天然气地球科学 >

2025 , Vol. 36 >Issue 7: 1367 - 1382

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2025.03.001

天然气地球化学

珠江口盆地顺德凹陷北部古近系文昌组烃源岩地球化学特征及油源对比

  • 闫浩霖 , 1, 2, 3 ,
  • 庞雄奇 2, 3 ,
  • 胡林 1 ,
  • 金秋月 1 ,
  • 郭潇潇 1 ,
  • 李悦悦 2, 3 ,
  • 李孟辉 1, 2, 3 ,
  • 崔新璇 2, 3
展开
  • 1. 中海石油（中国）有限公司海南分公司，海南 海口 570100
  • 2. 中国石油大学（北京）油气资源与工程全国重点实验室，北京 102249
  • 3. 中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249

闫浩霖（1998-），男，山西长治人，硕士研究生，主要从事油气成藏机理与资源评价研究. E⁃mail：.

收稿日期: 2024-12-03

  修回日期: 2025-03-03

  网络出版日期: 2025-04-15

收起

Geochemical characteristics of source rocks and oil-source correlation of Paleogene Wenchang Formation in northern Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

  • Haolin YAN , 1, 2, 3 ,
  • Xiongqi PANG 2, 3 ,
  • Lin HU 1 ,
  • Qiuyue JIN 1 ,
  • Xiaoxiao GUO 1 ,
  • Yueyue LI 2, 3 ,
  • Menghui LI 1, 2, 3 ,
  • Xinxuan CUI 2, 3
Expand
  • 1. Hainan Branch of China National Offshore Oil Corporation Limited，Haikou 570100，China
  • 2. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting，China University of Petroleum，Beijing 102249，China
  • 3. College of Geosciences，China University of Petroleum，Beijing 102249，China

Received date: 2024-12-03

  Revised date: 2025-03-03

  Online published: 2025-04-15

Supported by

The Production and Research Project of Hainan Branch of CNOOC （China） Limited(SCKY-2023-HN-3)

the 14th Five-Year Plan Major Science and Technology Projects of CNOOC Limited(KIGG-2022-0103)

Fold

摘要

为明确珠江口盆地顺德凹陷古近系烃源岩地球化学特征及原油来源，综合研究烃源岩总有机碳含量、岩石热解分析及烃源岩和原油生物标志物等特征，系统分析文昌组烃源岩地球化学特征，开展油源对比。结果显示：文一段和文三段烃源岩有机质丰度低，有机质类型以Ⅱ2型、Ⅱ1型为主，文二段有机质丰度高，有机质类型以Ⅰ型为主，整体进入成熟阶段。文昌组烃源岩整体中等Pr/Ph值，指示沉积于弱还原—弱氧化环境；低伽马蜡烷值，指示沉积于淡水环境；文一段烃源岩C27—C28—C29规则甾烷呈反“L”型，指示陆源高等植物来源占优；而其余层位烃源岩规则甾烷主要为“V”和“L”型，指示低等水生生物与陆源高等植物的混合生源，文二段下亚段油页岩具高C30 4⁃甲基甾烷含量。恩二段原油低Pr/Ph值，低C19+20TT/C23TT值，C27—C28—C29规则甾烷呈“V”型，C30 4⁃甲基甾烷丰度高。油源对比分析结果表明，恩二段原油来源于文二段下亚段油页岩。

关键词： 顺德凹陷; 烃源岩; 地球化学特征; 油源对比; 珠江口盆地

本文引用格式

闫浩霖 , 庞雄奇 , 胡林 , 金秋月 , 郭潇潇 , 李悦悦 , 李孟辉 , 崔新璇 . 珠江口盆地顺德凹陷北部古近系文昌组烃源岩地球化学特征及油源对比[J]. 天然气地球科学, 2025 , 36(7) : 1367 -1382 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2025.03.001

Abstract

In order to clarify the geochemical characteristics of Paleogene source rocks and the source of crude oil in Shunde Sag of Pearl River Mouth Basin， the geochemical characteristics of Wenchang Formation source rocks were analyzed systematically， followed by oil-source correlation by combining the total organic carbon content of source rocks， Rock-Eval pyrolysis and biomarkers of source rocks and crude oil. The abundance of organic matter in the E2 w 1 and E2 w 3 source rocks is low， and the type of organic matter is mainly type Ⅱ2 and type Ⅱ1.The abundance of organic matter of E2 w 2 source rocks is high， and the type of organic matter is mainly type I， which enters the mature stage as a whole. The medium Pr/Ph value of the source rocks of the Wenchang Formation indicates that they were deposited in a weak reduction-weak oxidation environment， and the low gammacerane value indicates that they were deposited in a freshwater environment. The C27-C28-C29 regular steranes of the E2 w 1 source rocks are anti-“L” type， indicating that the source of terrestrial higher plants is dominant， while the regular steranes of the source rocks in the other layers are mainly “V” and “L” -shaped patterns， indicating the mixed source of lower aquatic organisms and terrestrial higher plants. The oil shale of E2 w 2 source rocks has high C30 4-methyl sterane content. E2 e 2 crude oil has low Pr/Ph value， low C19+20TT/C23TT value， C27-C28-C29 regular steranes exhibiting a V-shaped pattern， and high abundance of C30 4-methyl steranes. The results of oil source comparison analysis show that the E2 e 2 crude oil comes from E2 w 2 source rocks.

