辽河西部凹陷沙河街组烃源岩特征及油源精细对比

Characteristics of Paleogene Source Rocks and Fine Oil-Source Correlation in Liaohe Western Depression

摘要

为了明确辽河西部凹陷南北部烃源岩条件差异、查明凹陷内不同地区原油来源，采用TOC、岩石热解、R _o、饱和烃色谱-质谱等方法对不同洼陷烃源岩及原油特征分析并进行精细油源对比. 结果表明，西部凹陷沙四段烃源岩在北部发育（厚约700 m）、有机质丰度高、但成熟度较低（R _o<0.5%）， 有机质以陆源高等植物为主，混有少量低等水生生物，沉积于偏还原的咸水-微咸水环境；沙三段及沙一段烃源岩在凹陷南部更为发育，丰度高且成熟度高，有机质以低等水生生物为主，沉积于偏氧化的淡水环境. 结果表明，北部原油来自于沙四段烃源岩；中部原油主要来自于沙三段烃源岩（冷家地区原油存在少量沙四段原油混入），而南部原油主要来自于沙三段和沙一段烃源岩.

关键词

辽河西部凹陷 / 烃源岩评价 / 地化特征 / 油源对比 / 生物标志化合物 / 石油地质

Key words

Liaohe Western Depression / source rock evaluation / geochemical characteristics / oil-source correlation / biomarker / petroleum geology

0 引言

渤海湾盆地辽河西部凹陷油气分布具有高丰度、广泛性等特点. 纵向上，含油层系众多，其中，沙河街组常规油气资源量可占整个西部凹陷常规油气资源量的60%以上，非常规油气资源如雷家地区沙四段页岩油地质资源量可高达2.3×10⁸ t（胡英杰等，2019）. 平面上，从凹陷北部到南部，油气资源丰度逐渐增高. 除此之外，辽河西部凹陷南北地区烃源岩条件差异明显，北部地区烃源岩埋深浅、成熟度低，导致稠油、低熟油普遍存在（李素梅等，2008；朱芳冰等，2018），而南部地区烃源岩埋藏深度大、成熟度高且分布层系众多，导致主力烃源岩难以识别. 前人针对辽河西部凹陷的区域构造演化（李明刚等，2010； Liu et al.， 2022）、油气富集条件（单衍胜等，2013，2016；李晓光，2021）、成藏主控因素（冷济高等，2008）、油气资源潜力评价（单俊峰等，2007；刘立峰等，2010；王延山等，2018）等方面做了大量的研究，但仅局限于盆地尺度下的宏观评价，缺乏对辽河西部凹陷南北地区不同洼陷、不同层系烃源岩特征的细致评价、规律总结及差异分析；油气来源方面尚未得到清晰的认识，从根本上制约了进一步油气勘探.

本次研究共采集了南北地区不同生烃洼陷及其周边的23口井的烃源岩样品及凹陷范围内各大油田52口井的原油样品，对其进行地球化学特征分析；通过对烃源岩及原油生物标志化合物进行分析及对比，实现了油源精细对比，进一步明确了不同洼陷、不同层系烃源岩对油气成藏的贡献，为辽河西部凹陷未来常规及非常规油气勘探均提供了理论依据.

1 区域地质概况

辽河西部凹陷是渤海湾盆地辽河坳陷中最大的生油凹陷，面积约2 530 km²， 是一个呈北东向展布的东断西超、东陡西缓的中-新生代裂谷盆地，可进一步划分为9个次级构造单元（李明刚等，2010；单衍胜等，2016；图1a）. 研究区沉积地层自下而上可分为太古界/元古界/中生界基底、古近纪房身泡组、沙河街组、东营组、新近纪馆陶组、明化镇组及第四系. 沙河街组地层自下而上又可细分为沙四段（Es ₄）、沙三段（Es ₃）、沙二段（Es ₂）及沙一段（Es ₁）（图1b）. 辽河西部凹陷新生代构造演化主要经历了初始伸展裂陷-裂陷深陷-走滑裂陷-坳陷4次构造演化阶段（Hao et al.， 2010； 单衍胜等，2013）. 平面上，西部凹陷南北构造格局差异明显，北部表现为压扭隆升，以收缩-走滑构造为主；南部表现为张扭沉降，以伸展-走滑构造为主；剖面上，凹陷内表现为西部缓，东部陡（图1c）. 由于断裂活动强度的差异，生油洼陷由北向南迁移，依次形成牛心坨-台安洼陷，盘山-陈家洼陷及清水洼陷（图1a）. 南部洼陷烃源岩厚度、埋深、成熟度均高于北部；生烃中心的迁移及成熟度差异导致西部凹陷南北油气分布表现出规律化变化，由北至南表现为时代变新、埋深变大（冷济高等，2008）.

