陳治軍，馬芳俠，肖 剛，張 勇，高怡文，王小多，韓長春

[1.陜西延長石油(集團)有限責任公司研究院，陜西 西安 710075；2.中國石油 渤海鉆探工程有限公司 第二錄井公司，河北 任丘 062552]

銀根-額濟納旗盆地(以下簡稱銀額盆地)是中國陸上為數(shù)不多的油氣勘探程度較低的大中型沉積盆地之一[1]，由于盆地具有大地構(gòu)造背景復雜、構(gòu)造單元零碎、古地理環(huán)境多變、地層巖性繁多等特點，油氣地質(zhì)條件非常復雜，勘探難度極大[2-3]。近年來，得益于油氣成藏理論的創(chuàng)新與勘探工藝技術(shù)的進步，銀額盆地的油氣勘探呈現(xiàn)“多點開花、持續(xù)突破”的局面。盆地中部哈日凹陷的YHC1井獲得日產(chǎn)9.15×104m3的高產(chǎn)工業(yè)氣流，實現(xiàn)了該盆地自1955年實施勘探以來的重大突破[4]。部署于盆地中部拐子湖凹陷的GC1井獲得了日產(chǎn)原油56.17 m3、日產(chǎn)天然氣7 290 m3的高產(chǎn)油氣流，預示了該區(qū)有很好的油氣勘探潛力。盆地西部天草凹陷也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一系列高產(chǎn)油流井，證實了該凹陷油氣富集程度高。銀額盆地油氣勘探的持續(xù)突破為中國石油工業(yè)注入了新的活力，預示著該盆地具有較大的油氣勘探潛力，且有望成為重要的儲量增長點。但這些凹陷普遍存在油氣來源不明朗、油氣藏連續(xù)性差、分布規(guī)律不明確等問題，嚴重制約了油氣勘探進程和勘探成果的擴大[5]。

哈日凹陷因具有儲層類型豐富、含油層系多、油藏和氣藏共存、常規(guī)與非常規(guī)油氣共生等特點，成為銀額盆地眾多凹陷中油氣地質(zhì)條件最為復雜、勘探難度最大的凹陷之一，也成為很多學者關(guān)注的焦點和研究的熱點。前人對該凹陷烴源巖的研究已經(jīng)開展了很多，對于油氣來源也有了初步的認識。王小多等[6]對哈日凹陷的烴源巖、儲集層等油氣成藏條件進行了梳理，對勘探有利區(qū)進行了預測。陳治軍等[5,7-9]在哈日凹陷開展了系統(tǒng)的烴源巖評價、油源對比、氣源分析、優(yōu)質(zhì)烴源巖成因分析、烴源巖地球物理預測和評價方法研究等，為該區(qū)的烴源巖研究提供較為豐富的依據(jù)。研究區(qū)前期開展的油氣源對比研究是將巴音戈壁組油氣與銀根組、蘇紅圖組和巴音戈壁組烴源巖進行對比，研究成果認為巴音戈壁組油氣藏的源巖主要為巴音戈壁組烴源巖、油氣藏具有“近源成藏、側(cè)向運移極為有限”的特點[5,7]。上述結(jié)論為哈日凹陷在勘探初期的研究提供了很好的依據(jù)，但隨著勘探的深入，特別是巴音戈壁組開始劃分為3段，此結(jié)論已不能滿足精細勘探研究的需求，開展精細油源對比顯得尤為必要。鑒于此，文章基于原油/油砂和烴源巖樣品的測試分析資料，將主力含油層段巴音戈壁組3個層段的原油/油砂與巴音戈壁組3個層段烴源巖作為對比對象進行精細油源分析，并對哈日凹陷主力供烴源巖的分布進行預測，對其生烴特征進行評價，以期明確油氣來源和主力供烴源巖特征，為該區(qū)的油氣成藏規(guī)律研究提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

銀額盆地處于哈薩克斯坦-準噶爾、塔里木、西伯利亞和華北4個板塊的結(jié)合部位[10]，地跨4個性質(zhì)不同的大地構(gòu)造單元，具有復雜多變的構(gòu)造背景。盆地經(jīng)歷了變質(zhì)結(jié)晶基底-褶皺基底形成、沉積蓋層發(fā)育、板內(nèi)伸展和陸內(nèi)造山等演化階段[11-12]，形成了眾多具有相似構(gòu)造發(fā)育史、彼此相對獨立的小型凹陷[13-15]。哈日凹陷是蘇紅圖坳陷的一個次級構(gòu)造單元，位于銀額盆地的中北部(圖1)。鉆井揭示的沉積地層自下而上有石炭系、二疊系、白堊系和第四系，其中主要的沉積地層白堊系可劃分為下白堊統(tǒng)和上白堊統(tǒng)，下白堊統(tǒng)自下而上又可劃分為巴音戈壁組(K1b)、蘇紅圖組(K1s)和銀根組(K1y)，上白堊統(tǒng)僅有烏蘭蘇海組(K2w)[5]。巴音戈壁組自下而上包括巴一段(K1b1)、巴二段(K1b2)和巴三段(K1b3)，蘇紅圖組自下而上分為蘇一段(K1s1)和蘇二段(K1s2)。

