鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長(zhǎng)8油源分析

羅麗榮，張文正，吳 凱，劉 飛，李善鵬，孫 林，昝川莉

(1.長(zhǎng)慶油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，陜西 西安 710018;2.低滲透油氣田 勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710018)

鄂爾多斯盆地是中國(guó)陸上第二大沉積盆地，盆地內(nèi)，區(qū)域坳陷復(fù)合，地質(zhì)構(gòu)造平緩，缺少背斜與斷層，總體上呈東部翹起向西部?jī)A伏的區(qū)域性斜坡面貌［1］。中生界石油資源十分豐富，鄂爾多斯盆地中生界主要油氣儲(chǔ)集層以低滲透—特低滲透為顯著特征，具有大面積、多層段普遍含油氣的特點(diǎn)。上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組長(zhǎng)6 －長(zhǎng)8 段儲(chǔ)集層幾乎是“井井見(jiàn)油［2，3］。

姬塬地區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中西部，長(zhǎng)8油層組位于上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組中下部，主要為一套灰色砂巖、暗色泥巖及薄煤層互層組合，屬于典型淺水三角洲沉積。已有勘探成果表明長(zhǎng)8油層組為姬塬地區(qū)最為有利的油氣聚集層位之一。近年來(lái)，在姬塬地區(qū)長(zhǎng)8油層組試油發(fā)現(xiàn)多口工業(yè)油流井，使姬塬地區(qū)長(zhǎng)8油藏得到進(jìn)一步落實(shí)和擴(kuò)大，因此，進(jìn)一步明確長(zhǎng)8油藏的油源，對(duì)于石油勘探開(kāi)發(fā)具有重要意義［4－7］。以往的研究表明，盆地中生界油源巖為處于低成熟—高成熟階段的長(zhǎng)4+5—長(zhǎng)8段半深湖—深湖相暗色泥頁(yè)巖，大范圍分布的延長(zhǎng)組長(zhǎng)7湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖是鄂爾多斯盆地主力油源巖［8］。

本文從原油的物性、族組成、單體碳同位素、飽和烴氣相色譜及生物標(biāo)志化合物等方面，分析了姬塬地區(qū)長(zhǎng)8原油的地球化學(xué)特征。基于延長(zhǎng)組不同湖相烴源巖的重排藿烷相對(duì)豐度存在著顯著的差異，相應(yīng)地，中生界不同地區(qū)、各個(gè)產(chǎn)層原油的重排藿烷相對(duì)豐度也存在著顯著的差異［9］，以重排藿烷相對(duì)豐度為主要依據(jù)，運(yùn)用各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行姬塬地區(qū)長(zhǎng)8原油油源對(duì)比，為長(zhǎng)8油層組的進(jìn)一步勘探提供理論依據(jù)。

1 樣品的采集與分析

原油樣品采自姬塬地區(qū)H83井、H91井、A42井及C70井等。烴源巖樣品采自姬塬地區(qū)L32井，L38井的黑色泥巖，油頁(yè)巖。

源巖樣品經(jīng)索氏抽提32 h，將原油樣品與源巖抽提物沉淀瀝青質(zhì)，可溶部分用氧化鋁，硅膠柱層析進(jìn)行族組分分離，分別用正己烷、二氯甲烷、無(wú)水乙醇洗脫飽和烴、芳烴和非烴組分。

飽和烴餾分的氣相色譜－質(zhì)譜(GC－MS)分析在賽默飛世爾Trace DSQ∏型色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀上完成。色譜條件:HP－5MS(60 m×0.25 mm×0.25μm)色譜柱，EI源;升溫程序從80℃以10℃/min的速率升至120℃，以4℃/min速率升至250℃，再以1℃/min速率升至300℃，保留40 min。

2 長(zhǎng)8原油的地球化學(xué)特征與成因類型

所采集姬塬地區(qū)原油密度為0.8311～0.8533 g/cm3，凝固點(diǎn)為 16.5 ～28.0 ℃，運(yùn)動(dòng)粘度為 3.83～6.87 mPa·s，物性比較好。對(duì) L73 井、G52 井、Z22井、C11井、C53井、Y189井長(zhǎng)8原油族組成分析，結(jié)果表明，原油呈高飽芳比(3.48～5.35)、低膠質(zhì)(2.93 ～3.96%)、低瀝青質(zhì)(0.37 ～ 1.28%)的特點(diǎn)，原油飽芳比＞1顯示原油為湖相油型油。

長(zhǎng)8原油全烴色譜分析顯示，主峰碳為nC15，C21－/C22+為2.087 ～2.427，H7 井長(zhǎng)82原油該值高達(dá)14.711。原油 Pr/C17為 0.312 ～0.411，Ph/C18為0.221 ～0.439，Pr/Ph 為1.058 ～1.515，呈現(xiàn)出姥植均勢(shì)，顯示其弱還原弱氧化的沉積環(huán)境。

