珠江口盆地烃源岩及原油新四环萜烷组合模式

马 宁，侯读杰

(海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室 中国地质大学，北京 100083)

引 言

关于珠江口盆地的油源特征前人已做过许多研究［1－4］，主要根据碳同位素分布、C30-4-甲基甾烷及双杜松烷(W、T)化合物含量的差异划分不同类型的原油。张水昌等［3］2004年对珠江口盆地东部原油和烃源岩生物标志化合物特征进行了精细解剖，发现了2类原油，一类来自于文昌组中深湖相烃源岩的原油，另一类原油具有高丰度的双杜松烷，同时含有一定量的C30-4-甲基甾烷，这类原油被认为是文昌组烃源岩和恩平组烃源岩的混源产物。傅宁、李友川等［1，4］根据原油中 C30-4-甲基甾烷及双杜松烷(W、T)化合物的含量将惠州凹陷及邻区原油分为3类，第1类油源为文昌组中深湖相烃源岩，第2类油源为文昌组和恩平组烃源岩的混源，第3类油源为恩平组烃源岩，四环萜烷在原油和烃源岩中均有分布。许多研究表明，高丰度的C24四环萜烷可能指示陆源有机质的输入［5－6］。同时也有一些研究表明，原油中相对高丰度的C24四环萜烷可能指示碳酸盐或蒸发的沉积环境［7－9］。早在1992年Woolhouse等人［10］在第三系的原油中鉴定出了 C24-脱-A-奥利烷、C24-脱-A-羽扇烷等新的四环萜烷系列化合物。近几年，A.Bechtel在Lake Sarbsko的全新统沉积序列中也发现了脱-A-奥利烷［11］。2010年Samuel在三叠系的原油中检测出C24-脱-A-奥利烷以及新的C27四环萜烷类化合物［12］。作者在对珠江口盆地珠一坳陷的烃源岩及原油地球化学特征进行研究时，在原油和烃源岩中也发现了这2类新四环萜烷化合物，这类新四环萜烷的组合模式在惠州凹陷中首次提出，对研究珠江口盆地原油的成因与来源具有重要指导意义。

1 地质背景

珠江口盆地位于南中国海的北部，为中、新生代含油气盆地。研究区惠州凹陷及邻区位于珠江口盆地北部的珠一坳陷内，区内已发现多个油田及含油构造。新生界地层从老到新共分为8个组，依次为神狐组、文昌组、恩平组、珠海组、珠江组、韩江组和粤海组及上新统万山组［14－15］。主要发育2套不同的生油岩系，分别为文昌组的湖相泥岩及恩平组的河湖沼泽相煤系泥岩。其中文昌组中深湖相泥岩有机质丰度高、生烃潜力大、有机质类型为Ⅱ1型，是本区的主力烃源岩。海陆过渡相地层珠海组、海相地层珠江组和韩江组为本区主要储油层。本次研究中所采用的泥岩样品分别取自珠一坳陷中不同深度的文昌组和恩平组烃源岩，原油样品分别来自于惠州凹陷、番禺4洼及恩平凹陷的各个油田及含油构造。原油取样层位主要分布在恩平组、珠海组、珠江组上、珠江组下、珠江组和韩江组。

2 烃源岩地球化学特征

2.1 烃源岩生烃潜力

文昌组和恩平组是本区主要的生油岩系。文昌组主要发育中深湖相和滨浅湖相2类沉积相带的烃源岩。文昌组中深湖相泥岩有机碳含量(TOC)为1.3% ～4.5%，生烃潜力(S1+S2)为7.6～28.9 mg/g，有机质类型为Ⅱ1型和Ⅱ2型(图1)。文昌组滨浅湖相烃源岩有机碳含量为0.3%～3.4%，生烃潜力小于4.2 mg/g，有机质类型为Ⅱ2型。在烃源岩有机碳含量一定时，文昌组滨浅湖相烃源岩生烃潜力远小于中深湖相烃源岩的生烃潜力。可见，优质烃源岩的分布受沉积环境的控制，有机质丰度高、生烃潜力大、有机质类型好的烃源岩主要分布在文昌组中深湖相恩平组主要发育偏氧化环境的河沼相煤系泥岩，暗色泥岩有机碳含量变化较大，为0.2% ～10.0%，生烃潜力变化范围为0.1～20.0 mg/g。根据煤系烃源岩划分标准，可将本区烃源岩划分为好烃源岩、中等烃源岩和差烃源岩3种类型。其中恩平组有一部分样品为好烃源岩，大多数样品落在中等烃源岩区域。恩平组有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主，生油潜力不及文昌组中深湖相泥岩。

