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(一)原油地球化学特征

1.牛庄油田

(1)原油族组成与气相色谱特征

牛庄油田原油具有低密度(0.8523~0.86g/cm3)、低粘度(7.95~86.3mPa·s)及低硫(0.26%~0.55%)特征,与邻区王家岗、八面河油田的高硫特征有显著差异(Pang等,2003)。原油饱和烃含量较高(均值57.8%),次为芳烃(均值22.1%)、非烃(13.8%),沥青质含量较低(6.3%)。原油饱和烃气相色谱参数CPI、OEP分别为0.93~1.15、0.~1.07,奇偶优势不明显,多接近1(图2-1);正构烷烃(nC21+nC22)/(nC28+nC29)多数分布于1.1~1.89之间。上述原油物性、族组分与气相色谱特征反映牛庄原油为正常成熟油。

(2)原油甾萜类生物标志物特征

牛庄洼陷原油中甾、萜类生物标志物丰富。原油中甾类化合物具有相似的组成与分布特征,以C27-C29规则甾烷为主要成分,4-甲基甾烷、重排甾烷也相对发育,低分子量孕甾烷系列不发育。原油4-甲基甾烷/C29-规则甾烷值高达0.30~0.61(附表2-1),C29-重排/C29规则甾烷值为0.124~0.2。C27、C28、C29、ααα20(R)异构体呈“V”字形,反映母岩藻类等微生物生源的输入。甾类化合物异构化程度较高,C29甾烷ααα20S/(S+R)值分布范围为0.42~0.52,C29αββ/(ααα+αββ)甾烷20S/(S+R)值分布范围为0.41~0.55,反映原油为正常成熟油。

图2-1 牛庄洼陷部分原油饱和烃总离子流图

原油中的萜类化合物主要为五环三萜类(图2-2),三、四环萜类含量相对较低,C28-三环萜烷/C30-藿烷值为0.019~0.035。原油中伽马蜡烷相对较为发育,伽马蜡烷/C30藿烷值分布范围为0.12~0.53(均值0.30)。该特征与同层段源岩有较大差异。除少数样品外,沙三段中、下亚段烃源岩中伽马蜡烷总体不太发育(Pang等,2003;Li等,2003;庞雄奇等,2004),其中,沙三段中亚段烃源岩伽马蜡烷/C30藿烷值多数小于0.05。原油中甾烷/藿烷值为0.32~1.06(均值0.69),高于沙三段中亚段、下烃源岩(0.23)。上述参数反映,原油与沙三段中亚段烃源岩相关性差,与沙三段下亚段相关性亦不甚好。

图2-2 牛庄洼陷部分原油饱和烃m/z191质量色谱图

牛庄洼陷原油中芳烃化合物主要为萘(8.1%~36.9%,均值22.4%)、菲(8.8%~48.4%,均值22.7%)、屈(1.8%~13.5%,均值4.15%)、联苯、三芴系列即芴(0.46%~5.18%)、氧芴(1.07%~3.48%)、硫芴(1.2%~6.46%),以及三芳甾烷(9.3%~70.6%,均值38.08%)(图2-3),其他芳烃化合物如芘、苯并芘、苯并芴、苯并[a]蒽、荧蒽、苯并荧蒽及北、脱羟基维生素E、惹烯、卡达烯、苯并藿烷等芳烃的含量较低(图2-3)。

图2-3 牛庄洼陷原油中多环芳烃PAHs组成与分布特征

2.中央隆起带

(1)原油族组成与气相色谱特征

中央隆起带原油物性与族组成接近牛庄洼陷,原油中饱和烃为主要成分(32.2%~71.3%),其次为芳烃(12.9%~27.0%)和非烃(4.9%~26.4%),沥青质含量(0.24%~1.77%)最低,多数原油小于1%。原油总体具有饱/芳比相对较高(1.53%~4.07%)、非/沥比相对较低(0.24%~1.77%)的特征,反映原油相对较高的成熟度。

