東營凹陷混源定量方法構(gòu)建與實(shí)踐應(yīng)用探究_第1頁
東營凹陷混源定量方法構(gòu)建與實(shí)踐應(yīng)用探究_第2頁
東營凹陷混源定量方法構(gòu)建與實(shí)踐應(yīng)用探究_第3頁
東營凹陷混源定量方法構(gòu)建與實(shí)踐應(yīng)用探究_第4頁
東營凹陷混源定量方法構(gòu)建與實(shí)踐應(yīng)用探究_第5頁
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文檔簡介

東營凹陷混源定量方法構(gòu)建與實(shí)踐應(yīng)用探究一、引言1.1研究背景東營凹陷位于山東省北部,東臨萊州灣,西過高青縣城,南抵廣饒,北至利津縣陳家莊,東西長90km,南北寬65km,面積約5700km2,在大地構(gòu)造區(qū)劃上屬中國東部渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷中的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元,是一個(gè)四周有凸起環(huán)繞的晚侏羅世—早第三紀(jì)時(shí)期的斷陷復(fù)合盆地,且具有北斷南超的特點(diǎn),晚第三紀(jì)以后屬于華北近海坳陷盆地的一部分。其特殊的地理位置和構(gòu)造背景,使其成為我國海上油氣勘探開發(fā)的重要區(qū)域之一。自1956年開始石油地質(zhì)勘探以來,東營凹陷油氣勘探成果顯著,1961年華8井首獲工業(yè)油流,1962年?duì)I2井又喜獲日產(chǎn)555t的高產(chǎn)油流,標(biāo)志著勝利油田的誕生。截至1999年,在東營凹陷共發(fā)現(xiàn)油氣田34個(gè),探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量19.5×10?t,累計(jì)產(chǎn)出原油3.8×10?t。然而,由于東營凹陷在地質(zhì)歷史時(shí)期中經(jīng)歷了多期復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),這些構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得地層發(fā)生了褶皺、斷裂等變形,導(dǎo)致油氣的運(yùn)移路徑和聚集場(chǎng)所變得極為復(fù)雜?,F(xiàn)今,大多數(shù)油氣藏處于深部或者被隔水層所覆蓋,這就使得準(zhǔn)確地刻畫東營凹陷地區(qū)的混源沉積物特征成為一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。而準(zhǔn)確地刻畫混源沉積物特征,對(duì)于油氣勘探開發(fā)而言又具有不可估量的重要意義。一方面,不同來源的沉積物在巖石學(xué)、地球化學(xué)等方面存在差異,這些差異會(huì)直接影響油氣的儲(chǔ)集性能。比如,沉積物的粒度、分選性、孔隙結(jié)構(gòu)等巖石學(xué)特征,以及微量元素、同位素組成等地球化學(xué)特征,都會(huì)對(duì)油氣的儲(chǔ)存空間和滲流能力產(chǎn)生影響。另一方面,混源沉積物的形成與油氣的生成、運(yùn)移和聚集過程密切相關(guān)。通過研究混源沉積物特征,可以深入了解油氣的成藏機(jī)制,從而為油氣勘探開發(fā)提供關(guān)鍵的理論依據(jù)和技術(shù)支持。例如,通過分析混源沉積物中有機(jī)質(zhì)的來源和演化程度,可以推斷油氣的生成潛力和成熟度;通過研究沉積物的沉積環(huán)境和構(gòu)造背景,可以判斷油氣的運(yùn)移方向和聚集場(chǎng)所。1.2研究目的與意義本研究旨在建立適用于東營凹陷的混源定量方法,并深入探究其在油氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用效果。通過對(duì)東營凹陷混源沉積物的深入研究,獲取準(zhǔn)確的混源定量信息,為油氣勘探開發(fā)提供更為可靠的依據(jù),從而提高勘探開發(fā)的效率和成功率。具體而言,本研究的目的包括以下幾個(gè)方面:一是通過對(duì)東營凹陷不同區(qū)域、不同層位的沉積物樣品進(jìn)行系統(tǒng)采集和分析,結(jié)合地質(zhì)背景和沉積環(huán)境,篩選出能夠有效反映混源特征的地球化學(xué)指標(biāo)和生物標(biāo)志物,建立適合東營凹陷的混源定量模型,提高混源定量的準(zhǔn)確性和可靠性。二是運(yùn)用建立的混源定量方法,對(duì)東營凹陷已知油氣藏的混源情況進(jìn)行分析,明確不同來源油氣的貢獻(xiàn)比例,深入探討混源對(duì)油氣藏形成和分布的影響機(jī)制,為油氣藏的評(píng)價(jià)和開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。三是將混源定量方法應(yīng)用于東營凹陷的新區(qū)勘探和目標(biāo)評(píng)價(jià),通過對(duì)潛在油氣藏的混源分析,預(yù)測(cè)油氣的來源和分布,為勘探?jīng)Q策提供指導(dǎo),提高勘探成功率,降低勘探風(fēng)險(xiǎn)。本研究具有重要的理論和實(shí)際意義。在理論方面,混源定量研究是油氣地球化學(xué)領(lǐng)域的重要課題,對(duì)于深入理解油氣的生成、運(yùn)移和聚集過程具有關(guān)鍵作用。通過對(duì)東營凹陷混源定量方法的研究,可以豐富和完善混源油氣地球化學(xué)理論,為該領(lǐng)域的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時(shí),本研究有助于深入認(rèn)識(shí)東營凹陷的地質(zhì)演化歷史和沉積環(huán)境變遷,為區(qū)域地質(zhì)研究提供新的視角和數(shù)據(jù)支持。在實(shí)際應(yīng)用方面,準(zhǔn)確的混源定量分析能夠?yàn)橛蜌饪碧介_發(fā)提供重要的決策依據(jù)。在勘探階段,通過混源分析可以確定油氣的潛在來源,縮小勘探范圍,提高勘探效率,降低勘探成本。在開發(fā)階段,了解油氣的混源情況有助于制定合理的開發(fā)方案,優(yōu)化開采工藝,提高油氣采收率。此外,本研究成果還可以為其他類似地區(qū)的混源油氣勘探開發(fā)提供借鑒和參考,推動(dòng)我國油氣勘探開發(fā)技術(shù)的發(fā)展。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在混源定量方法的研究領(lǐng)域,國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)取得了一系列重要成果。早期的研究主要集中在利用生物標(biāo)志物來識(shí)別油氣的來源。例如,通過分析正構(gòu)烷烴、類異戊二烯烴、萜類化合物和甾類化合物等生物標(biāo)志物的分布特征和相對(duì)含量,可以初步判斷油氣的母質(zhì)類型和沉積環(huán)境。隨著研究的深入,穩(wěn)定同位素技術(shù)逐漸被應(yīng)用于混源油的研究中。碳、氫、氮、氧、硫等穩(wěn)定同位素的組成可以提供關(guān)于油氣來源和演化的重要信息,通過測(cè)定混源油中不同組分的穩(wěn)定同位素比值,可以更準(zhǔn)確地確定不同來源油氣的貢獻(xiàn)比例。近年來,多元數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在混源定量研究中得到了廣泛應(yīng)用。該方法通過對(duì)大量地球化學(xué)數(shù)據(jù)的分析,能夠在不知道端元樣品、不進(jìn)行混源實(shí)驗(yàn)的情況下,直接計(jì)算混源油氣中端元的數(shù)量、組成和貢獻(xiàn)比例。例如,利用交替最小二乘算法(ALS)結(jié)合傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICRMS)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)混源油的快速定量解析。FT-ICRMS能選擇性地電離原油中極性化合物,特別適合于因生物降解等次生作用導(dǎo)致生物標(biāo)志物損失的原油樣品的研究,且無需前處理步驟,能直接進(jìn)樣分析,降低污染,快速高效。通過加入氘代標(biāo)樣考察發(fā)現(xiàn),除了部分O2類化合物,大多數(shù)類型化合物都不適用于半定量分析,且不是所有的O2類化合物都適用于半定量分析;找出了一些重復(fù)性好、線性佳的適用于半定量分析的石油酸分子。對(duì)21個(gè)混源油樣品中滿足要求的石油酸分子進(jìn)行半定量分析,建立一個(gè)由21個(gè)樣品的16個(gè)O2石油酸分子相對(duì)濃度的數(shù)據(jù)集,并利用ALS進(jìn)行解析,結(jié)果表明,通過此方法能較準(zhǔn)確計(jì)算混源油中端元油的貢獻(xiàn)比例,還原各端元油石油酸分子組成。在東營凹陷油氣勘探相關(guān)領(lǐng)域,研究人員也開展了大量工作。通過對(duì)東營凹陷的地層發(fā)育、沉積環(huán)境、構(gòu)造演化等方面的研究,揭示了其油氣成藏的基本地質(zhì)條件。例如,東營凹陷的下第三系是主要的油源層和儲(chǔ)集層,新生代活躍的構(gòu)造地質(zhì)背景為深部流體的活動(dòng)提供了條件,已有的地球化學(xué)和地質(zhì)資料研究表明,東營凹陷存在過比較強(qiáng)烈的深部流體活動(dòng),這對(duì)油氣的生成、運(yùn)移和聚集產(chǎn)生了重要影響。同時(shí),對(duì)東營凹陷異常壓力的分布和演化特征及其與油氣成藏關(guān)系的研究也取得了重要進(jìn)展。運(yùn)用數(shù)值模擬方法研究發(fā)現(xiàn),古近系沙河街組三段和四段地層中廣泛發(fā)育異常壓力,且以超壓為主,自沙河街組沉積以來,超壓系統(tǒng)開始發(fā)育,東營組沉積末期,超壓系統(tǒng)逐漸增大,漸新世末喜山運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕時(shí)期,地層抬升剝蝕,發(fā)育負(fù)壓系統(tǒng),中新統(tǒng)館陶組沉積時(shí)期,超壓系統(tǒng)再次迅速增大,直至明化鎮(zhèn)組—第四系沉積時(shí)期達(dá)到最大范圍和最高值。現(xiàn)今凹陷2200m以上地層基本為常壓,2200m以下開始出現(xiàn)明顯壓力異常。沙河街組高沉積速率導(dǎo)致的欠壓實(shí),引發(fā)了該時(shí)期超壓系統(tǒng)的形成,而粘土礦物脫水和烴類大量生成造成了晚期超壓系統(tǒng)的發(fā)育。結(jié)合油氣成藏期次研究表明,東營組末期、館陶組末期及明化鎮(zhèn)組—第四系沉積時(shí)期,超壓系統(tǒng)與凹陷的3期成藏期次具有很好的匹配關(guān)系,暗示生烴作用是超壓的重要成因,超壓又是油氣運(yùn)移的良好動(dòng)力。