图1 文昌组和恩平组有机质类型划分

2.2 烃源岩中新四环萜烷的组合模式

m/z=191质量色谱图中显示了一系列萜烷类化合物，包括常规的C19—C26三环萜烷及C24四环萜烷，在C24和C25三环萜烷之间以及C26三环萜烷之后分别出现了2类新的化合物X和Y(图2)。图3中列出了这2种化合物的质谱特征。X、Y化合物的分子离子峰分别为m/z=330，m/z=372，分别对应于C24和C27的碳数范围。X化合物质谱图以m/z=191为基峰，具有m/z=177、315、206等特征碎片，Y化合物质谱图以m/z=191为基峰，具有m/z=357、329、219、205、177 等特征碎片。根据这2种化合物的出峰位置以及文献中报道的这2种化合物的质谱图［10，12］，可以确定 X、Y 这 2 种化合物分别是文献中提到的C24－脱－A－奥利烷和新C27四环萜烷。

图2 烃源岩m/z=191三环萜烷及四环萜烷分布

图3 X和Y化合物的质谱图及结构

研究表明，X、Y化合物丰度的变化与有机质的来源密切相关，能够指示有机质的陆源输入。X、Y化合物在不同层位、不同沉积相带的烃源岩中具有不同的分布模式，可作为识别不同层段、不同相带烃源岩的有利指标。

文昌组中深湖相的烃源岩中X、Y化合物在m/z=191质量色谱图中的相对丰度最低(图4)，X/X+C24的比值小于0.2，在m/z=191萜烷系列化合物中从X到C25三环萜烷呈现上升的趋势，C26三环萜烷到Y呈现下降的趋势。双杜松烷(W，T)是高等植物树脂输入的标志，在东南亚原油和源岩中广泛存在［3］。文昌组中深湖相烃源岩中基本没有检测到W、T树脂化合物，说明陆源输入有机质的贡献较小。4－甲基甾烷主要来源于沟鞭藻或定鞭金藻微藻中的4α－甲基甾醇［13］，文昌组中深湖相烃源岩含有丰富的C30－4－甲基甾烷，反映了水生生物的主要贡献。C27、C28、C29规则甾烷分布中以C27甾烷占优势。

图4 LF13－2－1(3150～3180 m)文昌组中深湖相泥岩生物标志化合物

恩平组河沼相煤系烃源岩中X、Y化合物的相对丰度远高于文昌组中深湖相烃源岩，X/X+C24的比值大于0.6，在m/z=191萜烷系列化合物中从X到C25三环萜烷呈现下降的趋势，C26三环萜烷到Y呈现上升的趋势(图5)。源岩中C30－4－甲基甾烷含量微弱，具有高丰度的T化合物。C27、C28、C29规则甾烷分布呈不对称“V”字型及反“L”型，烃源岩母质输入以陆源高等植物为主。

图5 HZ19－1－1(4364－4400)恩平组煤系泥岩生物标志化合物

3 油源研究

根据本区原油样品中新四环萜烷的组合模式及甾烷、双杜松烷等生物标志化合物的特征，将本区原油分为3类，分别为A类、B类和C类，A类来源于文昌组中深湖相烃源岩供油;B类为文昌组中深湖相烃源岩与恩平组河沼相烃源岩的混源油;C类来源于以陆源高等植物输入为主的恩平组河沼相烃源岩供油。

不同生源原油的生物标志化合物的分布特征有较大差异，原油中X、Y化合物的丰度也不相同。从A类原油到C类原油，m/z=191质量色谱图中显示X、Y化合物的相对丰度逐渐增加(图6)。

图6 研究区3类原油生物标志化合物分布

A类原油X、Y化合物的分布特征与文昌组中深湖相烃源岩相似，在m/z=191萜烷系列化合物中从X到C25三环萜烷呈现上升的趋势，C26三环萜烷到Y呈现下降的趋势。含有高丰度的C30－4－甲基甾烷，C30－4－甲基甾烷/C29规则甾烷比值大于1.0，双杜松烷的相对丰度较低，T/C30藿烷比值小于0.5，C27、C28、C29规则甾烷分布中以 C27甾烷占优势。

B类原油中有较高丰度的X、Y化合物，X/X+C24的比值分布在0.27～0.61，m/z=191萜烷系列化合物中从X到C25三环萜烷呈现下降的趋势，C26三环萜烷到Y呈现下降或上升的趋势。含有高丰度的C30－4－甲基甾烷，C30－4－甲基甾烷/C29规则甾烷比值大于1.0，同时也含有高丰度的双杜松烷(T)化合物，T/C30藿烷比值大于0.5。C27、C28、C29规则甾烷分布中以C27甾烷占优势，表现为文昌组中深湖相烃源岩与恩平组河沼相烃源岩混源的特征。