原油饱和烃中正构烷烃既有单峰型,也有不太明显的双峰型(图2-4),体现母源岩多种生源输入的特征。正构烷烃碳数分布范围较宽,一般为nC11-nC38(图2-4)。正构烷烃奇偶优势不太明显,CPl值为0.82~1.20、OEP为0.98~1.17,接近平衡终点值1,反映其为正常成熟度原油。中央隆起带绝大部分原油具有植烷优势(图2-4),Pr/Ph值小于1,分布范围为0.36~0.87,指示烃源岩偏还原性原始沉积环境。但是,中央隆起带沙三段中、下亚段烃源岩具有明显的姥鲛烷优势。Pr/Ph值小于1是东营凹陷沙四段烃源岩及相关原油的普遍特征,Pr/Ph值大于1则是沙三段烃源岩及相关原油的典型特征(Pang Xiongqi等,2003;Li Sumei等,2003)。原油的Pr/nC17值分布范围为0.41~2.0,Ph/nC18值分布范围为0.43~4.29,差异较为明显。

图2-4 中央隆起带代表性原油饱和烃总离子流图

(2)原油甾萜类生物标志物特征

中央隆起带原油中甾类化合物主要包括C27-C29-规则甾烷及4-甲基甾烷系列,低分子量孕甾烷、重排甾烷系列含量相对不高。多数原油具有相似的甾烷指纹分布特征,指示其原始生物先质相同或相似。原油C29甾烷ααα20S/(S+R)值分布范围为0.328~0.605,绝大部分大于0.4;C29甾烷αββ/(ααα+αββ)值分布范围为0.276~0.533。甾烷异构化参数反映原油以正常成熟油为主,少数原油成熟度偏低,如东辛油田东部辛镇构造带。

原油中发育丰富的各类萜类化合物。不同原油饱合烃m/z191质量色谱图有一定的差异,主要体现在伽马蜡烷相对丰度不同(图2-5)。原油伽马蜡烷/C30藿烷值分布范围为0.06~0.54,史南油田、东辛油田营11 块岩性油气藏区等原油中伽马蜡烷含量相对较低,与牛庄、民丰洼陷相邻近的边界大断裂带附件原油相对较高。伽马蜡烷相对含量反映母源岩原始沉积环境和/或水体分层的差异,是区分东营凹陷不同层系烃源岩及相关原油的重要生物标志物。众所周知,东营凹陷沙四段上亚段烃源岩形成于咸水相环境,相关原油具有较高的伽马蜡烷含量,如南部缓坡带八面河、北部陡坡带郑家-王庄等油田的原油(Li Sumei等,2003,2005;Pang Xiongqi等,2003,2004;李素梅等;2004,2005;邱桂强等,2004);沙三段烃源岩形成于相对淡水环境,相关成因原油中伽马蜡烷含量相对较低(Pang Xiongqi等,2003,2004)。与原地沙三段烃源岩相比,中央隆起带不少原油中的伽马蜡烷含量相对偏高,反映沙四段烃源岩程度不等的贡献,其与原油Pr/Ph值偏低相吻合。需要提出的是,位于营11 块大型沙三段岩性油气藏区带的营68井、营101井、营11×58井等井原油的生物标志物特征(如Pr/Ph<1等)与牛庄油田沙三段中亚段岩性油气藏原油的特征相似。

中央隆起带原油中的芳烃化合物的组成与牛庄洼陷原油相似。主要为萘、菲、三芳甾烷化合物系列,其次为三芴系列,个别原油中脱羟基维生素E的含量也较高,反映其成熟度低于其他原油。

