天然气地球科学 >

2020 , Vol. 31 >Issue 10: 1437 - 1452

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2020.04.024

天然气地质学

渤海湾盆地济阳坳陷埕岛—桩西潜山油气特征与来源

  • 郭志扬 , 1, 2 ,
  • 刘华 1, 2 ,
  • 程斌 1, 2 ,
  • 杨贵丽 3 ,
  • 徐昊清 3 ,
  • 张芷晴 1, 2
展开
  • 1. 中国石油大学（华东）深层油气重点实验室，山东 青岛 266580
  • 2. 中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580
  • 3. 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东 东营 257015

郭志扬（1994-），男，山东东营人，硕士研究生，主要从事油气藏形成机理与分布规律研究.E-mail：．

收稿日期: 2019-12-29

  修回日期: 2020-04-02

  网络出版日期: 2020-09-30

收起

Characteristics and source of oils and gases in Chengdao-Zhuangxi buried-hill， Jiyang Depression， Bohai Bay Basin

  • Zhi-yang GUO , 1, 2 ,
  • Hua LIU 1, 2 ,
  • Bin CHENG 1, 2 ,
  • Gui-li YANG 3 ,
  • Hao-qing XU 3 ,
  • Zhi-qing ZHANG 1, 2
Expand
  • 1. Key Laboratory of Deep Oil and Gas，China University of Petroleum，Qingdao 266580，China
  • 2. School of Geosciences，China University of Petroleum，Qingdao 266580，China
  • 3. Research Institute of Petroleum Exploration and Development，SINOPEC Shengli Oilfield Company，Dongying 257015，China

Received date: 2019-12-29

  Revised date: 2020-04-02

  Online published: 2020-09-30

Supported by

The National Natural Science Foundation of China （Grant No. 41821002）；The China National Science & Technology Major Project （Grant No. 2016ZX05006-003）；The Fundamental Research Fund for the Central Universities（Grant No. 18CX05019A）.

Fold

本文亮点

潜山油气藏具有多种油气来源和充注成藏方式。为揭示渤海湾盆地济阳坳陷潜山油气藏的形成过程，以油气物性、地球化学特征为基础，分析了埕岛—桩西潜山带的油气来源及充注方式。结果表明：研究区原油来自低等生物为主的湖相烃源岩，天然气为腐泥型干酪根在热解生烃过程中产生的原油伴生气；受多源供烃的影响，油气物性和地球化学特征在不同层系之间无明显差异，但在不同构造带间差异显著。埕北11潜山原油中4⁃甲基甾烷不发育，是埕北凹陷沙三段烃源岩生成的油气沿埕北断层垂向注入而形成；埕北20潜山的原油成熟度相对较低、伽马蜡烷含量高低不等，为来自沙南凹陷沙一段和沙三段的混源油，通过不整合侧向充注而聚集；埕北30潜山和桩海潜山的原油成熟度高，是黄河口凹陷沙三段烃源岩生成的油气沿埕北30断层和供烃窗口充注而形成；桩西潜山的油气来自孤北洼陷沙三段，经桩南断层从供烃窗口充注进入潜山。

本文引用格式

郭志扬 , 刘华 , 程斌 , 杨贵丽 , 徐昊清 , 张芷晴 . 渤海湾盆地济阳坳陷埕岛—桩西潜山油气特征与来源[J]. 天然气地球科学, 2020 , 31(10) : 1437 -1452 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2020.04.024

Highlights

To reveal the formation process of buried-hill reservoirs in Jiyang Depression of Bohai Bay Basin， the hydrocarbon source and charging mode were analyzed based on the physical properties and geochemical characteristics of oil and gas samples in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt. The oils in study area are from lake facies source rock with aquatic organisms， and the gas is oil-associated gas from sapropelic kerogen. Under the influence of multi-source supply， physical properties and geochemical characteristics of oils and gas show significant difference between structural belts but no obvious difference between layers. The 4-methyl sterane is not developed in the oils of Chengbei 11 buried-hill， reflecting that the oils and gases are from Es 3 source rock of Chengbei Sag and charge along Chengbei fault. The oil maturity is relatively low in Chengbei 20 buried-hill with variable content of gammacerane， reflecting the mixed source of Es 1 and Es 3 in Shanan Sag and accumulate laterally by unconformity. The oil maturity is high in Chengbei 30 buried-hill and Zhuanghai buried-hill， which are from Es 3 source rock of Huanghekou Sag and charge along Chengbei 30 fault and hydrocarbon supply window. The oils and gases of Zhuangxi buried-hill are from Es 3 source rock of Gubei Subsag and charge through hydrocarbon supply window.