以陆源有机质输入为主的C类原油中X、Y化合物的相对丰度最高，X/X+C24的比值分布在0.72～0.81。在m/z=191萜烷系列化合物中表现为从X到C25三环萜烷呈现下降的趋势，C26三环萜烷到Y呈现上升的趋势。C30－4－甲基甾烷的丰度极低，C30－4－甲基甾烷/C29规则甾烷比值小于1，含有高丰度的双杜松烷(T)化合物，C27、C28、C29规则甾烷分布中以C29占优势。

4 结论

(1)珠江口盆地中优质烃源岩的发育主要受沉积相带的控制，文昌组中深湖相烃源岩有机质丰度高，生烃潜力较大，是主力烃源岩层。

(2)在原油和源岩抽提物中检测出了X、Y 2类化合物。通过鉴定确定这2种化合物分别是文献中提到的C24－脱－A－奥利烷和新C27四环萜烷。研究表明，X、Y化合物丰度的变化与有机质的来源密切相关，能够指示有机质的陆源输入。文昌组中深湖相的烃源岩中X、Y化合物在m/z=191质量色谱图中的相对丰度最低;恩平组河沼相煤系烃源岩中X、Y化合物的相对丰度远高于文昌组中深湖相烃源岩。

(3)X、Y化合物的组合模式可作为识别不同层段、不同相带烃源岩的有利指标，结合甾烷、双杜松烷等生物标志化合物的特征，将本区原油分为3类，A类原油来源于文昌组中深湖相烃源岩，X、Y化合物含量较低;B类原油含有较高丰度的X、Y化合物，为文昌组中深湖相烃源岩与恩平组河沼相烃源岩的混源油;C类原油中X、Y化合物的丰度最高，为恩平组河沼相烃源岩供油。

［1］傅宁，李友川，汪建蓉.惠州凹陷西区油源研究［J］.中国海上油气(地质)，2001，15(5):322 －328.

［2］郭伯举，谢家声，向凤典.珠江口盆地珠一坳陷含油气系统研究［J］.中国海上油气(地质)，2000，14(1):1－7.

［3］张水昌，龚再升，梁狄刚，等.珠江口盆地东部油气系统地球化学－油组划分－油源对比及混源油确定［J］.沉积学报，2004，22(增刊):15 －25.

［4］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):830－842.

［5］Philp R P，Gilbert T D.Unusual distribution of biological markers in an australian crude oil［J］.Nature，1982，299:245－247.

［6］Zhang S，Huang H.Geochemistry of palaeozoic marine petroleum from the Tarim Basin，nw China:part 1.oil family classification［J］.Organic geochemistry，2005，36(8):1204－1214.

［7］Connan J，Bouroullec J，Dessort D，et al.The microbial input in carbonate－anhydrite facies of a sabkha palaeoenvironment from guatemala:a molecular approach［J］.Organic Geochemistry，1986，10(1－3):29－50.

［8］Clark J P，Philp R P.Geochemical characterization of evaporite and carbonate depositional environments and correlation of associated crude oils in the Black Creek Basin，Alberta［J］.Bulletin of Canadian Petroleum Geology，1989，37(4):401 －416.

［9］Gong S，George S C，Volk H，et al.Petroleum charge history in the lunnan low uplift，Tarim Basin，China –evidence from oil－ bearing fluid inclusions［J］.Organic Geochemistry，2007，38(8):1341 －1355.

［10］Woodhouse A D，Oung J N，Philp R P，et al.Triterpanes and ring－a degraded triterpanes as biomarkers characteristic of tertiary oils derived from predominantly higher plant sources［J］.Organic Geochemistry，1992，18(1):23－31.

［11］Bechtel A，Woszczyk M，Reischenbacher D，et al.Biomarkers and geochemical indicators of holocene environmental changes in coastal lake sarbsko(Poland)［J］.Organic Geochemistry，2007，38(7):1112 －1131.

［12］Samuel O J，Kildahl－ Andersen G，Nytoft H P，et al.Novel tricyclic and tetracyclic terpanes in tertiary deltaic oils:structural identification，origin and application to petroleum correlation［J］.Organic Geochemistry，2010，41(12):1326－1337.

［13］彼得斯 k E，莫尔多万 J M.生物标志化合物指南［M］.北京:石油工业出版社，1995:138.

［14］张迎朝，陈志宏，李绪深，等.珠江口盆地文昌B凹陷及周边油气成藏特征与有利勘探领域［J］.石油实验地质，2011，33(3):297 －302.

［15］徐思煌，朱义清.烃源岩有机碳含量的测井响应特征与定量预测模型——以珠江口盆地文昌组烃源岩为例［J］.石油实验地质，2010，32(3):290－295.