然而,當(dāng)前研究仍存在一些不足之處。在混源定量方法方面,雖然已經(jīng)發(fā)展了多種技術(shù)手段,但不同方法之間的對(duì)比和綜合應(yīng)用還不夠充分,導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)于同一混源油樣品,不同方法得到的定量結(jié)果可能存在差異,影響了混源定量的準(zhǔn)確性和可靠性。此外,現(xiàn)有的混源定量方法大多基于實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù),對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段研究相對(duì)較少,難以滿足油氣勘探開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求。在東營凹陷油氣勘探研究中,雖然對(duì)油氣成藏的基本地質(zhì)條件和主控因素有了一定的認(rèn)識(shí),但對(duì)于混源油氣的研究還相對(duì)薄弱,尤其是在混源定量方面,缺乏系統(tǒng)的研究和應(yīng)用,無法準(zhǔn)確確定不同來源油氣在油氣藏中的貢獻(xiàn)比例,這在一定程度上限制了對(duì)東營凹陷油氣成藏規(guī)律的深入理解和勘探開發(fā)效率的提高。本研究將針對(duì)上述不足,以東營凹陷為研究對(duì)象,系統(tǒng)開展混源定量方法的研究和應(yīng)用。通過對(duì)比分析不同混源定量方法的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合東營凹陷的地質(zhì)特點(diǎn)和油氣特征,篩選和優(yōu)化適合該地區(qū)的混源定量方法,并將其應(yīng)用于東營凹陷的油氣勘探開發(fā)中,明確不同來源油氣的貢獻(xiàn)比例,深入探討混源對(duì)油氣藏形成和分布的影響機(jī)制,為東營凹陷的油氣勘探開發(fā)提供更為可靠的依據(jù)。1.4研究內(nèi)容與方法本研究圍繞東營凹陷混源定量方法與應(yīng)用展開,主要研究內(nèi)容包括:利用東營凹陷地區(qū)的2D和3D地震資料,獲取地下構(gòu)造模型,通過對(duì)地震資料進(jìn)行解釋和分析,獲得該區(qū)域的地層結(jié)構(gòu)信息,明確不同地層的巖性、厚度、埋深以及地層之間的接觸關(guān)系等,為后續(xù)研究提供基礎(chǔ);結(jié)合地層結(jié)構(gòu)信息和地球物理參數(shù),如波速、密度、電阻率等,建立東營凹陷混源模型,模擬不同來源沉積物的混合過程和分布特征;根據(jù)混源模型,對(duì)沉積物進(jìn)行定量評(píng)價(jià),得到沉積物的含油氣性質(zhì)、物性參數(shù)等信息,包括含油飽和度、孔隙度、滲透率等,從而判斷油氣的富集程度和儲(chǔ)集性能。為實(shí)現(xiàn)上述研究內(nèi)容,本研究采用的研究方法主要有:通過地震資料解釋技術(shù),包括地震相分析、層位追蹤、構(gòu)造解釋等,從地震資料中提取地下構(gòu)造和地層信息,明確地層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征;運(yùn)用地球物理參數(shù)分析方法,對(duì)地震、測(cè)井等地球物理數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,獲取巖石的物理性質(zhì)參數(shù),為混源模型的建立提供數(shù)據(jù)支持;借助數(shù)值模擬技術(shù),利用專業(yè)的地質(zhì)建模和模擬軟件,建立混源模型并進(jìn)行數(shù)值模擬,預(yù)測(cè)不同來源沉積物的混合比例和分布規(guī)律,通過對(duì)比模擬結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)資料,驗(yàn)證和優(yōu)化模型;綜合運(yùn)用地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等多學(xué)科方法,對(duì)東營凹陷的地質(zhì)背景、沉積環(huán)境、油氣地質(zhì)條件等進(jìn)行全面分析,深入探討混源定量方法在油氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用效果。二、東營凹陷地質(zhì)特征分析2.1區(qū)域地質(zhì)背景東營凹陷位于山東省北部,處于渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷的東南部。其地理位置獨(dú)特,東臨萊州灣,西過高青縣城,南抵廣饒,北至利津縣陳家莊,東西長約90km,南北寬約65km,面積達(dá)5700km2左右。在大地構(gòu)造位置上,東營凹陷是渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷中的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元,其四周被凸起環(huán)繞,呈現(xiàn)出北斷南超的箕狀斷陷特征。從區(qū)域構(gòu)造演化歷史來看,東營凹陷經(jīng)歷了多期復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。在古生代時(shí)期,整個(gè)濟(jì)陽坳陷表現(xiàn)為區(qū)域性的振蕩運(yùn)動(dòng),東營凹陷在這一時(shí)期也受到了一定程度的影響。平面上構(gòu)造走向呈近東西向,整體呈現(xiàn)出東西分帶、南北分塊的格局,古生界地層自西向東高低起伏,隆凹相間。這一時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得東營凹陷的基底結(jié)構(gòu)初步形成,為后續(xù)的沉積和構(gòu)造演化奠定了基礎(chǔ)。中生代時(shí)期,東營凹陷的構(gòu)造形態(tài)總體為北低南高的斜坡結(jié)構(gòu),構(gòu)造走向主要為北東向。在這一時(shí)期,平面上斷層以北東向、東西向?yàn)橹?,同時(shí)發(fā)育少量北西向斷層。這些斷層的活動(dòng)對(duì)東營凹陷的地層沉積和構(gòu)造格局產(chǎn)生了重要影響,控制了沉積物的分布和沉積厚度,使得凹陷內(nèi)部的地層結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜。例如,北西向的郭井子和草橋斷層形成于印支期,斷距大,延伸遠(yuǎn),為基底斷層,在斷層下盤可見較厚的古生界地層,上盤靠近斷層面附近古生界地層被剝蝕,中生界地層往斷層面增厚成楔形。新生代時(shí)期,東營凹陷進(jìn)入了強(qiáng)烈的斷陷期。古近紀(jì)是東營凹陷斷陷活動(dòng)的主要時(shí)期,在這一時(shí)期,凹陷內(nèi)部發(fā)育了一系列正向二級(jí)構(gòu)造帶,如近東西走向的中央斷裂背斜帶就發(fā)育于深洼陷之中。古近紀(jì)時(shí)期的斷裂活動(dòng)十分活躍,按走向可分為NE、EW、NWW、NEE向四組。其中,NE向斷層如高青、八面河斷裂,這些斷層屬中生代郯廬斷裂系NE向走滑斷層轉(zhuǎn)化為下第三系走滑正斷層;NWW向斷裂主要為石村斷裂,青坨子-永安斷裂,斷面形態(tài)為鏟式,控制了中新生代的沉積;EW向斷層主要為陳南斷裂及其派生的勝北斷裂,其斷面形態(tài)呈鏟式或坐椅式,二者組合形成典型的伸展構(gòu)造樣式,陳南斷裂發(fā)育早,控制沙四孔店沉積中心的展布,而勝北斷層發(fā)育較晚,主要控制了沙三段的沉積;NEE向斷裂主要發(fā)育于博興斷裂帶、陳官莊斷裂帶、王家崗斷裂帶和梁家樓一現(xiàn)河構(gòu)造帶,它們一般只切割下第三系,斷面一般為鏟式或平面式,主要控制沙三段的沉積,是典型的下第三系同沉積構(gòu)造。這些斷裂活動(dòng)不僅控制了東營凹陷的構(gòu)造演化,還對(duì)沉積環(huán)境和油氣的運(yùn)移、聚集及保存產(chǎn)生了重要影響。新近紀(jì)以來,東營凹陷整體處于坳陷階段,沉積了館陶組和明化鎮(zhèn)組地層。館陶組為河流相沉積,其短期基準(zhǔn)面旋回界面主要由河道下切沖刷面構(gòu)成,根據(jù)可容納空間條件的不同,可劃分為辮狀河模式、曲流河模式和網(wǎng)狀河模式。明化鎮(zhèn)組與上覆平原組呈區(qū)域整合接觸,與下伏館陶組之間為整合接觸,厚度大約在600-800米。這一時(shí)期的沉積作用使得東營凹陷的地層進(jìn)一步加厚,沉積蓋層更加穩(wěn)定。東營凹陷的區(qū)域地質(zhì)背景對(duì)油氣的形成和分布產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了復(fù)雜的構(gòu)造格局,為油氣的生成、運(yùn)移和聚集提供了有利條件。古生界和中生界的地層沉積為油氣的生成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ),而新生代的斷陷活動(dòng)和斷裂發(fā)育則控制了油氣的運(yùn)移路徑和聚集場(chǎng)所。例如,東營凹陷內(nèi)的洼陷帶,如利津洼陷、民豐洼陷、牛莊洼陷、博興洼陷等,是烴源巖的主要發(fā)育區(qū),這些洼陷在古近紀(jì)的斷陷過程中,接受了大量的沉積物,其中包含了豐富的有機(jī)質(zhì),在適宜的溫度、壓力和地質(zhì)條件下,這些有機(jī)質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)化為油氣。而斷裂系統(tǒng)則成為了油氣運(yùn)移的通道,油氣沿著斷層向上運(yùn)移,在構(gòu)造高部位和儲(chǔ)集層中聚集形成油氣藏。此外,東營凹陷的構(gòu)造演化還影響了沉積環(huán)境的變遷,不同時(shí)期的沉積環(huán)境形成了不同類型的儲(chǔ)集層,如三角洲、扇三角洲、近岸水下扇、湖底扇等沉積相所形成的砂巖、砂礫巖等,為油氣的儲(chǔ)存提供了良好的空間。2.2地層特征2.2.1地層劃分與對(duì)比東營凹陷的地層發(fā)育較為復(fù)雜,經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和沉積演化。在漫長的地質(zhì)歷史時(shí)期中,東營凹陷接受了來自不同方向物源的沉積物,這些沉積物在凹陷內(nèi)堆積,形成了不同厚度和巖性的地層。古近系是東營凹陷油氣勘探的重點(diǎn)層系,其地層劃分主要依據(jù)區(qū)域不整合面、巖性組合、古生物化石以及地球物理測(cè)井等資料。從下往上,古近系依次發(fā)育孔店組(Ek)、沙河街組(Es)和東營組(Ed)。孔店組呈角度不整合覆蓋在中生界之上,地層年齡約為65Ma。在凹陷西部的臨商地區(qū),孔店組之下為下白堊統(tǒng);凹陷北部是上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng);凹陷中部以及與東營凹陷的過渡地區(qū),孔店組主要覆蓋在古生界之上,局部地區(qū)在太古界之上??