鉆井資料和前人研究成果均表明，哈日凹陷下白堊統(tǒng)烴源巖發(fā)育程度較好，K1y、K1s和K1b均有烴源巖發(fā)育，但烴源巖在有機質(zhì)豐度、類型、成熟度、生物標志化合物等特征方面差異很大[5,7-8]。K1y發(fā)育一套以深灰色白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖為主要巖性的烴源巖，總有機碳含量(TOC)平均可達4.69%，有機質(zhì)類型以Ⅰ型為主，雖然該套烴源巖為有機質(zhì)豐度極高、類型好的烴源巖，但其成熟度較低，基本處于低成熟熱演化階段；烴源巖生物標志化合物呈現(xiàn)正構(gòu)烷烴具有明顯的奇偶優(yōu)勢、植烷(Ph)相對于姥鮫烷(Pr)具有明顯優(yōu)勢、伽馬蠟烷含量較高、C27規(guī)則甾烷相對含量(在C27～C29規(guī)則甾烷總含量中的占比，下同)稍占優(yōu)勢、Ts/Tm比值較低等特征，表明烴源巖具有以水生生物輸入為主的生源特征和強還原、微咸-半咸水、水體分層的沉積古環(huán)境[5,8]。K1s烴源巖巖性為灰色-深灰色泥巖、灰質(zhì)泥巖、含灰泥巖等，烴源巖為有機質(zhì)豐度中等、Ⅱ1型-Ⅱ2型、低成熟-成熟烴源巖；生物標志化合物特征表現(xiàn)為正構(gòu)烷烴具有微弱的重碳優(yōu)勢、Pr和Ph含量相差不大、伽馬蠟烷含量中等、C29規(guī)則甾烷相對含量占據(jù)優(yōu)勢等，表明烴源巖具有以水生生物和高等植物混源的生源特征和弱還原、微咸-半咸水的沉積古環(huán)境[5]。雖然K1b可劃分3段、且3個層段均有烴源巖發(fā)育，前期的研究是將其作為一個整體開展評價。整體上，K1b烴源巖為有機質(zhì)豐度中等-好、Ⅱ2-Ⅲ型、成熟-高成熟烴源巖；生物標志化合物具有Pr相對于Ph具有優(yōu)勢、伽馬蠟烷含量較低、C29規(guī)則甾烷相對含量占據(jù)優(yōu)勢、Ts/Tm比值整體較高等特征，表明烴源巖具有水生生物和高等植物混源的生源特征和弱還原-弱氧化、微咸-半咸水的沉積古環(huán)境[5]。

圖1 哈日凹陷構(gòu)造位置(a)及井位分布(b)Fig.1 Tectonic location of Hari sag (a) and well distribution (b) in Hari sag1.居延海坳陷；2.綠園隆起；3.務桃亥坳陷；4.特羅西灘隆起；5.達古坳陷；6.宗乃山隆起；7.蘇亥圖坳陷；8.蘇紅圖坳陷；9.楚魯隆起；10.查干德勒蘇坳陷；11.尚丹坳陷；12.本巴圖隆起

研究區(qū)較好的烴源巖條件為油氣成藏提供了較好的烴類基礎，目前已發(fā)現(xiàn)了YHC1井K1b2凝析氣藏、H2井K1b2含灰泥巖油藏、H3井K1b1薄層砂巖油藏、H5井K1b1火山巖氣藏等多類型油氣藏，勘探也證實油氣藏分布的主要層系為K1b1和K1b2。從整體上來看，K1b(包括K1b1和K1b2)原油和油砂的生物標志化合物具有正構(gòu)烷烴無明顯的奇偶優(yōu)勢、Pr相對于Ph具有微弱優(yōu)勢、伽馬蠟烷含量較低、C29規(guī)則甾烷相對含量占據(jù)優(yōu)勢、Ts/Tm比值高等特征，與K1b烴源巖相似，K1b油氣藏的源巖應該為K1b烴源巖[5]。伴隨著勘探的深入，精細勘探研究需要明確K1b1和K1b2原油的確切來源，這就需要把K1b烴源巖和原油分成小層后開展精細油源對比研究。

2 樣品及分析方法

本次研究中，共在YHC1井、H2井、H3井、H4井和H5井取烴源巖樣品39個，樣品分布的層段為K1b1、K1b2和K1b3，樣品巖性為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、含灰泥巖、含云泥巖、灰質(zhì)泥巖、白云質(zhì)泥巖等，對烴源巖樣品開展的測試分析項目有巖石熱解分析、總有機碳含量測試、氯仿瀝青“A”測定及其族組成分析、干酪根顯微組分簽定、干酪根碳氫氧元素分析、干酪根鏡質(zhì)組反射率測定、干酪根碳同位素、巖石氯仿抽提物飽和烴氣相色譜分析、巖石氯仿抽提物生物標志物色譜-質(zhì)譜分析、巖石氯仿抽提物芳烴色譜-質(zhì)譜分析、飽和烴單體烴碳同位素測試等。原油/油砂樣品共5個，分別為YHC1井K1b2凝析油樣品2個、H2井K1b2原油樣品1個、H3井K1b1原油和油砂樣品各1個，對原油/油砂樣品開展的測試分析項目有飽和烴氣相色譜分析、族組成分析、生物標志物色譜-質(zhì)譜分析、芳烴色譜-質(zhì)譜分析、飽和烴單體烴碳同位素測試等。測試項目均委托長江大學地球化學實驗室完成，實驗儀器、測試環(huán)境、操作流程等見文獻[5]。