2 样品及实验方法

本次研究测试烃源岩样品主要分布在西部凹陷牛心坨-台安洼陷、盘山-陈家洼陷、清水洼陷及其周边，目的层段主要为沙四段、沙三段及沙一段；原油样品采集于辽河西部凹陷各油区（图1）. 共开展了TOC、热解、R _o、族组分、饱和烃气相色谱-质谱等分析测试，数据主要来源于中国石油辽河油田勘探开发研究院及中国石油大学（北京）油气资源探测国家重点实验室. 其中，TOC含量的测定是在实验室条件下用稀盐酸去除样品中的无机碳后，经高温氧气流燃烧，使总有机碳充分转化为二氧化碳，再经LECO CSe400测定仪检测（GB/T 19145-2003）；热解实验在Rock-Eval II型检测仪中完成，样品经氢气流加热至300 ℃，得到游离烃量（S ₁），再从300 ℃加热至600 ℃，得到热解烃量（S ₂），在此引入筛选标准420 ℃<T _max<500 ℃（Peters， 1986； Riediger et al.， 2004）. R _o是在样品碎样、油浸条件下采用Leica DM4500P偏光显微镜进行反射光测试，R _o值取50~100个测点的反射率的平均值，且在2 h后进行一次标样；岩石中可溶有机质及原油族组分测量采用索氏抽提，使用不同极性溶剂在硅胶-凝胶-氧化铝层析柱上进行分离，最终可以得到饱和烃、芳香烃、非烃及沥青质组分（SY/T 5119-2016）. 气相色谱-质谱实验是在Agilent 7890-5975c气相色谱质谱联用仪上进行，初始温度50 ℃，保持1 min； 然后以20 ℃/min升温至120 ℃，再以4 ℃/min升至250 ℃，最后以3 ℃/min升至310 ℃保持30 min（GB/T 18606-2017）.

3 烃源岩地球化学特征

3.1　分布发育特征

辽河西部凹陷主要发育Es ₄、Es ₃及Es ₁三套烃源岩，其中主力烃源岩为Es ₄及Es ₃（卢松年等，1986；王延山等，2018；胡英杰等，2019）. Es ₄沉积时期，沉积中心位于北部牛心坨洼陷，主要发育油页岩、暗色泥岩（毛俊莉等，2016）. 平面上，西部凹陷Es ₄烃源岩呈北厚南薄，东厚西薄，北部牛心坨洼陷烃源岩厚约700 m，南部清水洼陷厚约350 m，中部陈家-盘山洼陷烃源岩厚度范围为100~400 m （单衍胜，2013；图2a）. Es ₃沉积时期，沉降中心向南迁移，西部凹陷整体处于深湖-半深湖沉积环境. Es ₃烃源岩分布面积广、沉积厚度大，呈南厚北薄分布. 南部清水洼陷为泥页岩厚度中心，厚度可达700~1 800 m （平均1 200 m）；其次为陈家洼陷，烃源岩平均厚度可达850 m；牛心坨洼陷烃源岩平均厚度500 m （单衍胜，2013；王延山等，2018；图2b）. Es ₁沉积时期，暗色泥岩分布连续稳定，凹陷南部处于半深水环境中，富含生物化石，清水洼陷处泥岩厚度可达600 m以上（图2c）.

3.2　有机质丰度

烃源岩有机质丰度评价指标一般包括总有机碳量（TOC）、生烃潜量（S ₁+S ₂）、氯仿沥青“A”及总烃（HC）. 但考虑到氯仿沥青“A”和总烃（HC）是反映烃源岩中残余可溶有机质（残油或残烃量）的指标，并不能很好的评价烃源岩的好坏（庞雄奇等，1995）. 因此，此次研究主要以TOC及生烃潜量来评价有机质丰度.

