LD 灣海域JZ25-1地區(qū)原油地球化學特征及油源分析

毛 敏,羅小平,周心懷,徐國盛,楊蘭君

(1.“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點實驗室 成都理工大學,四川成都 610059;2.中海油天津分公司,天津塘沽 300452)

1 地質(zhì)概況

JZ25-1地區(qū)油氣藏位于LD灣海域LX低凸起北段西支,西南與JZ25-1S地區(qū)潛山油(氣)田以鞍部相連,北西向為LX生油凹陷(見圖1)。該油氣藏整體為具有背斜構(gòu)造背景的復雜斷塊構(gòu)造,被LX1號走滑大斷層分為東西二盤,其中西盤處于LX凹陷陡坡帶上,由七個斷塊組成,東盤處于凸起上,由四個斷塊組成。東西二盤新近系和古近系東營組厚度相當,但東盤古近系沙河街組明顯薄于西盤。JZ25-1地區(qū)共鉆井十五口,鉆遇地層為新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組、古近系東營組、沙河街組一段、二段、三段,基底為上太古界;缺失了古近系沙河街組四段、孔店組、中生界、古生界和元古界之地層[1、2]。JZ25-1地區(qū)油氣藏主要含油氣層位為沙河街組一段和沙河街組二段。沙河街組一段砂體主要為來自于西側(cè)綏中古水系的辮狀河三角洲,其上覆湖相泥巖主要為來自于東側(cè)LX低凸起的近物源扇三角洲,上覆湖相泥巖厚度為100 m～200 m。通過對JZ25-1地區(qū)原油地球化學特征和油源的分析,對深化該區(qū)油氣聚集與成藏規(guī)律研究,具有重要的指導意義。

圖1 LX低凸起JZ25-1構(gòu)造位置圖Fig.1 The structural location of LX bulge,JZ25-1 area

2 原油地球化學特征及油～油對比

2.1 原油物理化學特征

JZ25-1地區(qū)原油主要產(chǎn)層是沙河街組二段,少量產(chǎn)層為沙河街組三段。按原油物性,可分為正常原油與凝析油二類,主要為正常原油。正常原油密度中等,為0.840 g/cm3～0.881 g/cm3,低粘度,低含硫,含蠟量為4.46%～21.34%,為中、高含蠟。凝析油分布有限,主要分布在JZ25-1-3、JZ25-1-7井沙河街組二段,具有密度低,粘度低,低含蠟或不含蠟的特點(見表1)。

2.2 原油地球化學特征

(1)原油族組成。在原油族組成中,飽和烴含量較高,低瀝青質(zhì)。飽和烴百分含量在58.25%～76.50%之間;芳烴含量在13.75%～16.75%之間;非烴加瀝青質(zhì)含量較低,為9.25%～15.5%;飽芳比為3.48～5.10(見下頁表2)。

JZ25-1原油族組成變化不大,由正常原油族組成,但在剖面上,Es3段原油飽和烴含量要略低于Es2段原油,這表明了Es2段原油運移距離大于Es3段。

(2)原油族組成碳同位素特征。對該區(qū)八口井十二個樣品進行分析,原油及族組分同位素常同位素分布模式,原油及族組分同位素偏重,原油碳同位素在-26.3‰～-24.3‰之間,主體分布在-26‰左右,原油飽和烴碳同位素分布范圍為-27.4‰～-24.9‰,原油族組分碳同位素之間分餾效應小,芳烴碳同位素略偏重飽和烴1‰左右,芳烴、非烴、瀝青質(zhì)三個組分之間基本上沒有分離效應。一般來說,陸相盆地有機質(zhì)來源復雜,既有陸源有機質(zhì),也有水生有機質(zhì),飽和烴與芳烴、非烴、瀝青質(zhì)分別來源于不同成因的有機質(zhì),表現(xiàn)出原油同位素碳較輕,一般小于-29‰,族組分同位素之間分餾效應明顯。在海相沉積盆地中,有機質(zhì)來源較單一,主要為水生浮游生物來源,生成的原油同位素較重,族組分同位素分餾效應較小的特點(見圖2)。