0 引言

潜山油气藏是我国东部断陷盆地中重要的油气藏类型，具有储层非均质性强、多期构造演化、成藏规律复杂等特征［1］。1975年，渤海湾盆地冀中坳陷任丘潜山的发现，迅速掀起了潜山油气藏勘探的热潮［2］，并提出了潜山成藏理论和成藏模式［3-6］。随着潜山勘探力度的加大，古生界等埋深较大的潜山以及内幕潜山成为勘探的新目标。近几年，济阳坳陷埕岛—桩西潜山带埕北313井、埕北古斜405井在古生界取得重大勘探突破，揭示出良好的勘探前景。然而，该区构造位置特殊、油气来源复杂，导致油气成藏规律认识不清，制约了古生界潜山油气藏的勘探。因此，厘清该区复杂的源—藏关系和充注方式，有助于提高勘探效益，为下一步的勘探提供依据。

1 区域地质背景

埕岛—桩西潜山带位于渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷的东北部、埕北低凸起的东南部，勘探面积约为860 km2。自北向南发育埕岛潜山、桩海潜山和桩西潜山共3个潜山，其中埕岛潜山受断层控制形成了三排山格局，自西向东进一步分为埕北11潜山、埕北20潜山和埕北30潜山［7］。研究区西与埕北凹陷相连，北与沙南凹陷相接，东邻渤中凹陷和黄河口凹陷，南与孤北洼陷相邻（图1），形成了多洼供烃的格局。研究区古生界自下而上包括下古生界寒武系—奥陶系海相碳酸盐岩地层和上古生界石炭系—二叠系海陆过渡相碎屑岩地层。受郯庐断裂带的影响，研究区经历了多期构造抬升［8］，上古生界地层剥蚀严重，仅分布在潜山带北侧局部地区，下古生界则发育大量次生孔隙，形成了孔、洞、缝共3类储集空间。纵向上，研究区下古生界自上而下共发育3套储集层：奥陶系八陡组—马家沟组是储集物性最好的储层，裂缝、溶孔和溶洞发育；奥陶系冶里组—亮甲山组和寒武系凤山组形成了以晶间孔隙为主的白云岩储层；寒武系馒头组则发育以裂缝和溶蚀孔洞为主的储层。
图1 埕岛—桩西潜山带勘探形势（a）和古生界地层柱状图(b)

Fig.1 Exploration situation map(a) and Paleozoic stratigraphic column(b) of Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt

埕岛—桩西潜山带油气资源丰富，主要分布在下古生界寒武系—奥陶系。区域上，研究区油气藏以埕北30潜山、桩海潜山和桩西潜山最为发育，埕北11潜山和埕北20潜山仅发育孤立的油气藏；层系上，埕岛潜山的油气主要富集在奥陶系中，而桩海潜山和桩西潜山则在寒武系和奥陶系中均有油气分布。研究区天然气少量发育，以油溶气为主，主要分布在埕北20潜山、埕北30潜山和桩西潜山（图1）。

2 油气物性特征及差异

埕岛—桩西潜山带古生界原油相对密度介于0.774~0.889之间，集中分布在0.80~0.87的范围内，油质普遍较轻；原油含蜡量介于17.25%~27%之间、含硫量小于0.57%，具有高蜡低硫的陆相石油特征。研究区奥陶系原油的相对密度为0.774~0.889、平均值为0.840，黏度为0.96~57.80 mPa·s、平均值为7.95 mPa·s；寒武系原油的相对密度为0.802~0.867、平均值为0.839，黏度为1.96~61.70 mPa·s、平均值为11.10 mPa·s，与奥陶系原油物性无明显的差异（表1）。然而，研究区原油物性在不同构造区带间差异较大（表1，图2）。整体上，埕北30潜山和桩海潜山的原油物性好、油质轻，相对密度的平均值为0.812、黏度平均值为3.40 mPa·s；埕北11潜山和埕北20潜山的油质最重、相对密度的平均值大于0.850，并且埕北11潜山的原油含硫量（0.09%~0.24%）略高于埕北20潜山（0.03%~0.17%）；桩西潜山原油的相对密度介于前两者之前，平均值为0.843，但该区原油具有高凝固点的特征，最高可达42 ℃。
表1 埕岛—桩西潜山带原油物性参数

Table 1 Maturity parameters of oils in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt

地层 参数 埕北11潜山 埕北20潜山 埕北30+桩海潜山 桩西潜山
奥陶系 相对密度 0.850~0.870 (0.861) 0.814~0.867 (0.850) 0.774~0.851 (0.812) 0.782~0.889 (0.845)
黏度/（mPa·s） 6.25~15.30 (10.608) 3.67~11.00 (8.068) 0.96~8.33 (3.440) 1.46~57.80 (9.551)
凝固点/℃ 26.0~33.0 (30.0) 21.0~33.0 (26.2) -15.0~38.0 (15.8) 25.0~42.0 (32.4)
含硫量/% 0.09~0.24 (0.195) 0.03~0.17 (0.098) 0~0.20 (0.076) 0~0.57 (0.127)
含蜡量/% 26.97 24.83 21.49~27.00 (24.25) 21.68
寒武系 相对密度 0.857 0.850~0.867 (0.859) 0.802~0.823 (0.812) 0.813~0.847 (0.833)
黏度/（mPa·s） 6.9 5.70~12.40 (9.33) 1.96~2.91 (2.435) 2.65~61.70 (13.634)
凝固点/℃ 27 22.0~37.0 (27.3) 7.0~27.0 (17.0) 28.0~38.0 (31.3)
含硫量/% 0.17 0.06~0.12 (0.090) 0.01~0.06 (0.035) 0.05~0.16 (0.087)
含蜡量/% 19.41 17.25~18.44 (17.85)

注：0.850~0.870 (0.861)=最大值-最小值（平均值）

图2 埕岛—桩西潜山带原油物性特征分布

Fig.2 Physical properties distribution of Lower Paleozoic oils in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt

埕岛—桩西潜山带天然气相对密度介于0.646~0.995之间，主要集中在0.70~0.90的区间内；且随深度的增加，天然气相对密度增大。研究区天然气的产量和气油比同样存在区域性差异，埕北20潜山和桩西潜山天然气日产量相对较高，其中桩西潜山桩古10井、桩古15井、桩古21井等井天然气产量超过20×104 m3，气油比多分布于50~200 m3/t之间；埕北11潜山天然气日产量最低，为（0.4~4.2）×104 m3/d，气油比小于100 m3/t；埕北30潜山和桩海潜山天然气产量略高于埕北11潜山，为（0.1~9.2）×104 m3/d，但该区气油比高，多分布于100~500 m3/t，最高可达900 m3/t（图2）。埕岛—桩西潜山不同构造带间油气物性的差异，反映出研究区具有多源供烃的特征。

3 原油地球化学特征与来源

3.1 主力烃源岩特征

埕岛—桩西潜山带周边具有多个生烃凹陷，古近系烃源岩发育，在研究区形成了“新生古储”型的组合关系。以前人研究成果为基础，结合埕北凹陷埕北42井和孤北洼陷桩74井的2块烃源岩样品，对各生烃凹陷的主力烃源岩特征进行了总结。

3.1.1 埕北凹陷主力烃源岩特征

埕北凹陷主力生油层为沙三段，形成于微咸水—淡水的湖相环境，主要发育Ⅰ型和Ⅱ型干酪根，以藻类生源为主［9］。生物标志物Pr/Ph>1；伽马蜡烷含量低；4-甲基甾烷不发育，规则甾烷呈“V”字型分布；C2920S/（20S+20R）值为0.12~0.64，C29ββ/（αα+ββ）值为0.2~0.51，为成熟烃源岩［10］；碳同位素δ13C值为-27‰。沙三段烃源岩通过埕北断层与研究区埕北11潜山相连通，主生排烃期断层的平均活动速率达到30.7 m/Ma，断层的垂向输导使烃源岩与储层间接接触，具有良好的充注条件。

3.1.2 沙南凹陷主力烃源岩特征

沙南凹陷沙三段烃源岩埋藏最深、分布较广［11］，形成于淡水—微咸水湖湘环境，有机质主要来源于水生生物［12］；生物标志物Pr/Ph<2，伽马蜡烷含量低而4-甲基甾烷含量高，4-甲基甾烷/C29甾烷为0.8~1.8，C2920S/（20S+20R）值为0.4左右，成熟度较低；碳同位素δ13C值为-28.7‰~-24.6‰①。而沙一段则处于低成熟阶段，水体盐度高，具有较高的伽马蜡烷含量［13］；碳同位素δ13C值为-28.5‰~-27.9‰①。沙南凹陷位于埕北20潜山北侧，不整合面的沟通使沙南凹陷烃源岩与潜山储层间接接触，为油气侧向充注提供了条件。
① 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院.勘探信息集成系统，2018.

3.1.3 黄河口凹陷主力烃源岩特征

黄河口凹陷沙三段具有丰富的低等水生生物，是主要的烃源岩层系，已达到高成熟阶段（R O值为1.0%~2.0%）［9］。沙三段形成于微咸水环境，干酪根以Ⅱ1和Ⅱ2型为主，少量Ⅲ型；生物标志物中Pr/Ph值介于1.45~3.21之间，伽马蜡烷含量低、4-甲基甾烷含量高，规则甾烷呈“V”字型分布，重排甾烷、孕甾烷和三环萜烷含量丰富，C2920S/（20S+20R）值介于0.27~0.73之间［14-16］，碳同位素δ13C值为-28.5‰~-24.2‰①。沙三段烃源岩通过埕北30断裂与研究区埕北30潜山和桩海潜山连通，并存在2种源储接触关系：一是通过埕北30南断层与潜山储层直接接触，形成了长约2 000 m、高约500 m的供烃窗口；二是通过断层走向延伸的方式与储层间接接触。2条油气充注通道、2种源储接触关系为油气大规模充注成藏提供了有利条件。

3.1.4 孤北洼陷主力烃源岩特征

孤北洼陷沙三段资源量占孤北地区的49.8%，是主力烃源岩［17］，通过桩南断层与桩西潜山直接接触，供烃窗口约为500 m，有利于油气直接充注进入潜山。沙三段烃源岩形成于弱还原—还原条件的湖相环境，干酪根以Ⅰ型和Ⅱ1型为主，少量Ⅱ2型和Ⅲ型，已进入高成熟阶段；生物标志物Pr/Ph值介于0.6~1.7之间，具有伽马蜡烷含量低和4-甲基甾烷、孕甾烷、重排甾烷含量高的特征，规则甾烷呈“V”字型分布，C2920S/（20S+20R）值为0.39~0.5，碳同位素δ13C值为-24.9‰。此外，沙三段烃源岩生成的原油具有高凝、低硫、中密、低黏度特点，原油凝固点一般大于15 ℃、最高可达45 ℃［18-19］。
综上所述，研究区各凹陷主力烃源岩均为古近系沙三段，仅在沙南凹陷存在沙一段烃源岩；各生烃区沙三段烃源岩的地球化学特征存在共性和差异性，表现为伽马蜡烷含量均较低，但成熟度指标和4-甲基甾烷含量差异较大（表2）。
表2 研究区周边各凹陷沙三段烃源岩地球化学特征[10,13-15,17]

