準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)稠油稠變過程及成藏特征

白振華

摘要：鳥夏地區(qū)稠油分布于距油源瑪湖凹陷遠(yuǎn)距離的斷裂上盤中生界超覆尖滅帶上，與正常原油呈弧狀分布。稠油具有高密度、高粘度、高瀝青質(zhì)、高酸值、低蠟、較高凝固點(diǎn)的特征，體現(xiàn)了生物降解原油的基本特征。根據(jù)其物性、地球化學(xué)特征將其稠變過程劃分為4個(gè)階段，其中長距離通過不整合面運(yùn)移遭受水洗和生物降解是導(dǎo)致原油稠變的主要因素。其成藏主要與不整合和淺部正斷層有關(guān)。

關(guān)鍵詞：稠油；稠變過程；生物降解；成藏特征；成藏模式；準(zhǔn)噶爾盆地；鳥夏地區(qū)

中圖分類號：TEl22.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

前言

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣是一個(gè)在晚石炭紀(jì)一三疊紀(jì)發(fā)育起來的NE向隱伏展布的大型疊瓦逆掩斷裂帶，在侏羅一白堊紀(jì)逐漸被掩埋成為向盆地內(nèi)傾伏的前緣單斜，經(jīng)歷了完整的前陸盆地旋回及多個(gè)階段的演化而形成現(xiàn)今的面貌。烏夏地區(qū)位于西北緣沖斷帶東段，截至2003年底，探明稠油含油面積12.5km²，石油地質(zhì)儲量3320×10⁴t，占整個(gè)盆地稠油儲量的11％，占整個(gè)烏夏地區(qū)探明儲量的20％。平面上主要分布于斷裂帶上盤超覆尖滅帶上，在縱向主要分布于侏羅系下統(tǒng)的八道灣組和上統(tǒng)的齊古組。烏夏稠油藏有分布散，埋藏淺，構(gòu)造簡單，受構(gòu)造及巖性控制，含油層系多等特點(diǎn)，多數(shù)稠油油層埋深在120—600m之間。

1稠油物性及地球化學(xué)特征

1.1物性及族組分

烏夏地區(qū)稠油密度最大值為0.9779g／cm³，最小值為0.9163/cm³，平均值為0.9484/cm³。八道灣組(J，6)稠油密度最大值為0.9679g/cm³，最小值為0.9163g／cm³，平均值為0.9369g/cm³；齊古組(J3g)稠油密度最大值為0.9779g／cm³，最小值為0.9495/cm³，平均值為0.9598g／cm³。烏夏稠油凝固點(diǎn)一般較高，八道灣組(J。6)稠油凝固點(diǎn)最大值為28℃，最小值為-11.5℃，平均值為8.25℃；齊古組(J.q)原油凝固點(diǎn)最大值為32qC，最小值為5℃，平均值為15.33℃。烏夏地區(qū)稠油粘度均在700 mPa·s以上，平均為2981.34 mPa·s；含蠟量都低于3.5％，平均1.91％，屬于低含蠟油。酸值含量為0.39～7.84 mgKOH／g，平均為3.45mgKOH／g。

烏夏稠油飽和烴含量普遍小于40％，平均含量39.62％，芳烴平均含量16.96％，非烴平均含量26.38％，對比于正常原油飽和烴大量損失，非烴和瀝青質(zhì)明顯富集。

總體上烏夏地區(qū)稠油有高密度、高粘度、高瀝青質(zhì)、高酸值、低蠟、較高凝固點(diǎn)的特征，體現(xiàn)了生物降解原油的基本特征。

1.2地球化學(xué)特征

一般情況下，蝕變作用產(chǎn)生的稠油正構(gòu)、異構(gòu)烷烴部分損失，色譜基線嚴(yán)重向上漂移，色譜殘留峰主要為環(huán)烷烴。烏夏地區(qū)稠油正構(gòu)烷烴幾乎完全消失，姥鮫烷和植烷也嚴(yán)重缺失，胡蘿卜烷也基本沒有發(fā)現(xiàn)，說明其遭受了嚴(yán)重的降解。此外，甾、萜類環(huán)狀化合物具有較好的穩(wěn)定性和抗降解能力，保存相對較好，但不同類化合物在不同降解稠變過程中仍有區(qū)別。