表1 JZ25-1地區(qū)原油物理化學性質(zhì)統(tǒng)計表Tab.1 The collection of physical and chemical property for crude oil in JZ25-1 area

表2 JZ25-1地區(qū)原油族組分數(shù)據(jù)Tab.2 The group composition of crude oil for JZ25-1 area

圖2 JZ25-1地區(qū)原油及族組分同位素對比圖Fig.2 The comparison of isotope and group composition for crude oil,JZ25-1 area

圖3 JZ25-1地區(qū)原油飽和烴、芳烴同位素組成關系Fig.3 The isotope of saturated hydrocarbon and aromatic hydrocarbon for crude oil,in JZ25-1 area

JZ25-1井區(qū)的原油同位素較重,族組分同位素之間分餾效應小,烴源巖發(fā)育期水體較深,來源陸源有機質(zhì)生源比例較小。據(jù)Zvi Sofer研究(1984;1992)發(fā)現(xiàn),原油的飽和烴與芳烴的同位素有一定的相關性,可以用δ13C芳烴=1.14δ13C飽和烴+5.46來區(qū)分(見圖3),該直線左邊為非海相原油,分布在直線的右邊為海相原油。從JZ25-1地區(qū)各井原油同位素的分布區(qū)間來看,表現(xiàn)出的海相原油特點,可能與烴源巖沉積時期近海湖盆有機質(zhì)具有海相烴源巖特征或與該時期海侵事件相關。

(3)原油飽和烴色譜特征。該區(qū)原油具有較為完整的正構(gòu)烷烴序列,這表明原油沒有受到生物降解作用的影響。Pr/nC17一般在0.5左右,Ph/nC18一般小于0.5,Pr/Ph在1.17～1.49之間,具有較弱的植烷優(yōu)勢(見下頁表3和圖4)。原油正構(gòu)烷烴表現(xiàn)為C19前峰型的特點,具有微弱的奇偶優(yōu)勢的特點。JZ25-1地區(qū)原油的正構(gòu)烷烴特征,表現(xiàn)出了該區(qū)原油為成熟原油,且來源于水體較深且還原環(huán)境沉積的有機質(zhì),在母質(zhì)中水生生物輸入比例較高,陸源有機質(zhì)的輸入比例較低的特征。

(4)原油生物標志化合物特征。JZ25-1地區(qū)沙河街組二段、沙河街組三段正常原油的萜烷(M/Z191)、甾烷(M/Z217)指紋特征,表現(xiàn)為一定的相似性。在萜烷序列中,三環(huán)萜含量低,三環(huán)萜/藿烷在0.2左右,TS>T M,中等伽馬蠟烷豐度,升藿烷中22S大于22R,這表明原油已經(jīng)成熟;在甾烷系列中,C304-甲基甾烷含量較高,甲藻甾烷豐富的特點。4-甲基甾烷與甲藻甾烷指示原油來源淡水～微咸水富溝鞭藻母質(zhì)環(huán)境[3];在規(guī)則甾烷C27、C28、C295α(H)、14α(H)、17α(H)指紋分布方面,呈現(xiàn)出C27>C29的偏“V”字形或“L”型的分布特征,表明原油母質(zhì)水生生物輸入占優(yōu)勢,這說明JZ25-1地區(qū)原油的母源是一致的,表現(xiàn)出湖相的沉積環(huán)境,其母源沉積水體具有一定的鹽度[3](見下頁圖5、表4)。在JZ25-1-3井中,Es2凝析油表現(xiàn)與本區(qū)主體原油生物標志化合物有一定的差異性,主要表現(xiàn)在該凝析油具有較高的三環(huán)萜/藿烷與高的甾烷/藿烷比,γ蠟烷/HC30也比主體原油高,規(guī)則甾烷C27、C28、C295α(H)、14α(H)、17α(H)呈“L”分布,C304-甲基甾烷相對較低,這說明了凝析油與該區(qū)主體原油來源有一定的差別。