沙四段、沙三段烃源岩TOC含量从北至南表现出明显差异（表1，图3a）. 牛心坨-台安洼陷沙三段烃源岩TOC平均值仅为0.18%，远远低于沙四段烃源岩TOC；盘山-陈家洼陷沙四段烃源岩TOC含量变化范围大，主要位于3.75%~6.14%，平均5.15%；沙三段烃源岩TOC平均为3.34%，烃源岩自下而上TOC含量减小；清水洼陷沙四段、沙三段及沙一段烃源岩TOC平均值分别为1.81%，1.82%和1.85%，烃源岩自下而上TOC含量增加. 平面上，沙四段烃源岩TOC含量北部高于南部，沙三段烃源岩TOC含量南部高于北部，尤其以盘山-陈家洼陷烃源岩TOC含量最高. 纵向上，南北生烃洼陷TOC含量变化趋势相反，北部地区烃源岩自下而上TOC值变小，南部地区烃源岩自下而上TOC值变大.

除此之外，本文还采用生烃潜量（S ₁+S ₂）与TOC交汇图版来评价有机质丰度（黄弟藩等，1984；SY/T 5735-1995；图3b）. 牛心坨洼陷沙三段烃源岩生烃潜量几乎全部小于0.3 mg/g，属于非烃源岩；沙四段烃源岩有机质丰度表现出较强的非均质性，整体属于中-最好烃源岩；盘山-陈家洼陷沙四段及沙三段烃源岩生烃潜量介于7~70 mg/g，整体属于最好烃源岩；清水洼陷沙四段、沙三段及沙一段烃源岩生烃潜量介于1~20 mg/g，属于好-最好烃源岩. 因此可以得出：从北到南各生烃洼陷烃源岩质量逐渐变好.

3.3　有机质类型

综合岩石热解数据资料与有机显微组分分析，西部凹陷沙河街组烃源岩有机质显微组分中腐泥组与镜质组平均含量可占88.7%（表1）；烃源岩有机质类型丰富，以腐泥腐殖型（II型）为主，Es ₄烃源岩中可见部分I型干酪根（图4）.

如图4a所示，纵向上表现为自下而上有机质类型具有从腐泥型-腐泥腐殖混合型-腐殖型转化的特征. Es ₄烃源岩有机质类型多样，以I型和II₁型为主；而Es ₃烃源岩有机质类型主要为II₁及II₂型，不发育I型；Es ₁烃源岩有机质类型则以II₂型为主，含少量II₁型. 平面上，不同生烃洼陷烃源岩有机质类型也表现出明显的差异. 从北至南，Es ₄有机质类型由腐泥型-腐泥腐殖混合型-腐殖型转化（图4b），Es ₃有机质类型则表现为腐殖型-腐泥腐殖混合型转化的变化规律（图4c）. 烃源岩有机质类型与其沉积环境密切相关，沙三时期，南部清水洼陷与中部盘山-陈家洼陷处于深湖相沉积，水生生物丰富，而盆地边缘发育扇三角洲沉积，因此从盆地中心向盆地边缘逐渐转变为III型干酪根（朱芳冰，2002）.

3.4　成熟度

岩石热解参数中T _max及镜质体反射率（R _o）可以很好的评价烃源岩成熟度（柳广弟等，2009）. 平面上，从北至南西部凹陷烃源岩T _max值逐渐增大；纵向上，地层自下而上T _max值逐渐减小（表1）. 北部牛心坨-台安洼陷Es ₄及Es ₃烃源岩R _o介于0.25%~0.58，整体小于0.5%，但中部盘山-陈家洼陷Es ₄及Es ₃烃源岩R _o值介于0.44%~1.17%，平均值达到0.69%；南部清水洼陷Es ₄及Es ₃烃源岩R _o介于0.32~1.61，其中R _o值大于0.5%的样品占88%（图5），Es ₁烃源岩R _o平均为0.44%. 总体认为，北部牛心坨-台安洼陷烃源岩处于未成熟-低成熟阶段，中部盘山-陈家洼陷和南部清水洼陷热演化程度差异大，表现出从未熟-低熟-成熟-高熟的完整的热演化序列. 纵向上各生烃洼陷烃源岩R _o值明显随埋深增大而增大，平面上从北至南各生烃洼陷烃源岩成熟度增加（图5）.

