几乎全部以C19TT为主峰(图6)。前人研究表明，煤的三环萜烷以C19TT为主峰[7]，表明恩平组有机质来源和煤相似，以陆源高等植物输入为主，这与图5中样品点分布结果较为吻合。

文昌组烃源岩分为2类(B类和C类)。B类烃源岩(图6中HZ-B)以C21TT或C23TT为主峰，C21TT多存在于淡水湖相烃源岩中，表征母质具有陆源和水生双重来源[7]。C19TT及C20TT较高，指示较丰富的陆源有机质输入，表明其应为浅湖相烃源岩。C类烃源岩(图6中HZ-A)中C23TT占优势，C19TT及C20TT较低，水生来源更加明显，应为半深湖-深湖相烃源岩。

图6 文昌组、恩平组烃源岩三环萜烷分布特征Fig.6 Distribution characteristics of tricyclic terpenes of Wenchang and Enping Formation source rocks

在藿烷系列中，文昌组与恩平组烃源岩差异较大。相对于恩平组，文昌组烃源岩具有较高的新藿烷(Ts)含量(图7)。大量的研究表明新藿烷与富黏土环境相关[10-11]，指示文昌组富黏土的沉积环境。文昌组烃源岩之中也出现两类不同的特征，一类烃源岩奥利烷含量较高，而另一类奥利烷含量极低。奥利烷多存在于浅湖相和三角洲相中，半深湖-深湖相中几乎不含奥利烷[12-13]，表明文昌组具有浅湖相和半深湖-深湖相两类烃源岩。有一点相似的是，文昌组和恩平组烃源岩伽马蜡烷(Ga)含量均较低，指示其淡水沉积环境的特点[14]。

图7 文昌组、恩平组烃源岩藿烷分布特征Fig.7 Distribution characteristics of hopane in the Wenchang and Enping Formation source rocks

烃源岩甾烷的分布也存在着显著差异(图8)。根据规则甾烷的分布特征也可将烃源岩分为3类。A类恩平组烃源岩的规则甾烷统一表现出C29规则甾烷>C27规则甾烷的反“L”构型，4-甲基甾烷含量低，指示高等植物来源。

图8 文昌组、恩平组烃源岩甾烷分布特征Fig.8 Distribution characteristics of steranes in Wenchang and Enping Formation source rocks

B类文昌组烃源岩呈现C27规则甾烷与C29规则甾烷均势的特征，多数样品呈现“V”构型，少部分样品表现出C27规则甾烷略高于C29规则甾烷的特征。C类文昌组烃源岩规则甾烷呈现“V”构型或C29规则甾烷略高于C27的“L”构型，母质陆相来源较B类文昌组烃源岩多。此外，文昌组中还检测到了含量很高的4-甲基甾烷，4-甲基甾烷普遍认为是甲藻和细菌来源[15-16]，母质水生来源的特征较为明显。

基于文昌组与恩平组烃源岩不同类型生物标志化合物特征的差异性，本次研究总结了划分不同类型烃源岩的地球化学指标(表4)，可将研究区烃源岩分为3类：A类恩平组湖沼相烃源岩、B类文昌组浅湖相烃源岩、C类文昌组半深湖-深湖相烃源岩。

表4 研究区烃源岩分类指标Table 4 Classification index of source rocks in the study area

3 “双古”储层原油地球化学特征及来源分析

3.1 原油地球化学特征

本次研究对惠州A构造HZ-A井古近系(包括恩平组、文昌组)及古潜山的储层油样有机地球化学特征进行了系统剖析。

HZ-A井恩平组、文昌组及潜山原油特征主要呈现双峰型和前峰型两类(图9)。恩平组原油的正构烷烃色谱可见明显双峰型特征，文昌组和古潜山原油为前峰型。原油进入储层后运移和热解等作用都会影响正构烷烃分布[17]，结合HZ-A井油气分布、古潜山发现凝析气藏，推测文昌组和古潜山储层遭受了来自古潜山凝析气藏的气侵，气侵作用会使原油正构烷烃色谱呈前峰型。因此，在本次研究中原油正构烷烃色谱不能作为油源对比的有效指标。各层位原油的Pr/Ph比值接近，介于1.92～3.18(表5)，指示沉积环境为弱氧化环境。