图2-5 中央隆起带部分原油饱合烃m/z191质量色谱图

(二)烃源岩地球化学特征

1.可溶有机质族组成特征

烃源岩可溶有机质族组成,一般可提供原始母质生源构成、成熟度和沉积环境方面的信息,是可溶有机质宏观性质的反映。一般情况下随着热演化程度的增加,饱和烃馏分含量增加,非烃、沥青质含量降低。牛庄洼陷沙三段烃源岩可溶有机质以饱和烃为主,含量为31.5%~61.5%,其次为芳烃(8.5%~31.3%,均值18.96%)、非烃(16%~43.3%,均值26.06%),沥青质含量相对最低(0.5%~25.9%,均值8.62%),多数显示正常烃源岩特征。中央隆起带沙三段烃源岩可溶有机质族组成与牛庄洼陷相似,饱和烃含量分布范围33.4%~67.9%,有随成熟度增加而增加的趋势;芳烃和非烃含量分别为15.9%~27.5%、13.1%~33.5%,沥青质含量为1.2%~13%。沙三段中亚段与沙三段下亚段烃源岩的族组成无显著差异。

2.烃类组成与分布特征

牛庄洼陷沙三段烃源岩饱和烃总离子流图显示,正构烷烃一般为单峰型,个别为双峰(图2-6)。分析的沙三段多数烃源岩正构烷烃奇、偶优势较为明显,C PI值显示大于1,OEP值则显示一定的偶数碳优势(图2-6)。牛庄洼陷沙三段烃源岩的Pr/nC17、Ph/nC18值具有一定的差异,一般小于1。Pr/nC17和Ph/nC18值有随埋深增加而增加的趋势。牛庄洼陷沙三段烃源岩饱和烃的一个显著特征是,具有较高的Pr/Ph值(图2-6),除个别烃源岩样品小于1外,多数都大于1,Pr/Ph值分布范围为1.11~10.13,这与该洼陷沙三段的原油普遍小于1形成鲜明的对比。

图2-6 牛庄洼陷沙三段烃源岩饱和烃总离子流图

中央隆起带沙三段烃源岩特征与牛庄洼陷较为相似。例如,中央隆起带沙三段中亚段、下亚段烃源岩也有相对较高的Pr/Ph值(一般大于1),仅个别样品小于1,可能侵染了沙四段成因的油气(泥岩裂隙输导),如营691井(2864m)。利津洼陷沙三段烃源岩也具有姥鲛烷优势,Pr/Ph值一般大于1;而沙四段烃源岩具有植烷优势,Pr/Ph值一般小于1,该特征与牛庄洼陷相似,牛庄洼陷沙四段烃源岩Pr/Ph值分布范围一般为0.09~0.89(Pang等,2003)。

图2-7反映东营凹陷沙三段中亚段烃源岩CPI值在埋深小于3200m时普遍较为离散,超过这一埋深后才逐渐接近1,表明至少部分沙三段中亚段烃源岩热演化程度相对不高。但是,东营凹陷沙三段、沙四段烃源岩CPI值特征可能不仅反映烃源岩的热演化特征,也与母源岩生源性质有关。

图2-7 东营凹陷烃源岩饱和烃CPI、OEP值与埋深的关系

牛庄洼陷烃源岩中的甾类化合物包括C27-C29-规则甾烷、重排甾烷、C20-C21-孕甾烷系列及4-甲基甾烷系列。埋藏较浅的样品的甾烷异构化程度相对较低,对沙三段中亚段烃源岩而言,一般埋深大于3100m的烃源岩才接近成熟的起始门限(C29αααα甾烷20S/(S+R)≥0.3)。此后的烃源岩重排甾烷丰度开始增加。