Key words： Shunde Sag; Source rocks; Geochemical characteristics; Oil-source correlation; Pearl River Mouth Basin

0 引言

珠江口盆地含有丰富的油气资源，是中国南海油气勘探的重要盆地之一［1］，目前已经发现了40多个油气田［2］，探明原油地质储量超过8×108 t［3-4］。2022年，中海石油（中国）有限公司海南分公司在顺德凹陷开展风险勘探，首口S1探井在古近系文昌组揭示了百余米厚的油页岩，钻遇油层45.58 m，测试流量超100 m3/d［5］，实现原油突破，顺德凹陷也被证明具有极大的生烃潜力，展示出良好的勘探前景。
但是，顺德凹陷钻井少，勘探程度低，只在凹中隆和边缘斜坡带钻遇烃源岩，前人针对该区的研究很少。庹雷等［6］认为恩平组原油是低熟油早期充注后，经生物降解并再与成熟原油混合形成。高梦天等［7］认为顺德凹陷烃源岩有机质富集主要受控于古生产力和古氧化还原条件。整体上，对顺德凹陷烃源岩的地球化学特征并未进行系统研究，并且对原油的来源未做详细探讨。烃源岩有效性不清，油气来源不明制约着顺德凹陷的进一步勘探，亟需针对顺德凹陷烃源岩进行细致研究，明确油气来源以及烃源岩的有效性。
本文研究以顺德凹陷文昌组烃源岩和恩平组原油为研究对象，优选油源对比参数，对顺德凹陷北部烃源岩分层系进行地球化学特征分析和原油分析，开展油源对比研究，通过对比不同层系烃源岩和原油生物标志物，明确恩平组原油来源，判别关键源岩，为后续油气勘探提供指导。

1 地质概况

顺德凹陷位于珠江口盆地珠二坳陷西南部，总面积为3 800 km2，水深为300~1 200 m，是珠江口盆地重要的深水油气勘探领域。顺德凹陷向北紧邻神狐隆起，向西与琼东南盆地长昌凹陷相接，向南紧靠顺鹤隆起，顺德凹陷中部低凸起将顺德凹陷分为顺德北凹和顺德南凹2个部分，本文研究区位于顺德北凹。顺德北凹由北到南可分为北1洼、北2洼、北3洼及北4洼4个次洼，其中北1洼的面积最大，埋深最深，最深处可达5 064 m。与珠江口盆地开平凹陷类似，顺德凹陷总共经历断陷期、断坳转换期和坳陷期3个构造演化阶段，地质时期分别对应始新世、渐新世和新近纪—第四纪［8-9］，多期构造运动致使顺德凹陷发育复杂的断裂系统［10］。根据断裂系统，将顺德北凹划分为北部断阶带、南部斜坡带和中部洼陷带［图1（a）］。
图1 珠江口盆地顺德凹陷构造划分和地层特征

（a） 构造纲要； （b） 岩性柱状图

Fig.1 Structural division and stratigraphic characteristics of Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

钻井揭示凹陷内主要沉积了古近系、新近系和第四系。古近系从下到上依次沉积了文昌组、恩平组和珠海组，其中，前人依据顺德凹陷层序地层学特征将文昌组从下到上依次分为文三段（E2 w 3）、文二段（E2 w 2）和文一段（E2 w 1）［7］，根据沉积特征将文二段分为2段，分别为文二段上亚段（E2 w 2 1）和文二段下亚段（E2 w 2 2），恩平组分为恩一段（E3 e 1）和恩二段（E3 e 2），在E3 e 2有原油发现；新近系垂向地层序列自下而上依次发育珠江组（N₁z）、韩江组（N₁₂h）、粤海组（N₂y）及万山组（N₂w）；第四系沉积了琼海组［11］。文昌组为滨浅湖—中深湖沉积相，油页岩、泥页岩可作为烃源岩；文三段和文一段水体较浅，沉积的砂体可作为良好的储层，并有荧光显示；恩平组和珠海组发育三角洲砂、滨浅湖砂，与湖相泥岩可形成多套储盖组合，且在恩二段发现商业性油藏［图1（b）］。

2 样品与实验

选取顺德凹陷S1井、S2井文昌组共49个烃源岩样品，S1井恩平组二段4个原油样品，具体取样位置见图2，开展总有机碳（TOC）含量、岩石热解、镜质体反射率（R O）、饱和烃气相色谱—质谱、碳同位素等分析测试。为了保证实验的准确，相关测试均在中海油实验中心湛江实验中心完成。
图2 珠江口盆地顺德凹陷研究区探井取样位置

Fig.2 Sampling location of exploration wells in the study area of Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

TOC含量测试采用LECOCS-230碳硫分析仪，参照国家标准《沉积岩中总有机碳测定》（GB/T19145—2022），将样品粉碎后加入盐酸溶液去除无机碳，然后用蒸馏水洗净烘干，经过高温燃烧促使有机碳充分转化为CO2，然后置入仪器中进行测试。该仪器的有机碳分析范围为0.000 4%~3.5%，误差为±0.05%，具有精度较高、误差小的优势。本方法已提前去除无机碳，所得结果和常用有机碳分析仪所得结果类似，满足实验要求。岩石热解测试采用ROCK-EVAL6仪器，参照国家标准《岩石热解分析》（GB/T18602—2012）标准程序，将少量样品置于热解仪器，加热至300 ℃时，谱图峰面积对应挥发性烃（S 1）含量；300 ℃加热到500 ℃对应的谱图峰面积为热解烃（S 2）含量；干酪根裂解产生最大含量烃（即S 2峰最高点）对应的温度为最高热解峰温（T max）。气相色谱—质谱的实验仪器为Agilent5977B色谱质谱联用仪，实验流程参照国家标准《气相色谱—质谱法测定沉积物和原油中生物标志物》（GB/T18606—2017）。碳同位素使用Isoprime100稳定同位素质谱仪，参照石油天然气行业标准《有机物和碳酸盐岩碳、氧同位素分析方法》（SY/T5238—2019）完成。