图9 原油正构烷烃色谱图Fig.9 Chromatogram of n-alkanes in crude oil

表5 HZ-A井原油正构烷烃及类异戊二烯烃参数Table 5 Parameters of normal alkanes and isoprenoids of crude oil in each layer of Well HZ-A

在萜烷系列中，恩平组原油三环萜烷以C23TT为主峰，文昌组和古潜山原油三环萜烷以C21TT为主峰(图10)，反映恩平组原油有机质应为陆生-水生混合来源，文昌组和古潜山原油水生有机质输入相对较多，结合类异戊二烯烃的图版(图11)，原油均呈现弱氧化环境下的混合有机质来源的特征。

图10 原油三环萜烷分布特征Fig.10 Distribution characteristics of tricyclic terpenes in crude oil

图11 HZ-A井原油Pr/nC17-Ph/nC18图Fig.11 Pr/nC17-Ph/nC18 diagram of crude oil in each layer of Well HZ-A

同时，在藿烷系列中检测到丰富的新藿烷(Ts系列)以及在甾烷系列中检测到相对丰富的重排甾烷，指示其有机质来自氧化的富黏土沉积环境。此外，不同层位的原油规则甾烷均呈现“L”构型(图12)，指示原油的生物来源主要为低等水生生物。原油中也检测出含量极高的4-甲基甾烷，指示甲藻类及低等细菌来源。

图12 原油甾烷特征Fig.12 Sterane characteristics of crude oil

3.2 油源对比

综上所述，研究区HZ-A井中不同层位的原油地球化学特征相似，正构烷烃色谱呈双峰型或前峰型，姥鲛烷和植烷的比值接近，三环萜烷以C21TT或C23TT为主峰，新藿烷、重排甾烷和4-甲基甾烷含量高，表明原油应为同一套烃源岩的产物，为弱氧化环境下沉积，有机质为混合来源或水生植物来源。

系统比对恩平组和文昌组烃源岩特征与原油地球化学特征，结果表明，恩平组原油特征与B类文昌组烃源岩相近，文昌组和古潜山原油特征与C类文昌组烃源岩相似，结合烃源岩和原油规则甾烷三角图(图13)可知，研究区“双古”储层中的原油与文昌组烃源岩亲缘关系较近。因此推断，研究区原油以文昌组烃源岩贡献为主。

图13 研究区烃源岩、原油规则甾烷三角图Fig.13 Triangular diagram showing regular steranes for source rocks and crude oil in the study area

4 结 论

a.文昌组烃源岩沉积环境为弱氧化环境，母质来源为陆生-水生混合型。恩平组烃源岩沉积环境为氧化环境，为陆源有机质。文昌组烃源岩品质整体上优于恩平组。通过生标化合物可将烃源岩分为3类：A类恩平组陆源高等植物输入型烃源岩，正构烷烃单后峰型，萜烷C19TT与C20TT优势，新藿烷系列低，奥利烷几乎不可见，甾烷反“L”构型，低4-甲基甾烷。B类文昌组浅湖-半深湖相烃源岩，正构烷烃呈双峰型，萜烷C21TT或C23TT优势，低碳数三环萜烷含量略高，新藿烷系列高，奥利烷含量高，甾烷系列“V”构型为主，高4-甲基甾烷，重排甾烷略低。C类文昌组半深湖-深湖相烃源岩，正构烷烃呈双峰型，萜烷C23TT优势，低碳数三环萜烷含量较低，新藿烷系列高，奥利烷含量略低，甾烷系列“V”或“L”构型，高4-甲基甾烷，高重排甾烷。

b.文昌组、恩平组和古潜山原油有机地球化学特征相似，三环萜烷C21TT或C23TT优势，表明其陆生-水生混合有机质来源；甾烷呈现出“L”构型，指示原油的生物来源主要为水生低等植物；具有较高的新藿烷和重排甾烷含量，指示淡水沉积环境。油源对比结果表明，研究区原油主要来自文昌组半深湖相烃源岩。