牛庄洼陷烃源岩中的萜类化合物包括倍半萜、三环萜烷、藿烷系列等,以五环三萜中的藿烷系列为主(图2-8),其中又以C30-αβ藿烷占绝对优势,其次为C29-αβ藿烷。牛庄洼陷沙三段中、下亚段烃源岩藿烷系列的显著特征是伽马蜡烷含量较低,除牛87、牛872井外,牛庄洼陷沙三段中亚段烃源岩的伽马蜡烷/C30藿烷值为0.034~0.049;沙三段下亚段烃源岩的对应值为0.036~0.119。沙三段下亚段烃源岩的丰度稍高于沙三段中亚段。牛87井3132m 层段烃源岩伽马蜡烷/C30藿烷值为0.296、牛872井2989.1m 和3147.12m 烃源岩则分别为0.127和0.118,该两井伽马蜡烷值相对偏高。因牛庄沙三段中、下亚段源岩伽马蜡烷含量低具有普遍性,且牛872井有些层段(3074m,3202.6m)所测得的伽马蜡烷含量并不高。综合分析认为,井位很近的牛87、牛872井个别层段所测样品的偏高可能是与断裂、裂隙有关的油气运移污染所致。两井相对高值的样品一般灰质含量较高,此类岩性脆性较泥岩强,易发现断裂并产生裂隙。

图2-8 牛庄洼陷烃源岩饱和烃m/z191质量色谱图

中央隆起带沙三段烃源岩甾萜类化合物分布特征与牛庄洼陷相似。中央带沙三段中、下亚段源岩同样显示较低的伽马蜡烷含量,伽马蜡烷/C30藿烷值为0.02~0.07,烃源岩中三环萜烷的含量相对较高。从甾烷异构化参数看,分析的绝大部分岩样已进入生油窗。

分析沙三段源岩中芳烃化合物的组成与分布与原油总体相似,即主要化合物为萘、菲、三芳甾烷系列,其次为屈、联苯、三芴(芴、氧芴、硫芴),其他芳烃化合物含量较低。其中,不同烃源岩萘、菲、三芳甾系列丰度相差较大,主要反映烃源岩成熟度的差异。

(三)油源对比

长期以来,人们一直认为牛庄洼陷是东营凹陷岩性油气藏最为发育的洼陷,油气主要为沙三段成因(张春荣,1989)。但原油烃类组成与分布的剖析表明,牛庄油田油气成因较复杂。

1.牛庄洼陷

牛庄油田多数原油埋深超过3000m,原油成熟度相对较高,反映烃源岩已达到较高的热演化程度。本研究集的2906~3324m沙三段中亚段烃源岩具有较高的CPI、OEP值,甾烷异构化参数与原油相关性较差(图2-9)。沙三段下亚段烃源岩的热演化特征与沙三段中亚段有一定相似性,与沙四段上亚段差异明显。埋深>2700m的沙四段上亚段烃源岩开始接近成熟,但沙三段下亚段热演化相对滞后,C29甾烷αββ/(ααα+αββ)表现得最为明显(图2-9d),这可能与生源及成烃环境有关。与邻近王家岗、八面河原油相比,牛庄原油成熟偏高。对比CPI、OEP与甾烷异构化参数,初步判断本区原油甾烷异构化参数受初次运移分馏效应的影响较小。成熟度对比显示,埋深大于2700m的沙四段烃源岩、埋深超过3000m甚至更深的沙三段下亚段烃源岩为牛庄原油可能的主力烃源岩。

图2-9 牛庄油田及邻区原油及烃源岩的热成熟度对比

Pr/nC17与Ph/nC18相关图显示(图2-10a),牛庄洼陷、王家岗及八面河油田原油聚类相关,上述原油与沙四段烃源岩似乎更有密切关系。Pr/Ph与DPT/P(二苯并噻吩/菲)相关图揭示(图2-10b),牛庄油田原油与沙四段烃源岩具有无可置疑的成因联系,而沙三段中、下亚段烃源岩因具有较高的Pr/Ph值(>1)与牛庄等原油几乎无相关性。以上对比至少表明,牛庄油田原油饱和烃中相当量组分特别是链烷烃,主要来自沙四段烃源岩。

反映烃源岩原始沉积环境的另一重要参数三芴系列的相对含量进一步显示,沙三段中亚段烃源岩非牛庄油田原油的有效烃源岩,其具有较高的氧芴含量,反映偏氧化性原始沉积环境。牛庄油田原油与沙四段上亚段、沙三段下亚段烃源岩成因联系。

