姬塬地區(qū)延長組原油地球化學(xué)特征及油源分析

羅麗榮 ，昝川莉 ，吳 凱 ，李善鵬 ，劉 飛 ，馬 軍

（1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710018）

鄂爾多斯盆地位于我國大陸的中西部，是一個(gè)穩(wěn)定沉降、凹陷遷移、扭動(dòng)明顯的多旋回沉積型克拉通含油氣盆地[1]。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)[2，3]。姬塬地區(qū)位于鄂爾多斯盆地的西北部，橫跨天環(huán)坳陷和陜北斜坡，構(gòu)造比較平緩，是盆地石油勘探的重點(diǎn)區(qū)域，近年來在上三疊統(tǒng)延長組長8、長6、長4+5段等多個(gè)層位的油氣勘探開發(fā)取得了重大突破，因此，姬塬地區(qū)多套出油層系的油源問題一直是石油地質(zhì)工作者關(guān)注的熱點(diǎn)，認(rèn)識(shí)其油源將會(huì)為勘探開發(fā)提供重要的依據(jù)[4-7]。長期的烴源巖與油氣地球化學(xué)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4+5～長8段半深湖—深湖相暗色泥頁巖，有機(jī)碳含量最高的長7段烴源巖可能是重要的油源巖[8-11]。

本文對采集于鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)的原油和烴源巖的烴類生物標(biāo)志化合物進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，研究了它們的地球化學(xué)特征，分析了原油的成因，并進(jìn)行了油源對比，從而為區(qū)內(nèi)中生界原油的進(jìn)一步勘探提供參考依據(jù)。

1 姬塬地區(qū)原油的地球化學(xué)特征

所采集姬塬地區(qū)原油樣品密度為0.826 8～0.898 7 g/cm3，凝固點(diǎn)為16.5～30.0℃，運(yùn)動(dòng)粘度為3.84～14.67 mPa·s，物性比較好。原油樣品族組成分析結(jié)果表明，原油呈高飽芳比（2.19～15.41）、低膠質(zhì)（1.04%～9.93%）、低瀝青質(zhì)（0.37%～9.06%）的特點(diǎn)，原油飽芳比＞1，顯示原油母質(zhì)為腐泥腐殖型的特征。

姬塬地區(qū)延長組原油的δ13CPDB值介于-32.79‰～-30.69‰，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。原油的OEP值為1.02～1.14。姬塬地區(qū)原油的成熟度參數(shù)C31藿烷22S/（22S+22R）為0.51～0.65，C29甾烷的兩個(gè)成熟度參數(shù)ββ/（ββ+αα），20S/（20S+20R）分別為 0.42～0.63，0.53～0.76，表明原油為成熟原油[12]。

2 姬塬地區(qū)原油的生物標(biāo)志物特征

姬塬地區(qū)中生界延長組原油樣品的GC-MS測試資料顯示，該地區(qū)原油的萜烷、甾烷分布特征與盆地中生界湖相油型油的特征相似。姬塬地區(qū)的多數(shù)原油五環(huán)三萜烷含量較高，藿烷以C30藿烷占優(yōu)勢，長6油層組以上的絕大部分原油和東部長8、長9油層組的原油含較高的 C29藿烷；18α（H）-30-降新藿烷（C29Ts）次之，17α（H）-C30重排藿烷（C30*）和伽馬蠟烷含量較低；位于西部長8、長9油層組的原油C30*含量較高，C30*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，說明有機(jī)母質(zhì)的沉積環(huán)境鹽度不高。

以往的研究表明，延長組不同湖相烴源巖的C30*相對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C30*相對豐度也存在著顯著的差異[13]。該地區(qū)延長組湖相烴源巖普遍分布C30*，烴源巖之間的C30*相對豐度存在著顯著的差異，姬塬地區(qū)中生界延長組原油的藿烷類化合物中C30*相對豐度也存在著顯著的差異，以C30*相對豐度為主要依據(jù)結(jié)合各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行中生界原油的精細(xì)劃分和油源對比，將其該地區(qū)中生界原油分為a類原油、b類原油和c類原油三類。a類原油的C30*、Ts等相對豐度較低，重排甾烷也為低或較低；b類原油的C30*、Ts等相對豐度高，重排甾烷也相對較高；c類原油的C30*、Ts異常豐富，重排甾烷豐富且正常藿烷低。與中生界不同地區(qū)的各產(chǎn)層原油相比，姬塬地區(qū)長6油層組以上的絕大部分原油和東部長8、長9油層組與a類原油具有良好的相似性,位于西部長8、長9的原油與b類原油具有良好的相似性（見圖1）。

