[摘要] 研究遼東灣拗陷南部旅大地區古近系原油芳烴地球化學特征，為油氣成因研究及油源判別提供參考。以LD272和LD221油田等為例，對明化鎮組、館陶組、東營組和沙河街組原油或巖屑抽提物進行系統的芳烴色譜質譜分析，共檢測出12個系列169種化合物，提取能夠指示生源、沉積環境、成熟度和油源的地球化學參數并進行系統分析。結果表明，旅大地區原油的母質沉積環境主要為貧硫湖相和一般湖相，總體為弱氧化-還原環境，東三段烴源巖高等植物輸入明顯，沙三段烴源巖低等藻類貢獻明顯;烷基萘、二苯并噻吩及菲系列化合物指標指示該區原油屬于成熟原油，總體處于鏡質體反射率為0.7%～0.8%的成熟階段;東三段烴源巖C2820SC2720RC2820R大多呈倒“V”形，而沙三段烴源巖C2820SC2720RC2820R大多呈“V”形。結合C26C27C28三芳甾烷組合參數和原油碳同位素組成特征，認為明化鎮組和館陶組原油主要來自沙三段烴源巖的貢獻。

　　[關鍵詞] 遼東灣拗陷;原油;芳烴;成熟度;油源對比

　　旅大地區位于遼東灣拗陷南部，包括遼中凹陷和遼東凹陷南洼，具有豐富的油氣資源。該區歷經30余年的勘探，最初以潛山為勘探目標，對旅大22、旅大16等構造進行鉆探，顯示具備良好的油氣藏形成條件;在此基礎上對旅大17和旅大28等構造進行鉆探，在旅大27構造發現了油品較差的新近系油藏;為了在遼東灣地區勘探優質油氣田，又對旅大27S、旅大22S和旅大32等構造進行鉆探，目標層位為東營組，但未獲大的油氣發現。從2012年至今，對旅大地區進行整體解剖并加大勘探力度，突破性地發現了旅大21大型油田，凸顯遼東灣地區油氣資源具有廣闊的勘探前景，必將成為該區重要的油氣儲量接替區[1]。

　　伴隨著勘探工作在旅大地區的推進，地質地球化學研究也取得了較大進展，前人對構造演化特征[2-3]、斷裂體系特征[4-6]、烴源巖形成環境[7-10]、生烴潛力評價[11]、儲層物性特征[12]、油氣運移條件[13]、原油特征[14]等方面開展了大量的研究工作。結果表明，旅大地區烴源巖發育層位主要為沙河街組第三段、第一段和東營組;油氣主要分布在新近系明化鎮組、館陶組及古近系東營組。明化鎮組和館陶組上部原油具有密度大、黏度高、膠質瀝青質含量高、含蠟量低、凝固點中等以及含硫量低等特點，屬于重質稠油;館陶組下部和東營組原油具有密度中等、黏度低、膠質瀝青質含量低、含蠟量高、凝固點高以及含硫量低等特點，屬于中質油。地質地球化學的研究有效支撐了該區的油氣勘探部署，但目前對主要產層和烴源層原油生物標志化合物和油源對比的研究還不夠系統，亟需開展深入研究。芳烴相對于飽和烴具有更強的抗生物降解能力，是原油中的重要成分，可以為原油沉積環境判識、生源母質類型識別、成熟度劃分和油源對比等提供重要參數，是對飽和烴研究的有益補充。本文利用芳烴色譜質譜實驗分析結果，對旅大地區古近系和新近系原油的芳烴生物標志化合物特征進行系統分析，以明確其輕質原油的成源、成烴及熱演化特征，以期為該區油氣成因及油源判識提供地球化學參考。

　　1地質背景

　　遼東灣拗陷位于渤海灣盆地西北部，是遼河凹陷向渤海海域的延伸，為北東方向延伸的狹長形態，整體表現為三凹夾兩凸的構造格局，是在中生界基底之上發育的新生代拗陷，由東至西分別為遼東凹陷、遼東凸起、遼中凹陷、遼西凸起和遼西凹陷(圖1)，平面上呈 NESW向展布[1，15]。