3 精細油源對比

3.1 碳同位素

碳同位素是一類油源對比較為理想的參數(shù)，因為原油和烴源巖干酪根的碳同位素主要受控于沉積古環(huán)境和母源特征，受成熟度等的影響較小[16-17]。一般情況下，碳同位素差異大于3‰的原油是不同源的[18-19]。

3.1.1 全油/全巖碳同位素

K1b1烴源巖樣品數(shù)為7個，干酪根δ13C值為-29.1‰～-24.5‰，平均為-27.7‰，δ13C相對偏輕。K1b2烴源巖樣品數(shù)為16個，干酪根δ13C值為-30.3‰～-23.8‰，平均為-26.7‰。K1b3烴源巖樣品數(shù)為8個，干酪根δ13C值為-26.7‰～-21.2‰，平均為-23.9‰，δ13C相對偏重。K1b1原油未開展碳同位素測試，K1b22個凝析油樣品的全油δ13C值分別為-25.8‰和-26.8‰，平均為-26.3‰。全油/全巖碳同位素特征表明，K1b2凝析油與K1b2烴源巖δ13C值最為相近，他們之間應該存在有親緣關(guān)系(圖2)。

3.1.2 飽和烴單體烴碳同位素

單體烴碳同位素能從分子級別反映單個化合物的來源，較全油/全巖、族組分碳同位素，單體烴碳同位素更具優(yōu)越性，可作為可靠的原油成因判識和油源研究指標[16,20-22]。從烴源巖與原油/油砂正構(gòu)烷烴碳同位素組成來看，相似的沉積古環(huán)境使得巴音戈壁組3套烴源巖(K1b1、K1b2和K1b3)的正構(gòu)烷烴單體碳同位素值差別不大，以至于不能嚴格將其區(qū)分開來。但仍可看出K1b1烴源巖整體偏輕，K1b3烴源巖整體偏重，這種特征與烴源巖干酪根碳同位素一致。K1b1原油/油砂與K1b1烴源巖的正構(gòu)烷烴單體烴碳同位素值最為接近、組成特征也相似，他們之間可能有一定的成因聯(lián)系；K1b2原油與K1b2烴源巖正構(gòu)烷烴單體碳同位素組成曲線基本疊合，他們之間也可能有親緣關(guān)系(圖3)。

圖2 哈日凹陷K1b烴源巖干酪根、原油碳同位素特征對比Fig.2 Comparison of carbon isotope characteristics between source rock kerogen and crude oil of K1b in Hari sag

圖3 哈日凹陷K1b烴源巖、原油/油砂正構(gòu)烷烴碳同位素組成Fig.3 Carbon isotope of individual n-alkanes of source rocks,crude oil and oil sand of K1b in Hari sag

Pr和Pr的碳同位素相關(guān)關(guān)系顯示：K1b1原油/油砂與K1b1烴源巖處于同一區(qū)域，以相對偏輕的Pr和Ph δ13C值為特征；K1b2原油與K1b2烴源巖位于同一區(qū)域，以明顯偏重的Pr δ13C值為特征；K1b3烴源巖以明顯偏重的Ph δ13C值為特征，與K1b1原油/油砂和K1b2原油有所差異(圖4)。

圖4 哈日凹陷K1b烴源巖、原油/油砂Pr和Pr同位素相關(guān)關(guān)系Fig.4 Carbon isotope correlation relationship of Pr and Pr of source rocks,crude oil and oil sand of K1b in Hari sag

3.2 無環(huán)鏈烷烴

正構(gòu)烷烴在原油和烴源巖抽提物中含量很高，主要來自活體生物的類脂化合物，正構(gòu)烷烴的分布和組合特征可以反映有機質(zhì)母質(zhì)來源和成熟度方面的信息，是油源對比有力的工具[23-26]。但有學者研究發(fā)現(xiàn)，成熟度對烴源巖正構(gòu)烷烴分布有更大的影響，因為在較高成熟度條件下正構(gòu)烷烴開始裂解，長鏈正構(gòu)烷烴由于C-C鍵斷裂而成為中-短鏈正構(gòu)烷烴，從使得正構(gòu)烷烴的分布峰型改變、主峰碳數(shù)前移、相關(guān)參數(shù)不能真實反映樣品的母源特征[27-29]。本研究中樣品的埋深差異很大，如同為K1b2烴源巖，凹陷中心YHC1井的樣品深度為2 910～3 074 m，而凹陷邊緣H2井樣品的深度僅為1 060～1 196 m，這就導致同層段烴源巖樣品的成熟度差異很大，將所有樣品放在一起開展對比的做法欠妥、也難以尋求規(guī)律，本研究只選取H2井開展正構(gòu)烷烴特征對比分析油源。

從H2井K1b各層段烴源巖與K1b2原油對比來看(表1，圖5)：K1b1烴源巖正構(gòu)烷烴的分布峰型主要為單峰前峰型，主峰碳以C21為主，OEP(稱奇偶優(yōu)勢)值平均為1.51，CPI(稱碳優(yōu)勢指數(shù))值平均為1.52，正構(gòu)烷烴的輕重碳比∑nC21-/∑nC22+平均1.14，烴源巖具有明顯的奇碳優(yōu)勢和微弱的輕碳優(yōu)勢。K1b2烴源巖正構(gòu)烷烴的分布峰型均為單峰前峰型，主峰碳以C17、C19為主，OEP值平均為1.05，CPI值平均為1.18，正構(gòu)烷烴的輕重碳比∑nC21-/∑nC22+平均1.16，烴源巖具有輕微的奇碳優(yōu)勢和輕碳優(yōu)勢。K1b3烴源巖僅有1個樣品，正構(gòu)烷烴分布峰型為單峰前峰型，主峰碳為C16，OEP值為0.85，CPI值平均為1.36，正構(gòu)烷烴的輕重碳比∑nC21-/∑nC22+平均4.03，烴源巖具有明顯的輕碳優(yōu)勢。從正構(gòu)烷烴分布峰型和各種參數(shù)來看，H2井K1b2原油與K1b2烴源巖特征非常相似，說明他們之間有一定的成因聯(lián)系。