3 烃源岩地球化学特征

3.1　有机质丰度

有机质丰度用来形容岩石中有机质含量的相对多少［12］，总有机碳含量（TOC）和生烃潜量是（S 1+S 2）常用的衡量和评价烃源岩生烃潜力的重要指标［13-14］。对顺德凹陷文昌组烃源岩岩石热解参数进行统计，具体统计结果见表1，文一段烃源岩TOC值为0.08%~2.07%，平均为0.65%，S 1+S 2值为0.58~10.38 mg/g，平均为2.98 mg/g；文二段上亚段烃源岩TOC值为4.46%~5.65%，平均为4.99%，S 1+S 2值为28.21~43.81 mg/g，平均为34.62 mg/g；文二段下亚段烃源岩TOC值为1.16%~10.25%，平均为5.08%，生烃潜量（S 1+S 2）值为5.28~64.64 mg/g，平均为31.43 mg/g；文三段烃源岩TOC值为1.04%~1.52%，平均为1.23%，生烃潜量（S 1+S 2）值为3.38~5.04 mg/g，平均为4.36 mg/g。
表1 珠江口盆地顺德凹陷文昌组烃源岩热解参数

Table 1 Pyrolysis parameters of Wenchang Formation source rocks in Shunde Sag, Pearl River Mouth Basin

层位 TOC/% 岩石热解参数 样品数目 品质
（S 1+S 2）/（mg/g） I H/（mg/g） T max/℃ R O/%
E2 w 1 0.08 ~ 2.07 0.65 0.58 ~ 10.38 2.98 193.28 ~ 476.82 359.23 430 ~ 437 434 0.46 ~ 0.63 0.55 13 差—中
E2 w 2 1 4.46 ~ 5.65 4.99 28.21 ~ 43.81 34.62 582.80 ~ 823.03 650.76 434 ~ 442 439 0.59 ~ 0.69 0.66 9 好—最好
E2 w 2 2 1.16 ~ 10.25 5.08 5.28 ~ 64.64 31.43 304.46 ~ 822.03 555.53 432 ~ 445 438 0.60 ~ 0.75 0.68 24
E2 w 3 1.04 ~ 1.52 1.23 3.38 ~ 5.04 4.36 238.16 ~ 414.42 322 439 ~ 446 441 0.76 ~ 0.79 0.78 3 差—中

注： 0.08 ~ 2.07 0.65= 最小 值 — 最大 值 平均 值

依据石油天然气行业标准《烃源岩地球化学评价方法》（SY/T5735—2019），对烃源岩有机质丰度进行评价，文一段烃源岩属于差—中烃源岩，文二段烃源岩属于好—最好烃源岩，文三段烃源岩属于差—中烃源岩。文二段烃源岩有机质丰度高，属于优质烃源岩（图3）。
图3 珠江口盆地顺德凹陷有机质丰度评价

Fig.3 Evaluation of organic matter abundance in Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

3.2　有机质类型

有机质类型常用来衡量烃源岩的成烃能力，I H—T max图版和H/C—O/C图版是判识烃源岩有机质类型的常用方法，已经被广泛应用［15-16］。顺德凹陷文一段、文二段上亚段、文二段下亚段和文三段氢指数（I H）平均值分别为359.23 mg/g、650.76 mg/g、555.53 mg/g和322 mg/g；最高热解峰温（T max）分别为434 ℃、439 ℃、438 ℃和441 ℃（表1）。依据I H—T max图版［图4（a）］和H/C—O/C图版［图4（b）］对文昌组烃源岩有机质类型进行判识，文一段和文三段有机质类型相对较差，以Ⅱ2型和Ⅱ1型为主，文二段烃源岩有机质类型好，整体以Ⅰ型为主，少量为Ⅱ1型，反映其生烃母质为倾油型，生烃潜力较大。
图4 珠江口盆地顺德凹陷有机质类型划分

（a）I H—T max； （b）H/C—O/C

Fig. 4 Classification of organic matter types in Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

3.3　有机质热演化程度

有机质热演化程度指的是有机质转化油气的程度，是定性评价烃源岩的常用手段，评价烃源岩成熟度的指标有很多［17］，但镜质体反射率（R O）以其相对广泛和稳定的可对比性被认为是衡量烃源岩有机质热演化成熟的有效指标［18］。顺德凹陷烃源岩文一段、文二段上亚段、文二段下亚段和文三段R O值平均分别为0.55%、0.66%、0.68%和0.78%（表1）。纵向上，烃源岩R O值随埋深增大而增大（图5）。一般认为，R O值大于0.5%时，烃源岩进入成熟阶段。研究区的生烃门限约为2 600 m，S1井和S2井都处于早期生油阶段，整体上，烃源岩处于成熟阶段，处于生油窗内。
图5 珠江口盆地顺德凹陷R O与埋深相关性