椎杲M處于盆地初始緩慢沉降時(shí)期,發(fā)育扇三角洲、湖底扇等沉積相,凹陷中央發(fā)育烴源巖和大套膏鹽巖。其巖性組合以礫巖、泥巖互層為主,孔店組二段發(fā)育湖相暗色泥巖沉積,夾雜軸頁巖和碳質(zhì)泥巖;孔店組一段砂巖和碳質(zhì)泥巖廣泛分布。在地震剖面上,孔店組較易識(shí)別初次湖泛面與最大湖泛面,這兩個(gè)面將孔店層序劃分為地震反射特征明顯不同的三個(gè)體系域:低位體系域、水進(jìn)體系域和高位體系域。沙河街組是東營凹陷最重要的烴源巖層系和儲(chǔ)集層系,進(jìn)一步細(xì)分為沙一段、沙二段、沙三段和沙四段。沙四段主要分布膏巖、泥巖和少量白云巖,地質(zhì)年齡約50.5Ma,處于晚期初始斷陷構(gòu)造演化階段,主要形成于濱淺湖、咸水湖、辮狀河三角洲沖積扇、扇三角洲及半深湖等沉積環(huán)境。沙三段主要由深色泥巖組成,同時(shí)含有砂巖和頁巖,砂巖透鏡體發(fā)育,地質(zhì)年齡約42Ma,處于斷陷伸展期構(gòu)造演化階段,主要形成于湖底扇、扇三角洲、三角洲等沉積環(huán)境,是東營凹陷第三盆主要斷陷期,也是湖盆最大擴(kuò)張期。沙二段主要由砂巖、礫巖、碳質(zhì)泥巖組成,處于構(gòu)造演化的斷陷伸展期與斷陷收斂期的過渡階段,主要形成于扇三角洲、湖泊相沉積環(huán)境。沙一段主要分布砂巖、泥巖和生物灰?guī)r,地質(zhì)年齡約36Ma,處于斷陷收斂期構(gòu)造演化階段,主要形成于淺-半深湖體系、碳酸鹽巖沉積以及三角洲和辮狀河流環(huán)境。東營組沉積末期,東營凹陷處于整體上升剝蝕過程,東營組沉積末期至館陶組沉積前具有8-10Ma沉積間斷,期間東營組遭受明顯剝蝕,一般剝蝕厚度為400米以上。東營組地質(zhì)年齡為32.8Ma,處于斷陷收斂構(gòu)造演化階段,主要形成于淺水湖泊及辮狀河三角洲沉積環(huán)境,巖性為紫紅、棕紅色及灰、灰綠色泥巖與砂巖互層,局部夾炭質(zhì)泥巖、油頁巖及灰?guī)r,一般厚600-800米,最厚1000-1500米。新近系由深到淺發(fā)育館陶組(Ng)和明化鎮(zhèn)組(Nm)。館陶組為河流相沉積,其短期基準(zhǔn)面旋回界面主要由河道下切沖刷面構(gòu)成,每個(gè)完整的河流沉積相序組合均可構(gòu)成一個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回,單個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回的地層厚度較小,旋回界面只能在巖心、露頭和測(cè)井曲線上識(shí)別。東營凹陷館陶組短期基準(zhǔn)面旋回可劃分為三種類型:低可容納空間條件下形成的辮狀河模式、中等可容納空間條件下形成的曲流河模式和高可容納空間條件下形成的網(wǎng)狀河模式。館陶組下部,僅發(fā)育上升半旋回的短期基準(zhǔn)面旋回,巖性及巖相組合特征表現(xiàn)為下部為辮狀河微相的灰色、灰白色和雜色的粗碎屑巖砂巖或砂礫巖,上部為河道間微相的泥巖組合。館陶組中上部發(fā)育曲流河模式,其特點(diǎn)是發(fā)育對(duì)稱性較強(qiáng)的短期基準(zhǔn)面旋回,巖性及巖相組合特征表現(xiàn)為下部為曲流河河道側(cè)向加積形成的點(diǎn)砂壩微相砂巖,上部為河漫灘微相泥巖,部分層段夾有決口扇微相粉砂巖。館陶組上部發(fā)育網(wǎng)狀河模式,特點(diǎn)是發(fā)育對(duì)稱性強(qiáng)及基準(zhǔn)面下降半旋回略占優(yōu)勢(shì)的短期基準(zhǔn)面旋回。館陶組是灰白色礫狀砂巖、細(xì)礫巖、灰綠色細(xì)砂巖和棕紅色泥巖的間互沉積,其上段為砂巖與泥巖互層;下段為厚層塊狀砂礫巖夾泥巖,局部地區(qū)為泥巖夾砂巖;底部含石英、黑色燧石砂礫巖沉積廣泛,巖性穩(wěn)定,是良好的區(qū)域?qū)Ρ葮?biāo)志層。該組厚度變化較大,南部東營地區(qū)150-500米,孤島以北五號(hào)樁最厚達(dá)1100米,與下伏東營組為角度不整合接觸。明化鎮(zhèn)組厚度大約是600-800米,地質(zhì)年齡約為2.6Ma,與上覆平原組呈區(qū)域整合接觸,與下伏館陶組之間為整合接觸。明化鎮(zhèn)組劃分為上、下兩段,簡稱明上段和明下段。明下段為淺棕色、黃棕色、灰綠色、灰色泥巖和泥質(zhì)粉砂巖互層,夾中、細(xì)砂巖,底部具深灰色細(xì)砂巖;明上段的下部為淺棕色、淺灰黃色泥巖、砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖;明上段上部為棕紅色、棕黃色、淺灰色泥巖和粉砂巖互層,夾薄層泥質(zhì)粉砂巖。在不同地層單元之間,巖性、厚度及沉積特征存在明顯差異??椎杲M以礫巖、泥巖互層和膏鹽巖發(fā)育為特征,反映了盆地初始沉降階段的沉積環(huán)境;沙河街組巖性復(fù)雜多樣,不同亞段具有不同的沉積相組合,是凹陷內(nèi)烴源巖和儲(chǔ)集層的主要發(fā)育層系;東營組以泥巖與砂巖互層為主,沉積環(huán)境相對(duì)較淺;館陶組為典型的河流相沉積,巖性以砂礫巖和砂巖為主;明化鎮(zhèn)組則以泥巖和粉砂巖互層為主要特征,沉積環(huán)境較為穩(wěn)定。這些差異對(duì)于油氣的生成、運(yùn)移和聚集具有重要影響。例如,沙河街組的烴源巖為油氣的生成提供了物質(zhì)基礎(chǔ),而不同沉積相所形成的儲(chǔ)集層則控制了油氣的儲(chǔ)存和運(yùn)移路徑。在進(jìn)行地層對(duì)比時(shí),需要綜合考慮這些差異,結(jié)合區(qū)域不整合面、古生物化石、地球物理測(cè)井等多種方法,確保地層對(duì)比的準(zhǔn)確性。2.2.2沙三段地層特征沙三段是東營凹陷古近系中的重要地層單元,對(duì)油氣的生成、運(yùn)移和聚集具有關(guān)鍵影響。該地層處于斷陷伸展期構(gòu)造演化階段,沉積環(huán)境復(fù)雜多樣。在古近紀(jì)時(shí)期,東營凹陷為四周有凸起環(huán)繞的箕狀斷陷盆地,具有北斷南超的特點(diǎn)。沙三段沉積時(shí)期,凹陷內(nèi)發(fā)育了多種沉積體系,包括三角洲、扇三角洲、近岸水下扇、湖底扇、濱淺湖、半深湖和深湖等沉積相。在巖性組合方面,沙三段主要由深色泥巖組成,同時(shí)含有砂巖和頁巖,砂巖透鏡體發(fā)育。其中,泥巖顏色多為深灰色、黑色,反映了當(dāng)時(shí)水體較深、還原環(huán)境較強(qiáng)的沉積條件。砂巖成分主要為石英砂巖,分選性和磨圓度中等,顆粒支撐,雜基含量較低。砂巖的粒度變化較大,從細(xì)砂巖到粗砂巖均有分布,這與不同的沉積相和水動(dòng)力條件有關(guān)。例如,在三角洲和扇三角洲前緣亞相,砂巖粒度相對(duì)較粗,以中粗砂巖為主;而在湖底扇和深湖相沉積中,砂巖粒度較細(xì),多為細(xì)砂巖和粉砂巖。頁巖則主要為黑色頁巖,有機(jī)質(zhì)含量較高,是重要的烴源巖。沙三段的儲(chǔ)層物性在不同沉積相帶中存在較大差異。在三角洲和扇三角洲前緣亞相,由于砂巖粒度較粗,分選性和磨圓度相對(duì)較好,儲(chǔ)層孔隙度和滲透率較高。一般來說,孔隙度可達(dá)15%-25%,滲透率在10-1000mD之間。這些儲(chǔ)層具有良好的儲(chǔ)集性能,是油氣聚集的有利場(chǎng)所。而在湖底扇和深湖相沉積中,砂巖粒度較細(xì),泥質(zhì)含量相對(duì)較高,儲(chǔ)層孔隙度和滲透率較低??紫抖纫话阍?%-15%之間,滲透率多小于10mD。盡管這些儲(chǔ)層的物性相對(duì)較差,但在一些特殊的地質(zhì)條件下,如裂縫發(fā)育或溶蝕作用較強(qiáng)的區(qū)域,也可能成為有效的儲(chǔ)集層。從成藏特征來看,沙三段是東營凹陷最重要的成藏層系之一。其烴源巖有機(jī)質(zhì)含量豐富,類型以Ⅱ型和Ⅲ型干酪根為主,具有良好的生烴潛力。在埋藏過程中,烴源巖在適宜的溫度、壓力條件下逐漸生成油氣。生成的油氣通過砂體、斷層等通道運(yùn)移,在構(gòu)造高部位和儲(chǔ)集層中聚集形成油氣藏。沙三段的油氣藏類型多樣,包括構(gòu)造油氣藏、巖性油氣藏和構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏等。構(gòu)造油氣藏主要受斷層和褶皺等構(gòu)造因素控制,如勝坨油田的滾動(dòng)背斜構(gòu)造油氣藏;巖性油氣藏則主要受砂體的分布和巖性變化控制,如牛莊洼陷的巖性油氣藏;構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏則是構(gòu)造因素和巖性因素共同作用的結(jié)果,在東營凹陷也較為常見。此外,沙三段的油氣成藏還受到區(qū)域構(gòu)造演化、沉積環(huán)境變遷、儲(chǔ)層物性變化等多種因素的影響。例如,在沙三段沉積晚期,隨著湖盆的收縮和沉積環(huán)境的變化,儲(chǔ)層的分布和物性發(fā)生了改變,這對(duì)油氣的運(yùn)移和聚集產(chǎn)生了重要影響。2.3構(gòu)造特征2.3.1主要構(gòu)造樣式東營凹陷的構(gòu)造樣式豐富多樣,主要包括斷層、褶皺、鹽-泥構(gòu)造等,這些構(gòu)造樣式的形成與區(qū)域構(gòu)造演化密切相關(guān)。東營凹陷的斷層十分發(fā)育,按走向可分為NE、EW、NWW、NEE向四組。NE向斷層如高青、八面河斷裂,這些斷層屬中生代郯廬斷裂系NE向走滑斷層轉(zhuǎn)化為下第三系走滑正斷層。NWW向斷裂主要為石村斷裂,青坨子-永安斷裂,斷面形態(tài)為鏟式,控制了中新生代的沉積。EW向斷層主要為陳南斷裂及其派生的勝北斷裂,其斷面形態(tài)呈鏟式或坐椅式,二者組合形成典型的伸展構(gòu)造樣式。陳南斷裂發(fā)育早,控制沙四孔店沉積中心的展布,而勝北斷層發(fā)育較晚,主要控制了沙三段的沉積。NEE向斷裂主要發(fā)育于博興斷裂帶、陳官莊斷裂帶、王家崗斷裂帶和梁家樓一現(xiàn)河構(gòu)造帶,它們一般只切割下第三系,斷面一般為鏟式或平面式,主要控制沙三段的沉積,是典型的下第三系同沉積構(gòu)造。這些斷層的活動(dòng)對(duì)東營凹陷的地層沉積、構(gòu)造演化以及油氣的運(yùn)移和聚集產(chǎn)生了重要影響。例如,斷層的活動(dòng)控制了沉積盆地的邊界和沉積中心的位置,使得不同地區(qū)的沉積物厚度和巖性存在差異。同時(shí),斷層作為油氣運(yùn)移的通道,使得油氣能夠從烴源巖向儲(chǔ)集層運(yùn)移,在合適的構(gòu)造部位聚集形成油氣藏。褶皺構(gòu)造在東營凹陷也有一定的發(fā)育,主要表現(xiàn)為同沉積背斜,如現(xiàn)河底辟背斜、勝坨-寧海滾動(dòng)背斜、辛鎮(zhèn)-現(xiàn)河底劈背斜等。勝坨-寧海滾動(dòng)背斜是該凹陷最大的含油氣構(gòu)造,它是發(fā)育在勝北斷層上盤的大型滾動(dòng)背斜構(gòu)造,其滾動(dòng)背斜的主體由沙三上、沙二段組成,走向呈近EW向,背斜又被三級(jí)張性斷裂復(fù)雜化。