图2-10 牛庄洼陷油—岩对比图

正如前文所指出,牛庄原油中检测到相当量的伽马蜡烷,除个别岩样外(不排除靠近断层的裂缝运移烃侵染),沙三段中、下亚段烃源岩中该化合物含量甚微(图2-11b)。沙四段上亚段烃源岩中伽马蜡烷相对含量较高,特别是埋藏相对浅、成熟度不太高的烃源岩(Li等,2004;李素梅等,2005)。与之相对应,位于牛庄洼陷南斜坡构造高部位的八面河油田原油具有较高的伽马蜡烷含量,伽马蜡烷/C30藿烷值为0.656~1.042,反映一定量未熟—低熟沙四段成因烃类的贡献(Pang等,2003;Li等,2003;庞雄奇等,2004)。处于牛庄洼陷与其斜坡带过渡地带的王家岗油田原油中伽马蜡烷丰度变化范围较大,但仍远高于沙三段烃源岩(图2-11b),反映深层沙四段烃源岩的贡献。

图2-11 牛庄洼陷原油、烃源岩生物标志物分布特征

甾烷、藿烷相对比值是一与成熟度及生源相关的参数,图12a显示不同成熟度原油及沙四段烃源岩C29甾烷/C30藿烷分布范围较宽,但沙三段中、下亚段烃源岩变化不大,反映甾类化合物的生物先质如藻类微生物输入不及沙四段。较之于沙四段烃源岩,牛庄原油中相对较高的甾类化合物表明沙四段烃源岩有所贡献。此外,参数2XC24-四环/C26-三环萜烷清楚地反映牛庄原油与沙四段烃源岩较好的相关性(图2-11b)。

研究区具有层位标定意义的生物标志物或参数(如Pr/Ph等)几乎一致显示,牛庄油田原油中沙四段烃源岩的贡献,而预测可能为主力烃源岩的沙三段的成烃贡献标志物反而不太突出。从牛庄与部分王家岗原油中4-甲基甾烷/C29-规则甾烷稍有优势(图2-11a),与沙三段下亚段烃源岩相对较高的4-甲基甾烷含量较为吻合,可判断沙三段下亚段烃源岩也是有成烃贡献的。另外,从牛庄原油的低硫而八面河、王家岗原油的相对高硫特性来看,似乎不能排除牛庄原油中沙三段烃源岩的贡献。

2.中央隆起带

中央隆起带原油可能的油气来源,包括相邻生油洼陷——利津洼陷、牛庄洼陷、民丰洼陷及其原地烃源岩,烃源岩层位可为沙三段中、下亚段和沙四段上亚段。关键问题是,原地烃源岩供烃的可能性、主要的供油层位与部位以及隐蔽油气藏的油气来源等。

分析表明,中央隆起带原油普遍具有混源特征。饱和烃总离子流图显示,原油一般都具有植烷优势(即Pr/Ph<1),而中央隆起带原地沙三段中、下亚段烃源岩一般都具有姥鲛烷优势(即Pr/Ph>1),此系东营凹陷沙三段烃源岩的普遍特征。东营凹陷沙四段上亚段烃源岩一般具有Pr/Ph<1的特征。迄今为止,尚未有油气运移分馏效应导致Pr/Ph值显著变化的报道,且姥鲛烷、植烷仅相差一个碳,为分子量十分接近的同系物,油气运移不太可能导致化合物丰度产生倒置的变化。显然,中央隆起带原油中普遍混有沙四段成因原油。伽马蜡烷/C30藿烷值也反映原油中不同程度地混合了沙四段烃源岩所生烃,特别是靠近边界大断裂带附近的原油。中央隆起带沙三段烃源岩的伽马蜡烷/C30藿烷值分布范围为0.02~0.07,反映伽马蜡烷不甚发育;原油的对应参数值为0.06~0.54(均值0.21),变化范围较宽,部分原油丰度远高于烃源岩。提出重视的是,位于营11块大型岩性油气藏发育区的营101井、营11斜58井、营77井原油和史南油田史106井等井沙三段中亚段具有自生自储性质的原油的Pr/Ph<1,都反映了沙四段烃源岩的贡献,说明地下油气可能无所不通,即使是隐蔽的岩性油气藏,其自生自储也是相对的概念。