Fig.5 Correlation between R O and buried depth in Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

3.4　生物标志物特征

原油和有机质中的生物标志物源于活的生物体，在成岩过程和深成热解作用中没有或者很少发生变化，具有“标志”作用，其保留着大量信息，在油气勘探中，对古环境重建、有机质生物来源、油源对比等领域有着重要作用［19-20］。在本文研究中，利用饱和烃的m/z 85、m/z 191和m/z 217分析顺德凹陷文昌组烃源岩的正构烷烃、异戊二烯烷烃、三环萜烷、藿烷和甾烷的GC-MS色谱图特征，用峰面积来计算生物标志物丰度，具体参数统计值见表2。
表2 珠江口盆地顺德凹陷文昌组烃源岩样品生物标志物参数统计

Table 2 Statistics of biomarker compound parameters of source rock samples from Wenchang Formation in Shunde Sag, Pearl River Mouth Basin

井号 深度/m 层位 岩性 主峰碳 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15
S1 2 720 E2 w 1 泥岩 C27 2.43 1.69 0.74 0.19 0.45 0.36 0.10 0.09 0.32 0.24 0.45 0.28 0.28 0.55 \
S1 2 830 E2 w 1 泥岩 C23 1.73 0.76 0.52 0.27 0.35 0.38 0.06 0.12 0.21 0.22 0.57 0.20 0.31 0.23 \
S1 2 960 E2 w 1 泥岩 C25 1.49 0.95 0.68 0.20 0.31 0.48 0.06 0.12 0.21 0.21 0.58 0.19 0.29 0.16 \
S2 2 660 E2 w 1 灰色泥岩 C23 0.45 0.66 0.60 0.25 0.26 0.50 0.03 0.12 0.17 0.22 0.61 0.19 0.33 0.04 0.04
S2 2 746 E2 w 1 泥岩 C23 0.44 0.60 0.63 0.21 0.23 0.56 0.04 0.13 0.17 0.22 0.61 0.18 0.32 0.04 0.04
S1 3 073.6 E2 w 2 1 油页岩 C21 1.79 1.26 0.65 0.29 0.39 0.32 0.10 0.06 0.43 0.15 0.42 0.41 0.34 0.55 0.10
S1 3 114.8 E2 w 2 1 炭质泥岩 C27 3.76 2.43 0.70 0.40 0.36 0.24 0.13 0.08 0.35 0.17 0.48 0.42 0.28 0.49 0.10
S1 3 122.6 E2 w 2 1 油页岩 C21 1.37 1.04 0.64 0.30 0.37 0.33 0.05 0.07 0.46 0.15 0.39 0.44 0.30 0.21 0.12
S1 3 143.8 E2 w 2 1 油页岩 C21 1.37 1.04 0.64 0.32 0.37 0.32 0.06 0.07 0.39 0.20 0.41 0.51 0.39 0.66 0.14
S2 2 830 E2 w 2 1 油页岩 C27 0.34 2.58 1.64 0.18 0.36 0.46 0.07 0.08 0.36 0.16 0.48 0.19 0.31 \ 0.06
S1 3 158.6 E2 w 2 2 炭质泥岩 C23 6.05 7.89 0.91 0.78 0.13 0.09 0.05 0.09 0.30 0.14 0.57 0.44 0.42 0.19 0.10
S1 3 159.6 E2 w 2 2 炭质泥岩 C23 6.48 6.35 0.84 0.73 0.15 0.12 0.15 0.08 0.36 0.15 0.49 0.45 0.42 0.28 0.12
S1 3 168 E2 w 2 2 泥岩 C23 0.55 0.98 0.91 0.23 0.20 0.57 0.14 0.14 0.49 0.22 0.29 0.41 0.44 0.35 0.09
S1 3 229 E2 w 2 2 油页岩 C23 0.81 1.28 0.80 0.19 0.37 0.44 0.14 0.06 0.44 0.16 0.40 0.45 0.37 2.19 0.11
S1 3 240.5 E2 w 2 2 油页岩 C23 1.20 1.51 0.98 0.20 0.38 0.42 0.09 0.08 0.43 0.18 0.39 0.44 0.38 1.79 0.11
S1 3 256.3 E2 w 2 2 油页岩 C21 2.09 1.20 0.67 0.22 0.40 0.38 0.06 0.14 0.45 0.17 0.38 0.49 0.31 1.69 0.15
S1 3 260 E2 w 2 2 页岩 C21 0.54 1.01 0.66 0.16 0.40 0.44 0.05 0.16 0.46 0.19 0.35 0.45 0.34 1.52 0.11
S1 3 302.5 E2 w 2 2 油页岩 C23 0.55 1.28 0.71 0.17 0.36 0.47 0.06 0.15 0.48 0.21 0.31 0.45 0.43 0.76 0.08
S1 3 309.6 E2 w 2 2 油页岩 C21 1.84 1.44 0.73 0.21 0.37 0.42 0.08 0.08 0.51 0.19 0.30 0.49 0.44 1.30 0.12
S2 2 900 E2 w 2 2 页岩 C23 0.99 1.56 0.64 0.11 0.23 0.65 0.31 0.13 0.23 0.20 0.57 0.22 0.37 0.11 0.02
S2 2 950 E2 w 2 2 油页岩 C27 0.37 2.86 2.35 0.14 0.49 0.37 0.15 0.07 0.39 0.11 0.50 0.22 0.28 0.66 0.08
S2 3 008 E2 w 2 2 页岩 C23 0.37 4.30 3.30 0.18 0.45 0.37 0.07 0.30 0.41 0.20 0.39 0.30 0.32 0.31 0.06
S1 3 323.6 E2 w 3 油页岩 C21 2.37 1.31 0.51 0.25 0.40 0.34 0.06 0.07 0.45 0.19 0.36 0.44 0.35 0.53 0.14
S1 3 338.2 E2 w 3 油页岩 C23 1.78 1.41 0.71 0.21 0.38 0.41 0.09 0.08 0.51 0.20 0.29 0.48 0.45 1.20 0.12
S1 3 373.5 E2 w 3 油页岩 C25 1.28 2.88 0.97 0.40 0.35 0.25 0.51 0.08 0.41 0.18 0.41 0.42 0.50 0.14 0.11