　　古近系和新近系是旅大地區主要的含油氣層系，也是本文研究的目的層。古近系自下而上包括孔店組、沙河街組和東營組，其中沙河街組第四段、孔店組發育干旱環境的湖泊沉積，以泥巖和碳酸鹽巖互層為主，夾紅色碎屑巖層;沙河街組第三段(簡稱“沙三段”)發育以暗色泥巖為主的湖泊沉積烴源巖;沙河街組第二段(簡稱“沙二段”)發育湖泊沉積、扇三角洲沉積和碳酸鹽巖臺地沉積，主體為中-粗砂巖與灰色泥巖互層;沙河街組第一段(簡稱“沙一段”)為湖泊和碳酸鹽生物灘沉積，暗色泥質烴源巖發育，尤其是底部發育的生物碳酸鹽巖，屬于烴源巖發育層段;東營組第三段(簡稱“東三段”)發育以湖泊沉積為主的灰色泥巖夾砂巖透鏡體;東營組第二段(簡稱“東二段”)主要

　　為河流、三角洲和湖泊沉積，發育厚層狀中-細粒砂巖;東營組第一段(簡稱“東一段”)為淺灰色砂巖與灰、黃綠色泥巖互層。新近系館陶組和明化鎮組發育一套辮狀河到曲流河的陸源粗碎屑沉積。

　　2樣品與實驗

　　本次研究共采集原油樣品28件，分別采自LD62油田(3件)、LD121油田(2件)、LD161油田(3件)、LD163油田(2件)、LD211油田(1件)、LD221油田(4件)、LD271油田(2件)、LD272油田(10件)、LD322油田(1件)。其中明化鎮組3件，館陶組6件，東營組9件，沙河街組10件。

　　采集的原油樣品，先用石油醚沉淀去除瀝青，然后用硅膠/氧化鋁柱層析分離族組分，分別用三氯甲烷/乙醇、二氯甲烷、石油醚分離得到瀝青質、芳烴和飽和烴。芳烴的色譜質譜分析按照標準GB/T 186062017《氣相色譜質譜法測定沉積物和原油中生物標志物》操作。使用儀器為Agilent7890B5975A氣相色譜質譜聯用儀;色譜柱為HP5MS彈性石英毛細柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm);進樣口溫度為300 ℃，傳輸線溫度為280 ℃;升溫過程中以50 ℃保持1 min，再以15 ℃/min升至120 ℃，最后以3 ℃/min升至300 ℃，保持25 min;載氣為99.999%氦氣，流速為1 mL/min;質譜離子化方式為EI源，絕對電壓 1 047 V;數據采集方式為全掃描。

　　3芳烴地球化學特征與油源分析

　　3.1芳烴的宏觀組成特征

　　旅大地區原油芳烴中檢測出了12個系列169種化合物，包含萘系列、菲系列、艸屈系列、二苯并呋喃系列、二苯并噻吩系列、聯苯系列、芘系列、芴系列、苯并芘系列、苯并熒蒽系列、苯并芴系列及三芳甾烷系列化合物(圖2)。芳烴的組成和分布特征受成源和成烴母質及熱演化等因素的影響。原油處于未成熟-低成熟度階段，芳烴化合物中以多環尤其以四環、五環化合物為主，處于中-高成熟度的原油，二環或三環化合物占優勢[16]。對12個系列芳烴化合物相對含量進行歸一化計算(圖3)，結果顯示旅大地區芳烴化合物