3.5　烃源岩生标特征与沉积环境

3.5.1　烃源岩饱和烃特征

正构烷烃特征可以反映有机质来源（侯读杰等，2011）. 姥值比Pr/Ph、Pr/nC₁₇、Ph/nC₁₈可以反映沉积环境及成熟度（Peters and Moldowan，1993；卢双舫等，2010）. 一般认为，Pr/Ph<0.5指示强还原膏盐环境，Pr/Ph介于0.5~1指示还原环境，而Pr/Ph>1指示氧化环境. Pr/nC₁₇及Ph/nC₁₈值越低，有机质热演化程度越高（卢双舫等，2010；赵靖舟等，2020）.

牛心坨-台安洼陷Es ₄烃源岩正构烷烃形态具有多样性（图6a）. 一类为单峰-后峰型，主峰碳为C₂₃且其余碳数呈正态分布；一类呈双峰型，主峰碳为C₁₇及C₂₃，Pr/Ph值平均为0.84、Pr/nC₁₇介于0.54~2.85、 Ph/nC₁₈介于1.1~4.53，反映整体处于弱还原-还原的咸水环境（图7）；Es ₃烃源岩样品中正构烷烃丰度低，但仍能看出呈单峰-前峰型分布，主峰碳为C₁₈；Pr/Ph值较低，为0.29；Es ₃沉积时期，洼陷处于剧烈沉降阶段，形成广泛的深湖-半深湖环境，沉积厚层的暗色泥岩，结合Pr/nC₁₇与Ph/nC₁₈关系，反映Es ₃烃源岩沉积于还原性的深水环境（Hao et al.， 2010；刘晓晶等，2015；图7）.

盘山-陈家洼陷Es ⁴烃源岩正构烷烃表现为两种类型：一种为双峰型，主峰碳为C₁₇及C₂₃（图6b），一种为前峰型，主峰碳为C₁₇（图13b），表明Es ₄烃源岩有机质为低等水生生物为主，少量陆源高等植物混入的混合成因； 而Es ₃烃源岩正构烷烃以C₂₃为主，且高碳数（>C₂₃）具有明显的奇偶优势（OEP=2.69），表明母质来源以陆源高等植物为主，也表明烃源岩成熟度较低（图6b）. 从Es ₄到Es ₃，其Pr/Ph、Pr/nC₁₇与Ph/nC₁₈值均增大，反映其沉积环境由还原环境逐渐变化为弱氧化环境（图7）.

清水洼陷Es ₄烃源岩样品较少，正构烷烃表现为后峰型，主峰碳为C₂₅，反映母质来源为高等植物，形成于还原环境（图7）；Es ₃烃源岩正构烷烃表现为前峰-后峰型兼具，主峰碳多为C₁₅或C₂₃，整体反映母质来源为低等水生生物和陆源高等植物的混合来源（图6c）. Pr/Ph值介于0.47~2.35，平均1.55、Pr/nC₁₇值平均1.11、Ph/nC₁₈值平均1.06，指示有机质为氧化环境的混合成因（图7）. Es ₁烃源岩正构烷烃相对丰度表明有机质来源于低等水生生物（图6c；图13d）.

3.5.2　烃源岩甾烷、萜烷特征

C₂₇-C₂₈-C₂₉规则甾烷常被用于指示母质来源，一般认为C₂₇甾烷来源于低等水生生物和藻类，而C₂₉甾烷来源于陆生高等植物或者硅藻、褐藻（Moldowan et al.， 1985）；利用ααα-C₂₉20S/（20S+20R）、C₂₉ββ/（ββ+αα）、C₃₁藿烷22S/（22S+22R）及T _s/T _m等指标可以反映有机质成熟度，其比值随成熟度增加而增大（Peters and Moldowan，1993，卢双舫等，2010）. 对于国内陆相沉积物，利用ααα-C₂₉20S/（20S+20R）参数划分有机质演化阶段的界限为<0.2（未熟），0.2~0.3（低熟）及>0.3（成熟）；而C₂₉ββ/（ββ+αα）的划分界限为<0.15（未熟），0.15~0.30（低熟）及>0.3（成熟）（侯读杰等，2011）；而γ-蜡烷被广泛认为是咸水还原沉积环境的标志物，水体盐度的提高会导致高伽马蜡烷指数（γ-蜡烷/C₃₀藿烷）和低Pr/Ph（Moldowan et al.， 1985；Peters et al.， 2005； 侯读杰等，2011）.