3 烴源巖特征與油源分析

姬塬油田延長組發(fā)育多套潛在烴源巖層段，長8、長7、長6、長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[14]，長6、長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,因而對石油成藏與聚集的貢獻(xiàn)較為有限。長8段生烴有機(jī)質(zhì)豐度較高,但因受整體長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[15]。以往的研究表明，在鄂爾多斯晚三疊世湖盆全盛期沉積的長7段發(fā)育了一套富含有機(jī)質(zhì)、巖性為黑色泥頁巖（含油頁巖）的優(yōu)質(zhì)油源巖，其有機(jī)質(zhì)豐度、生排烴能力及規(guī)模明顯優(yōu)于其他巖性和層段的生烴巖，該套優(yōu)質(zhì)油源巖很可能是盆地中生界的主力油源巖。探討了長7優(yōu)質(zhì)烴源巖的地球化學(xué)特征與生物標(biāo)志物特征。

3.1 長7烴源巖的地球化學(xué)特征

根據(jù)長7烴源巖有機(jī)地球化學(xué)性質(zhì)將其分為長7優(yōu)質(zhì)烴源巖-油頁巖、長7次優(yōu)質(zhì)烴源巖－黑色泥巖。長7油頁巖有機(jī)質(zhì)豐度高－很高，殘余有機(jī)碳（TOC）含量分布于6.95%～13.72%,平均值為9.03%。氯仿瀝青“A”含量分布于 0.35%～1.44%,平均氯仿瀝青“A”含量0.80%。油頁巖含S2－高。長7油頁巖的δ13CPDB值介于-30.75‰～-28.64‰。長7黑色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度較高。長7黑色泥巖殘余有機(jī)碳含量分布于1.54%～9.54%,平均值為4.64%。氯仿瀝青“A”含量分布于0.18%～0.94%，平均氯仿瀝青“A”含量0.58%。長7黑色泥巖的δ13CPDB值介于-28.6‰～-29.7‰。長7油頁巖發(fā)育于深湖－半深湖、還原－缺氧的環(huán)境，有機(jī)質(zhì)類型與黑色泥巖相似，以Ⅰ-Ⅱ1型為主。黑色泥巖發(fā)育于半深湖－淺湖、亞氧化環(huán)境，泥質(zhì)含量高，氫指數(shù)較高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ-Ⅱ1型為主；長7烴源巖已達(dá)到成熟高成熟演化階段，其有機(jī)質(zhì)來源以藻類等湖生低等生物為主,生烴能力很強(qiáng)，姬源地區(qū)長7烴源巖廣泛分布，是延長組石油生成的主力。

3.2 長7烴源巖的生物標(biāo)志化合物特征

長7烴源巖的甾萜類生物生物標(biāo)志化合物具有以下特征:長7烴源巖五環(huán)三萜烷含量較高，長7黑色泥巖與長7油頁巖C30*豐度存在明顯差異。

長7油頁巖C30*相對豐度很低，長7黑色泥巖該項(xiàng)化合物含量較高。C30*與Ts相對豐度比較高,但仍然比C30藿烷相對豐度低。烴源巖中高含量的C30*可能與細(xì)菌氧化作用有關(guān)，并只有在酸性介質(zhì)環(huán)境和黏土礦物催化作用下才易于發(fā)生重排而形成。從長7黑色頁巖，長7黑色泥巖的生油母質(zhì)上來看，兩者差別不是很大，造成其重排藿烷含量差異的是兩者不同的沉積環(huán)境和礦物組合。長7油頁巖形成于還原環(huán)境，這在前人的研究中已多有論述，同時(shí)長7油頁巖有機(jī)質(zhì)含量高，黏土礦物含量相對偏低，這些都不利于重排作用的發(fā)生；而長7黑色泥巖黏土含量高，其重排藿烷含量較高可能與弱氧化和酸性介質(zhì)環(huán)境有關(guān)。L38井的長7油頁巖和長7黑色泥巖中C30*藿烷相對豐度異常的高，甚至比C30藿烷相對豐度高。這與以往我們研究的長7黑色頁巖，長7黑色泥巖的萜烷化合物的特征明顯不同。（見圖2）。