　　以二環的萘和三環的菲為主，四環和五環的化合物含量相對較少，指示為成熟原油。其中明化鎮組和館陶組原油中萘系列化合物的質量分數集中在35%～55%，三芳甾烷系列化合物的質量分數主要為10%～20%;東營組和沙河街組原油萘系列化合物的質量分數為60%～80%，三芳甾烷系列化合物的質量分數主要為1%～10%;所有樣品的艸屈系列、二苯并噻吩系列、聯苯系列、二苯并呋喃系列、芴系列和芘系列的質量分數均較低，主要集中在1%～10%;苯并熒蒽系列、苯并芘系列和苯并芴系列的質量分數最低，均低于1%。總體來看，旅大地區明化鎮組和館陶組原油的芳烴化合物分布特征與東營組有明顯的差異，前者萘系列化合物含量低于后者，而三芳甾烷含量高于后者。原油芳烴化合物相對含量差異指示原油的生源母質和成熟度可能不同。

　　3.2生源和沉積環境特征

　　旅大地區原油中萘、菲、聯苯系列化合物含量最多，稠環芳烴化合物含量較低，包括苯并熒蒽、熒蒽、惹烯、卡達烯、芘等反映陸源有機質輸入的生物標志物[17-18]。1，2，5三甲基萘(1，2，5TMN)和1，2，5，6四甲基萘(1，2，5，6TeMN)也是反映陸源有機質輸入的生物標志物，可能來自樹脂生源的二環二萜刺柏酸或高等植物的五環三萜香樹素(Alexander et al.，1998)。朱揚明等[18]研究發現，海相原油與陸相原油(1，2，5TMN)/(1，3，6TMN)比值有較大差異，海相原油(1，2，5TMN)/(1，3，6TMN)比值均在0.3以下，而陸相原油均在0.3以上，其中煤成油到達0.71～1.48。旅大地區原油(1，2，5TMN)/(1，3，6TMN)比值為0.31～1.93，平均值為0.58。其中明化鎮組原油(1，2，5TMN)/(1，3，6TMN)比值為0.32～0.67，平均值為0.44;館陶組原油(1，2，5TMN)/(1，3，6TMN)比值為0.40～1.93，平均值為1.00;東營組原油(1，2，5TMN)/(1，3，6TMN)比值為0.31～0.79，平均值為0.48;沙河街組原油(1，2，5TMN)/(1，3，6TMN) 比值為0.31～0.75，平均值為0.43：均屬于陸相原油。前人研究發現陸相原油中1，2，5，6TeMN含量較高，在湖相和煤成油中的質量分數超過20%，而海相原油中1，2，5，6TeMN含量較低，占TeMN系列的10%以下[18]。旅大地區(1，2，5，6TeMN)/TeMN均大于10%，為10.60%～25.76%。其中明化鎮組(1，2，5，6TeMN)/TeMN為10.60%～11.28%，平均為11.26%;館陶組(1，2，5，6TeMN)/TeMN為10.98%～13.96%，平均為12.29%;東營組(1，2，5，6TeMN)/TeMN為11.35%～25.76%，平均為17.45%;沙河街組(1，2，5，6TeMN)/TeMN為10.93%～16.53%，平均為14.86%：均屬于陸相原油，東營組原油的高等植物輸入比例較大。

　　三芴系列化合物常用來指示原油母質沉積環境，也可以示蹤油源。通常在海相碳酸鹽烴源巖、鹽湖相烴源巖或原油中硫芴含量較高，在沼澤相煤或煤成油中氧芴含量較高，在微咸水、淡水湖相烴源巖或原油中芴的含量較高[19-20]。從圖4三芴系列組成三角圖中可看出，明化鎮組芴、氧芴和硫芴含量平均值相當;館陶組芴的質量分數高，