北部牛心坨-台安洼陷Es ₄烃源岩C₂₇-C₂₈-C₂₉规则甾烷呈“√”型或“L”型分布，指示生油母质来源多样，为高等植物与水生生物的双重输入（图8a）. 三环萜烷含量较少，整体以C₃₀藿烷峰值最高；ααα-C₂₉20S/（20S+20R）、C₂₉ββ/（ββ+αα）及C₃₁藿烷22S/（22S+22R）平均值分别为0.19、0.28及0.52，T _s/T _m平均0.3，反映烃源岩成熟较低；伽马蜡烷指数介于0.17~0.29，平均0.22，反映Es ₄烃源岩沉积于咸化水体中；Es ₃烃源岩样本较少，规则甾烷呈“√”型，ααα-C₂₉20S/（20S+20R）、C₂₉ββ/（ββ+αα）及C₃₁藿烷22S/（22S+22R）平均值分别为0.21、0.37及0.54，T _s/T _m值为0.64，γ-蜡烷/C₃₀藿烷值为0.31，反映Es ₃烃源岩处于低成熟-成熟阶段，沉积环境较Es ₄更加咸化.

中部盘山-陈家洼陷Es ₃与Es ₄烃源岩规则甾烷含量存在明显差异（图8b，表2），Es ₄下段烃源岩规则甾烷含量C₂₇<C₂₈<C₂₉，呈直线型；C₃₁藿烷22S/（22S+22R）平均0.54，T _s/T _m>1，γ-蜡烷含量非常高，指示Es ₄烃源岩处于成熟阶段，沉积时古水体非常咸化. 随埋藏变浅，C₂₇甾烷含量逐渐增加（C₂₇≈C₂₈<C₂₉），γ-蜡烷含量逐渐减小. Es ₃烃源岩规则甾烷含量C₂₇>C₂₈<C₂₉，C₂₉规则甾烷仍略占优势；ααα-C₂₉20S/（20S+20R）、C₂₉ββ/（ββ+αα）及C₃₁藿烷22S/（22S+22R）平均值分别为0.26，0.30及0.37，T _s/T _m比值略大于1，γ-蜡烷含量较低，指示Es ₃烃源岩较Es ₄烃源岩成熟度偏低、沉积水体较淡、母质来源由高等植物生源为主逐渐转变为高等植物与低等水生生物的双重输入生源.

清水洼陷Es ₃烃源岩存在两类甾萜烷特征（图8c）：第一类C₂₇-C₂₈-C₂₉规则甾烷构型表现为“√”形态，T _s/T _m≈1，γ-蜡烷含量较高，反映烃源岩成熟度较高，有机质来源于混合型，陆源高等植物占优，形成于水体稍咸化的沉积环境；第二类C₂₇-C₂₈-C₂₉规则甾烷构型表现为“V”型，重排甾烷含量高，T _s/T _m≫1，γ-蜡烷含量较低，反映烃源岩黏土矿物含量高、有机质成熟度高，来源于低等水生生物与陆源高等植物的双重输入，沉积水体较为淡化. Es ₁烃源岩规则甾烷呈“L”形态， T _s/T _m<1，γ-蜡烷含量较高，指示Es ₁烃源岩成熟度较低，有机质来源以低等水生生物为主，沉积于相对咸水的湖泊环境（殷杰等，2017）.

表2中对比了西部凹陷不同生烃洼陷不同层位烃源岩生标特征，发现各亚段烃源岩在沉积环境、有机质来源及成熟度等方面存在明显差异. 结合前文所述，可以得出：Es ₄烃源岩成熟度低，有机质来源为陆源高等植物为主的混合相，沉积于强还原的咸水环境；凹陷南部Es ₃烃源岩成熟度高，有机质来源为混合相，沉积于氧化性的淡水环境；Es ₁烃源岩成熟度低，有机质来源为低等水生生物，形成于弱还原的较咸水环境.

4 原油地球化学特征

4.1　原油分布及物性特征

西部凹陷原油物性在纵向上表现出的一定的差异性（图9）. Es ₁、Es ₂原油整体表现为高密度、高粘度、低凝固点、高含蜡量、多胶、低硫；Es ₃、Es ₄原油性质相似，为中-重质、高凝、含蜡、胶质、低硫油. 整体而言，西部凹陷除Ng原油外，其他层位原油相对密度、粘度均适中，含硫量、含蜡量普遍偏低，凝固点随层位变浅而逐渐变低，胶质-沥青质含量随层位变浅而逐渐变大.