Table 2 Geochemical characteristics of Es 3 source rock in the sags around study area[10,13-15,17]

参数 埕北凹陷 沙南凹陷 黄河口凹陷 孤北凹陷
伽马蜡烷/C30藿烷 0.06~0.2 0~0.2 0.05~0.15 0.03~0.15
4-甲基甾烷/C29甾烷 不发育 0.8~1.8 0.09~0.57 1.46
C2920S/(20S+20R) 0.12~0.64 0.4 0.27~0.73 0.39~0.5
重排甾烷 发育 不发育 丰富 发育
三环萜烷 发育 不发育 发育 不发育
碳同位素/‰ -27 -28.7~-24.6 -28.5~-24.2 -24.9

3.2 原油地球化学特征

利用采集的15个原油样品，在中国石油大学（北京）石油地质实验室进行了族组分分离、饱和烃气相色谱、饱和烃色谱—质谱、芳烃色谱—质谱和碳同位素等分析，并补充收集了中国石化胜利油田分公司的15口井的原油样品分析资料。

3.2.1 原油母质特征

碳同位素可以反映原油的成油环境和母源性质等信息［20-21］。埕岛—桩西潜山带原油δ13C具有相似的特征，主要分布在-25.1‰~-26.8‰范围内，变化范围小；饱和烃、芳烃、非烃和沥青质的碳同位素也具有相似的分布特征，同位素值差异不大（图3），表明研究区原油具有相似的母源性质。
图3 埕岛—桩西潜山带原油碳同位素分布特征

Fig.3 Distribution and characteristics of carbon isotope of oils in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt

研究区原油的饱和烃碳数分布在nC10—nC36之间，主要为前峰型分布（主峰碳分布范围为nC15—nC17），少量原油具有双峰型分布特征（图4）。ΣnC21 -/ΣnC22 +值介于0.24~6.41之间，平均值为1.46，反映母质来源以低等水生生物为主，且存在高等植物的贡献；Pr/Ph值主要分布在1.24~1.74之间，Pr/nC17值和Ph/nC18值分别介于0.13~1.09和0.1~1.37之间，并且含硫量多小于0.4%，表明研究区具有陆相原油的特征，有机质为Ⅱ型或Ⅱ—Ⅲ混合型，沉积环境为弱还原—还原条件的淡水—微咸水环境（图5）。
图4 埕岛—桩西潜山带原油饱和烃气相色谱

Fig.4 GC chromatograms of saturated hydrocarbon fractions of oils in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt

图5 埕岛—桩西潜山带原油Pr/nC17—Ph/nC18和Pr/Ph—δD(Pr/nC17—Ph/nC18)交会图（图版据文献[26]）

(a) 研究区原油Pr/nC17—Ph/nC18交会图； (b) 研究区原油Pr/Ph—δD(Pr/nC17—Ph/nC18)交会图

Fig.5 Cross-plot of Pr/nC17 -Ph/nC18 and Pr/Ph-δD (Pr/nC17 -Ph/nC18) of oils in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt（plate from Ref.[26]）

甾烷和萜烷是原油中最重要的生物标志物类型，常用于油源对比和沉积环境研究［22-24］。在规则甾烷中，C27甾烷来源于水生生物和藻类，C28主要来源于硅藻、颗石藻，而C29甾烷来源于陆源高等植物，因此可以用来判断有机质输入和油源对比［25］。埕岛—桩西潜山带的原油具有相似的C27—C28—C29丰度特征，且C27甾烷的相对丰度高于C29甾烷，反映出研究区原油母质为混合有机质，以水生生物和藻类为主，同时存在高等植物有机质的贡献［图6（a）］。
图6 埕岛—桩西潜山带原油C27—C28—C29 规则甾烷特征（a）和芴—二苯并噻吩—二苯并呋喃三角图(b)（图版据文献[27，31]）

Ⅰ区：河流/三角洲/淡水湖相页岩；Ⅱ区：海相碳酸盐岩；Ⅲ区：海相页岩；Ⅳ区：微咸/咸水湖相页岩；Ⅴ区：沼泽相

Fig.6 Ternary diagrams showing proportions of C27 -C28 -C29 regular steranes(a) and fluorenes (FLs) - dibenzothiophenes (DBTs) - dibenzofurans (DBFs)(b) of oils in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt （plate from Refs.[27,31]）

三芴［芴（FL）—二苯并噻吩（DBTs）—二苯并呋喃（DBFs）］的相对丰度同样可以有效地应用于沉积环境研究，进行油—油对比和油—源对比［27］。研究区原油中DBTs含量相对较高，DBTs/（DBTs+FL+DBFs）值介于50%~70%之间，样品点主要分布在Ⅳ区中，表明研究区原油主要来自微咸水—咸水环境下的湖相烃源岩［图6（b）］。