從甾類化合物譜圖上可以看出，長7油頁巖和長7 黑 色 泥 巖 甾 烷 化 合 物 C27ααα20R、C28ααα20R、C29ααα20R相對含量接近，其在甾烷譜圖上峰值連線均為“V”字型，表明湖生藻類是其主要生物來源。長7黑色泥巖的重排甾烷的含量相對較高。

姬塬地區(qū)原油和中生界延長組各層段烴源巖飽和烴氣相色譜質(zhì)譜測試資料顯示，原油的生物標(biāo)志化合物特征與三疊系延長組烴源巖相似。選取意義明確和對比性強(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含量、αααC27～C29膽甾烷構(gòu)型等進(jìn)行精細(xì)油源對比。原油與可能烴源巖的甾萜類生物標(biāo)志化合物分布及特征參數(shù)對比顯示，a類原油與三疊系長7段油頁巖具有良好的可比性，與同一地區(qū)的長7油頁巖對比關(guān)系良好，b類原油與長7黑色泥巖，長7油頁巖，長8黑色泥巖依次變差，尤其與本地區(qū)的長7黑色泥巖對比關(guān)系良好。如圖所示L36井長81原油、L36井長4+51原油、L36井長71原油，具有典型的a類原油的特征，各不同層段原油均來自同一油源，L32井長7油頁巖與其對比關(guān)系最好。Ha72井，長81原油,L3井,長8原油屬典型的b類原油,M13井黑色泥巖與其對比關(guān)系最好。L38井，長7原油不屬于a和b類原油，L38井長7黑色泥巖與其對比關(guān)系最好（見圖3）。

4 結(jié)論

姬塬地區(qū)長7發(fā)育有機(jī)質(zhì)豐度很高-高的油頁巖、有機(jī)質(zhì)豐度較高的黑色泥巖，長7烴源巖其干酪根類型為Ⅰ-Ⅱ1型，δ13C值低,其有機(jī)質(zhì)來源以藻類等湖生低等生物為主；油頁巖發(fā)育于深湖-半深湖、還原-缺氧的環(huán)境，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ-Ⅱ1型為主。黑色泥巖發(fā)育于半深湖-淺湖、亞氧化環(huán)境，泥質(zhì)含量高，氫指數(shù)較高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ-Ⅱ1型為主；長7烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度很高-高，有機(jī)質(zhì)性質(zhì)好，已達(dá)到成熟-高成熟演化階段，生烴能力很強(qiáng)是延長組油層的主力油源；但不排除長8、長6、長4+5暗色泥巖對延長組生油的輔助貢獻(xiàn)。長7烴源巖甾萜烷成熟度參數(shù) C29甾烷ααα20S/20（R+S）為0.44～0.69，C29甾烷ββ/（αα+ββ）比值大于0.5，各項(xiàng)地球化學(xué)參數(shù)均一致反映姬源地區(qū)中生界長7烴源巖已達(dá)到生油高峰演化階段。對原油進(jìn)行生物標(biāo)志化合物研究表明,姬塬地區(qū)不同產(chǎn)層原油富同位素12C、原油均呈五環(huán)萜烷含量高、藿烷占優(yōu)勢、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，αβ和βα構(gòu)型甾烷豐富，原生甾烷的“V”字型分布等反映了湖相油型油的特征。長7油頁巖、黑色泥巖的甾萜類生物標(biāo)志化合物分布特征與不同產(chǎn)層原油十分相似，說明該區(qū)原油來自長7優(yōu)質(zhì)烴源層。而且同一鉆孔不同產(chǎn)層原油的同源性特征佐證了油氣垂向穿層運(yùn)移的特點(diǎn)。

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