4.2　原油族组成

根据原油族组成可明显将辽河西部凹陷沙河街组原油族分为两类（图10）. 第I类原油表现为中-低饱和烃含量（20%~60%）、低芳烃含量、中-高非烃+沥青质含量，主要分布在研究区北部和中部；而第II类原油表现为高饱和烃含量（>60%）、低芳香烃含量、低非烃+沥青质含量，主要分布在南部地区. 从层位上来看，Es ₄原油饱和烃含量介于22.59%~90.31%，平均44.67%；芳香烃含量介于4.35%~19.56%，平均13.86%；Es ₃原油饱和烃含量20.28%~70.22%，平均41.89%；芳香烃含量介于10.01%~32.61%，平均28%；Es ₁原油饱和烃含量介于22.37%~62.65%，平均40.34%；芳香烃含量介于10.22%~35.67%，平均20.9%；可以看出，随着层位变新，原油中饱和烃含量变低，芳香烃含量先增大后减小，表现出一定的非均质性.

4.3　原油生物标志物特征

4.3.1　原油饱和烃特征

研究区不同区块、不同层位原油饱和烃特征存在较大差异，反映了西部凹陷原油在有机质来源、沉积环境、成熟度、次生蚀变等方面存在差异. 研究区北部牛心坨油区Es ₄原油正构烷烃主峰碳为C₂₃，表现为单峰-后峰型（图11a）. Pr/nC₁₇与Ph/nC₁₈关系显示，原油成熟度低，其生油母质沉积于还原性的咸水环境（图12）. 研究区中部雷家油区Es ₄及Es ₃原油正构烷烃特征表现出一定的继承性，属于双峰型，主峰碳为C₁₇及C₂₃，指示生油母质主要为高等植物生源，并混有低等水生生物输入的特点（图11b，11c）；雷家地区原油成熟度较高（OEP=1.51），其生油母质形成于还原性的咸水环境（图12）. 冷家油区Es ₃原油正构烷烃为前峰型，主峰碳为C₁₇；说明生油母质主要来自低等水生生物生源形成于弱还原-弱氧化的淡水环境中（图11d； 图13c）. 兴隆台地区南部Es ₃及Es ₁原油正构烷烃特征相似，主峰碳均为C₁₇及C₂₂，C₂₇-C₂₈-C₂₉规则甾烷均呈“L”型，表明生油母质均为低等水生生物；但Es ₃原油成熟度高（OEP=1.02，T _s/T _m=1.59、孕甾烷/升孕甾烷=3.96），其生油母质形成于氧化性的淡水环境（Pr/Ph=1.42、低伽马含量）；Es ₁原油成熟度低（T _s/T _m=1.05、孕甾烷/升孕甾烷=1.54），生油母质形成于弱还原性的较咸水环境（Pr/Ph=0.8、中伽马含量）（图11e，11f，12）；南部Es ₃原油正构烷烃基线漂移，遭受严重生物降解，正构烷烃等轻质组分缺失；原油成熟度高，形成于氧化性的淡水环境（李素梅等，2008；图11h，12）.

从原油平面分布和层位分布来看，从北至南，随层位变浅，原油Pr/Ph逐渐增大、Pr/nC₁₇及Ph/nC₁₈值逐渐减小，反映原油成熟度逐渐增大，其生烃母质沉积环境由还原性的咸水环境逐渐变为氧化性的淡水环境（图12）. 造成这种原油成熟度随层位变新而变大的原因主要是由于Es ₁、Es ₂原油主要集中分布在研究区南部，Es ₄原油主要分布在研究区北部，区域差异性构造运动致使研究区北部埋深浅、原油成熟度偏低，而研究区南部埋深大，原油成熟度偏高.

4.3.2　原油甾烷、萜烷特征

西部凹陷原油甾烷系列主要由C₂₇~C₂₉规则甾烷组成，规则甾烷分布构型包括“√”型（C₂₉>C₂₇>C₂₈）、“L”型（C₂₇>C₂₉>C₂₈）及直线斜坡型（C₂₇<C₂₈<C₂₉）3类（图11）. 研究区北部牛心坨Es ₄原油以“√”型为主，伴随少量“L”型，以C₂₉规则甾烷占优势，反映生油母质主要为高等植物为主，伴随少量低等水生生物的输入（图11a）. 高升油田、雷家油田Es ₄原油规则甾烷以直线斜坡型和“√”型为主，反映陆源高等植物生源（图11b，c）. 冷家油田Es ₃原油则以“L”型为主反映生油母质主要为低等水生生物（图11d）. 南部原油从深层向浅层，甾烷构型由“√”型变为“L”型，C₂₇甾烷含量逐渐增加，反映有机质来源从陆生高等植物为主逐步转变为低等水生生物（图11e~11h）.