3.2.2 原油成熟度

甾烷和萜烷异构化的比值以及OEP值、CPI值常用来指示有机质或原油的成熟度［28-29］。埕岛—桩西潜山带原油的甾烷异构化参数C2920S/（20S+20R）值介于0.28~0.72之间，C29ββ/（αα+ββ）值介于0.30~0.65之间，CPI值接近1，指示研究区原油总体为成熟原油［图7（a）］。芳烃化合物是原油中重要的组分，其中三甲基萘指数（TMNr）和四甲基萘指数（TeMNr）在判识原油成熟度方面具有广泛的应用［30］。从图7（b）中可以看出，研究区原油已达到高成熟阶段。然而，不同潜山构造带之间原油的成熟度存在差异，埕北20潜山C2920S/（20S+20R）值介于0.28~0.59之间，C29ββ/（αα+ββ）值介于0.30~0.55之间，TMNr和TeMNr值均小于0.8，原油成熟度相对较低（图7，表3）。
图7 埕岛—桩西潜山带原油C2920S/(20S+20R)—C29ββ/(αα+ββ)(a)和TMNr—TeMNr(b)交会图（图版据文献[30-31]）

Fig.7 Cross-plot of C2920S/(20S+20R)-C29ββ/(αα+ββ)(a) and TMNr-TeMNr(b) of oils in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt （Plate from Refs.[30-31]）

表3 埕岛—桩西潜山带原油成熟度参数

Table 3 Maturity parameters of oils in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt

参数 埕北11潜山 埕北20潜山 埕北30潜山 桩海潜山 桩西潜山
C2920S/(20S+20R) 0.43~0.60 0.28~0.59 0.43~0.69 0.48~0.72 0.48~0.69
C29ββ/(αα+ββ) 0.40 0.3~0.55 0.39~0.65 0.36~0.58 0.48~0.59
TMNr 0.57 0.59~0.77 0.69~0.83 0.78~0.95 0.46~0.88
TeMNr 0.58 0.47~0.71 0.71~0.79 0.75~0.92 0.71~0.88
CPI 1.15 1.06~1.87 1.07~1.11 1.05~1.09 1.07~1.10
MPR 0.70 0.79~1.52 1.56~1.70 0.77~1.51 0.74~1.00
等效镜质体反射率/% 0.76 0.82~1.22 1.24~1.29 0.82~1.22 0.79~0.98

3.3 原油类型及来源

综上所述，埕岛—桩西潜山带原油具有Pr/Ph>1、伽马蜡烷含量低而4-甲基甾烷含量高的特征，有机质主要来自低等水生生物，沉积环境为微咸水湖相沉积环境，油气成熟度较高［图8（a），图8（b），表4］；原油碳同位素δ13C值主要分布于-25‰~-27‰范围内，与沙三段烃源岩的碳同位素值相近，表明研究区原油主要来自沙三段烃源岩。同时，埕北20潜山部分原油样品具有伽马蜡烷含量较高的特征，伽马蜡烷/C31藿烷值最高可达0.85，与沙一段烃源岩关系密切（表4），反映出油气来源复杂性。根据Ts/Tm值、C29Ts/C29值、C21+22孕甾烷/C27规则值、C27重排/C27规则值、C19-29TT/C30H值等地球化学指标及甾、萜烷指纹分布特征的差异，将研究区原油分为4种类型。
图8 埕岛—桩西潜山带原油地球化学特征差异交会图（图版据文献[32]）

Fig.8 Difference of geochemical characteristics of oils in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt（plate from Ref.[32]）

表4 埕岛—桩西潜山带原油地球化学参数

Table 4 Geochemical parameters of oils in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt

序号 井号 深度/m 层位 Pr/Ph C2920S/(20S+20R) C29ββ/(αα+ββ) TMNr TeMNr 4-MS/ C29S Ga/C30H Ga/C31H Ts/(Ts+Tm) C29Ts/C29 C21+22P/C27S Dia-/Reg-C27S C19-29TT/C30H
1 埕北古1 2 544.9~2 613.8 Pz1 1.66 0.60 0.40 0.57 0.58 0.55 0.06 0.10 0.55 0.30 0.11 0.45 0.23
2 埕北古斜405 3 673.1~3 811.0 O 1.74 0.59 0.45 0.71 0.68 0.31 0.44 0.85 0.53 0.25 0.26 0.30 0.74
3 埕北30A-2 4 001.0~4 619.0 O—Ar 1.38 0.69 0.47 0.73 0.74 0.60 0.11 0.19 0.64 0.43 0.25 0.48 0.60
4 埕北302 3 525.9~3 550.4 O 1.49 0.65 0.50 0.69 0.71 0.29 0.11 0.17 0.63 0.41 0.23 0.46 0.55
5 桩海10A-1 4 248.0~4 515.2 O 1.66 0.68 0.49 0.86 0.85 0.45 0.18 0.29 0.75 0.58 0.27 0.49 1.09
6 桩海10A-2 4 469.0~4 644.7 O 1.61 0.67 0.52 0.95 0.92 0.49 0.14 0.18 0.85 0.31 0.44 0.54 3.45
7 桩海10A-3 4 346.3~4 605.8 O 1.67 0.72 0.45 0.87 0.88 0.40 0.18 0.28 0.75 0.59 0.29 0.53 1.10
8 桩斜169 4 665.0~4 728.0 O1 y—O1 l 1.67 0.53 0.36 0.78 0.75 0.30 0.14 0.21 0.75 0.52 0.11 0.27 0.69
9 桩斜169-斜1 Pz1 1.64 0.68 0.49 0.95 0.91 0.41 0.21 0.21 0.83 0.30 0.25 0.45 4.10
10 桩斜169-斜2 Pz1 1.64 0.67 0.47 0.94 0.91 0.42 0.18 0.21 0.83 0.28 0.22 0.49 3.73
11 桩古斜47 4 172.8~4 602.8 O 1.38 0.69 0.53 0.81 0.77 0.49 0.37 0.25 0.59 0.35 0.46 0.54 0.47
12 桩古斜473 4 421.0~4 490.0 O 1.56 0.67 0.52 0.88 0.88 0.47 0.19 0.29 0.76 0.60 0.44 0.54 1.22
13 桩古18 4 421.3~4 743.5 O 1.59 0.66 0.48 0.83 0.84 0.46 0.11 0.18 0.65 0.43 0.24 0.49 0.69
14 桩古21 3 791.2~4 067.0 O 1.54 0.64 0.49 0.79 0.83 0.41 0.09 0.15 0.58 0.38 0.19 0.42 0.55
15 桩古39 3 897.0~3 988.5 ∈ 1.44 0.69 0.51 0.46 0.71 0.40 0.15 0.25 0.63 0.51 0.47 0.41 2.16
16 埕北242 2 928.0~2 946.0 O 0.43 0.40 0.16 0.31 0.57
17 埕北古斜405 3 673.1~3 811.0 O 1.55 0.46 0.51 0.77 0.71 0.42 0.41 0.82 0.46 0.20 0.13 0.18 0.40
18 埕北275 2 370.0~2 372.0 O2 ms 0.70 0.38 0.40 0.63 0.54 0.53 0.14 0.39 0.44 0.20 0.06 0.18 0.18
19 埕北275 2410.0~2412.0 O2ms 0.87 0.28 0.30 0.66 0.61 0.39 0.29 0.72 0.39 0.17 0.03 0.11 0.15
20 埕北275 2 688.0~2 670.0 O2 mx 0.81 0.37 0.44 0.63 0.60 0.31 0.17 0.39 0.47 0.17 0.05 0.22 0.26
21 埕北275 2 770.0~2 772.0 O2 mx 0.76 0.39 0.46 0.59 0.47 0.33 0.15 0.23 0.45 0.24 0.11 0.23 0.31
22 埕北古110 2 989.0~3 110.0 O 1.45 0.50 0.55 0.06 0.11 0.59
23 胜海古2 2 400.2~2 470.0 ∈3 1.24 0.39 0.44 0.23 0.44 0.50
24 埕北30 3 216.0~3 225.3 O 0.98 0.61 0.39 0.17 0.30 0.52
25 埕北302 3 525.9~3 550.4 O 1.45 0.49 0.57 0.72 0.73 0.22 0.36 0.61
26 埕北305 3 790.0~3 887.6 O2 b 1.52 0.46 0.63 0.15 0.26 0.66
27 埕北306 3 759.7~3 893.0 O2 ms 1.41 0.49 0.56 0.16 0.29 0.64
28 埕北306 3 929.4~4 050.0 O2 mx 1.30 0.43 0.50 0.14 0.22 0.56
29 埕北307 4 169.3~4 292.0 O 1.34 0.51 0.65 0.18 0.28 0.71 0.41 0.36 0.46 1.51
30 埕北307 4 169.3~4 467.7 O—∈ 1.47 0.49 0.60 0.85 0.14 0.23 0.80 0.51 0.47 0.59 0.81
31 埕北39 4 173.0~4 320.0 O—∈3 f 1.44 0.55 0.59 0.83 0.79 0.60 0.13 0.17 0.64 0.52 0.27 0.35 1.04
32 埕北39 4 173.0~4 388.0 O—∈3 f 1.26 0.50 0.57 0.55 0.16 0.26 0.68 0.34 0.24 0.37 0.67
33 桩海10 4 278.2~4 358.1 O2 mx 0.51 0.58 0.31 0.78 0.40 0.24 0.45 0.83
34 桩海104 4 121.9~4 253.0 O 1.55 0.48 0.55 0.78 0.19 0.41 0.67 0.43 0.26 0.27 1.88
35 老292 3 924.7~4 017.4 O 1.49 0.48 0.59 0.10 0.18 0.60
36 老301 3 831.4~4 568.1 O—Ar 1.50 0.53 0.57 0.80 0.09 0.19 0.57 0.34 0.15 0.29 0.70

注：TMNr：三甲基萘指数；TeMNr：四甲基萘指数；4⁃MS/C29S：4⁃甲基甾烷/C29甾烷；Ga/C30H：伽马蜡烷/C30藿烷；Ga/C31H：伽马蜡烷/C31藿烷；C21+22P/C27S：C21+22孕甾烷/C27规则甾烷；Dia⁃/Reg⁃C27S：C27重排甾烷/C27规则甾烷；C19-29TT/C30H：C19-29三环萜烷/C30藿烷； 序号16⁃36数据取自胜利油田①

第Ⅰ类原油分布于埕北Ⅱ潜山，原油Pr/Ph>1，伽马蜡烷含量低，伽马蜡烷/C30藿烷值介于0.06~0.16之间，伽马蜡烷/C31藿烷值介于0.10~0.31之间，Ts/Tm值为1.20~1.33，重排甾烷发育，规则甾烷呈“V”字型分布，具有C27甾烷优势；但原油中4-甲基甾烷不发育［图9（a）］，与埕北凹陷沙三段烃源岩特征相似［图9（b）］，油气沿埕北断层垂向注入潜山而形成油气藏。
图9 埕北11潜山原油与埕北凹陷沙三段烃源岩色谱—质谱图