類異戊二烯烷烴中研究和應用最多的是Pr和Ph，盡管受到很多因素(沉積古環(huán)境、母質(zhì)輸入、成熟度等)的制約，Pr/Ph值依然是指示氧化還原環(huán)境的有效指標[23,30-32]。Pr/Ph值指示H2井巴音戈壁組3套烴源巖與K1b2原油均為弱還原—弱氧化環(huán)境的沉積古環(huán)境，同時K1b2原油與K1b2烴源巖的Pr/Ph值、Pr/nC17值和Ph/nC18值最為接近(表1)。

表1 哈日凹陷H2井烴源巖、原油飽和烴色譜參數(shù)Table 1 Chromatographic parameters of certain saturated hydrocarbon of source rocks and crude oil in Well H2,Hari sag

注：OEP.奇偶優(yōu)勢；CPI.碳優(yōu)勢指數(shù)；∑nC21-/∑nC22+.正構(gòu)烷烴輕重碳比；Pr/Ph.姥鮫烷/植烷；Pr/nC17.姥鮫烷/正17烷；Ph/nC18.植烷/正18烷；a～b.最小值～最大值；c(d).平均值(統(tǒng)計個數(shù))

圖5 哈日凹陷H2井K1b典型烴源巖和原油的飽和烴色譜Fig.5 Chromatograms of saturated hydrocarbon of typical source rocks and crude oil of K1b in Well H2,Hari saga. K1b1，埋深1 446.7 m，含灰泥巖；b. K1b2，埋深1 060.5 m，灰質(zhì)泥巖；c. K1b3，埋深930.0 m，灰色泥巖；d. K1b2，埋深1 074.5 m，原油

3.3 甾類化合物

甾類化合物是重要的生物標志化合物，通常用來判識有機質(zhì)的母質(zhì)來源和成熟度，在油源對比研究中有很廣泛的應用[26,33]。研究區(qū)K1b各層段烴源巖、原油和油砂樣品檢測出的甾類化合物主要有C27甾烷、C28甾烷和C29甾烷，孕甾烷、升孕甾烷、C30甾烷、C27重排甾烷和C29重排甾烷含量普遍較低，C27、C28和C29甾烷基本以ααα20R規(guī)則甾烷為主(圖6)。

甾類化合物中的C27、C28和C29甾烷的相對含量對生源有很好的指示作用，因為C27和C28甾烷通常來源于藻類等低等水生生物，而C29甾烷主要來源于高等植物，通常用C27、C28和C29ααα20R規(guī)則甾烷的分布形態(tài)來判斷生源構(gòu)成[22,34-38]。哈日凹陷K1b3烴源巖C27、C28和C29ααα20R規(guī)則甾烷的分布主要呈現(xiàn)不對稱“V”型，明顯有別于反“L”型的K1b1烴源巖、K1b2烴源巖、K1b2原油、K1b1原油/油砂(圖6)。同時也可看出，K1b1原油/油砂與K1b1烴源巖、K1b2原油與K1b2烴源巖最為相似，他們分別具有親緣關(guān)系(圖6)。

重排甾烷可用于評價成熟度，且對沉積環(huán)境有一定的指示作用。通常認為，較低含量的重排甾烷與有機質(zhì)成熟度低或沉積水體咸化有關(guān)[5,26]，K1b2原油與K1b2烴源巖在重排甾烷/(重排甾烷+規(guī)則甾烷)比值方面具有很高的相似性，均以較低含量為特征(圖6，表2)。C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)C2920S/(20S+20R)和C29αββ/(ααα+αββ)也是很好的成熟度指標，他們的反應平衡值分別為0.52～0.55和0.67～0.71[37]。但如前文所述，由于本研究中同層段烴源巖埋深差異大(由于樣品為來自于凹陷不同構(gòu)造位置的探井)，甾烷異構(gòu)化成熟度參數(shù)規(guī)律性不明顯，對油源沒有很好的指示作用(圖6，表2)。

3.4 萜類化合物特征

萜類化合物對有機質(zhì)的沉積環(huán)境、母質(zhì)來源、成熟度等均有較好的指示作用，常被用于油氣來源分析的研究中[26,33]。研究區(qū)K1b各層段烴源巖、原油和油砂樣品檢測出的萜類化合物主要有五環(huán)三萜、四環(huán)帖、三環(huán)萜、二環(huán)倍半萜、伽馬蠟烷等，萜類化合物類型非常豐富。萜類化合物以五環(huán)三萜豐度最高，三環(huán)萜、四環(huán)萜和二環(huán)倍半萜含量較低。其中五環(huán)三萜包括藿烷系列化合物和伽馬蠟烷，藿烷系列化合物均以C30藿烷為主峰，C31～C35升藿烷含量依次降低(圖6)。