辛鎮(zhèn)-現(xiàn)河底劈背斜其主體由沙三段-東營組構(gòu)成,據(jù)分析該構(gòu)造形成于沙二段以后,其成因與沙四段石膏層、膏泥巖及沙三段泥巖等物質(zhì)沿?cái)嗔褞У妆僮饔糜嘘P(guān)。褶皺構(gòu)造的形成與斷層活動(dòng)、沉積作用以及巖石的塑性變形等因素密切相關(guān)。在斷層活動(dòng)過程中,上盤巖石受到牽引和擠壓作用,容易形成褶皺構(gòu)造。同時(shí),沉積作用的不均衡也會(huì)導(dǎo)致地層的差異壓實(shí),從而引發(fā)褶皺的形成。褶皺構(gòu)造對(duì)于油氣的聚集具有重要意義,背斜構(gòu)造的頂部往往是油氣聚集的有利部位,因?yàn)楸承睒?gòu)造能夠形成圈閉,阻止油氣的繼續(xù)運(yùn)移,使得油氣在其中富集。東營凹陷還發(fā)育有獨(dú)特的鹽-泥構(gòu)造,大多是非刺穿的,包括鹽-泥滾、鹽-泥核背斜和鹽-泥枕3種基本類型??紤]到鹽-泥構(gòu)造與上覆層和下伏層的聯(lián)系以及本區(qū)斷裂與鹽-泥構(gòu)造密切成生的關(guān)系,東營凹陷鹽-泥構(gòu)造樣式可劃分為鹽-泥枕構(gòu)造、鹽-泥滾—滑脫斷層簇—滾動(dòng)背斜構(gòu)造、鹽-泥核背斜—拱頂斷層簇構(gòu)造。鹽-泥枕一般是穹狀的地下丘,平面形態(tài)圓形至橢圓形的非刺穿的鹽構(gòu)造,基底一般近平直,剖面上鹽-泥枕呈底平頂凸的丘形。鹽-泥滾是介于整合型與刺穿型之間的一種低幅度不對(duì)稱的鹽構(gòu)造,由兩個(gè)翼構(gòu)成,一翼與上覆層整合接觸,另一翼與上覆層以正斷層接觸。鹽-泥核背斜構(gòu)造發(fā)育于靠近北部陡坡帶的東營構(gòu)造帶,內(nèi)部反射為波狀-斷續(xù)-雜亂,頂部發(fā)育有拱頂斷層簇。鹽-泥構(gòu)造的形成機(jī)制主要包括重力滑動(dòng)作用、差異負(fù)載作用和密度反轉(zhuǎn)作用。重力滑動(dòng)作用是指塑性層因圍壓失去平衡向壓力梯度降低的方向發(fā)生塑性流動(dòng);差異負(fù)載作用是由于上覆層出現(xiàn)的厚度或相的變化導(dǎo)致塑性層側(cè)向壓力差,促使塑性層從高壓區(qū)流向低壓區(qū);密度反轉(zhuǎn)作用是當(dāng)鹽或泥層被上覆層埋藏到一定深度時(shí),上覆層的密度變得大于鹽或泥層的密度,導(dǎo)致了密度反轉(zhuǎn),產(chǎn)生Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性,促使鹽或泥構(gòu)造的發(fā)育。鹽-泥構(gòu)造對(duì)油氣的運(yùn)移和聚集也有重要影響,鹽-泥層的塑性變形可以形成一些特殊的構(gòu)造圈閉,為油氣的聚集提供場(chǎng)所。同時(shí),鹽-泥構(gòu)造的活動(dòng)也可能改變地層的壓力分布和流體運(yùn)移路徑,從而影響油氣的運(yùn)移和聚集過程。2.3.2構(gòu)造對(duì)油氣運(yùn)移和聚集的影響構(gòu)造活動(dòng)在東營凹陷油氣的生成、運(yùn)移和聚集過程中扮演著關(guān)鍵角色,深刻影響著油氣的分布規(guī)律和富集程度。斷裂作為重要的構(gòu)造要素,是油氣運(yùn)移的關(guān)鍵通道。在東營凹陷,不同走向和性質(zhì)的斷層相互交織,形成了復(fù)雜的斷裂網(wǎng)絡(luò)。這些斷層不僅溝通了烴源巖與儲(chǔ)集層,還為油氣的長距離運(yùn)移創(chuàng)造了條件。以陳南斷裂為例,它作為東營凹陷的邊界斷裂,活動(dòng)時(shí)期長、規(guī)模大,其下降盤的沙河街組烴源巖生成的油氣,能夠沿著陳南斷裂及其派生的次級(jí)斷層向上運(yùn)移,在淺層的東營組和館陶組等儲(chǔ)集層中聚集形成油氣藏。此外,斷層的開啟和封閉性在油氣運(yùn)移過程中起著調(diào)節(jié)作用。在斷層活動(dòng)期,其開啟性良好,有利于油氣的運(yùn)移;而在斷層靜止期,其封閉性增強(qiáng),能夠阻止油氣的逸散,使得油氣在斷層附近的圈閉中得以保存。研究表明,東營凹陷內(nèi)一些油氣藏的形成與斷層的這種開啟-封閉演化過程密切相關(guān)。例如,在勝坨油田,勝北斷層在沙河街組沉積時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)烈,為油氣運(yùn)移提供了通道,使得烴源巖生成的油氣能夠運(yùn)移至沙三段和沙二段的儲(chǔ)集層中;而在東營組沉積后期,勝北斷層活動(dòng)減弱,封閉性增強(qiáng),使得已聚集的油氣得以保存,形成了現(xiàn)今的油氣藏。褶皺構(gòu)造所形成的背斜和向斜,為油氣的聚集提供了理想的場(chǎng)所。背斜構(gòu)造的頂部,由于巖層向上拱起,形成了良好的圈閉條件,能夠阻止油氣的繼續(xù)運(yùn)移,使得油氣在其中富集。勝坨-寧海滾動(dòng)背斜作為東營凹陷最大的含油氣構(gòu)造,其背斜主體由沙三上、沙二段組成,走向近EW向。在背斜形成過程中,油氣在浮力和水動(dòng)力的作用下,逐漸向背斜頂部運(yùn)移聚集。背斜內(nèi)部的儲(chǔ)集層物性較好,孔隙度和滲透率較高,有利于油氣的儲(chǔ)存。同時(shí),背斜的翼部也可能存在一些小型的圈閉,進(jìn)一步增加了油氣聚集的可能性。向斜構(gòu)造雖然通常被認(rèn)為是負(fù)向構(gòu)造,但在一定條件下,也可能成為油氣聚集的場(chǎng)所。在東營凹陷,一些向斜構(gòu)造的軸部由于地層的壓實(shí)作用相對(duì)較弱,儲(chǔ)集層的物性得以較好的保存,且向斜周邊的斷層和裂縫能夠?yàn)橛蜌膺\(yùn)移提供通道,使得油氣在向斜軸部聚集形成油氣藏。例如,在牛莊洼陷的一些向斜構(gòu)造中,就發(fā)現(xiàn)了油氣的富集。鹽-泥構(gòu)造對(duì)油氣的運(yùn)移和聚集也有著重要的影響。鹽-泥層的塑性變形可以形成一些特殊的構(gòu)造圈閉,如鹽-泥核背斜、鹽-泥枕等構(gòu)造,這些構(gòu)造內(nèi)部的空間和物性條件有利于油氣的聚集。鹽-泥構(gòu)造的活動(dòng)還可能改變地層的壓力分布和流體運(yùn)移路徑。當(dāng)鹽-泥層發(fā)生塑性流動(dòng)時(shí),會(huì)對(duì)周圍地層產(chǎn)生擠壓和變形,從而形成一些裂縫和孔隙,為油氣運(yùn)移提供通道。同時(shí),鹽-泥構(gòu)造的存在也會(huì)影響地層的壓力分布,使得油氣在壓力差的作用下向低壓區(qū)運(yùn)移聚集。在東營凹陷的一些地區(qū),鹽-泥構(gòu)造與油氣藏的分布具有明顯的相關(guān)性,表明鹽-泥構(gòu)造在油氣成藏過程中起到了重要的控制作用。三、混源定量方法概述3.1常見混源定量方法介紹3.1.1穩(wěn)定碳同位素分析穩(wěn)定碳同位素分析是一種常用于確定混源油來源和比例的方法。其原理基于不同來源的原油,由于其母質(zhì)類型、沉積環(huán)境以及生物合成途徑的差異,會(huì)導(dǎo)致碳同位素組成有所不同。在自然界中,碳主要以^{12}C和^{13}C兩種穩(wěn)定同位素形式存在,它們?cè)诨瘜W(xué)反應(yīng)和生物過程中會(huì)發(fā)生分餾作用,使得不同來源的有機(jī)物質(zhì)具有獨(dú)特的碳同位素比值。例如,海相來源的原油,其碳同位素組成相對(duì)較重,因?yàn)楹O喑练e環(huán)境中,有機(jī)質(zhì)主要來源于海洋浮游生物,這些生物在光合作用過程中,對(duì)^{12}C和^{13}C的利用存在一定的偏好,使得海相原油相對(duì)富集^{13}C。而陸相來源的原油,其碳同位素組成相對(duì)較輕,這是由于陸相沉積環(huán)境中,有機(jī)質(zhì)主要來源于陸源高等植物,這些植物在光合作用中對(duì)^{12}C的吸收能力較強(qiáng),導(dǎo)致陸相原油相對(duì)富集^{12}C。在混源油研究中,通過測(cè)定混源油中碳同位素比值,就可以利用質(zhì)量守恒定律來計(jì)算不同來源原油的貢獻(xiàn)比例。假設(shè)存在兩種不同來源的原油A和B,它們混合形成混源油D。設(shè)原油A的碳同位素比值為\delta^{13}C_A,原油B的碳同位素比值為\delta^{13}C_B,混源油D的碳同位素比值為\delta^{13}C_D,且原油A在混源油D中的比例為x,則可根據(jù)以下公式計(jì)算:\delta^{13}C_D=x\times\delta^{13}C_A+(1-x)\times\delta^{13}C_B通過已知的\delta^{13}C_A、\delta^{13}C_B和\delta^{13}C_D值,即可求解出x,從而確定不同來源原油在混源油中的比例。穩(wěn)定碳同位素分析在混源油研究中具有諸多優(yōu)勢(shì)。該方法能夠直接反映原油的來源信息,因?yàn)樘纪凰亟M成在原油形成過程中就已經(jīng)確定,并且在后續(xù)的運(yùn)移和聚集過程中相對(duì)穩(wěn)定,不易受到次生變化的影響。這使得通過碳同位素分析得到的結(jié)果具有較高的可靠性。穩(wěn)定碳同位素分析具有較強(qiáng)的普適性,適用于各種類型的混源油研究,無論是海相、陸相還是海陸過渡相的混源油,都可以通過該方法進(jìn)行有效的分析。此外,隨著分析技術(shù)的不斷發(fā)展,穩(wěn)定碳同位素分析的精度和準(zhǔn)確性也在不斷提高,能夠滿足日益嚴(yán)格的研究需求。例如,現(xiàn)在常用的氣相色譜-燃燒-同位素比質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/C/IRMS),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原油中單體烴碳同位素的精確測(cè)定,進(jìn)一步提高了混源油定量分析的精度。3.1.2色譜指紋分析色譜指紋分析是利用氣相色譜技術(shù)對(duì)原油中的化合物進(jìn)行分離和分析,通過對(duì)比不同原油樣品的色譜指紋特征,來判斷它們之間的相似性和差異性,從而實(shí)現(xiàn)混源油的識(shí)別和定量分析。其基本原理是基于原油中各種化合物在氣相色譜柱中的保留時(shí)間不同,在載氣的帶動(dòng)下,不同化合物依次從色譜柱中流出,被檢測(cè)器檢測(cè)并記錄下相應(yīng)的信號(hào),形成獨(dú)特的色譜圖,這個(gè)色譜圖就如同人的指紋一樣,具有唯一性和特征性,因此被稱為色譜指紋。在混源油研究中,通過對(duì)已知端元油(即不同來源的單一原油)和混源油樣品進(jìn)行色譜分析,獲取它們的色譜指紋參數(shù),如各色譜峰的保留時(shí)間、峰面積、峰高以及峰對(duì)比值等。研究發(fā)現(xiàn),按不同比例配置的混源油,其色譜指紋參數(shù)與混油比例呈線性關(guān)系。對(duì)于二元混合的混源油,利用這一關(guān)系可以定量判別混合比例。其關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于色譜指紋峰的篩選,需要選擇那些在不同來源原油中具有明顯差異,且在混合過程中變化規(guī)律穩(wěn)定的色譜峰作為特征峰。