Fig.9 GC-MS map of oils in Chengbei 11 buried-hill and Es 3 sources rock in Chengbei Sag

第Ⅱ类原油分布在埕北20潜山，原油重排甾烷、三环萜烷和孕甾烷含量低，Ts/Tm值略小于1，C29Ts/C29<0.25，成熟度在4类原油中最低（图8），其低成熟度的特征与沙南凹陷的烃源岩特征相似。同时，原油中4-甲基甾烷含量高，4-甲基甾烷/C29甾烷值为0.31~0.53；伽马蜡烷含量高低不等，伽马蜡烷/C30藿烷值为0.06~0.44，伽马蜡烷/C31藿烷值为0.05~0.85；规则甾烷呈“L”型（图10），这些特征表明该类原油为来自沙南凹陷沙一段和沙三段的混源油，沿不整合侧向充注而聚集。
图10 埕北20潜山原油与沙南凹陷沙一段、沙三段烃源岩色谱—质谱图

① 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院.勘探信息集成系统，2018.

Fig.10 GC-MS map of oils in Chengbei 20 buried-hill and Es 1, Es 3 source rocks in Shanan Sag

① 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院.勘探信息集成系统，2018.
第Ⅳ类原油为埕北30潜山和桩海潜山的原油，Pr/Ph值主要分布于1.30~1.67之间，具有高4-甲基甾烷、低伽马蜡烷含量的特征，伽马蜡烷/C31藿烷值介于0.17~0.41之间；该类原油的成熟度最高，Ts/（Ts+Tm）>0.6，C29Ts/C29值介于0.34~0.52之间［图8（b）］；原油中重排甾烷、三环萜烷和孕甾烷的含量丰富，C27重排/C27规则值为0.27~0.59，C19-29TT/C30H值为0.55~4.10，规则甾烷呈“V”型［图8（c），图8（d），图11（a）］，与黄河口凹陷沙三段烃源岩的地球化学特征相似［图11（b）］，烃源岩生成的油气经断层和供烃窗口2种方式充注进入潜山。
图11 埕北30潜山和桩海潜山原油与黄河口凹陷沙三段烃源岩色谱—质谱图

Fig.11 GC-MS map of oils in Chengbei 30 buried-hill and Zhuanghai buried-hill and Es 3 source rocks in Huanghekou Sag

① 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院.勘探信息集成系统，2018.
第Ⅲ类原油为桩西潜山的原油，成熟度略低于第Ⅳ类原油，Ts/Tm值多为1.22~1.82，最高为3.08［图8（b），图8（c）］；原油中三环萜烷含量较低，C19-29TT/C30H值多小于0.75，最大值为2.16［图8（d）］；重排甾烷发育，规则甾烷呈“V”字型分布［图12（a）］，表明该类原油来自孤北洼陷沙三段烃源岩［图12（b）］，经供烃窗口直接充注进入潜山。且该类原油以中密度、高凝固点的特征区别于第Ⅳ类原油，同样佐证了桩西潜山的原油来自孤北洼陷沙三段烃源岩。
图12 桩西潜山原油与孤北洼陷沙三段烃源岩色谱—质谱图

① 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院.勘探信息集成系统，2018.

Fig.12 GC-MS map of oils in Zhuangxi buried-hill and Es 3 source rock in Gubei Subsag

综上所述，研究区具有多个供烃凹陷，不同潜山构造带的油源存在差异，但同一潜山不同层系的原油来源相同。其中，埕北11潜山的原油来自埕北凹陷沙三段，埕北20潜山的原油为沙南凹陷沙一段和沙三段的混源油，埕北30潜山和桩海潜山的原油来自黄河口凹陷沙三段，桩西潜山的原油则来自孤北洼陷沙三段。油气源的不同与研究区油气物性的分区差异性具有良好的对应关系。

4 天然气特征与来源

4.1 天然气组分特征

埕岛—桩西潜山带产出的天然气以烃类气体为主，占54.33%~98.83%，其中CH4含量为50.96%~88.64%， C 2 +含量为1.53%~27.66%（C2H6含量为1.35%~15.69%，C3H8含量为0.18%~14.93%）；天然气的干燥系数主要分布于0.65~0.90之间，以湿气为主。非烃类组分主要为CO2和N2，含量一般小于10%（图13）。研究区天然气CH4含量和干燥系数较低、 C 2 +含量较高（多大于10%）的特征，反映出腐泥型天然气的特点。
图13 埕岛—桩西潜山带天然气组分特征

Fig.13 Composition characteristics of nature gas in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt

4.2 天然气碳同位素特征

埕岛—桩西潜山带古生界天然气δ13C1值为-46.1‰~-38.3‰，δ13C2值为-33.3‰~-27.5‰，δ13C3值为-29.6‰~-23.3‰，δ13C4值为-28.5‰~-25.1‰，总体表现出正碳序列变化（δ13C1<δ13C2< δ13C3<δ13C4）的特征，并且δ13C1值多小于-40‰，具有典型的有机成因气特征（表5）。受母质类型影响，成熟度相似的烃源岩生成的煤成气的碳同位素值比油型气更高，煤成气的δ13C2值基本高于-28.0‰，油型气的δ13C2值低于-28.5‰［33］。因此研究区天然气主要为油型气，少数井天然气δ13C2值略高（表5）。
表5 埕岛—桩西潜山带天然气碳同位素参数①

