用化学统计法识别加利福尼亚洛杉矶盆地不同成因石油的类型

摘要

洛杉矶盆地是位于加利福尼亚州的高产含油气盆地,单位体积烃源岩具有很高的油气产量,甚至可以说是世界范围内生烃强度最大的含油气盆地.然而,对洛杉矶盆地进行油气勘探和开发时,现今采用的地化分析方法尚未成形,因此已经发现的各个油气藏和烃源岩之间的成因联系仅限于主观推测,缺乏地球化学的直接证据.为了解决这个问题,我们选取了洛杉矶盆地中111个未经生物降解-中等生物降解的石油样品,系统地分析了24个可以示源的生物标志化合物和稳定碳同位素参数,以建立起化学统计(多元分析)决策树.在建立起化学统计决策树的基础上,可以进一步分析其它可以获得的石油样品和烃源岩抽提物之间的成因联系.我们通过化学决策树识别出了6个大类油族、共12种不同成因的油组.各油组具有其独特的性质,如API比重和硫含量的差异,这是热成熟作用或生物降解等次生作用导致的结果.而文中所选取的生物标志化合物和稳定碳同位素参数都是可以指示有机相的原生性质,化学统计决策树也是利用这些可以示源的性质建立起来的.各油组位于盆地的不同区域和不同储层层段,这与化学统计决策树解释得到的烃源岩有机相成因是相符的.利用生物标志化合物和稳定碳同位素参数,还可以对各油组不同的烃源岩沉积环境进行推断.对石油样品中饱和烃和芳香烃的稳定碳同位素比值分析结果表明,中新世海相烃源岩中发育多种有机相.油族1和油族2在洛杉矶盆地中部凹陷内均有分布,并且集中分布在Newport-Inglewood断层区域(NIFZ)东部,产自邻近的烃源岩,烃源岩中粘土矿物含量高,是在次氧化条件下沉积的,其中被子植物生源的有机质输入量较大.油族3-油族6分布在NIFZ西部,产自远端的烃源岩,烃源岩中粘土矿物含量低,是在缺氧环境下沉积的.各个油族(油族1-油族6)的地球化学特征和地层分布状况表明,烃源岩中发育下述有机相类型:1)位于NIFZ东部的油族1和油族2具有较低的硫含量,产自邻近的上中新统(德尔蒙特阶[Delmontian])页岩,其是在次氧化条件下沉积的.油族1的源岩较油族2而言其沉积环境的还原性更强(表现为氧化还原电位或Eh值更低).2)相比于油族1,同样低硫的油族2 (～0.20-0.23 wt.％)成熟度更高,烃源岩中粘土矿物含量也更高一些,被子植物生源的有机质输入量也较大.3)位于NIFZ西部的油族3具有较高的硫含量(～1.42-1.58 wt.％),产自远端的上中新统(中-上普恩特阶[middle-upper Puente])页岩,其是在缺氧条件下沉积的.相较于油族1和油族2,油族3的烃源岩中高等植物生源的有机质输入量较低.4)位于NIFZ西部的油族4产自莫恩阶(Mohnian(?))贫粘土页岩或泥灰岩,其是在次氧化-缺氧条件下沉积的.油族4中有一个油组具有较低的硫含量,而其它油组的硫含量均较高.油族4的烃源岩中高等植物生源的有机质输入量和油族3相当.5)位于NIFZ西南的油族5较为富硫(～1.24 wt.％),产自远端的中-上中新统页岩(下普恩特阶“结核页岩”[Lower Puente“nodular shale”]),其是在缺氧条件下沉积的.6)位于NIFZ西北的油族6具有较高的硫含量(～2.42 wt.％),产自和油气储层距离较远的中-上中新统页岩或泥灰岩(相当于下莫德罗阶结核页岩[Lower Modelo nodular shale]),其是在缺氧条件下沉积的.与其它油族相比,油族6的成熟度较低.