规则甾烷/17α（H）-藿烷比值可以反映真核生物（主要是藻类和高等植物）与原核生物（细菌）对沉积有机质的贡献. 一般来说，高规则甾烷/藿烷值（≥1）反映浮游或底栖藻类生物的海相有机质，低规则甾烷/藿烷值指示陆源或经微生物改造等特征（侯读杰等，2011）. 研究区北部油区，包括牛心坨油田Es ₄原油、高升油田Es ₄原油、冷家油田Es ₄原油等，具有低ααα-C₂₉20S/（20S+20R）值、低C₂₉ββ/（ββ+αα）、低T _s/T _m、低（孕甾烷+升孕甾烷）/ααα-C₂₉20R值，反映原油成熟度较低，属于低熟原油（表3）；高升油区原油的高伽马蜡烷指数和规则甾烷/藿烷值指示沉积水体主要为咸水环境，并且其生油母质可能有藻类的混入. 南部油区原油具有高ααα-C₂₉20S/（20S+20R）值、高C₂₉ββ/（ββ+αα）、高T _s/T _m、高（孕甾烷+升孕甾烷）/ααα-C₂₉20R值，反映原油成熟度高；其规则甾烷/藿烷值偏低，可能是微生物降解导致（李素梅等，2008）.

5 油源对比

5.1　正构烷烃特征对比

利用烃源岩及原油饱和烃色谱图中正构烷烃的相对丰度进行对比，可以非常直观的对油-源进行亲缘关系对比. 如图13a所示，牛心坨地区Es ₃与Es ₄原油都与牛心坨-台安洼陷Es ₄泥岩正构烷烃曲线相似，而与Es ₃烃源岩正构烷烃曲线表现出明显的差异，反映牛心坨油区原油来自于Es ₄烃源岩. 高升地区与雷家地区原油与盘山-陈家洼陷Es ₄烃源岩正构烷烃曲线表现出相似的特征，主峰碳nC₁₇相对丰度格外高，说明两者具有较好的亲缘关系（图13b）. 兴隆台地区原油与冷家地区原油的正构烷烃曲线分布相似，其与盘山-陈家洼陷Es ₃表现出了较为相似的正构烷烃分布特征，表明可能来自于Es ₃段烃源岩（图13c）. 小洼地区Es ₃原油与清水洼陷Es ₃烃源岩烃源岩正构烷烃曲线分布相似，Es ₂原油正构烷烃为前峰型，与Es ₃烃源岩正构烷烃曲线分布相似，表明小洼Es ₃及Es ₂原油可能来自Es ₃烃源岩，不能排除Es ₁源岩的贡献（图13d）.

5.2　甾烷、萜烷生物标志化合物特征对比

通过对辽河西部凹陷沙河街组原油C₂₇-C₂₉-C₂₈规则甾烷及萜烷特征进行分析，结合原油族组成特征，认为西部凹陷原油生烃母质类型大致可以分为两类（图14a）：I类生烃母质主要来自于低等水生生物与陆源高等植物的双重输入，高等植物占优，主要包括研究区中北部与南部深层II类主要源自低等水生生物/藻类. 通过对不同生烃洼陷和油区的油-岩规则甾烷特征与萜烷特征进行对比，发现牛心坨地区Es ₃及Es ₄原油与牛心坨-台安洼陷Es ₄源岩规则甾烷特征相似，二者γ-蜡烷含量高、T _s/T _m值较低，反映二者具有较好的亲缘关系（图14b，图15a）. 高升、雷家地区Es ₃及Es ₄原油与盘山-陈家洼陷Es ₄烃源岩具有相似的母质来源（图14c；图15b）；而冷家地区Es ₃原油规则甾烷特征与盘山-陈家洼陷Es ₃源岩规则甾烷特征相似，可能有少量Es ₄原油的混入（图14c；图15c）；兴隆台南部地区Es ₃原油甾、萜烷特征表现为明显的低伽马蜡烷值、高成熟度，与Es ₃烃源岩生标特征相符（图14c；图15c）；曙光地区Es ₃及Es ₄原油应来自于盘山-陈家洼陷Es ₄烃源岩，而Es ₁原油来自于Es ₃烃源岩（图14c；图15b）；南部地区如双台子地区、双南地区Es ₁原油规则甾烷相对组成特征与清水洼陷Es ₁源岩组成特征相似，而Es ₃原油如小洼地区Es ₃原油规则甾烷相对组成特征、双南地区Es ₃原油萜烷特征与清水洼陷Es ₃源岩生标特征相似，表现出了较好的亲缘关系（图14d；图15d）.