Table 5 Carbon isotope values of nature gas in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt①

构造带 井号 深度/m 层位 δ13C1/‰ δ13C2/‰ δ13C3/‰ δ13C4/‰
埕北11潜山 埕北242 2 928~2 946.0 O1 y—O1 l -45.7 -31.2 -28.9 -28.1
埕北30潜山 埕北39 4 173~4 320 O—∈ -41.3 -27.5 -25.5 -25.1
埕北39 4 173~4 320 O—∈ -41.3 -27.6 -25.9 -25.7
桩西潜山 桩古13 4 434.2~4 485 O1 y—O1 l -42.2 -29.5 -28.1 -27.2
桩古17 4 773~5 007 ∈ -45.8 -31.9 -29.2 -28.5
桩古19 4 090~4 308 O -40.7
桩古21 3 791~4 067 O -46.1 -33.3 -29.6 -28.3
桩古23 3 791.15 O -38.3 -27.6 -23.3 -26.2
桩古25 4 259.4~4 290 ∈—AnZ -43.5 -30.6 -27.6 -27.1
桩古25 3 642~4 259 O2—∈1 -43.2 -29.7 -26.3 -27.7
桩古4 3 961~4 195 O—∈ -45

① 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院.勘探信息集成系统，2018.

4.3 天然气成因与来源

天然气组成与碳同位素特征是判断天然气特征与来源的有效指标［34］。埕岛—桩西潜山带的天然气δ13C1值为-46.1‰~-38.3‰、C1/（C2+C3）值为3.17~5.82；根据δ13C1-LnC1/（C2+C3）识别图版判断，研究区天然气显示为原油伴生气特征［图14（a）］。结合δ13C1值和δ13C2-δ13C1值的关系［图14（b）］可以看出，研究区天然气主要为油型伴生气，存在少量的高熟油型气，导致少数井碳同位素值略微偏高。因此，综合来看，研究区天然气为有机成因的油型气，且以原油伴生气为主。
图14 埕岛—桩西潜山带天然气类型判识（图版据文献[34，38]）

Fig.14 The type identification of natural gas in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt（Plate from Refs.[34，38]）

天然气来源复杂，既可能来源于干酪根的初次降解，也可能来源于原油的二次裂解，但这二者的组分和碳同位素特征不同：干酪根降解过程中生成的天然气的Ln（C2/C3）值总体呈现近水平—快速增大—近水平—再次增大的连续变化特征；而原油裂解气具有Ln（C2/C3）值早期快速增大、晚期基本稳定的特征，且天然气碳同位素值比干酪根降解气低［35-37］。根据李剑等［36］和李延钧等［37］提出的天然气成因识别图版对研究区天然气成因进行了分析。结果表明，研究区天然气Ln（C1/C2）值为1.28~3.70，Ln（C2/C3）值为0.09~2.21，属于干酪根降解气，R O<1.0%（图15）。此时干酪根热演化处于成熟阶段，主要产物为液态原油和伴生气，与图14的判识结果相同。
图15 埕岛—桩西潜山带天然气成因识别（图版据文献[36-37]）

Fig.15 The chart of gas identification in Chengdao-Zhuangxi buried-hill belt（plate from Refs.[36-37]）

结合地质背景，研究区4个供烃凹陷以Ⅰ型和Ⅱ型干酪根为主，烃源岩达到成熟—高成熟阶段，具备了生成原油伴生气的地质条件。因此，研究区天然气来自周边的各供烃凹陷，不同潜山的天然气具有与原油相同的来源。其中，黄河口凹陷和孤北洼陷沙三段烃源岩中发育少量的Ⅱ2型和Ⅲ型干酪根，含有一定的腐殖质，且烃源岩已达到高成熟阶段，因此生成的天然气的碳同位素值略微偏高，导致研究区少数井的天然气δ13C2值略高于-28‰。
综上所述，研究区天然气为腐泥型干酪根在热解生烃过程中产生的原油伴生气，各潜山构造带的天然气与原油具有相同的来源。由于黄河口凹陷和孤北洼陷沙三段烃源岩发育少量含有腐殖质的Ⅱ2型和Ⅲ型干酪根，并且烃源岩已达到高成熟阶段，因此研究区少数井的天然气δ13C2值略微偏高。

5 结论

（1）渤海湾盆地济阳坳陷埕岛—桩西潜山带古生界原油来自低等生物为主的湖相烃源岩，油质普遍较轻；受多源供烃的影响，油气物性在不同层系之间无明显差异，但在不同构造区带间差异显著。
（2）研究区各潜山的油气均来自相邻生油洼陷，以沙三段烃源岩为主，多沿控山断层和供烃窗口充注；仅在埕北20潜山存在沙一段和沙三段的混合，沿不整合侧向充注。
（3）研究区天然气为来自腐泥型干酪根的原油伴生气，各潜山构造带的天然气与原油具有相同的来源。受烃源岩有机质类型和成熟度的影响，少数井的天然气δ13C2值略微偏高。

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