表3 JZ25-1地區(qū)原油飽和烴色譜特征Tab.3 The characteristic of saturated hydrocarbon chromatogram for crude oil,in JZ25-1 area

圖4 JZ25-1地區(qū)部分井原油飽和烴色譜對比Fig.4 Cmparison of saturated hydrocarbon chromatogram for some crude oil,in JZ25-1 area

C29甾烷α α20S/(20S+20R)、β β/(β β+α α)值是原油重要成熟度參數(shù),但其適用范圍分別在鏡質(zhì)體反射率值為0.8%和0.9%的中等成熟階段之前。JZ25-1地區(qū)原油的C29甾烷α α20S/(20S+20R)值分布在0.32～0.38范圍內(nèi),C29甾烷β β/(β β+α α)值在0.36～0.52之間,總體來說都基本處于成熟階段,沙河街組二段凝析油的成熟度比正常原油略低,為低熟凝析油[4、5](見下頁表4及圖6)。

經(jīng)綜合分析可知,JZ25-1地區(qū)Es2、Es3正常原油具有相似的地球化學特征。原油正構(gòu)烷烴保存完整,未受到生物降解作用的影響,并以C17～C19和C22～C23的雙峰型為主,有微弱的奇偶優(yōu)勢。原油同位素偏重,有海相原油的同位素特征,甾萜烷主要表現(xiàn)為中等豐度的伽馬蠟烷含量,α α2 0 RC27、C28、C29呈“L”或偏“V”字型分布,C304-甲基甾烷含量高,甲藻甾烷含量高,為成熟型原油。Es2凝析油與主體原油的地球化學特征有一定差異,表明具有不同的成因。

圖5 JZ25-1地區(qū)部分井主要層段甾烷、萜烷指紋對比圖Fig.5 The fingerprint of terpane and sterane biomarker for crude oil,in JZ25-1 area

表4 JZ25-1地區(qū)原油飽和烴甾烷、萜烷參數(shù)Tab.4 The terpane and sterane biomarker parameters for crude oil,in JZ25-1 area

圖6 JZ25-1地區(qū)原油C29甾烷α α α20S/(20S+20R)與α β β/(α β β+α α α)關系圖Fig.6 The relationship between C29-α α α20S/(20S+20R)andα β β/(α β β+α α α)of crude oil

3 烴源巖生物標志物特征及油源分析

LX凹陷為富烴凹陷,分布三套富含有機質(zhì)泥頁巖層,從下到上分別為沙河街組三、沙河街組一與東營組三段,其中東營組三段烴源巖還處于未熟狀態(tài),因此,該區(qū)的烴源巖層為沙三段與沙一段。

從LX凹陷沙河街組一段烴源巖生物標志化合物分析可知,在烴源巖中,伽瑪蠟烷含量高,C27、C28、C295α(H)、14α(H)、17α(H)呈“L”構(gòu)型,表現(xiàn)為水生生物輸入占絕對優(yōu)勢;C304-甲基甾烷含量較低,甲藻甾烷含量豐富;沙河街組一段有機質(zhì)為強還原及咸水-微咸水沉積環(huán)境(見圖7、表5)。

表5 LX凹陷烴源巖甾烷、萜烷指紋特征表Tab.5 The fingerprint of terpane and sterane biomarker for source rocks,in LX sag