注：R1=Pr/Ph；R2=Pr/nC17；R3=Ph/nC18；R4=C19+20TT；R5=C21TT；R6=C23TT； R7=OL/C30H； R8=γ/C30H； R9=C27ααα20R； R10=C28ααα20R； R11=C29ααα20R； R12=C29ααα20S/（20S+20R）； R13=C29αββ/（ααα+αββ）； R14=C304-SMt/Σ29； R15=DPT/P；“\”无数据

3.4.1　正构烷烃

在顺德凹陷文昌组烃源岩中检测到丰富的正构烷烃，通过在GC-MS色谱质谱图m/z 85来分析其分布特征（图6）。结果表明，顺德凹陷文昌组烃源岩正构烷烃主要包括中长链（C21—C45）正构烷烃和少量的短链（C10—C20）正构烷烃， C 16 -的缺失表明了顺德凹陷烃源岩样品中轻烃的损失，具有相似的单峰分布特征，奇数正构烷烃比偶数正构烷烃占优势，主峰碳数集中以C21、C23为主，反映烃源岩母质来源是以藻类和高等植物混合的生源，部分炭质泥岩主峰碳数可以达到C27，反映高等植物贡献较多。
图6 珠江口盆地顺德凹陷文昌组烃源岩m/z 85正构烷烃特征

Fig.6 Characteristics of m/z 85 n-alkanes in source rocks of Wenchang Formation in Shunde Sag，Pearl River Mouth Basin

在研究区发现了丰富的无环类异戊二烯化合物（图6），通常认为Pr/Ph<0.5指示强还原膏盐环境成因，Pr/Ph=0.5~1.0指示还原环境成因，Pr/Ph=1.0~1.5指示弱还原环境成因，Pr/Ph=1.5~2.0指示弱氧化环境成因，Pr/Ph>2.0指示氧化环境成因［21-22］。文一段烃源岩Pr/Ph值范围为0.4~2.43，平均值为1.31；文二上亚段烃源岩Pr/Ph值范围为0.34~1.79，平均值为1.17；文二下亚段烃源岩Pr/Ph值变化范围较大，为0.54~6.48，主要原因是文二下亚段上部分发育薄层炭质泥岩，Pr/Ph平均值为6.27，而文二下亚段下部烃源岩Pr/Ph平均值为1.17；文三段烃源岩Pr/Ph平均值为1.82。总体上，顺德凹陷文昌组烃源岩沉积于弱还原—弱氧化环境，在文二段下亚段上部（3 152~3 192 m）可能由于水位急剧下降，导致环境变为氧化环境，发育薄层炭质泥岩。
文一段烃源岩Pr/n-C17平均值为0.93，Ph/n-C18平均值为0.64；文二上亚段烃源岩Pr/n-C17平均值为1.63，Ph/n-C18平均值为0.97；文二下亚段炭质泥岩Pr/n-C17平均值为7.12，Ph/n-C18平均值为0.88，油页岩平均值为1.24，Ph/n-C18平均值为0.79；文三段烃源岩Pr/n-C17平均值为2.10，Ph/n-C18平均值为0.74（表2）。Ph/n-C18—Pr/n-C17关系图（图7）也表明顺德凹陷文昌组烃源岩具高等植物和低等水生生物的混合生源，发育于弱还原—弱氧化的过渡环境［23］。
图7 珠江口盆地顺德凹陷烃源岩与原油Ph/n -C18—Pr/n -C17关系

Fig.7 Relationship between source rocks and crude oil Ph/n -C18 -Pr/n -C17 in Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

3.4.2　萜烷

通过GC-MS m/z 191来分析顺德凹陷不同层位烃源岩萜类化合物的分布特征（图8）。顺德凹陷文昌组烃源岩抽提物中萜类化合物C30藿烷的丰度最高，这是典型的湖相沉积特征［24］，与C30藿烷相反，规则三环萜烷（TT）的相对浓度较低。C31 —C35升藿烷逐渐递减（图8）指示了缺氧或次氧化的沉积条件［25］，这与前文论述是一致的。文昌组烃源岩三环萜烷碳数范围为C19—C29，因为C22三环萜烷的形成需要2个碳碳键的断裂所以其丰度较低［26］。
图8 珠江口盆地顺德凹陷烃源岩m/z 191萜烷特征

Fig.8 Characteristics of m/z 191 terpane in source rocks in Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