由于三環(huán)帖烷主要來自于菌類和藻類等生物，較高的三環(huán)萜烷豐度指示著較為咸化的沉積古環(huán)境和菌類等低等生物的主要輸入[26,32,37]；三環(huán)萜烷具有較高的熱穩(wěn)定性和抗生物降解能力，三環(huán)萜烷的優(yōu)勢含量說明有機質(zhì)具有較高的成熟度[23,26,37]。從三環(huán)萜烷整體的豐度來看，K1b3烴源巖最高、K1b1烴源巖和K1b1原油/油砂次之、K1b2烴源巖和K1b2原油最低(圖6)。

前人研究表明，大多數(shù)湖相泥巖藿烷比甾烷豐度略高，高蠟油中甾烷含量明顯低于萜烷含量，有機質(zhì)的母源特征對樣品的萜烷/甾烷值有很大的影響[39]。K1b1烴源巖萜烷/甾烷值為3.00～9.15，平均5.66；K1b2烴源巖萜烷/甾烷值為1.79～5.35，平均3.21；K1b3烴源巖萜烷/甾烷值為0.98～2.58，平均1.79；K1b1原油/油砂萜烷/甾烷值為5.03～6.09，平均6.56；K1b2原油的萜烷/甾烷值為2.71～4.49，平均3.60。K1b1烴源巖與K1b1原油/油砂、K1b2烴源巖與K1b2原油最為接近，表明他們兩兩之間在母源輸入特征方面具有一定的相似性(表2)。

烴源巖和原油中伽馬蠟烷的相對含量與有機質(zhì)的沉積水體咸度密切相關(guān)，通常用伽馬蠟烷指數(shù)(伽馬蠟烷/C30藿烷)來表征其含量，較高的伽馬蠟烷指數(shù)通常指示著較高的水體鹽度、水體分層、還原性的沉積古環(huán)境[26,36-37,40]。K1b3烴源巖的伽馬蠟烷指數(shù)為0.02～0.08，平均為0.06，伽馬蠟烷含量最低(表2)。K1b1烴源巖與K1b1原油/油砂、K1b2烴源巖與K1b2原油的伽馬蠟烷指數(shù)很接近，表明他們兩兩之間應該具有相同的沉積古環(huán)境(表2)。

圖6 哈日凹陷K1b典型烴源巖、原油和油砂甾萜類化合物色譜圖Fig.6 Chromatograms of sterane and terpenoid compounds of typical source rocks,crude oil and oil sand of K1b in Hari saga. H2井，K1b1，埋深1 308.3 m，深灰色粉砂質(zhì)泥巖；b. H3井，K1b1，埋深1 920.8 m，深灰色泥巖；c. H2井，K1b2，埋深1 062.3 m，深灰色白云質(zhì)泥巖；d. H2井，K1b2，埋深1 060.5 m，深灰色灰質(zhì)泥巖；e. H3井，K1b3，埋深1 294.6 m，灰色灰質(zhì)泥巖；f. H2井，K1b3，埋深930.9 m，灰色泥巖；g. H3井，K1b1，埋深1 878.1 m，灰色灰質(zhì)泥巖油砂；h. H3井，K1b1，埋深1 892.0 m，原油；i. H2井，K1b2，埋深1 074.5 m，原油；j. H2井，K1b2，埋深1 074.5 m，原油；1. C29降藿烷；2. C29降莫烷；3. C30藿烷；4. C30莫烷；5. C31升藿烷(22S)；6. C31升藿烷(22R)；7. 伽馬蠟烷；8. C32二升藿烷(22S)；9. C32二升藿烷(22R)；10. C33三升藿烷(22S)；11. C33三升藿烷(22R)；12. C34四升藿烷(22S)；13. C34四升藿烷(22R)；14. C35五升藿烷 (22S)；15. C35五升藿烷(22R)

萜類化合物中的C27三降藿烷Ts/(Ts+Tm)是常用的成熟度指標，因為Ts是比較穩(wěn)定的化合物，而Tm則與熱演化有關(guān)，隨著熱演化程度的增加，Ts/(Ts+Tm)值逐漸增大，約在生油階段晚期該值達到0.5[26,37]。同樣由于同層段烴源巖樣品的埋深差異大，Ts/(Ts+Tm)值反映在各個層段上沒有規(guī)律性，對油源分析也無很好的指示作用(表2)。

烴源巖、原油/油砂指示母源、沉積環(huán)境和成熟度的部分生物標志化合物參數(shù)相關(guān)關(guān)系表明：一些參數(shù)指示K1b1、K1b2和K1b33套烴源巖特征不同，容易區(qū)分開來，且K1b1原油/油砂與K1b1烴源巖、K1b2原油與K1b2烴源巖具有相似性(圖7a，b)；另外一些參數(shù)表明，K1b2和K1b3烴源巖特征相似、難以區(qū)分，這種相似性可能由于2套烴源巖相似的沉積環(huán)境、所取樣品深度分布差異大等原因所致，但仍然可以看出，K1b1烴源巖與K1b2和K1b3烴源巖特征明顯不同，K1b1原油/油砂與K1b1烴源巖有明顯的親緣關(guān)系(圖7c，d)。

表2 哈日凹陷K1b烴源巖、原油/油砂甾萜烷部分參數(shù)Table 2 Chromatographic parameters of certain sterane and terpenoid compounds of source rocks,crude oil and oil sand of K1b in Hari sag

注：a～b. 最小值～最大值；c(d). 平均值(統(tǒng)計個數(shù))