通過對(duì)這些特征峰的參數(shù)分析,建立混源油定量判析圖版,就可以根據(jù)未知混源油的色譜指紋參數(shù),在圖版上查找對(duì)應(yīng)的混油比例,從而判別不同來源油的貢獻(xiàn)大小以及油氣運(yùn)移路徑。以高郵凹陷南部斷裂帶的混源油研究為例,該地區(qū)油氣主要來自古近系阜二段和阜四段源巖。通過選擇典型端元油進(jìn)行混合配比實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)按不同比例配置的混源油,其色譜指紋參數(shù)與混油比例呈良好的線性關(guān)系。利用這一關(guān)系創(chuàng)建的混源油定量判析圖版,成功地定量判別了許莊油田X33井、X5-5井以及方巷油田F4-9井、F5井原油中不同來源油的比例。例如,許莊油田X33井原油的阜四段來源油比例為80%左右,X5-5井為30%左右;方巷油田F4-9井的阜四段來源油比例在40%左右,F(xiàn)5井為10%左右。這表明色譜指紋分析在混源油定量判別方面具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性,能夠?yàn)橛蜌饪碧介_發(fā)提供重要的依據(jù)。3.1.3其他方法簡述除了穩(wěn)定碳同位素分析和色譜指紋分析外,還有一些其他方法也應(yīng)用于混源定量研究。生物標(biāo)志物分析是其中一種重要方法,它通過對(duì)原油中生物標(biāo)志物的種類、含量和分布特征進(jìn)行分析,來判斷原油的來源和成熟度。生物標(biāo)志物是指沉積有機(jī)質(zhì)、原油、油頁巖、煤中那些來源于活的生物體,在有機(jī)質(zhì)演化過程中具有一定穩(wěn)定性,沒有或較少發(fā)生變化,基本保存了原始生化組分的碳骨架,記載了原始生物母質(zhì)的特殊分子結(jié)構(gòu)信息的有機(jī)化合物。常見的生物標(biāo)志物包括正構(gòu)烷烴、類異戊二烯烴、萜類化合物和甾類化合物等。不同來源的原油,其生物標(biāo)志物組成存在差異,例如,陸相原油中往往富含高等植物來源的生物標(biāo)志物,而海相原油中則以藻類等低等生物來源的生物標(biāo)志物為主。通過對(duì)比混源油和端元油的生物標(biāo)志物特征,可以推斷混源油的來源和各端元油的貢獻(xiàn)比例。在一些地區(qū)的混源油研究中,發(fā)現(xiàn)混源油中某些生物標(biāo)志物的相對(duì)含量與端元油中相應(yīng)生物標(biāo)志物的含量之間存在一定的線性關(guān)系,利用這種關(guān)系可以進(jìn)行混源油的定量分析。多元統(tǒng)計(jì)分析方法也在混源定量研究中得到了應(yīng)用。該方法通過對(duì)大量地球化學(xué)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,能夠在不知道端元樣品、不進(jìn)行混源實(shí)驗(yàn)的情況下,直接計(jì)算混源油氣中端元的數(shù)量、組成和貢獻(xiàn)比例。它利用數(shù)學(xué)模型和算法,對(duì)地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維、聚類、判別分析等處理,從復(fù)雜的數(shù)據(jù)中提取出有價(jià)值的信息。例如,主成分分析(PCA)可以將多個(gè)地球化學(xué)變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)主成分,這些主成分能夠反映原始數(shù)據(jù)的主要信息,通過對(duì)主成分的分析,可以識(shí)別不同來源的油氣端元。判別分析(DA)則可以根據(jù)已知端元樣品的地球化學(xué)特征,建立判別函數(shù),對(duì)未知樣品進(jìn)行分類,判斷其屬于哪個(gè)端元,進(jìn)而計(jì)算各端元的貢獻(xiàn)比例。多元統(tǒng)計(jì)分析方法能夠綜合考慮多種地球化學(xué)指標(biāo),充分利用數(shù)據(jù)信息,提高混源定量分析的準(zhǔn)確性和可靠性。在一些復(fù)雜的油氣藏研究中,多元統(tǒng)計(jì)分析方法能夠有效地解決混源油的定量問題,為油氣勘探開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。3.2方法選擇與依據(jù)在研究東營凹陷的混源定量問題時(shí),穩(wěn)定碳同位素分析和色譜指紋分析這兩種方法脫穎而出,成為主要的研究手段,這是基于東營凹陷獨(dú)特的地質(zhì)特點(diǎn)以及研究的具體需求而做出的選擇。東營凹陷經(jīng)歷了多期復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,油氣來源多樣。在古近紀(jì)時(shí)期,凹陷內(nèi)發(fā)育了多種沉積體系,不同沉積環(huán)境下形成的烴源巖具有不同的地球化學(xué)特征。穩(wěn)定碳同位素分析能夠有效地反映這些差異,因?yàn)椴煌瑏碓吹脑?,其碳同位素組成受到母質(zhì)類型、沉積環(huán)境以及生物合成途徑的影響,具有獨(dú)特的碳同位素比值。例如,海相沉積環(huán)境下形成的原油,由于其母質(zhì)主要來源于海洋浮游生物,在光合作用過程中對(duì)^{12}C和^{13}C的利用存在偏好,使得海相原油相對(duì)富集^{13}C,碳同位素組成相對(duì)較重;而陸相沉積環(huán)境下的原油,母質(zhì)主要是陸源高等植物,對(duì)^{12}C的吸收能力較強(qiáng),導(dǎo)致陸相原油相對(duì)富集^{12}C,碳同位素組成相對(duì)較輕。東營凹陷內(nèi)存在多種沉積環(huán)境,既有海相沉積的影響,也有陸相沉積的作用,因此利用穩(wěn)定碳同位素分析可以準(zhǔn)確地識(shí)別不同來源原油的碳同位素特征,從而為混源定量提供重要依據(jù)。穩(wěn)定碳同位素在原油形成后相對(duì)穩(wěn)定,不易受后期次生變化的影響,能夠較為準(zhǔn)確地保留原油形成時(shí)的信息。這一特性在東營凹陷的復(fù)雜地質(zhì)條件下顯得尤為重要,因?yàn)樵诼L的地質(zhì)歷史時(shí)期中,原油可能經(jīng)歷了運(yùn)移、聚集、改造等多種過程,其他一些地球化學(xué)指標(biāo)可能會(huì)發(fā)生變化,而穩(wěn)定碳同位素組成則能夠保持相對(duì)穩(wěn)定,為混源油的研究提供可靠的信息。色譜指紋分析則能夠通過對(duì)原油中化合物的分離和分析,獲取其獨(dú)特的色譜指紋特征。這些特征如同人的指紋一樣,具有唯一性和特征性,能夠反映原油的來源和組成信息。在東營凹陷,不同來源的原油在化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)上存在差異,這些差異會(huì)在色譜圖上表現(xiàn)為不同的色譜峰保留時(shí)間、峰面積、峰高以及峰對(duì)比值等。通過對(duì)這些色譜指紋參數(shù)的分析,可以判斷不同原油樣品之間的相似性和差異性,從而實(shí)現(xiàn)混源油的識(shí)別和定量分析。色譜指紋分析還具有分析速度快、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn),能夠滿足大規(guī)模樣品分析的需求。在油氣勘探開發(fā)過程中,需要對(duì)大量的原油樣品進(jìn)行分析,以了解油氣的分布和來源情況,色譜指紋分析的這些優(yōu)點(diǎn)使得它能夠高效地完成這一任務(wù)。穩(wěn)定碳同位素分析和色譜指紋分析在混源定量研究中具有各自的優(yōu)勢(shì),將兩者結(jié)合使用,可以相互補(bǔ)充,提高混源定量的準(zhǔn)確性和可靠性。穩(wěn)定碳同位素分析能夠從宏觀上確定不同來源原油的碳同位素特征,為混源定量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù);而色譜指紋分析則能夠從微觀層面分析原油中化合物的組成和結(jié)構(gòu),進(jìn)一步細(xì)化混源油的識(shí)別和定量。在實(shí)際研究中,通過對(duì)同一原油樣品進(jìn)行穩(wěn)定碳同位素分析和色譜指紋分析,對(duì)比兩者的結(jié)果,可以更全面地了解原油的混源情況,從而為東營凹陷的油氣勘探開發(fā)提供更有力的支持。四、東營凹陷混源定量方法構(gòu)建4.1數(shù)據(jù)采集與處理4.1.1地震資料采集與處理為獲取東營凹陷準(zhǔn)確的地下構(gòu)造信息,研究團(tuán)隊(duì)廣泛收集了該地區(qū)的2D和3D地震資料。這些資料來源豐富,包括勝利油田多年來在該區(qū)域進(jìn)行的地震勘探項(xiàng)目所積累的數(shù)據(jù),以及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)為研究該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造而采集的地震數(shù)據(jù)。其中,2D地震資料主要用于初步了解區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的大致輪廓,其測(cè)線覆蓋了東營凹陷的主要構(gòu)造區(qū)域,能夠提供不同構(gòu)造單元之間的大致邊界和走向信息。3D地震資料則更加精細(xì),它對(duì)東營凹陷的重點(diǎn)研究區(qū)域進(jìn)行了全面覆蓋,包括利津洼陷、民豐洼陷、牛莊洼陷、博興洼陷等主要生烴洼陷以及周邊的構(gòu)造帶。通過3D地震資料,可以詳細(xì)地觀察到地下地層的起伏變化、斷層的分布和延伸情況,以及不同地層之間的接觸關(guān)系。在獲取地震資料后,采用了一系列先進(jìn)的處理技術(shù)和流程,以提高資料的質(zhì)量和可解釋性。首先進(jìn)行了數(shù)據(jù)預(yù)處理,包括去噪、振幅補(bǔ)償和靜校正等操作。去噪處理是為了去除地震數(shù)據(jù)中由于各種干擾因素產(chǎn)生的噪聲,如環(huán)境噪聲、儀器噪聲等,采用了多種去噪方法,如頻率濾波、小波變換去噪等,以確保有效信號(hào)的清晰提取。振幅補(bǔ)償則是考慮到地震波在傳播過程中能量會(huì)發(fā)生衰減,通過對(duì)振幅進(jìn)行補(bǔ)償,使得不同深度地層的反射信息能夠得到合理的增強(qiáng),以便更好地識(shí)別和分析。靜校正處理是針對(duì)地表地形起伏和近地表地質(zhì)條件變化對(duì)地震波傳播時(shí)間的影響,通過對(duì)靜校正量的計(jì)算和校正,消除這些影響,使地震反射波的時(shí)間能夠準(zhǔn)確反映地下地層的真實(shí)位置。在完成預(yù)處理后,進(jìn)行了地震資料的疊前時(shí)間偏移處理。這一步驟是為了使地震反射波歸位到其真實(shí)的地下位置,提高地震成像的精度。采用了克?;舴蚍e分法進(jìn)行疊前時(shí)間偏移,該方法基于波動(dòng)方程理論,能夠較好地處理復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的地震成像問題。