中央隆起带原油正构烷烃奇偶优势不明显,显示正常油特征,而本研究分析的中央隆起带沙三段烃源岩的正构烷烃普遍具有一定的奇偶/偶奇优势,多数样品偏离平衡值1较远。例如,史南地区3200~3300m 沙三段中亚段泥岩CPI值为1.20~1.27。该特征一方面与母源岩热演化程度有关,另一方面也可能与母源岩特定的性质有关。中央隆起带2700m附近沙三段中亚段烃源岩甾烷异构化程度较低,C29甾烷ααα20S/(S+R)值为0.13~0.16(附表2-3),属未熟烃源岩,而牛庄洼陷沙四段烃源岩在该埋深时已进入大量生烃的门限阶段(庞雄庞等,2001)。中隆隆起带烃源岩埋深3000m后,C29甾烷αββ/(ααα+αββ)值(大于0.3)开始与原油接近。其中,营691井两个岩样例外,C29甾烷αββ/(ααα+αββ)值高于同区埋深更高的烃源岩,其Pr/Ph(<1)等其他参数也出现反常,因本研究中所分析的所有沙三段样品及先前分析的同区大量样品中,沙三段烃源岩一般都以Pr/Ph>1为特征,认为营691井烃源岩已为运移烃所侵染。这从另一角度提供了该区原油具有混源特性的依据。多项成熟度参数对比表明,中央隆起带原油与原地埋深大于3000~3150m的烃源岩成熟度相当,与牛庄、利津洼陷埋深大于3100~3150m的沙三段中亚段烃源岩(大量生烃起始阶段)成熟度开始接近。

东营凹陷沙三段中亚段与沙三段下亚段烃源岩虽然总体为淡水环境,但生物标志物显示,古沉积环境的氧化还原电位仍有差异。三芴系列相对分布揭示,中央隆起带及相邻的牛庄洼陷与利津洼陷沙三段中亚段烃源岩一般具有较高的氧芴含量,仅少数样品点例外,揭示沙三段中亚段烃源岩原始沉积环境氧化性较强。中央隆起带原油与沙三段中亚段烃源岩相关性总体较差,与沙三段下亚段及沙四段烃源岩聚类相对较好(图2-12),反映前者不可能为主力烃源岩。

图2-12 中央隆起带原油、东营凹陷烃源岩三芴系列相对分布

将中央隆起带原油与原地沙三段烃源岩(原地沙四段受取样所限)及相邻的牛庄洼陷、利津洼陷的沙三段与沙四段烃源岩进行了进一步的对比。参数伽马蜡烷/C30藿烷、Pr/Ph、2xC24四环/C26-三环萜烷及甾烷/藿烷等值显示,多数原油与原地沙三段烃源岩的聚类效果不及与相邻生油洼陷中的沙四段烃源岩(图2-13),中央隆起带不同部位的原油几乎程度不等地全部混有沙四段成因的油气,局部地区沙四段成因的油气贡献量较大。

油源对比结果表明,中央隆起带原油主要源自埋深超过3000~3100m的沙三段中亚段、下亚段与沙四段上亚段烃源岩,营ll块、史南等原油中沙三段成因的油气相对较多,边界断裂带附近原油中沙四段上亚段烃源岩的贡献量相对较大。由于原油、烃源岩可溶物中烃类化学成分种类多样,同种烃类在不同样品中的丰度可有很大差异(庞雄奇等,2001;Li等,2003),在出现不同成因或相同成因不同成熟度的原油的混源聚集时,利用生物标志物进行油源对比时要避免出现片面性错误,应注意多项指标综合运用及结合实际地质条件。图2-14中,中央隆起带多数原油显示与沙三段烃源岩相关性不及沙四段,并不意味沙三段(主要是沙三段下亚段)非主力烃源岩之一,有些指标只是放大了与其相关的母源岩的某些特性。