LX凹陷沙河街組三上段,烴源巖伽瑪蠟烷含量低,C27、C28、C295α(H)、14α(H)及17α(H)指紋呈C27>C29偏“V”字構(gòu)型,4-甲基甾烷含量低,甲藻甾烷含量豐富。在沙河街組三中段,伽瑪蠟烷值含量中等,甾烷指紋普遍顯示出C27>C29的偏“V”字型構(gòu)型,4-甲基甾烷含量低,甲藻甾烷含量豐富。在沙河街組三下段,在LX凹陷具有伽瑪蠟烷含量很低,4-甲基甾烷含量豐富,甲藻甾烷含量低的特征。沙河街組三段沉積期水體鹽度較低,為淡水、還原環(huán)境,有機質(zhì)輸入為富溝鞭藻的以水生生物輸入為主的混合型有機相。

圖7 LX凹陷Es1、Es3泥巖典型甾萜烷特征Fig.7 The characteristic of terpane and sterane biomarker formudstone,in LX sag,JZ25-1 area

JZ25-1地區(qū)沙河街組二段與沙河街組三段正常原油特征一致,表現(xiàn)出中等伽瑪蠟烷豐度,4-甲基甾烷含量較高,甲藻甾烷豐富的特點,在規(guī)則甾烷C27,C28,C295α(H),14α(H),17α(H)指紋分布方面,呈現(xiàn)出C27>C29的不對稱“V”字型分布特征,這代表水生生物有機質(zhì)占優(yōu)勢,說明了JZ25-1地區(qū)原油的母源是一致的,其母源沉積水體具有一定的鹽度。

從JZ25-1地區(qū)原油與LX凹陷沙河街組一、沙河街組三段烴源巖的甾、萜烷生物標志化合物數(shù)據(jù)對比可知,JZ25-1沙河街組二段和沙河街組三段正常原油,與LX凹陷的沙河街組三段烴源巖生物標志化合物有很好的相關性,原油生標融合了LX凹陷沙河街組三上、中、下亞段的共同特征:沙河街組三中段的中等伽瑪蠟烷含量,沙河街組三下段的高4-甲基甾烷,以及沙河街組三上、中段豐富的甲藻甾烷含量。從這一特點說明了JZ25-1地區(qū)原油應該主要來源于LX凹陷的沙河街組三段烴源巖。同時,原油中較高的伽瑪蠟烷又是LX凹陷Es1段烴源巖的主要特征,因此沙河街組一段烴源巖也對該區(qū)主體原油有少量的貢獻。

JZ25-1-3井沙河街組二段凝析油主要反映了LX凹陷帶沙河街組一段烴源巖的生物標志化合物特征,主要來源于LX凹陷沙河街組一段烴源巖,也有少量來源于LX凹陷沙河街組三段烴源巖,主要為沙河街組一段烴源巖生成的低熟凝析油。

4 結(jié)論

(1)LD灣海域JZ25-1地區(qū)原油在物性特征上具有很大的相似性,都具備低硫、中～高含蠟量、凝析油～輕質(zhì)油的特點。原油正構(gòu)烷烴保存完整,沒有遭受生物降解作用,原油及族組分同位素偏重,有海相環(huán)境原油的特征。原油的甾萜烷中具有中等含量的伽瑪蠟烷,4-甲基甾烷含量高、甲藻甾烷豐富,規(guī)則甾烷C27、C28、C295α(H)、14α(H)及17α(H)指紋呈C27>C29不對稱的“V”字型分布特點,甾烷異構(gòu)化參數(shù)表明了原油為成熟原油。原油主要來源于還原環(huán)境,反映淡水～微咸水,富溝鞭藻以水生生物輸入為主混合有機相。

(2)根據(jù)油、巖的甾烷序列對比,JZ25-1地區(qū)沙河街組二段、沙河街組三段主體原油,主要與LX凹陷沙河街組三段有很好的親緣關系,其主要來源沙河街組三段烴源巖,也有少量沙河街組一段烴源巖生成的原油的貢獻。沙河街組二段凝析油主要為LX凹陷沙河街組一段生成的低熟凝析油,三段烴源巖也有少量的貢獻。

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