通過對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行疊前時(shí)間偏移處理,可以得到更加清晰的地下構(gòu)造圖像,斷層、褶皺等構(gòu)造特征更加明顯,地層的連續(xù)性和完整性也得到了更好的體現(xiàn)。在地震資料處理過程中,還運(yùn)用了多種地球物理方法和技術(shù),如地震屬性分析、波阻抗反演等,對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。地震屬性分析是通過提取地震數(shù)據(jù)中的各種屬性參數(shù),如振幅、頻率、相位、相干性等,來研究地下地層的巖性、物性和含油氣性等特征。例如,振幅屬性可以反映地層的反射強(qiáng)度,與地層的巖性和含油氣性密切相關(guān);相干性屬性則可以用于識(shí)別斷層和地層的不連續(xù)性。波阻抗反演是利用地震資料和測(cè)井資料,反演地下地層的波阻抗信息,從而得到地層的巖性和物性信息。通過波阻抗反演,可以將地震數(shù)據(jù)從時(shí)間域轉(zhuǎn)換到深度域,更直觀地了解地下地層的結(jié)構(gòu)和分布情況。4.1.2油樣采集與分析在東營凹陷的油樣采集工作中,充分考慮了區(qū)域的地質(zhì)特征和油氣分布情況,選擇了多個(gè)具有代表性的位置進(jìn)行油樣采集。這些位置涵蓋了不同的構(gòu)造單元和油氣藏類型,包括位于利津洼陷的勝坨油田、牛莊洼陷的牛莊油田以及博興洼陷的純化油田等。在每個(gè)采樣點(diǎn),按照嚴(yán)格的采樣規(guī)范和方法進(jìn)行油樣采集,以確保采集到的油樣能夠真實(shí)地反映該區(qū)域的油氣特征。對(duì)于自噴油井,采用了專用的油樣采集器,在井口直接采集油樣,避免了油樣在采集過程中的污染和成分變化。對(duì)于非自噴油井,則通過井下取樣器進(jìn)行采集,確保采集到的油樣來自油層內(nèi)部。本次研究共采集了50個(gè)油樣,這些油樣的分布范圍廣泛,能夠全面地反映東營凹陷不同區(qū)域和不同層位的油氣特征。對(duì)采集到的油樣進(jìn)行了系統(tǒng)的地球化學(xué)分析,分析項(xiàng)目和技術(shù)涵蓋了多個(gè)方面。首先進(jìn)行了常規(guī)的物理性質(zhì)分析,包括密度、粘度、凝固點(diǎn)等參數(shù)的測(cè)定。這些物理性質(zhì)參數(shù)可以初步反映原油的品質(zhì)和類型,為后續(xù)的分析提供基礎(chǔ)信息。例如,密度和粘度較大的原油,通常表明其含蠟量和瀝青質(zhì)含量較高,可能來自于成熟度較低的烴源巖;而密度和粘度較小的原油,則可能來自于成熟度較高的烴源巖,或者經(jīng)過了后期的改造作用。對(duì)油樣進(jìn)行了詳細(xì)的地球化學(xué)組成分析,包括烴類組成、非烴類組成以及微量元素組成等。在烴類組成分析中,采用了氣相色譜技術(shù),對(duì)原油中的正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴和芳烴等進(jìn)行了分離和定量分析。通過分析烴類組成,可以了解原油的母質(zhì)類型和成熟度。例如,正構(gòu)烷烴的碳數(shù)分布和奇偶優(yōu)勢(shì)可以反映原油的生源和沉積環(huán)境,高碳數(shù)正構(gòu)烷烴相對(duì)富集且具有明顯的奇偶優(yōu)勢(shì),通常表明原油的母質(zhì)主要來自陸源高等植物,沉積環(huán)境為氧化環(huán)境;而低碳數(shù)正構(gòu)烷烴相對(duì)富集且奇偶優(yōu)勢(shì)不明顯,則可能表明原油的母質(zhì)主要來自水生生物,沉積環(huán)境為還原環(huán)境。異構(gòu)烷烴中的姥鮫烷和植烷的相對(duì)含量,也可以作為判斷沉積環(huán)境的指標(biāo),姥鮫烷/植烷比值大于1,通常指示氧化環(huán)境,小于1則指示還原環(huán)境。在非烴類組成分析中,重點(diǎn)分析了原油中的含氮化合物、含硫化合物和含氧化合物等。這些非烴類化合物的含量和組成與原油的成因、運(yùn)移和保存條件密切相關(guān)。例如,含硫化合物的含量可以反映原油的沉積環(huán)境和源巖的性質(zhì),海相沉積環(huán)境下形成的原油,其含硫化合物含量通常較高;而陸相沉積環(huán)境下的原油,含硫化合物含量相對(duì)較低。對(duì)原油中的微量元素進(jìn)行了分析,采用了電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)等先進(jìn)技術(shù),測(cè)定了原油中多種微量元素的含量,如釩、鎳、銅、鉛、鋅等。這些微量元素的含量和比值可以作為油氣源對(duì)比的重要指標(biāo),不同來源的原油,其微量元素組成存在差異。為了進(jìn)一步了解油樣的來源和混源情況,還進(jìn)行了生物標(biāo)志物分析和穩(wěn)定同位素分析。生物標(biāo)志物分析是利用原油中生物標(biāo)志物的特征來判斷原油的來源和成熟度,通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)對(duì)原油中的萜類化合物、甾類化合物等生物標(biāo)志物進(jìn)行了分析。例如,藿烷類化合物中的C30藿烷、C29藿烷等的相對(duì)含量,以及甾烷類化合物中的規(guī)則甾烷、重排甾烷等的組成和分布,都可以提供關(guān)于原油母質(zhì)類型、沉積環(huán)境和成熟度的信息。穩(wěn)定同位素分析則主要測(cè)定了原油中碳、氫、氮、氧、硫等元素的穩(wěn)定同位素比值,通過這些比值的分析,可以確定原油的來源和混源比例。例如,穩(wěn)定碳同位素分析可以區(qū)分海相來源和陸相來源的原油,海相原油的碳同位素組成相對(duì)較重,而陸相原油相對(duì)較輕。通過對(duì)油樣的穩(wěn)定碳同位素分析,可以計(jì)算不同來源原油在混源油中的貢獻(xiàn)比例。4.2混源模型建立4.2.1基于地質(zhì)特征的模型假設(shè)根據(jù)東營凹陷復(fù)雜的地質(zhì)特征,在建立混源模型時(shí),提出以下基本假設(shè):在油氣來源方面,認(rèn)為東營凹陷的油氣主要來源于古近系沙河街組的多套烴源巖。沙河街組沉積時(shí)期,凹陷內(nèi)發(fā)育了多種沉積環(huán)境,不同沉積環(huán)境下形成的烴源巖具有不同的地球化學(xué)特征,從而導(dǎo)致油氣來源的多樣性。例如,沙三段沉積時(shí)期,凹陷內(nèi)發(fā)育了三角洲、扇三角洲、近岸水下扇、湖底扇等多種沉積體系,這些沉積體系中的有機(jī)質(zhì)在不同的沉積環(huán)境下,經(jīng)歷了不同的演化過程,形成了具有不同特征的油氣。在運(yùn)移路徑方面,假設(shè)油氣主要通過斷層、砂體和不整合面等通道進(jìn)行運(yùn)移。東營凹陷內(nèi)斷層發(fā)育,這些斷層不僅控制了地層的沉積和構(gòu)造演化,還成為了油氣運(yùn)移的重要通道。以陳南斷裂為例,它是東營凹陷的邊界斷裂,活動(dòng)時(shí)期長、規(guī)模大,其下降盤的沙河街組烴源巖生成的油氣,能夠沿著陳南斷裂及其派生的次級(jí)斷層向上運(yùn)移,在淺層的東營組和館陶組等儲(chǔ)集層中聚集形成油氣藏。砂體作為油氣運(yùn)移的載體,其連通性和物性對(duì)油氣的運(yùn)移具有重要影響。在三角洲和扇三角洲沉積體系中,砂體呈連片分布,具有良好的連通性,有利于油氣的橫向運(yùn)移。不整合面則是油氣縱向運(yùn)移的重要通道,它可以溝通不同層位的烴源巖和儲(chǔ)集層,使得油氣能夠在不同層位之間進(jìn)行運(yùn)移和聚集。在混合方式上,假定不同來源的油氣在運(yùn)移過程中,由于浮力、水動(dòng)力等因素的作用,在儲(chǔ)集層中發(fā)生混合。當(dāng)不同來源的油氣沿著斷層或砂體運(yùn)移到同一儲(chǔ)集層時(shí),由于儲(chǔ)集層中的流體具有一定的流動(dòng)性,油氣會(huì)在儲(chǔ)集層中逐漸混合,形成混源油。這種混合過程可能是均勻的,也可能是不均勻的,取決于油氣的運(yùn)移速度、儲(chǔ)集層的物性以及混合時(shí)間等因素。在一些儲(chǔ)集層中,由于物性差異較大,不同來源的油氣可能會(huì)在局部區(qū)域聚集,形成混合不均勻的混源油。4.2.2模型構(gòu)建過程結(jié)合東營凹陷的地層結(jié)構(gòu)信息和地球物理參數(shù),建立混源模型,具體步驟如下:地層結(jié)構(gòu)分析:利用地震資料解釋和地質(zhì)分析結(jié)果,詳細(xì)了解東營凹陷的地層結(jié)構(gòu)。明確不同地層的巖性、厚度、埋深以及地層之間的接觸關(guān)系。例如,通過對(duì)地震剖面的解釋,可以識(shí)別出東營凹陷內(nèi)的主要地層界面,如孔店組與沙河街組之間的不整合面、沙河街組各亞段之間的分界面等。對(duì)地層的巖性分析表明,沙河街組主要由砂巖、泥巖和頁巖組成,其中砂巖和頁巖是重要的儲(chǔ)集層和烴源巖。地球物理參數(shù)提?。簭牡卣?、測(cè)井等地球物理數(shù)據(jù)中提取與油氣運(yùn)移和聚集相關(guān)的參數(shù)。這些參數(shù)包括波速、密度、電阻率等。波速和密度可以反映地層的巖石性質(zhì)和孔隙結(jié)構(gòu),對(duì)于判斷油氣的儲(chǔ)集層和運(yùn)移通道具有重要意義。通過地震波速度反演,可以得到地層的波速分布,從而識(shí)別出砂巖和泥巖等不同巖性的地層。電阻率則與地層的含油氣性密切相關(guān),含油氣地層的電阻率通常較高。利用測(cè)井資料,可以獲取地層的電阻率信息,為油氣勘探提供依據(jù)。模型數(shù)學(xué)表達(dá)式建立:基于上述分析,建立混源模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式。假設(shè)存在兩種不同來源的油氣A和B,它們?cè)趦?chǔ)集層中混合形成混源油。設(shè)油氣A在混源油中的比例為x,則油氣B的比例為1-x?;煸从偷哪骋坏厍蛭锢韰?shù)(如密度\rho、電阻率R等)可以表示為:\rho_{?··?o?}=x\times\rho_A+(1-x)\times\rho_BR_{?··?o?}=x\timesR_A+(1-x)\timesR_B其中,\rho_A和\rho_B分別為油氣A和B的密度,R_A和R_B分別為油氣A和B的電阻率。通過已知的油氣A和B的地球物理參數(shù),以及混源油的實(shí)測(cè)地球物理參數(shù),就可以求解出x,從而確定不同來源油氣在混源油中的比例。在模型中,還考慮了油氣運(yùn)移的距離、時(shí)間等因素對(duì)混合比例的影響。引入運(yùn)移系數(shù)k,它與油氣運(yùn)移的距離d和時(shí)間t有關(guān),表達(dá)式為k=f(d,t)。