1.2.1萜烷特征

烏夏稠油中三、四環(huán)萜烷、藿烷和伽馬蠟烷的平均含量分別為56.70％、38.02％、5.28％，正常原油中三、四環(huán)萜烷、藿烷和伽馬蠟烷的含量分別為38.37％、59.26％和2.46％，顯然萜烷中藿烷的穩(wěn)定性較低，經(jīng)降解后其含量明顯下降，而三、四環(huán)萜烷和伽馬蠟烷相對耐生物降解，相對含量呈增加趨勢。烏夏稠油中多數(shù)顯示25一降藿烷系列化合物，其中部分稠油25一降藿烷系列化合物遭受嚴(yán)重降解，部分稠油中25一降藿烷系列化合物已經(jīng)消耗殆盡，說明其遭受了較嚴(yán)重的降解。另外，從伽馬蠟烷指數(shù)高達(dá)0.77，平均為0.49，m(Ts)／m(Tm)最大為6.57，平均為3.5來看，也表明烏夏稠油是由高成熟度原油經(jīng)受降解稠變而成。

1.2.2甾烷特征

烏夏稠油妊甾烷平均含量為34.26％、重排甾烷為20.70％、規(guī)則甾烷為44.31％，與未降解正常原油比較其妊甾烷、重排甾烷含量分別增加27.27％、5.12％，規(guī)則甾烷含量則相對減少19.63％，因?yàn)樯锝到膺^程中規(guī)則甾烷最容易被降解。m／z217質(zhì)量色譜圖中重排甾烷表現(xiàn)為C29為主峰的上升型分布C_{272829，甾烷C29omta20S／(20s+20R)指數(shù)平均值為0.594，C29αββ／(C29ααα+C29αββ)指數(shù)平均值為0.503，表明其具有較高成熟度。在烏夏地區(qū)生物降解油中孕甾烷和升孕甾烷的降解程度相對較弱，與規(guī)則甾烷和重排甾烷相比，原油發(fā)生生物降解之后孕甾烷和升孕甾烷的含量出現(xiàn)了異常高的現(xiàn)象。}

2稠油稠變過程

原油稠變是一個(gè)與研究區(qū)的構(gòu)造運(yùn)動有關(guān)的動態(tài)過程。烏夏地區(qū)經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動、地層剝蝕厚度大，不整合發(fā)育，后期淺部正斷層部分?jǐn)噙_(dá)地表，導(dǎo)致原油輕質(zhì)組分散失，遭受地表水淋濾和生物降解發(fā)生原油稠變。根據(jù)飽和烴色譜、質(zhì)譜特征，正、異構(gòu)烷烴和生物標(biāo)志化合物降解程度，三環(huán)萜烷和孕甾烷等的含量，將烏夏地區(qū)原油降解稠變過程劃分為以下4個(gè)階段。

(1)輕度降解階段。飽和烴色譜基線上漂，已經(jīng)表現(xiàn)出一定的稠變，正、異構(gòu)烷烴部分消失，表現(xiàn)為單前峰型或雙峰型(圖1a、b)，烷烴的高碳數(shù)部分含量低于低碳數(shù)部分，異構(gòu)烷烴含量升高，萜、甾烷烴無明顯變化。全烴色譜圖中三環(huán)萜烷含量小于45％，孕甾烷含量小于10％。

(2)中度降解階段。此類原油正構(gòu)、異構(gòu)烷烴全部被降解，稠變程度較高，飽和烴色譜圖表現(xiàn)為后峰型，藿烷、規(guī)則甾烷和重排甾烷遭受降解圖1c、d、e)，25一降藿烷系列化合物較完整(圖1f)。全烴色譜中三環(huán)萜烷含量為45％～70％，孕甾烷含量為10％～25％。

(3)高度降解階段。藿烷被嚴(yán)重降解，規(guī)則甾烷和重排甾烷中度降解(圖1g、h)，25一降藿烷系列化合物損失殆盡。全烴色譜圖中三環(huán)萜烷含量為75％90％，孕甾烷含量為30％～70％。

(4)過降解階段。孕甾烷發(fā)生較重降解，藿烷、規(guī)則甾烷和重排甾烷嚴(yán)重降解或已經(jīng)損耗殆盡(圖1i、j)，全烴色譜圖中三環(huán)萜烷含量大于90％。