長(zhǎng)8 原油的 δ13CPDB值介于 －31.11 ～ －31.57‰，碳同位素組成偏輕，與盆地中生界各產(chǎn)層湖相油型油一致(表1)?？梢詫⒓к貐^(qū)長(zhǎng)81原油成藏劃分為北東與南西兩個(gè)運(yùn)聚區(qū)帶。飽和烴氣相色譜質(zhì)譜分析顯示，位于這兩個(gè)運(yùn)聚帶上的原油，五環(huán)三萜烷含量較高，藿烷以C30藿烷占優(yōu)勢(shì)(圖1)。

位于北東運(yùn)聚帶上的原油含較高的C29藿烷;18a(H)－30－降新藿烷(C29Ts)次之;重排藿烷和伽馬蠟烷含量較低;位于南西運(yùn)聚帶上的原油C30重排藿烷含量較高，C30重排藿烷與C29降藿烷的比值大于1.0。甾烷中含一定的孕甾烷、升孕甾烷和重排甾烷，αβ和βα構(gòu)型甾烷豐富，ααα－20R構(gòu)型甾烷呈不對(duì)稱“V”型分布，反映了較為典型的湖相油型油特征。原油的伽馬蠟烷指數(shù)不高，說(shuō)明有機(jī)母質(zhì)的沉積環(huán)境鹽度不高。從原油的成熟度參數(shù)可以看出 C31藿烷22S/(22S+22R)為 0.5 ～0.6，藿烷已達(dá)到異構(gòu)化平衡階段，反映其成熟的性質(zhì)。C29甾烷的兩個(gè)成熟度參數(shù) ββ/(ββ +αα)，20S/(20S+20R)分別為 0.42 ～0.53，0.61 ～0.76。原油 C29甾烷20S/(20S+20R)比值增至0.55以上，可能是由于細(xì)菌對(duì)20R立體異構(gòu)體的選擇性消耗［10］。

長(zhǎng)8原油的δ13CPDB值及aaa－20R構(gòu)型甾烷呈不對(duì)稱“V”型分布，均反映了原油為湖相油型油特征。張文正等人根據(jù)鄂爾多斯盆地中生界湖相油型油的藿烷類化合物中重排藿烷相對(duì)豐度存在著顯著的差異，將其細(xì)分為a類原油、b類原油和c類原油三類。a類原油的C30*藿烷、Ts等相對(duì)豐度較低，重排甾烷也為低或較低;b類原油的C30*藿烷、Ts等相對(duì)豐度高，重排甾烷也相對(duì)較高;c類原油的C30*藿烷、Ts異常豐富，重排甾烷豐富且正常藿烷低(圖2)。與中生界不同地區(qū)的各產(chǎn)層原油相比，姬塬地區(qū)位于北東運(yùn)聚帶上的長(zhǎng)8原油與a類原油具有良好的相似性。位于南西運(yùn)聚帶上的長(zhǎng)8原油與b類原油具有良好的相似性(圖3)。

表1 鄂爾多斯盆地中生界不同產(chǎn)層原油的碳同位素組成

圖1 姬塬地區(qū)北東與南西運(yùn)聚帶上長(zhǎng)8原油萜烷特征圖中a表Ts;b表示C30*藿烷;c表示C30藿烷;左側(cè)為北東運(yùn)聚帶上的長(zhǎng)8原油，右側(cè)為南西運(yùn)聚帶上的長(zhǎng)8原油

圖2 姬塬地區(qū)長(zhǎng)8原油與盆地中生界原油甾、萜烷質(zhì)量色譜圖對(duì)比圖中a表Ts;b表示C30*藿烷;c表示C30藿烷;d表示重排甾烷