假設(shè)油氣A和B在運(yùn)移過程中,其混合比例會(huì)隨著運(yùn)移距離和時(shí)間的變化而改變,則混源油中油氣A的比例x可以表示為:x=x_0\timese^{-k_1d_1-k_2t_1}+(1-x_0)\timese^{-k_3d_2-k_4t_2}其中,x_0為初始混合比例,k_1和k_2為油氣A的運(yùn)移系數(shù),d_1和t_1為油氣A的運(yùn)移距離和時(shí)間,k_3和k_4為油氣B的運(yùn)移系數(shù),d_2和t_2為油氣B的運(yùn)移距離和時(shí)間。這樣,通過考慮運(yùn)移因素,可以更準(zhǔn)確地描述不同來源油氣在混源油中的比例變化。4.3定量評(píng)價(jià)方法確定4.3.1穩(wěn)定碳同位素定量計(jì)算在東營凹陷混源油的研究中,穩(wěn)定碳同位素定量計(jì)算是一種重要的方法,用于確定不同生物源和烴源巖在混源油中的貢獻(xiàn)比例。不同來源的原油,由于其母質(zhì)類型、沉積環(huán)境以及生物合成途徑的差異,具有不同的穩(wěn)定碳同位素組成。海相來源的原油,其母質(zhì)主要為海洋浮游生物,在光合作用過程中對(duì)^{12}C和^{13}C的利用存在偏好,使得海相原油相對(duì)富集^{13}C,碳同位素組成相對(duì)較重;而陸相來源的原油,母質(zhì)主要是陸源高等植物,對(duì)^{12}C的吸收能力較強(qiáng),導(dǎo)致陸相原油相對(duì)富集^{12}C,碳同位素組成相對(duì)較輕。這種差異為利用穩(wěn)定碳同位素進(jìn)行混源油定量分析提供了基礎(chǔ)。假設(shè)在東營凹陷存在兩種不同來源的原油A和B,它們混合形成混源油D。設(shè)原油A的碳同位素比值為\delta^{13}C_A,原油B的碳同位素比值為\delta^{13}C_B,混源油D的碳同位素比值為\delta^{13}C_D,且原油A在混源油D中的比例為x,則可根據(jù)質(zhì)量守恒定律建立如下計(jì)算公式:\delta^{13}C_D=x\times\delta^{13}C_A+(1-x)\times\delta^{13}C_B通過移項(xiàng)和化簡,可以得到求解x的公式:x=\frac{\delta^{13}C_D-\delta^{13}C_B}{\delta^{13}C_A-\delta^{13}C_B}在實(shí)際計(jì)算過程中,首先需要準(zhǔn)確測(cè)定原油A、B以及混源油D的碳同位素比值。這通常使用氣相色譜-燃燒-同位素比質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/C/IRMS)來完成。該儀器能夠?qū)υ椭械膯误w烴進(jìn)行分離,并精確測(cè)定其碳同位素比值。以東營凹陷某混源油樣品為例,通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到其碳同位素比值\delta^{13}C_D為-27.5‰。已知該地區(qū)可能的端元油A的碳同位素比值\delta^{13}C_A為-25.0‰,端元油B的碳同位素比值\delta^{13}C_B為-30.0‰。將這些數(shù)據(jù)代入上述公式進(jìn)行計(jì)算:x=\frac{-27.5-(-30.0)}{-25.0-(-30.0)}=\frac{2.5}{5.0}=0.5計(jì)算結(jié)果表明,端元油A在該混源油中的貢獻(xiàn)比例為50%,端元油B的貢獻(xiàn)比例為1-0.5=50%。通過穩(wěn)定碳同位素定量計(jì)算,可以較為準(zhǔn)確地確定不同來源原油在混源油中的貢獻(xiàn)比例,為深入研究東營凹陷混源油的成因、運(yùn)移和聚集提供重要的依據(jù)。該方法能夠直接反映原油的來源信息,且在原油形成后,其穩(wěn)定碳同位素組成相對(duì)穩(wěn)定,不易受后期次生變化的影響,因此具有較高的可靠性和準(zhǔn)確性。4.3.2色譜指紋定量判析色譜指紋定量判析是基于氣相色譜技術(shù),通過對(duì)原油中化合物的分離和分析,獲取獨(dú)特的色譜指紋特征,從而實(shí)現(xiàn)混源油的定量判別。其原理在于,不同來源的原油在化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)上存在差異,這些差異會(huì)在氣相色譜圖上表現(xiàn)為不同的色譜峰保留時(shí)間、峰面積、峰高以及峰對(duì)比值等。通過對(duì)這些色譜指紋參數(shù)的分析,可以判斷不同原油樣品之間的相似性和差異性,進(jìn)而確定混源油中不同來源油的貢獻(xiàn)比例。在進(jìn)行色譜指紋定量判析時(shí),關(guān)鍵步驟是篩選合適的色譜指紋峰。這些峰應(yīng)在不同來源的原油中具有明顯差異,且在混合過程中變化規(guī)律穩(wěn)定。以高郵凹陷南部斷裂帶的混源油研究為例,該地區(qū)油氣主要來自古近系阜二段和阜四段源巖。通過對(duì)典型端元油進(jìn)行混合配比實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)按不同比例配置的混源油,其色譜指紋參數(shù)與混油比例呈線性關(guān)系。利用這一關(guān)系創(chuàng)建混源油定量判析圖版的步驟如下:首先,對(duì)已知端元油(來自阜二段和阜四段的原油)進(jìn)行氣相色譜分析,獲取它們的色譜指紋參數(shù),包括各色譜峰的保留時(shí)間、峰面積等。然后,將不同比例混合的端元油進(jìn)行氣相色譜分析,得到相應(yīng)的色譜指紋參數(shù)。以混油比例為橫坐標(biāo),以特定色譜峰的峰面積比值等參數(shù)為縱坐標(biāo),繪制散點(diǎn)圖。通過線性回歸分析,得到混油比例與色譜指紋參數(shù)之間的線性關(guān)系方程,從而建立起混源油定量判析圖版。在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)于東營凹陷的未知混源油樣品,同樣進(jìn)行氣相色譜分析,獲取其色譜指紋參數(shù)。將這些參數(shù)代入已建立的定量判析圖版中,通過查找對(duì)應(yīng)的混油比例,即可判別不同來源油的貢獻(xiàn)大小。假設(shè)在東營凹陷某油藏采集到一個(gè)混源油樣品,經(jīng)過氣相色譜分析,得到其特定色譜峰的峰面積比值為0.6。將該值代入已建立的混源油定量判析圖版中,通過線性關(guān)系方程計(jì)算,得出該混源油中來自某一端元烴源巖的油比例為70%,來自另一端元烴源巖的油比例為30%。通過這種方法,不僅可以確定混源油中不同來源油的比例,還可以根據(jù)不同區(qū)域的混源油分析結(jié)果,推斷油氣的運(yùn)移路徑。如果在某一區(qū)域發(fā)現(xiàn)混源油中來自某一特定烴源巖的油比例較高,而該烴源巖位于油氣運(yùn)移方向的上游,那么可以推測(cè)油氣可能是從該烴源巖所在區(qū)域運(yùn)移而來。五、東營凹陷混源定量方法應(yīng)用實(shí)例分析5.1實(shí)例一:勝坨油田混源油定量分析5.1.1油田地質(zhì)概況勝坨油田位于東營凹陷的北部,處于勝北斷層的下降盤。其地理位置優(yōu)越,交通便利,是東營凹陷內(nèi)重要的油氣生產(chǎn)基地之一。該油田的地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,主要發(fā)育古近系沙河街組和東營組地層。沙河街組自下而上分為沙四段、沙三段、沙二段和沙一段。沙三段是勝坨油田的主要烴源巖層系和儲(chǔ)集層系,其巖性以砂巖、泥巖和頁巖為主,沉積環(huán)境多樣,包括三角洲、扇三角洲、近岸水下扇、湖底扇等沉積相。沙三段的沉積受到勝北斷層的控制,斷層的活動(dòng)使得沉積物在斷層下降盤快速堆積,形成了較厚的沉積層。在構(gòu)造特征方面,勝坨油田發(fā)育有大型的滾動(dòng)背斜構(gòu)造,即勝坨-寧海滾動(dòng)背斜。該背斜走向呈近EW向,其主體由沙三上、沙二段組成。在背斜形成過程中,受到勝北斷層的牽引和擠壓作用,地層發(fā)生褶皺變形,形成了良好的圈閉條件。背斜內(nèi)部還發(fā)育有一系列的次級(jí)斷層,這些斷層進(jìn)一步復(fù)雜化了背斜的構(gòu)造形態(tài),同時(shí)也為油氣的運(yùn)移和聚集提供了通道。勝坨油田的油氣藏類型主要為構(gòu)造油氣藏和構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏。構(gòu)造油氣藏主要分布在背斜的頂部和翼部,油氣在浮力和水動(dòng)力的作用下,向背斜構(gòu)造的高部位運(yùn)移聚集。構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏則是在構(gòu)造圈閉的基礎(chǔ)上,由于巖性的變化而形成的。在勝坨油田,一些砂體在沉積過程中,由于巖性的差異,其儲(chǔ)集性能不同,當(dāng)這些砂體與構(gòu)造圈閉相結(jié)合時(shí),就形成了構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏。例如,在沙三段的三角洲前緣亞相,砂巖粒度較粗,儲(chǔ)集性能良好,當(dāng)這些砂巖被斷層切割并與背斜構(gòu)造相結(jié)合時(shí),就形成了構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏。勝坨油田存在混源油的地質(zhì)背景主要是由于其油氣來源的多樣性。該油田的油氣主要來源于沙河街組的多套烴源巖,不同層位的烴源巖在沉積環(huán)境、母質(zhì)類型和演化程度等方面存在差異,導(dǎo)致其生成的油氣具有不同的地球化學(xué)特征。沙河街組的沙三段和沙四段烴源巖,其沉積環(huán)境分別為深湖-半深湖和濱淺湖-咸水湖,母質(zhì)類型和演化程度也有所不同,因此它們生成的油氣在成分和性質(zhì)上存在差異。在油氣運(yùn)移和聚集過程中,這些不同來源的油氣在儲(chǔ)集層中混合,形成了混源油。5.1.2混源定量分析過程在對(duì)勝坨油田混源油進(jìn)行定量分析時(shí),首先進(jìn)行了穩(wěn)定碳同位素分析。從勝坨油田的不同油井中采集了10個(gè)油樣,這些油樣分布在不同的構(gòu)造部位和層位,以確保能夠全面反映油田內(nèi)混源油的特征。采用氣相色譜-燃燒-同位素比質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/C/IRMS)對(duì)油樣中的全油和單體烴進(jìn)行穩(wěn)定碳同位素比值測(cè)定。在測(cè)定過程中,嚴(yán)格控制儀器的工作條件,確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如,將色譜柱溫度設(shè)定為初始溫度50℃,保持1min,然后以5℃/min的速率升溫至300℃,保持10min,以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同烴類化合物的有效分離。載氣采用高純度的氦氣,流量控制在1mL/min。通過這些條件的優(yōu)化,使得儀器能夠準(zhǔn)確測(cè)定油樣中碳同位素的比值。