3稠化與成藏模式

烏夏地區(qū)稠油組分損失嚴(yán)重，反映其成因主要是由于后期保存條件差或遭受破壞，導(dǎo)致輕組分散失、遭受生物降解或氧化作用。該區(qū)稠油油

藏主要分布于侏羅系，在白堊系也發(fā)現(xiàn)了瀝青脈和油砂，推測主要形成于燕山期。侏羅紀(jì)晚期受燕山構(gòu)造運(yùn)動影響，烏夏地區(qū)受擠壓抬升，造成下侏羅統(tǒng)八道灣組的超覆不整合，中侏羅統(tǒng)不同程度的剝蝕，以及上侏羅統(tǒng)齊古組超覆不整合于三疊系。同時(shí)深部斷裂再次活動，油氣沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移至侏羅系底部不整合后，一部分油氣沿不整合面向斷裂帶上盤超覆尖滅帶運(yùn)移；一部分油氣沿后期形成的張性正斷層進(jìn)入侏羅系或散失地表。沿不整合運(yùn)移至尖滅帶的油氣由于缺少封蓋條件，輕組分不斷散失，同時(shí)遭受水洗和生物降解作用不斷稠變，形成稠油帶，烏夏地區(qū)斷裂帶上盤稠油大部分是這種成因，這已被勘探成果所證實(shí)。沿正斷層運(yùn)移的油氣，進(jìn)入上盤超覆帶的一些斷塊型圈閉以及超覆沉積的地層圈閉中，由于埋藏淺，溫度和壓力低，系統(tǒng)處于開啟狀態(tài)，生物細(xì)菌活動頻繁，加上地表水沿?cái)嗔褲B入，導(dǎo)致水洗、氧化和生物降解等作用，輕質(zhì)組分大量散失，在斷層遮擋下，形成了現(xiàn)今油藏的分布格局；散失地表的部分油氣組分大量散失，形成瀝青脈，烏爾禾地區(qū)瀝青村附近的瀝青脈與鳳城地區(qū)魔鬼城內(nèi)瀝青脈即為該成因。

4成藏后期中的作用

稠油本身是一種重要的油氣資源，另外，稠油對晚期的成藏還具有重要的封堵作用，可以充當(dāng)遮擋物，阻止油氣的散失或遭受進(jìn)一步破壞。烏夏地區(qū)稠油油藏多為斷層遮擋的地層一巖性油藏，原油在運(yùn)移稠變的過程中瀝青質(zhì)含量增加，部分滯留于斷裂帶和不整合內(nèi)，占據(jù)了斷裂和不整合中的空間，使得斷裂與不整合的滲透性變差，形成封堵，在與適當(dāng)?shù)臉?gòu)造背景相配合形成封堵圈閉。這樣，后期運(yùn)移來的正常原油在早期稠油的封堵下，在有利的圈閉內(nèi)聚集成藏。白堊紀(jì)末期燕山Ⅲ幕運(yùn)動導(dǎo)致淺部油氣重新調(diào)整，是烏夏地區(qū)最晚一次成藏，油氣沿不整合和部分活動斷裂發(fā)生運(yùn)移，在稠油遮擋下成藏。因此，稠油封堵作為一種封堵類型對烏夏地區(qū)后期油氣成藏起到了重要的封堵作用。例如夏9井區(qū)侏羅系油藏，位于八道灣組底部，構(gòu)造背景為一端傾伏的鼻狀構(gòu)造，儲層為沖積扇相的厚層砂礫巖體，與上傾方向的夏64井、夏49井八道灣組底部砂礫巖體連通，且無明顯的巖性邊界，夏49井在1371～1387m處的稠油密度為0.9319g／cm^{3，其下部盡管未試油，但有很強(qiáng)的熒光顯示，推測也是稠油層，或者殘留部分稠油瀝青物質(zhì)，對下傾方向上的稀油起遮擋作用。}

5結(jié)論

(1)烏夏地區(qū)稠油體現(xiàn)了生物降解原油的基本特征，根據(jù)飽和烴色譜、質(zhì)譜特征，正、異構(gòu)烷烴和生物標(biāo)志化合物降解程度，三環(huán)萜烷和孕甾烷等含量，將烏夏地區(qū)原油降解稠變過程劃分為4個(gè)階段。

(2)烏夏地區(qū)稠油的稠化模式主要有2種：與不整合相關(guān)的水洗和生物降解作用不斷稠變，形成稠油帶；與正斷層相關(guān)的生物細(xì)菌活動和水洗、氧化和生物降解等作用發(fā)生稠變。

(3)由于原油在運(yùn)移稠變的過程中會形成一些瀝青物質(zhì)，加強(qiáng)了斷層和不整合的封堵能力，稠油封堵對烏夏地區(qū)后期油氣成藏起到了重要的作用。

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