圖7 哈日凹陷K1b烴源巖、原油/油砂部分生物標志化合物參數(shù)相關(guān)關(guān)系Fig.7 Correlation relationship of certain biomarker parameters of source rocks,crude oil and oil sand of K1b in Hari saga.三環(huán)萜藿烷與萜烷甾烷關(guān)系；b. C29/C27重排甾烷與Pr/Ph關(guān)系；c. C29甾烷20S/(20S+20R)與重排甾烷/(重排甾烷+規(guī)則甾烷)關(guān)系；d. Pr/Ph與C35升藿烷/C34升藿烷

3.5 芳烴特征

圖8 哈日凹陷K1b烴源巖、原油/油砂芳烴系列相對含量Fig.8 The component of aromatic hydrocarbon of source rocks,crude oil and oil sand of K1b in Hari sag

原油和烴源巖抽提物的芳烴中有很多化合物都對有機質(zhì)來源有很好的指示作用：1，2，5-三甲基萘(1，2，5-TMN)和1，2，5，6-四甲基萘(1，2，5，6-TeMN)可能來源于高等植物生源的五環(huán)三萜香樹素或樹脂生源的二環(huán)二萜刺柏酸，是陸源高等植物來源的標志物[42,47]；陸相原油1，2，5-/1，3，6-TMN較高(基本大于0.3)，而海相原油中該比值較低(小于0.3)[48]；陸相原油中1，2，5，6-四甲基萘(1，2，5，6-TeMN)含量高，而海相原油1，2，5，6-TeMN占總四甲基萘(TeMN)分量小[48]。研究區(qū)K1b烴源巖、原油和油砂1，2，5-/1，3，6-TMN比值平均為0.76，1，2，5，6-TeMN/TeMN平均為19.65，較高的1，2，5-/1，3，6-TMN和1，2，5，6-TeMN/TeMN比值預示著陸源高等植物輸入特征明顯。1，2，5-TMN/TMN與1，2，5，6-TeMN/TeMN/相關(guān)關(guān)系也可以看出，K1b1、K1b2和K1b33套烴源巖特征不同，K1b1原油/油砂與K1b1烴源巖、K1b2原油與K1b2烴源巖的母源特征相似(圖9a)。

芳烴中的芴、氧芴(二苯并呋喃)和硫芴(二苯并噻吩)的相對含量對原油和烴源巖的沉積環(huán)境有很好的指示作用，通常高相對含量的硫芴暗示強還原環(huán)境，氧芴含量占優(yōu)勢則意味著沉積環(huán)境氧化性較強[30,41,49-50]。4，6-/1，4-DMDBT和2，4-/1，4-DMDBT相關(guān)關(guān)系、三芴系列相對含量等顯示：K1b1、K1b2和K1b33套烴源巖特征不同，K1b1原油/油砂與K1b1烴源巖、K1b2原油與K1b2烴源巖有一定的親緣關(guān)系(圖9b，圖10)。

芳烴中指示有機質(zhì)成熟度的參數(shù)很多，前人建立了一系列利用芳烴化合物評價成熟度的參數(shù)，其中一些參數(shù)還可以被用于烴源巖等效鏡質(zhì)體反射率的定量計算中。三甲基萘指數(shù)TMNR1=2,3,6-三甲基萘/(1,4,6-三甲基萘+1,3,5-三甲基萘)和四甲基萘指數(shù)TeMNr=1,3,6,7-四甲基萘/(1,3,6,7-四甲基萘+1,2,5,7-四甲基萘)是常用的成熟度指標，從低熟到高熟熱演化階段，這兩個比值都是逐漸增大的[42]。菲系列化合物的甲基化、甲基重排及脫甲基化作用主要受熱力學作用控制，利用菲系列化合物可以建立很多、很有用的成熟度參數(shù)，其中甲基菲指數(shù)MPI1=1.5×(2-甲基菲+3-甲基菲)/(菲+1-甲基菲+9-甲基菲)、MPI2=3×(2-甲基菲)/(菲+1-甲基菲+9-甲基菲)等在研究中有很廣泛的應用[23,42,51]。TMNR1和TeMNr相關(guān)關(guān)系顯示K1b1原油/油砂與K1b1烴源巖、K1b2原油與K1b2烴源巖特征相近(圖9c)。同時可以看出，雖然甲基菲成熟度參數(shù)在層段分布方面無規(guī)律可循(由于同層位樣品的埋深差異大)，但MPI1與MPI2相關(guān)關(guān)系較好，代表了甲基菲指數(shù)對研究區(qū)烴源巖、原油和油砂樣品的成熟度有很好的指示(圖9d)。

圖9 哈日凹陷K1b烴源巖、原油/油砂部分芳烴參數(shù)相關(guān)關(guān)系Fig.9 Correlation relationship of certain aromatic hydrocarbon parameters of source rocks,crude oil and oil sand of K1b in Hari saga. 1,2,5,6-TeMN/TeMN與1,2,5-TMN/TMN關(guān)系；b. 4,6-/1,4-DMDBT與2,4-/1,4-DMDBT關(guān)系;c. TMNR1與TeMNr關(guān)系；d. MPI1與MPI2關(guān)系1,2,5-TMN/TMN-1,2,5代表三甲基萘/∑三甲基萘；1,2,5,6-TeMN/TeMN代表1,2,5,6-四甲基萘/∑四甲基萘；4,6-/1,4-DMDBT代表4,6-二甲基二苯并呋喃/1,4-二甲基二苯并呋喃；2,4-/1,4-DMDBT代表2,4-二甲基二苯并呋喃/1,4-二甲基二苯并呋喃；TMNR1代表2,3,6-/(1,4,6-+1,3,5-)-三甲基萘；TeMNr代表1,3,6,7-四甲基萘/(1,3,6,7-四甲基萘+1,2,5,7-四甲基萘)；甲基菲指數(shù)MPI1=1.5×(2-甲基菲+3-甲基菲)/(菲+1-甲基菲+9-甲基菲)；甲基菲指數(shù)MPI2=3×(2-甲基菲)/(菲+1-甲基菲+9-甲基菲)