图2-13 中央隆起带原油、烃源岩生物标志物分布特征对比

油气藏目前的赋存状态是油气成藏过程的最后反映,通过油气藏静态特征研究可以解析油气成藏机理,建立油气成藏模式。

1.源岩特征

滨南玄武岩距离滨南-利津洼陷中心仅25km。该洼陷是长期继承性发育的一级生油洼陷,其周围已发现了利津、胜坨、梁家楼、单家寺、东辛、史南、王庄、滨南等十六个油田,构成济阳坳陷最大的油气富集区(图7-2),可见滨南-利津洼陷油源条件极为优越。

图7-1 滨南玄武岩区域构造位置图

图7-2 东营凹陷生油洼陷及油气分布图

利津洼陷主要发育Es41、Es33、Es32和Es31四套烃源岩。这四套烃源岩具有厚度大、有机质类型好(除Es31较差外)、有机质丰富、成熟度较高以及生烃和排烃强度较大等特征,且从早到晚有机质类型变差,有机碳、成熟度、生烃强度和排烃强度逐渐降低(表7-1)。

滨南-利津洼陷Es3烃源岩与Es4烃源岩相比具有Tm/Ts、αααC29(20S/20S+20R)相对较低之特征,表明Es4烃源岩较Es3烃源岩成熟度高(表7-2)。

表7-1 东营凹陷各洼陷烃源岩基本特征

表7-2 利津洼陷、博兴洼陷和牛庄洼陷烃源岩生物标记物特征

玄武岩上覆油页岩有机质丰度高、成熟度低。生物标记物研究发现,油页岩的Tm/Ts和αααC29(20S/20S+20R)分别为2.~10.12、0.19~0.31,泥质白云岩的Tm/Ts和αααC29(20S/20S+20R)分别为2.31、0.33(表7-3,图7-3)。另外,Pr/Ph较低(在0.28-0.70之间),为还原环境;γ蜡烷/C30藿烷相对较高(在0.27-0.36之间),表明为高盐环境,可能与水下火山喷溢有关。

过渡金属催化作用也可导致玄武岩上覆油页岩早熟而生烃。经过油源对比发现,该区油气来源于利津洼陷的Es3、Es4烃源岩和滨南玄武岩上覆油页岩,且与玄武岩上覆油页岩关系更为密切(图7-4,图7-5)。

综上所述,滨南玄武岩-烃源岩组合体油藏之油气来源于滨南-利津洼陷和玄武岩周围源岩。它们各具特色,其中滨南-利津洼陷烃源岩具有厚度大、埋藏深、成熟度高、生烃

表7-3 滨南Es3玄武岩-烃源岩、原油及砂岩油藏原油生物标记物特征

图7-3 滨南玄武岩上覆烃源岩饱和烃色谱图

图7-4 滨南玄武岩-烃源岩组合体油藏原油饱和烃色谱图

时间早等优点,但距滨南玄武岩相对较远,对运移不利,且有机质丰度较低。尽管滨南玄武岩周围烃源岩厚度较小、成熟度较低,但具有有机质丰富、距离近等优越条件。

2.储层特征

滨南玄武岩区主要发育玄武岩和白云质角砾岩储集岩,并以前者为主,储集空间主要包括角砾间孔、次生溶孔、原生气孔和构造裂缝等四种。其中,角砾间孔大小相差悬殊,

且很不规则,直径可达4.5cm左右,裂缝宽度达2.5cm,溶孔最大也达3cm,气孔一般在0.2~0.8cm之间。白云质角砾岩储集空间主要为角砾间孔,溶孔相对不发育,角砾间孔不规则,呈撕裂状,直径一般为1~3cm。玄武岩和白云质角砾岩的储层非均质性都非常强,如滨674、滨676井玄武岩(及白云质角砾岩)孔隙度最大可达35.8%,最小只有1.5%,平均为21.0%;渗透率最大可达2550×10-3μm2,最小仅有0.0013×10-3μm2,平均为27.41×10-3μm2,孔隙度与渗透率有较好的正相关关系(图7-6)。