圖3 姬塬地區(qū)長(zhǎng)8原油與盆地其他原油的對(duì)比

圖4 姬塬地區(qū)長(zhǎng)8原油與烴源巖的質(zhì)量色譜圖對(duì)比圖中a表示Ts;b表示C30*藿烷;c表示C30藿烷;d表示重排甾烷

圖5 姬塬地區(qū)長(zhǎng)8原油與可能烴源巖C30*/C29Ts－C30*/C30藿烷、C29Ts/C29降藿烷 － C30*/C30藿烷圖解

3 長(zhǎng)8原油與烴源巖的對(duì)比

萜烷、甾烷為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，具穩(wěn)定的碳骨架，能夠反映原始生油母質(zhì)中先驅(qū)化合物的基本面貌，可作為可靠的油源對(duì)比參數(shù)［7］。通過(guò)長(zhǎng)8油層組原油和各層段烴源巖飽和烴氣相色譜質(zhì)譜測(cè)試分析，選取意義明確和對(duì)比性強(qiáng)的生物標(biāo)志化合物特征，如五環(huán)三萜烷含量、重排藿烷和伽馬蠟烷相對(duì)含量、C27～C29膽甾烷構(gòu)型等進(jìn)行精細(xì)油源對(duì)比。姬塬地區(qū)長(zhǎng)8原油為成熟油，是生油高峰階段的產(chǎn)物，以a，b類原油為主，位于北東運(yùn)聚帶上的長(zhǎng)8原油具有a類原油的特征，位于南西運(yùn)聚帶上的長(zhǎng)8原油具有b類原油的特征(圖3)，均屬典型的湖相油型油。長(zhǎng)8原油與可能烴源巖的甾萜類生物標(biāo)志化合物分布(圖4)及特征參數(shù)(圖5)的對(duì)比顯示，原油生物標(biāo)志物分布特征與三疊系延長(zhǎng)組源巖相似，位于北東運(yùn)聚帶上的長(zhǎng)8原油與三疊系長(zhǎng)7段油頁(yè)巖具有良好的可比性，與同一地區(qū)的長(zhǎng)7油頁(yè)巖對(duì)比關(guān)系良好，位于南西運(yùn)聚帶上的長(zhǎng)8原油與長(zhǎng)7黑色泥巖對(duì)生物標(biāo)志物特征相似，與本地區(qū)的長(zhǎng)7黑色泥巖對(duì)比關(guān)系良好。

姬塬油田延長(zhǎng)組發(fā)育多套潛在烴源巖層段，長(zhǎng)8、長(zhǎng)7、長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5暗色泥巖均具有一定的生烴能力，但不同層段的烴源巖具有不同的沉積有機(jī)相背景，有機(jī)質(zhì)類型和生烴潛能存在較大差異［11］，長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5油層組中黑色泥巖的有機(jī)質(zhì)豐度較高，有機(jī)母質(zhì)類型較好－好，生烴能力較強(qiáng)，但排烴能力一般。由于黑色泥巖的發(fā)育規(guī)模有限，因而對(duì)石油成藏與聚集的貢獻(xiàn)較為有限。長(zhǎng)8段生烴有機(jī)質(zhì)豐度較高，但因受整體長(zhǎng)8期淺水三角洲沉積環(huán)境所限，生烴母質(zhì)中的陸源高等植物貢獻(xiàn)較多，有機(jī)質(zhì)類型較差，生烴潛量中等［12］。長(zhǎng)7段烴源巖，其有機(jī)質(zhì)含量是延長(zhǎng)組生油巖中最高的，這套烴源巖分布面積達(dá)5×104km2，單層厚度一般為5～25 m，累計(jì)厚度大都在10～50 m之間，最厚可達(dá)80 m以上。長(zhǎng)7段優(yōu)質(zhì)油源巖形成于水體較深、鹽度不高、水體分層不明顯、還原的沉積環(huán)境，有機(jī)質(zhì)來(lái)源以貧13C的湖生低等生物—藻類為主，干酪根類型為Ⅰ－Ⅱ1型，有機(jī)質(zhì)豐度很高，殘余有機(jī)碳含量一般為6～14%，最高可達(dá)30%以上。并且有機(jī)質(zhì)已達(dá)到成熟—高成熟演化階段。油源對(duì)比結(jié)果也顯示，長(zhǎng)8原油與長(zhǎng)7油頁(yè)巖及黑色泥巖的對(duì)比關(guān)系最好，長(zhǎng)8油層組原油主要來(lái)源于長(zhǎng)7烴源巖，長(zhǎng)6、長(zhǎng)4+5黑色泥巖為輔助烴源巖。

4 結(jié)論

姬塬地區(qū)長(zhǎng)8油藏的原油為典型的湖相油型油，對(duì)原油進(jìn)行生物標(biāo)志化合物研究表明。原油均呈五環(huán)萜烷含量高、藿烷占優(yōu)勢(shì)、伽馬蠟烷含量低的特征，甾烷中含一定的孕甾烷、升孕甾烷和重排甾烷，aβ和βa構(gòu)型甾烷豐富，aaa－20R構(gòu)型甾烷呈不對(duì)稱“V”型分布。位于北東運(yùn)聚帶上的原油與三疊系長(zhǎng)7段油頁(yè)巖的甾、萜烷生物標(biāo)志物特征相似。位于南西運(yùn)聚帶上的原油與長(zhǎng)7黑色泥巖甾、萜烷類生物標(biāo)志物特征相似，表明原油主要來(lái)源于三疊系長(zhǎng)7段烴源巖。

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