雖然受控于同層段烴源巖樣品埋深差異大，部分指示成熟度的生物標志化合物及其參數(shù)分布無規(guī)律性，對油源指示意義不大。但絕大多數(shù)生物標志化合物及其參數(shù)、碳同位素等均對原油來源有很好的指示，特別是芳烴化合物在本次油源對比研究中取得了很好的應用效果。精細油源對比結(jié)果表明：K1b1原油/油砂與K1b1烴源巖、K1b2原油與K1b2烴源巖特征相近，且K1b3烴源巖與K1b1原油/油砂、K1b2原油特征明顯不同，K1b1和K1b2原油分別主要來源于K1b1和K1b2烴源巖，由此確定的主力供烴源巖為K1b1和K1b2烴源巖。

圖10 哈日凹陷K1b烴源巖、原油和油砂芳烴三芴系列(F、SF和OF)三角圖Fig.10 Distribution of fluorine(F),dibenzothiophene(SF)and dibenzofuran(OF)of source rocks,crude oil and oil sand of K1b in Hari sag

4 主力供烴源巖特征

4.1 展布特征

主力供烴源巖K1b1和K1b2烴源巖均為深湖-半深湖相沉積的暗色泥巖系。其中K1b1烴源巖巖性為深灰色-灰色泥巖、凝灰質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等，在凹陷局部區(qū)域發(fā)育程度較好。K1b2烴源巖以深灰色含灰泥巖和灰質(zhì)泥巖為主，為銀額盆地范圍內(nèi)各個凹陷都較為發(fā)育的好的源巖。

有效烴源巖是指既有油氣生成又有油氣排出的巖石，它在某種程度上控制著盆地內(nèi)油氣藏的分布[52]。參照前人研究成果，取TOC大于0.5%作為有效烴源巖的識別標準[53-55]，對研究區(qū)主力供烴層段的有效烴源巖進行了單井識別和平面展布預測。2套烴源巖均在研究區(qū)均有較大厚度的有效烴源巖分布：K1b1有效烴源巖在北次凹的厚度為0～151 m，厚度較大的區(qū)域在H6井區(qū)；南次凹的厚度為0～106 m，厚度略小于北次凹，厚度較大的區(qū)域在H2井區(qū)(圖11a)。K1b2有效烴源巖在北次凹的厚度為0～222 m，厚度較大的區(qū)域在H6-S1井區(qū)；南次凹的厚度為0～125 m，厚度較大的區(qū)域在H2井區(qū)和H1井區(qū)(圖11b)。

4.2 生烴特征

4.2.1 有機質(zhì)豐度

烴源巖優(yōu)劣最直接的標志是有機質(zhì)豐度，常用的參數(shù)有TOC、熱解生烴潛量(S1+S2)和氯仿瀝青“A”等[23,56]。K1b1烴源巖TOC為0.14%～2.31%，平均為0.89%；S1+S2為0.09～44.67 mg/g，平均為4.63 mg/g；氯仿瀝青“A”為0.003%～0.176%，平均為0.073%。K1b2烴源巖TOC為0.08%～5.15%，平均為1.18%；S1+S2為0.05～77.87 mg/g，平均為7.85 mg/g；氯仿瀝青“A”為0.001%～1.218%，平均為0.182%。參照陸相烴源巖有機質(zhì)評價標準[57]，K1b1烴源巖為中等-好烴源巖，K1b2烴源巖為好-極好的烴源巖(表3)。

TOC平面分布表明2套主力供烴源巖有著相似的分布規(guī)律，即越靠近湖盆中心，TOC值越高，南北2個次凹的沉積中心為高有機質(zhì)豐度烴源巖展布區(qū)域。K1b1在南次凹H2井區(qū)和北次凹H6-S1井區(qū)均有品質(zhì)較好的烴源巖發(fā)育，而K1b2在南次凹H2-H1-H3井區(qū)和北次凹H6井區(qū)西部有高有機質(zhì)豐度烴源巖展布(圖12a，b)。

4.2.2 有機質(zhì)類型

不同類型烴源巖的產(chǎn)烴類型、生油氣能力、生排烴過程等都有存在較大差別[5,23]，本次采用三類四分法[5,23,58]，主要從巖石熱解參數(shù)、干酪根碳同位素組成、干酪根原子比等方面對主力供烴源巖的有機質(zhì)類型進行研究。

圖11 哈日凹陷巴音戈壁組主力供烴源巖平面分布Fig.11 Distribution of main source rocks in Bayingebi Formation,Hari saga. K1b1；b. K1b2

圖12 哈日凹陷巴音戈壁組主力供烴源巖TOC平面分布Fig.12 Distribution of TOC of main source rocks in Bayingebi Formation,Hari saga. K1b1；b. K1b2

