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《中国地质大学》 2009年
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板桥凹陷烃源岩地球化学特征及原油成因研究

张刚庆  
【摘要】: 板桥凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷中北部,是黄骅坳陷主要富生烃凹陷之一,凹陷内沙河街组发育多套生油层系,含油目的层系多,原油多具有“同源不同期、同期不同源”的混源现象。因此,开展精细源岩地球化学和原油成因研究对该区油气勘探具有重要意义。 论文共分五章:第一章为前言,论文在明确了选题意义和研究目的后,对研究领域的国内外进展作了综述;第二章介绍了研究区的区域地质概况;第三章和第四章系统地研究了板桥凹陷沙河街组烃源岩和原油的地球化学特征;第五章在上述研究基础上进行了油源对比和原油成因分类;取得一些结论和认识。 论文所取得的主要成果和认识有: 1、根据岩心录井资料统计分析,板桥凹陷烃源岩空间展布特征:平面上,主要发育在上古林-高沙岭-驴驹河一带,增福台地区和沈青庄地区(沙三后期)。剖面上,沙三期和沙一中期和晚期烃源岩相对较发育,而沙二期砂岩较发育。 2、烃源岩地球化学特征:沙一段源岩有机质丰度较高,但转化率低;沙三段源岩同时具备高丰度和高转化率,是板桥凹陷的主力烃源岩层。显微组分鉴定结果和干酪根热解分析表明,板桥凹陷有机质类型主要为Ⅱ_2型和Ⅲ型,其中沙一中段和沙三段干酪根偏腐泥型,沙一下段偏腐殖型。 饱和烃气相色谱分析结果显示,沙一段正构烷烃分布曲线奇偶优势明显,各种峰型均有,沙二、沙三段以前峰型为主,少数为双峰型。由姥鲛烷植烷三角图判断,沙三段烃源岩以湖沼相成因为主,沙二段和沙一中段烃源岩以淡水湖相成因为主,沙一下段源岩成因环境较复杂。甾萜化合物组成特征表明,板桥凹陷有机质具有陆源高等植物和低等水生生物双重来源特征,且陆源生物比例较高;甾烷/萜烷一般为0.1~0.3,高比例的萜烷说明生油母质菌藻类来源占有相当的比例。甾萜成熟度参数表明,沙一段源岩成熟度主要为未熟-低熟阶段,少数进入成熟阶段,沙二段主要为低熟-成熟阶段,沙三段主要为成熟阶段。烃源岩模拟结果显示,板桥凹陷沙三段现今时期,除了部分钱圈次凹为低熟外,基本上均已达到成熟,甚至高成熟;东营末期,主要生烃凹陷沙三段底界就已经成熟,而顶界烃源岩R_o多为0.5%~0.75%,仅凹陷中心R_o在0.75%~1.0%之间。 根据有机质中镜质体反射率R_o与深度的关系,结合可溶有机质演化特征,将板桥凹陷有机质演化划分为五个阶段:未成熟阶段(R_o<0.5%,对应深度小于2875m)、低成熟阶段(R_o为0.5%~0.7%,对应深度为2875~3500m)、成熟阶段(R_o为0.7%~1.3%,对应深度为3500~4654m)、高成熟阶段(R_o>1.3%,对应深度大于4654m)。 3、原油地球化学特征:根据原油物性数据统计,沙一段、沙二段原油具有低密度、低粘度、低含硫、低沥青质和高凝固点、高含蜡量的“四低二高”特征,为典型的轻质油-凝析油,沙三段原油以轻质油为主,同时含有一定比例的中质油,以密度较高、中-低沥青质含量区别于沙一、沙二段原油。原油族组成以饱和烃为主,饱芳比一般大于2.0,凝析油高达20。色谱分析表明,常规原油的正构烷烃序列组成完整,多以单一的前峰型为主,沙三段原油主峰碳稍微偏后。轻质油和凝析油正构烷烃碳数分布范围很窄。 根据姥鲛烷植烷、Ts/Tm、重排甾烷、伽马蜡烷以及芳烃化合物组成与分布特征,板桥断裂构造带以及板深51井区属于半咸水-咸水的还原-强还原成因环境,其它地区为淡水湖相-湖沼相的弱氧化-还原环境。甾烷萜烷、芳烃化合物组成特征显示,多数原油母质为混合来源,且为成熟原油,部分沙一段原油成熟度相对较低。 原油碳同位素分布范围较宽,为-24.30‰~-31.03‰,板深51井区原油碳同位素较轻,主要分布在-28‰~30‰之间,属于偏腐殖型母质范畴;凝析油碳同位素偏重,分布范围为-24.3‰~-26.2‰,其余地区原油碳同位素分布范围介于前两者之间。 4、原油成因类型:以甾烷、萜烷生物标志化合物分布特征为基础,结合原油碳同位素特征,可将板桥凹陷原油划分成三大类(A凝析油、B轻质油、C正常原油)及A_1、A_1、B_1、B_2、B_3、C_1、C_2、C_3八种次级成因类型。 5、油源对比:运用甾烷萜烷指纹对比法和生物标志化合物参数对比法,结合流体包裹体分析和流体势分析,从原油的成熟度、母源性质及其形成环境等方面对每个次级类型的原油进行了详细地分析。推断A_1、A_2和B_1、B_2类原油为成熟-高熟油,母质为混合来源,形成于淡水-微咸水环境。它们之间主要区别在于成熟度不同,成藏期次不同,但其油源均为凹陷区沙三段成熟烃源岩,A_2类凝析油可能混有白水头方向油源。B_3类轻质油和C_3类正常油相似,母质以陆源有机质生烃为主,形成于微咸水-咸水环境,但C_3类原油母质形成环境比B_3类较为咸化,由高沙岭-驴驹河一带的沙一段和沙三段低熟-成熟烃源岩混合供油。C_1类正常油为淡水湖相成因,母质为混合来源的成熟油,其源岩为大张坨断层附近的沙三段成熟烃源岩,其源岩还以富含粘土为特征。C_2类油为C_1类和C_3类的混合油。
【学位授予单位】:中国地质大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:P618.13

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