原油中三环萜烷系列生物标志物的分布特征是研究其烃源岩沉积环境的重要依据［27］。顺德凹陷文昌组烃源岩规则三环萜烷C20TT—C21TT—C23TT整体上是以C21TT或C23TT为主峰，C20TT—C21TT—C23TT丰度依次升高（C20<C21<C23）或者C23TT丰度略小于C21TT的倒“山”字分布（图8），具体统计参数见表2。文二段炭质泥岩C20TT—C21TT—C23TT丰度依次减低（C20>C21>C23），四环萜烷高值，这指示有机质生源高等植物占比高。肖洪等［28］通过对来自多个盆地的104个烃源岩和113个原油的C19+20TT—C21TT—C23TT的分析，提出了一个能够区分烃源岩沉积环境和伴生油的三元图解。C19+20TT—C21TT—C23TT三元图（图9）表明研究区文昌组烃源岩沉积相主要为淡水—微咸水湖相。
图9 珠江口盆地顺德凹陷烃源岩C19+20TT—C21TT—C23TT三元图

Fig.9 C19+20TT-C21TT-C23TT ternary diagram of source rocks in Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

伽马蜡烷（γ）可能来源于食细菌纤毛虫中的四膜虫萜醇，与高盐度有很强的相关性，已被广泛用于示踪古盐度［29］，伽马蜡烷指数（=γ/C30H）常用来指征伽马蜡烷的丰度。顺德凹陷文昌组烃源岩伽马蜡烷值为0.06~0.30，平均值为0.11（表2）表明文昌组烃源岩的沉积环境为淡水环境，该结论与前人论述一致。
已有研究证明，奥利烷（OL）对判断高等植物输入具有很高的专属性，常用奥利烷指数（OL/C30H）进行表征［30］。顺德凹陷文昌组烃源岩奥利烷（OL）整体丰度低，奥利烷指数为0.03~0.51，平均值为0.11，奇怪的是，炭质泥岩的奥利烷指数也很低，平均为0.1，这可能是研究区烃源岩沉积于淡水环境，弱还原—弱氧化的环境致使奥利烷的先质物易氧化降解［31］。

3.4.3　甾烷

利用m/z 217质量色谱图分析顺德凹陷文昌组烃源岩的甾烷特征（图10）。C27、C28、C29规则甾烷被广泛应用于有机质来源研究［32］。C27规则甾烷来源于低等水生生物，而C29规则甾烷主要源自陆生高等植物［19］。珠江口盆地顺德凹陷文昌组烃源岩显示出多种规则甾烷特征（表2），有“L”（C27>C29>C28）型、“V”（C27≈C29 >C28）型和反“L”（C29>C27>C28）型。其中，文一段烃源岩和文二段炭质泥岩规则甾烷C27—C28—C29ααα20R呈反“L”型分布，指示有机质生源中陆源高等植物占比高；文二段油页岩和文三段泥页岩规则甾烷C27—C28—C29ααα20R呈“V”型、“L”型分布，表明具有低等水生生物和陆源高等植物混合生源，部分显示出水生生物生源占比高。C29ααα20S/（20S+20R）和C29αββ/（ααα+αββ）的异构化作用在烃源岩未成熟到成熟范围具有高专属性，常用C29ααα20S/（20S+20R）与C29αββ/（ααα+αββ）关系图来描述烃源岩成熟度［19］，具体统计值见表2。根据C29ααα20S/（20S+20R）—C29αββ/（ααα+αββ）关系图判断烃源岩的成熟度（图11），文一段烃源整体处于低熟阶段，文二段和文三段烃源岩整体处于成熟阶段。
图10 珠江口盆地顺德凹陷文昌组烃源岩饱和烃气相色谱—质谱特征

Fig.10 Gas chromatography-mass spectrometry characteristics of saturated hydrocarbons in Wenchang Formation， Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

图11 珠江口盆地顺德凹陷文昌组烃源岩成熟度评价

Fig.11 Maturity evaluation of Wenchang Formation source rocks in Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

前人研究认为，C30 4-甲基甾烷（C30 4-SMt）可能来源于甲藻或者某些细菌［33］，在珠江口盆地烃源岩和原油中检测出丰富的C30 4-甲基甾烷［34-35］，常用C30 4-甲基甾烷指数（C30 4-甲基甾烷/ΣC29甾烷）来表征其丰度。顺德凹陷文一段C30 4-甲基甾烷指数平均为0.2，文二上亚段烃源岩C30 4-甲基甾烷指数平均为0.48，文二下亚段烃源岩的C30 4-甲基甾烷含量高，平均为0.93，反映出丰富的低等水生生物贡献，文三段烃源岩C30 4-甲基甾烷指数平均为0.63（图10）。

4 原油地球化学特征

4.1　原油物性特征

顺德凹陷S1井在恩二段有油气发现，表3统计了原油的物性。顺德凹陷恩二段原油密度较高（0.94~0.95 g/cm3，平均为0.94 g/cm3），属于中质油，黏度较高（605.77~1 318.4 mPa·s，平均为1 119.04 mPa·s），为高黏油—稠油，倾点较高（10~30 ℃，平均为22 ℃）。原油含硫量低，为0.29%~0.32%，平均为0.3%；胶质含量为11.30%~33.00%，平均为22.45%；含蜡量为0.4%~5.3%，平均为2.76%；原油饱和烃含量为24.88%~33.78%，平均为30.55%；芳香烃含量为31.22%~44.32%，平均为38.03%；非烃含量为10.95%~24.64%，平均为15.56%；沥青质含量为8.02%~13.32%，平均为10.08%，饱芳比平均为0.8。鉴于原油高密度和高黏度，原油可能收到轻微的生物降解作用。
表3 珠江口盆地顺德凹陷恩二段原油物性特征