TOC/%δ13C/‰“A”/%(S1+S2)/(mg.g-1)IH/(mg.g-1)H/CRo/%Tmax/℃K1b10.14～2.31-29.1～-24.50.003～0.1760.09～44.6751～10450.51～1.020.60～2.01379～5370.89(17)-27.7(9)0.073(10)4.63(16)279(10)0.82(7)1.10(14)451(16)K1b20.08～5.15-30.3～-23.80.001～1.2180.05～77.878～10170.62～1.340.60～2.17338～5371.18(21)-26.7(16)0.182(18)7.85(20)219(17)0.96(11)1.37(20)468(20)

注：a～b. 最小值～最大值；c(d). 平均值(統(tǒng)計個數(shù))

巖石熱解參數(shù)最高熱解峰溫(Tmax)-氫指數(shù)(IH)、氧指數(shù)(IO)-IH分類表明，K1b1和K1b2烴源巖有機質(zhì)類型主要為Ⅱ1型-Ⅲ型，即以混合型或偏腐殖型干酪根為主(圖13a，b)。干酪根C、H、O元素組成表明，K1b1和K1b2烴源巖的有機質(zhì)類型主要為Ⅱ1型—Ⅱ2型(圖13c)。

干酪根原子比和碳同位素組成也可以用于有機質(zhì)類型的識別中，一般情況下，陸相烴源巖干酪根具有較重的碳同位素值和較低的H/C(原子比，下同)比值[5,23]。K1b1烴源巖干酪根H/C為0.51～1.02，O/C(原子比，下同)為0.06～0.16，δ13C為-29.1‰～-24.5‰。K1b2烴源巖干酪根H/C為0.62～1.34，O/C為0.05～0.18，δ13C為-30.3‰～-23.8‰。O/C-H/C、H/C-δ13C分類也均表明K1b1和K1b2烴源巖有機質(zhì)類型主要為Ⅱ1型-Ⅱ2型(圖13c，d)。

4.2.3 有機質(zhì)成熟度

K1b1烴源巖的鏡質(zhì)組反射率(Ro)為0.60%～2.01%，平均1.10%；Tmax為379～537 ℃，平均451 ℃(表3)，烴源巖為成熟-高成熟烴源巖。K1b2烴源巖的Ro為0.60%～2.17%，平均1.37%；Tmax為338～537 ℃，平均468 ℃(表3)，烴源巖亦為成熟-高成熟烴源巖。K1b2位于K1b1之上，但K1b2烴源巖成熟度(Ro和Tmax平均值)略高于K1b1，造成這種反常現(xiàn)象的原因是同層段樣品埋深差異較大、且樣品的深度分布不均。

湖盆中心由于埋深較大，烴源巖熱演化程度較高，具有較高的Ro值；而凹陷邊緣由于埋深淺，烴源巖普遍具有較低的Ro值。從Ro值平面分布來看(圖14a，b)，2套主力供烴源巖的成熟度均較高，基本處于生油氣高峰期熱演化階段。平面上，烴源巖中的成熟-高成熟烴源巖(Ro>0.7%)分布面積較大，K1b1成熟烴源巖面積為328.8 km2，占凹陷總面積的33.0%；K1b2成熟烴源巖面積位302.8 km2，占凹陷總面積的30.4%。

圖13 哈日凹陷主力供烴源巖有機質(zhì)類型分類圖(底圖據(jù)文獻[53,59])Fig.13 Classification of organic matters in main source rocks in Hari sag(base map from references[53,59])a. Tmax-IH分類；b. IO-IH分類；c. O/C-H/C分類；d. H/C-δ13C分類；Ⅰ型.腐泥型；Ⅱ1型.腐殖腐泥型；Ⅱ2型.腐泥腐殖型；Ⅲ型.腐殖型

圖14 哈日凹陷主力供烴源巖Ro平面分布圖Fig.14 Distribution of Ro of main source rocks in Hari saga. K1b1；b. K1b2

5 結(jié)論

1) 絕大多數(shù)生物標志化合物及其參數(shù)、碳同位素等均對原油來源有很好的指示，特別是芳烴化合物在本次油源對比研究中取得了很好的應用效果。精細油源對比結(jié)果表明，K1b1原油/油砂與K1b1烴源巖、K1b2原油與K1b2烴源巖特征相近，K1b1和K1b2原油分別主要來源于K1b1和K1b2烴源巖，由此確定研究區(qū)的主力供烴源巖為K1b1和K1b2烴源巖。

2) 2套主力供烴源巖在研究區(qū)均有較大厚度的有效烴源巖分布，K1b1有效烴源巖的厚度為0～151 m，K1b2有效烴源巖的厚度為0～222 m。

3) K1b1烴源巖TOC平均為0.89%，干酪根H/C為0.51～1.02，δ13C為-29.1‰～-24.5‰，Ro為0.60%～2.01%，烴源巖為有機質(zhì)豐度中等-好、Ⅱ1型-Ⅱ2型、成熟-高成熟的烴源巖。K1b2烴源巖TOC平均為1.18%，干酪根H/C為0.62～1.34，δ13C為-30.3‰～-23.8‰，Ro為0.60%～2.17%，烴源巖為有機質(zhì)豐度好—極好、Ⅱ1型—Ⅱ2型、成熟—高成熟的烴源巖。

4) 研究區(qū)2套主力供烴源巖厚度較大、分布面積廣、有機質(zhì)豐度高、且基本處于生油氣高峰期熱演化階段，均具有很好的生烴潛力，能為油氣成藏提供好的源巖條件。