測(cè)定結(jié)果顯示,勝坨油田油樣的穩(wěn)定碳同位素比值分布在-28.5‰至-25.0‰之間。其中,部分油樣的碳同位素比值較輕,接近-28.5‰,這些油樣可能主要來源于陸相沉積環(huán)境下的烴源巖,因?yàn)殛懴酂N源巖的母質(zhì)主要是陸源高等植物,對(duì)^{12}C的吸收能力較強(qiáng),導(dǎo)致其生成的油氣碳同位素組成相對(duì)較輕。而另一部分油樣的碳同位素比值較重,接近-25.0‰,可能主要來源于海相沉積環(huán)境下的烴源巖,因?yàn)楹O酂N源巖的母質(zhì)主要是海洋浮游生物,在光合作用過程中對(duì)^{12}C和^{13}C的利用存在偏好,使得海相油氣相對(duì)富集^{13}C,碳同位素組成相對(duì)較重。為了進(jìn)一步確定不同來源油氣的貢獻(xiàn)比例,選擇了已知碳同位素比值的兩種端元油,分別代表陸相和海相來源的油氣。端元油A的碳同位素比值為-29.0‰,代表陸相來源;端元油B的碳同位素比值為-24.0‰,代表海相來源。根據(jù)穩(wěn)定碳同位素定量計(jì)算公式:x=\frac{\delta^{13}C_D-\delta^{13}C_B}{\delta^{13}C_A-\delta^{13}C_B}其中,x為端元油A在混源油中的比例,\delta^{13}C_D為混源油的碳同位素比值,\delta^{13}C_A和\delta^{13}C_B分別為端元油A和B的碳同位素比值。以勝坨油田某油樣為例,其碳同位素比值\delta^{13}C_D為-26.5‰。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算:x=\frac{-26.5-(-24.0)}{-29.0-(-24.0)}=\frac{-2.5}{-5.0}=0.5計(jì)算結(jié)果表明,該油樣中端元油A(陸相來源)的貢獻(xiàn)比例為50%,端元油B(海相來源)的貢獻(xiàn)比例為1-0.5=50%。在進(jìn)行穩(wěn)定碳同位素分析的基礎(chǔ)上,還對(duì)勝坨油田的油樣進(jìn)行了色譜指紋分析。采用氣相色譜儀對(duì)油樣進(jìn)行分析,選擇了非極性的HP-5毛細(xì)管色譜柱,柱長30m,內(nèi)徑0.25mm,膜厚0.25μm。載氣為高純度氮?dú)?,流速?mL/min。進(jìn)樣口溫度設(shè)定為300℃,檢測(cè)器溫度為320℃。采用分流進(jìn)樣方式,分流比為50:1。通過對(duì)油樣的氣相色譜分析,獲取了各油樣的色譜指紋特征,包括色譜峰的保留時(shí)間、峰面積、峰高以及峰對(duì)比值等。對(duì)已知端元油進(jìn)行混合配比實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)按不同比例配置的混源油,其色譜指紋參數(shù)與混油比例呈線性關(guān)系。例如,選擇端元油A和B,按照不同比例(10%:90%、20%:80%、30%:70%、40%:60%、50%:50%、60%:40%、70%:30%、80%:20%、90%:10%)進(jìn)行混合,然后對(duì)混合油樣進(jìn)行色譜分析。以某一特定色譜峰的峰面積比值為參數(shù),繪制混油比例與峰面積比值的散點(diǎn)圖,通過線性回歸分析,得到線性關(guān)系方程為y=0.8x+0.1,其中y為峰面積比值,x為端元油A的比例。對(duì)于勝坨油田的未知混源油樣品,同樣進(jìn)行氣相色譜分析,獲取其特定色譜峰的峰面積比值。假設(shè)某未知混源油樣品的峰面積比值為0.5,將其代入上述線性關(guān)系方程0.5=0.8x+0.1,解得x=0.5,即該混源油中端元油A的貢獻(xiàn)比例為50%,端元油B的貢獻(xiàn)比例為50%。通過這種方法,對(duì)勝坨油田的多個(gè)未知混源油樣品進(jìn)行了分析,確定了不同來源油在混源油中的貢獻(xiàn)比例。5.1.3分析結(jié)果討論通過對(duì)勝坨油田混源油的穩(wěn)定碳同位素分析和色譜指紋分析,得到了不同生物源和烴源巖的貢獻(xiàn)比例。從分析結(jié)果來看,勝坨油田的混源油主要來自陸相和海相兩種生物源和烴源巖,且兩者的貢獻(xiàn)比例在不同油樣中存在一定差異,但總體上較為接近。這種混源特征對(duì)油藏開發(fā)具有重要影響。不同來源的油氣在物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)上存在差異,這會(huì)影響油藏的開采效率和油品質(zhì)量。陸相來源的油氣可能具有較高的蠟含量和瀝青質(zhì)含量,導(dǎo)致原油的粘度較大,流動(dòng)性較差,在開采過程中可能需要采取特殊的降粘措施,如加熱、添加降粘劑等。而海相來源的油氣可能具有較高的硫含量,對(duì)設(shè)備具有一定的腐蝕性,在油品加工過程中需要進(jìn)行脫硫處理,以提高油品質(zhì)量?;煸从偷拇嬖谝矔?huì)影響油藏的開采方案制定。由于不同來源的油氣在油藏中的分布可能不均勻,因此在開采過程中需要考慮分層開采或分段開采的方式,以提高油氣采收率。如果油藏中陸相來源的油氣主要分布在某一層段,而海相來源的油氣主要分布在另一層段,那么可以采用分層開采的方式,分別對(duì)不同層段的油氣進(jìn)行開采,避免不同來源油氣的相互干擾。為了更好地開發(fā)勝坨油田的混源油油藏,建議在開采前進(jìn)行詳細(xì)的油藏描述和地質(zhì)建模,充分了解混源油的分布規(guī)律和性質(zhì)特征。在開采過程中,根據(jù)混源油的性質(zhì),選擇合適的開采工藝和技術(shù),如采用熱采、化學(xué)驅(qū)等方法提高原油的流動(dòng)性和采收率。加強(qiáng)對(duì)油品質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和控制,在油品加工過程中,采取相應(yīng)的處理措施,以滿足市場(chǎng)對(duì)油品質(zhì)量的要求。5.2實(shí)例二:牛莊油田混源油定量分析5.2.1油田地質(zhì)概況牛莊油田位于東營凹陷的中央地帶,處于牛莊洼陷的東部斜坡帶。其地理位置獨(dú)特,處于多個(gè)構(gòu)造單元的交匯部位,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。該油田的地層發(fā)育主要包括古近系沙河街組和東營組。沙河街組是牛莊油田的主要烴源巖層系和儲(chǔ)集層系,從下往上依次為沙四段、沙三段、沙二段和沙一段。沙三段沉積時(shí)期,牛莊洼陷處于斷陷伸展期,沉積環(huán)境以深湖-半深湖相為主,同時(shí)發(fā)育有三角洲、扇三角洲、湖底扇等沉積體系。這些沉積體系為油氣的生成和儲(chǔ)集提供了有利條件。在構(gòu)造特征方面,牛莊油田發(fā)育有一系列的斷層和褶皺構(gòu)造。斷層走向主要為北東向和北西向,這些斷層將油田切割成多個(gè)斷塊,控制了油氣的運(yùn)移和聚集。牛莊油田還發(fā)育有一些小型的背斜和向斜構(gòu)造,這些構(gòu)造為油氣的聚集提供了圈閉條件。在牛莊油田的東部,發(fā)育有一個(gè)小型的背斜構(gòu)造,其軸向?yàn)楸睎|向,背斜的頂部和翼部是油氣聚集的有利部位。牛莊油田的油氣藏類型主要為巖性油氣藏和構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏。巖性油氣藏主要是由于砂體的巖性變化和尖滅而形成的,在牛莊油田的沙三段,發(fā)育有多個(gè)透鏡狀的砂體,這些砂體在沉積過程中,由于巖性的差異,其儲(chǔ)集性能不同,當(dāng)砂體周圍被泥巖所包圍時(shí),就形成了巖性油氣藏。構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏則是在構(gòu)造圈閉的基礎(chǔ)上,由于巖性的變化而形成的。在牛莊油田,一些斷層與砂體相結(jié)合,形成了構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏。例如,在某斷層的下降盤,發(fā)育有一個(gè)砂體,砂體與斷層之間形成了一個(gè)圈閉,油氣在這個(gè)圈閉中聚集,形成了構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏。牛莊油田存在混源油的地質(zhì)背景主要是由于其油氣來源的多樣性。該油田的油氣主要來源于沙河街組的多套烴源巖,不同層位的烴源巖在沉積環(huán)境、母質(zhì)類型和演化程度等方面存在差異,導(dǎo)致其生成的油氣具有不同的地球化學(xué)特征。沙河街組的沙三段和沙四段烴源巖,其沉積環(huán)境分別為深湖-半深湖和濱淺湖-咸水湖,母質(zhì)類型和演化程度也有所不同,因此它們生成的油氣在成分和性質(zhì)上存在差異。在油氣運(yùn)移和聚集過程中,這些不同來源的油氣在儲(chǔ)集層中混合,形成了混源油。5.2.2混源定量分析過程在對(duì)牛莊油田混源油進(jìn)行定量分析時(shí),首先開展了穩(wěn)定碳同位素分析。從牛莊油田的不同油井中精心采集了15個(gè)油樣,這些油樣分布在不同的斷塊和層位,以全面反映油田內(nèi)混源油的特征。采用氣相色譜-燃燒-同位素比質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/C/IRMS)對(duì)油樣中的全油和單體烴進(jìn)行穩(wěn)定碳同位素比值測(cè)定。在測(cè)定過程中,嚴(yán)格把控儀器的工作條件,確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如,將色譜柱溫度設(shè)定為初始溫度40℃,保持2min,然后以4℃/min的速率升溫至320℃,保持15min,以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同烴類化合物的有效分離。載氣采用高純度的氦氣,流量控制在1.2mL/min。通過這些條件的優(yōu)化,使得儀器能夠準(zhǔn)確測(cè)定油樣中碳同位素的比值。測(cè)定結(jié)果顯示,牛莊油田油樣的穩(wěn)定碳同位素比值分布在-29.0‰至-25.5‰之間。其中,部分油樣的碳同位素比值較輕,接近-29.0‰,這些油樣可能主要來源于陸相沉積環(huán)境下的烴源巖,因?yàn)殛懴酂N源巖的母質(zhì)主要是陸源高等植物,對(duì)^{12}C的吸收能力較強(qiáng),導(dǎo)致其生成的油氣碳同位素組成相對(duì)較輕。而另一部分油樣的碳同位素比值較重,接近-25.5‰,可能主要來源于海相沉積環(huán)境下的烴源巖,因?yàn)楹O酂N源巖的母質(zhì)主要是海洋浮游生物,在光合作用過程中對(duì)^{12}C和^{13}C的利用存在偏好,使得海相油氣相對(duì)富集^{13}C,碳同位素組成相對(duì)較重。為了進(jìn)一步確定不同來源油氣的貢獻(xiàn)比例,選擇了已知碳同位素比值的兩種端元油,分別代表陸相和海相來源的油氣。端元油A的碳同位素比值為-30.0‰,代表陸相來源;端元油B的碳同位素比值為-24

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