　　平均值為51%，硫芴的平均質量分數為20%，氧芴的平均質量分數為31%;東營組氧芴的質量分數較高，平均值為42%，硫芴的平均質量分數為18%，芴的平均質量分數為39%;沙河街組芴的質量分數較高，平均值為44%，硫芴的平均質量分數為14%，氧芴的平均質量分數為40%：表明明化鎮組和館陶組原油母質可能來自富硫的湖相，而東營組和沙河街組原油母質相似，主要來源于微咸水湖相沉積環境。也有用甲基二苯并噻吩/甲基二苯并呋喃比值(MDBTs/MDBTFs)與Pr/Ph值相關圖確定沉積環境。 從圖5中可以看出，旅大地區不同層位原油的母質沉積環境主要為貧硫的湖相和一般湖相，總體為弱氧化-還原環境，只有部分明化鎮組和館陶組原油為偏富硫的湖相環境。

　　3.3原油成熟度分析

　　3.3.1烷基萘系列化合物

　　甲基萘成熟度是烴源巖和原油成熟度判識的可靠參數。其中甲基萘比值[MNR=(2MN)/(1MN)]和二甲基萘比值{DNR1=[(2，6DMN)+(2，7DMN)]/(1，5DMN)}是成熟度研究中廣泛運用的指標。從表1中可以看出，明化鎮組MNR介于0.86～1.1，平均值為0.96;館陶組MNR介于0.72～1.09，平均值為0.93;東營組MNR介于0.60～1.07，平均值為0.86;沙河街組MNR介于0.68～1.11，平均值為0.98。從MNR指標可以看出，館陶組和明化鎮組原油MNR大于東營組，與沙河街組原油較為接近。明化鎮組DNR1介于4.49～5.30，平均值為4.78;館陶組DNR1介于3.97～6.39，平均值為4.76;東營組DNR1介于2.92～6.22，平均值為4.41;沙河街組DNR1介于2.86～5.65，平均值為4.71。從DNR1指標可以看出，明化鎮組和館陶組原油和沙河街組原油相似。

　　四甲基萘指數TeMNr=(1，3，6，7TeMN)/[(1，3，6，7TeMN)+(1，2，5，7TeMN)]和三甲基萘指數TMNr=(2，3，6TMN)/[(2，3，6TMN)+(1，2，5TMN)]也是可靠的成熟度指標，隨著成熟度升高，三甲基萘指數和四甲基萘指

　　數逐漸增大。明化鎮組TMNr介于0.43～0.66，平均值為0.58;館陶組TMNr介于0.27～0.73，平均值為0.57;東營組TMNr介于0.43～0.73，平均值為0.59;沙河街組TMNr介于0.40～0.71，平均值為0.60。明化鎮組TeMNr介于0.34～0.69，平均值為0.56;館陶組TeMNr介于0.34～0.71，平均值為0.51;東營組TeMNr介于0.60～0.71，平均值為0.66;沙河街組TeMNr介于0.42～0.77，平均值為0.61。陳致林等[20-21]研究認為，TMNr和TeMNr介于0.4～0.66，為成熟原油。旅大地區各層位原油TMNr和TeMNr 很接近，總體介于0.51～0.66，應為成熟原油。

　　3.3.2二苯并噻吩系列化合物

　　烷基二苯并噻吩具有高度的熱穩定性和抗微生物降解能力，在各時代地層和原油中分布廣泛，對熱演化過程有持續的靈敏性，是有效的成熟度參數，對低熟-高熟熱演化階段原油的成熟度判識十分有效[22]。在烴源巖成烴演化過程中，熱穩定性差異會引起二苯并噻吩系列化合物異構體相對含量變化，可以反映原油成熟度。W.B.Hughes[23]提出了甲基二苯并噻吩參數MDR(4MDBT與1MDBT的比值)來判識成熟度，因為4MDBT比1MDBT熱穩定性好，所以隨熱演化程度增加MDR逐漸增大。也有研究發現(4，6DMDBT)、(2，4DMDBT)隨熱演化程度增加而增大，(1，4DMDBT)隨熱演化增加而減小，故(4，6DMDBT)/(1，4DMDBT)和(2，4DMDBT)/(1，4DMDBT)兩個參數隨成熟度增加而增大，可以反映原油的成熟度。

　　推薦閱讀：化學實驗論文發sci要提供實驗數據嗎