Table 3 Physical properties of crude oil from the second member of Enping Formation in Shunde Sag, Pearl River Mouth Basin

井号 深度/m

密度（20 ℃）

/（g/cm3）

 倾点/℃

动力黏度

/（mPa·s）

含硫量

/%

 胶质/%

含蜡量

/%

 族组分含量/%
饱和烃 芳香烃 非烃 沥青质 饱/芳
S1 2 030~2 055 0.95 24 1 312.00 0.29 32.50 2.83 27.02 36.42 24.64 13.24 0.74
S1 2 030~2 055 0.95 24 1 240.00 0.29 11.30 2.51 24.88 31.22 15.61 13.32 0.80
S1 2 052.00 0.95 10 1 318.40 0.31 13.00 0.40 36.50 40.16 10.95 8.60 0.91
S1 2 070.04 0.94 30 605.77 0.32 33.00 5.30 33.78 44.32 11.02 8.02 0.76

4.2　原油生物标志物特征

选取珠江口盆地顺德凹陷S1井恩二段4个原油样品，通过质量色谱图m/z 85、m/z 191和m/z 217，来分析原油的生物标志物特征，具体统计参数见表4。原油全烃色谱图的基线轻微隆起（图12）， C 16 -部分损失，也并未发现 C 25 -降藿烷，原油受到了轻微生物降解作用。正构烷烃和无环类异戊二烯可以作为油源对比的参考。顺德凹陷恩二段原油中正构烷烃呈现单峰型，主峰碳以C23为主，反映低等水生生物和高等植物双重生源，Pr/Ph平均值为0.49，Pr/n-C17平均值为1.6，Ph/n-C18平均值为1.22，Ph/n-C18—Pr/n-C17关系图（图7）表明顺德凹陷恩二段原油具高等植物和低等水生生物的混合生源。
表4 珠江口盆地顺德凹陷恩二段原油生物标志物参数特征

Table 4 Parameters of biomarkers in crude oil from the second member of Enping Formation in Shunde Sag, Pearl River Mouth Basin

井号 深度/m 层位 主峰碳 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15
S1 2 030~2 055 E2 e 2 C23 0.31 1.65 1.36 0.19 0.35 0.45 0.14 0.14 0.41 0.17 0.42 0.85 0.54 0.44 0.06
S1 2 030~2 055 E2 e 2 C23 0.50 1.84 1.37 0.21 0.36 0.43 0.14 0.14 0.41 0.17 0.42 0.81 0.54 0.43 0.06
S1 2 052 E2 e 2 C23 0.46 1.24 1.01 0.17 0.35 0.47 0.14 0.15 0.40 0.17 0.43 0.84 0.54 0.43 0.10
S1 2 070.04 E2 e 2 C25 0.70 1.66 1.13 0.22 0.37 0.41 0.12 0.17 0.41 0.16 0.42 0.89 0.58 0.41 0.08

注：R1=Pr/Ph； R2=Pr/nC17； R3=Ph/nC18； R4=C19+20TT； R5=C21TT； R6=C23TT； R7=OL/C30H； R8=γ/C30H； R9=C27ααα20R； R10=C28ααα20R； R11=C29ααα20R； R12=C304-SMt / Σ29； R13=C29ααα20S/（20S+20R）； R14=C29αββ/（ααα+αββ）； R15=DPT/P

图12 珠江口盆地顺德凹陷恩二段原油全烃色谱

Fig.12 Total hydrocarbon chromatogram of crude oil in the second member of Enping Formation in Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

珠江口盆地顺德凹陷恩平组二段原油抽提物中萜类化合物C30藿烷的丰度最高，C31—C35升藿烷逐渐递减，规则三环萜烷（TT）相对浓度较低（图13）。三环萜烷碳数范围为C19—C29，以C23TT为主峰，C20TT—C21TT—C23TT丰度依次升高。C19+20TT—C21TT—C23TT三元图（图9）表明研究区恩平组二段油源沉积于淡水—微咸水湖相。恩平组二段原油的伽马蜡烷值平均为0.14（表4）表明油源的沉积环境为淡水环境。珠江口盆地顺德凹陷恩平组二段规则甾烷C27—C28—C29ααα20R呈“V”（C27≈C29>C28）型分布。C27ααα20R和C29ααα20R平均值分别为41%和42%，表明其油源具有低等水生生物和陆源高等植物混合生源。在珠江口盆地顺德凹陷恩二段原油中检测出丰富的C30 4-甲基甾烷，C30 4-甲基甾烷指数平均为0.85，反映出油源具有丰富的低等水生生物贡献（图13）。C29ααα20S/（20S+20R）—C29αββ/ （ααα+αββ）关系图（图11）表明，顺德凹陷恩二段原油已经成熟。
图13 珠江口盆地顺德凹陷恩二段原油质量色谱特征

Fig.13 Characteristics of crude oil quality chromatogram of the second member of Enping Formation in Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