综合多种地化参数对辽河西部凹陷沙河街组原油及烃源岩进行全面对比分析，图16为沿凹陷北东向展布所做油藏剖面，结果表明牛心坨地区Es ₃及Es ₄原油是由牛心坨-台安洼陷Es ₄烃源岩生成的油气经短距离的侧向及垂向运移聚集形成，属于近源-源内成藏（图16）. 高升、雷家地区Es ₄原油是由盘山-陈家洼陷Es ₄烃源岩生成的油气在早期经长距离运移形成，具体表现在原油饱和烃含量低（<50%）、碳同位素轻、成熟度低（李美俊等，2002）；冷家地区原油主要集中在Es ₃，为Es ₃烃源岩近源聚集成藏，存在少量的Es ₄原油的混入；曙光地区Es ₃及Es ₄原油是由盘山-陈家洼陷Es ₄烃源岩经侧向运移在西部斜坡带聚集成藏；兴隆台Es ₃原油来自于盘山-陈家洼陷Es ₃烃源岩；南部地区Es ₁浅层原油均来自于清水洼陷Es ₁烃源岩，并经长聚集运移，遭受一定的生物降解，而Es ₃原油则为Es ₃烃源岩近源成藏（李素梅等，2008）；小洼地区Es ₃原油是由清水洼陷Es ₃烃源岩经侧向运移聚集形成.

6 结论

（1）辽河西部凹陷三大生烃洼陷烃源岩地球化学特征表现出明显差异，Es ₄沉积时期，烃源岩厚度中心主要位于北部牛心坨-台安洼陷，其TOC含量高（平均2.23%），有机质类型主要以II型为主，成熟度较低，整体属于中-最好烃源岩；Es ₃沉积中心向南偏移，以中部盘山-陈家洼陷及南部清水洼陷为主（平均厚度可达850 m及1 200 m），TOC含量高（平均为3.34%及1.82%），成熟度高. Es ₁烃源岩厚度中心主要集中在南部清水洼陷（>600 m），TOC含量高（平均1.85%），成熟度较低. 从北到南各生烃洼陷烃源岩质量逐渐变好. 自下而上有机质类型具有从腐泥型-腐泥腐殖混合型-腐殖型转化的特征，烃源岩成熟度逐渐减小.

（2）辽河西部凹陷原油大致可以分为两类，I类表现为中-低饱和烃、中-高非烃+沥青质含量；正构烷烃为单峰-后峰型或双峰型，Pr/Ph值较低，Pr/nC₁₇、Ph/nC₁₈较高，规则甾烷表现为“√”型（C₂₉>C₂₇>C₂₈）或直线斜坡型（C₂₇<C₂₈<C₂₉），表明生烃母质以陆源高等植物为主，混有少量的低等水生生物，母源沉积环境为偏还原环境的咸水-淡咸水环境. 第II类表现为高饱和烃、低非烃+沥青含量；正构烷烃表现为前峰型，Pr/Ph值较高，Pr/nC₁₇、Ph/nC₁₈较低，规则甾烷表现为“L”型（C₂₇>C₂₉>C₂₈），表明生烃母质以低等水生生物为主，母源沉积环境为偏氧化的淡水环境.

（3）油源对比结果表明北部牛心坨油区原油来自于台安-牛心坨洼陷Es ₄烃源岩；高升油区、雷家油区、曙光油区原油主要来自于盘山-陈家洼陷Es ₄烃源岩；冷家油区原油则来自于Es ₄及Es ₃的混源；兴隆台油区Es ₃原油来自于盘山-陈家洼陷Es ₃烃源岩；欢喜岭地区、双台子地区及双南地区浅层原油均来自于清水洼陷Es ₁烃源岩，Es ₃原油则来自于Es ₃烃源岩；小洼油区原油来自于清水洼陷Es ₃烃源岩.

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基金资助

国家重点基础研究发展计划（973计划）项目(2011CB201102)

中国石油科技项目(HX20180604)