滨南玄武岩-烃源岩组合体油气分布非常复杂,油层厚度变化大(最厚45m,平均13.46m)、平面分布不连贯(呈区块分布)以及油水界面不统一等(图7-7,图7-8),而各个区块油层厚度中心基本对应着火山口。该区油气分布受玄武岩相带和次生溶蚀作用控制,其中主要储集相带为火山口相,其次为火山斜坡亚相,最差为边缘亚相。因为火山口相主要由火山角砾岩和集块岩组成,主要发育较大、连通性很好的角砾间孔和溶孔。

图7-5 滨南玄武岩-烃源岩组合体油藏油源对比

图7-6 滨南玄武岩及白云岩孔隙度-渗透率关系图

3.运移通道

运移通道是油气藏形成的必要条件之一,它是将烃源岩与储集层连接起来不可缺少的桥梁。滨南玄武岩区发育三种油气运移通道。

砂体:滨南玄武岩位于利津洼陷的最西端,利津洼陷与滨南玄武岩之间Es3发育许多砂岩油藏,如滨南油田(图7-2),这充分说明这些砂体具有很好的储集性,并对滨南玄武岩油气藏的形成起到过运移通道作用。

断层(及裂隙):从构造位置上看,滨南玄武岩位于滨南-利津断裂带西端,滨南断层是滨县凸起的边界断层,北东东走向、南倾。该断层形成于Es3,并且在Es3活动最强烈(断距达5000m,生长指数为3.23)(表7-4,表7-5)。它对区内古近—新近系的沉积、次级断裂的形成及火山活动(滨南Es3下部玄武岩)起到控制作用,受其控制发育了四条继承性活动到新近系的断层,这四条断层在平面上呈雁行排列(图7-1)。Ed早期,滨南断层落差最大只有25m(图7-9),晚期达142m(图7-10)。另外,根据沉积埋藏史和生烃史分析发现利津洼陷生烃期为Ed沉积初期,即滨南断裂的活动时间与利津洼陷的生烃时间相匹配,对油气运移起到很好的通道作用。

玄武岩溶蚀带:虽然玄武岩原生空隙比较发育,但它们多处于孤立状态,连通性很差,对油气储集意义不大。所以,后期的构造和溶蚀作用等对玄武岩储集性改造非常重要。玄武岩溶蚀带是经有机酸溶蚀而形成的具有较高孔隙度和渗透率的玄武岩。

图7-7 滨南地区沙三段玄武岩东西向油藏剖面图

图7-8 滨南地区沙三段玄武岩南北向油藏剖面图

表7-4 滨南玄武岩区和纯西辉长岩区主要断层几何要素

表7-5 滨南玄武岩区和纯西辉长岩区主要断层生长指数

图7-9 东营凹陷西部沙三段东营组沉积早期断层落差图

图7-10 东营凹陷西部沙三段东营组沉积晚期断层落差图

研究表明,滨南地区玄武岩油层主要集中于玄武岩角砾或气孔构造发育处,这些相带的共同特征是蚀变强烈、溶蚀孔洞丰富和油气富集。滨南玄武岩溶蚀带厚度变化较大(最大约70m),并有多个厚度中心。玄武岩蚀变带不同于一般的不整合面,因为不整合面只是一个地质界面,厚度很小,对油气运移作用相对有限。所以,玄武岩蚀变带不仅是滨南玄武岩-烃源岩组合体油气最主要的储集相带,也是玄武岩区的主要运移通道。