5 油源对比

指纹图谱法是进行油源对比的常用方法［36］，一般认为，具有亲缘关系的原油和烃源岩其指纹图谱会具有相似特征，具有成因关系的烃源岩和原油应该反映相似的沉积环境和有机质来源。通过对比烃源岩和原油饱和烃色谱质谱图中正构烷烃、萜烷类化合物和甾烷类化合物相对丰度以及所反映的沉积环境和有机质来源，可以对油源关系进行客观对比。
珠江口盆地顺德凹陷文二段下亚段油页岩与恩平组二段原油正构烷烃特征类似（图14），都是单峰型，都以n-C23为主峰，Ph/n-C18—Pr/n-C17关系图反映二者都为弱还原—弱氧化的环境，混合有机质来源（图7）。二者m/z 191和m/z 217质量色谱图也具有相似的特征，恩二段原油和文二段下亚段油页岩的规则萜烷碳数都为C19—C29，C19+20TT—C23TT丰度依次升高，C19+20TT—C21TT—C23TT三元图（图9）表明文二段下亚段油页岩和恩二段原油具有相似的沉积环境，都为淡水—微咸水湖相。此外，二者规则甾烷C27—C28—C29ααα20R都是“V”型分布，也反映了具有水生生物和陆源高等植物的混合生源（图14），C29ααα20S/（20S+20R）—C29αββ/（ααα+αββ）关系图也反映文二段油页岩和恩二段原油具有相似的成熟度，都处于成熟阶段（图11）。通过对比顺德凹陷文昌组烃源岩和恩二段原油谱图特征，文二下亚段油页岩和恩二段原油谱图的特征相似（图14）。
图14 珠江口盆地顺德凹陷烃源岩与原油质量色谱对比

Fig.14 Comparison of quality chromatograms of source rocks and crude oil in Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

三环萜烷系列和C30 4-甲基甾烷对有机质来源判识都具有很高的专属性［37］，因此可以利用C19TT+C20TT/C23TT和C30 4-甲基甾烷指数交会图版来判识原油和烃源岩的亲缘关系。顺德凹陷文二段下亚段烃源岩和恩二段原油在C19TT+C20TT/C23TT和C30 4-甲基甾烷交会图版具有高度一致性，表明二者有机质来源相似［图15（a）］。
图15 珠江口盆地顺德凹陷有机质来源及沉积环境分析

（a）烃源岩和原油4-甲基甾烷指数与C19+20TT/C23TT指数相关性；（b）烃源岩和原油Pr/Ph与DPT/P判识图

Fig.15 Source of organic matter and sedimentary environment in Shunde Sag of Pearl River Mouth Basin

二苯并噻吩/菲（DBT/P）—姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）判别图版常用来判识烃源岩沉积环境。顺德凹陷文昌组烃源岩二苯并噻吩/菲（DBT/P）值为0.02~0.15，平均值为0.10（表2）。恩二段原油二苯并噻吩/菲（DBT/P）值为0.06~0.1，平均为0.07（表4）。根据二苯并噻吩/菲（DBT/P）—Pr/Ph判别图版，顺德凹陷文二下亚段油页岩和恩二段原油分布基本一致，都反映湖相贫硫沉积［图15（b）］。
原油及其族组分碳同位素组成是油源分析的有效方法，通常情况下，具有成因联系的原油和油源的碳同位素值差值±（2‰~3‰）范围内波动［38］。原油的碳同位素值大于烃源岩的碳同位素值，表明原油遭受了不同程度的生物降解［39］，原油继承了烃源岩的同位素形状曲线。对比顺德凹陷文昌组烃源岩和恩平组原油抽提物不同族组分碳同位素（图16），恩二段原油和文二下亚段油页岩同位素形状曲线具有相似的走向，二者族组分碳同位素变化趋势基本一致，反映恩二段原油和文二下亚段烃源岩具有亲缘性。
图16 珠江口盆地顺德凹陷烃源岩与原油稳定碳同位素对比

Fig.16 Comparison of stable carbon isotope between source rock and crude oil in Shunde Sag， Pearl River Mouth Basin

综上，通过分析珠江口盆地顺德凹陷文昌组烃源岩恩平组原油的谱图特征、有机质来源、沉积环境以及成熟度，对比烃源岩和原油的碳同位素特征，文二下亚段油页岩和恩平组二段原油具有亲缘性。

6 结论

（1）珠江口盆地顺德凹陷文一段、文二上亚段、文二下亚段和文三段烃源岩具有不同的特征。文一段和文三段烃源岩有机质丰度低，干酪根类型以II1型、II2型为主，文昌组烃源岩有机质丰度高，干酪根类型以Ⅰ型为主，属于很好的烃源岩，文一段以下烃源岩整体处于成熟阶段。文昌组整体发育在弱还原—弱氧化、淡水的环境中，文一段烃源岩规则甾烷反“L”型，高等植物贡献占优；文二段和文三段烃源岩规则甾烷呈“V”和“L”型，母质来源为水生生物和高等植物双重贡献。文二段下亚段烃源岩C30 4⁃甲基甾烷指数高，平均为0.93。
（2）顺德凹陷恩二段原油具有高密度、高黏度的特点，为中质油、稠油。原油发生轻微生物降解，生物标志物特征显示，油源沉积于淡水环境。规则甾烷呈现“V”型，反映油源母质来源具有陆源植物贡献和水生生物贡献双重贡献，C30 4⁃甲基甾烷丰度高。
（3）综合烃源岩和原油的色谱质谱图特征、有机质来源和沉积环境，对比不同族组分碳同位素，认为顺德凹陷恩平组二段原油来自文昌组二段下亚段油页岩。

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