塔中北坡SH9井區(qū)柯坪塔格組下段原油地球化學(xué)特征

馬中遠(yuǎn)，黃 葦，李婧婧，楊素舉，朱秀香，張 黎

(1.中國(guó)石化 西北油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，烏魯木齊 830011；2.中國(guó)石油化工股份有限公司 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

塔中北坡SH9井區(qū)柯坪塔格組下段原油地球化學(xué)特征

馬中遠(yuǎn)1，黃 葦1，李婧婧2，楊素舉1，朱秀香1，張 黎1

(1.中國(guó)石化 西北油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，烏魯木齊 830011；2.中國(guó)石油化工股份有限公司 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083)

塔中北坡SH9井區(qū)在柯坪塔格組下段首次發(fā)現(xiàn)了中—輕質(zhì)黑油，具有低粘度、低含硫、低凝固點(diǎn)、高含蠟等特征。族組分中總烴含量、飽芳比均較大，碳同位素輕，小于-31‰。正構(gòu)烷烴總體為單峰、前峰型分布，正構(gòu)烷烴保存相對(duì)完整，但有輕微的“鼓包”(UCM峰)，具有輕微生物降解的特征；CPI值為1.04～1.05，Pr/Ph值為0.84～0.94，不具備奇偶優(yōu)勢(shì)，有明顯的植烷優(yōu)勢(shì)。規(guī)則甾烷均呈“V”字形分布，C2820R甾烷相對(duì)含量小于25%，C29甾烷含量高于C27甾烷，重排甾烷、升孕甾烷和孕甾烷的相對(duì)含量較高。三環(huán)萜烷系列的豐度高于藿烷系列，并在三環(huán)萜烷中表現(xiàn)為C23三環(huán)萜烷的豐度優(yōu)勢(shì)，伽馬蠟烷含量也較高。原油具有硫芴優(yōu)勢(shì)，三芳甲藻甾烷和甲藻甾烷欠發(fā)育；成熟度指標(biāo)表征其為成熟油。認(rèn)為該原油主要來(lái)源于中、上奧陶統(tǒng)烴源巖，中、下寒武統(tǒng)烴源巖貢獻(xiàn)不明顯。

生物標(biāo)志物；原油地球化學(xué)特征；柯坪塔格組；中、上奧陶統(tǒng)；烴源巖；塔中北坡

塔里木盆地塔中地區(qū)志留系的油氣顯示十分活躍，尤以柯坪塔格組上段的下砂巖段(瀝青砂巖段)油氣顯示及油氣藏分布較多，并取得了大量的研究成果[1-3]，其原油主要為稠油，油源一直存在中、下寒武統(tǒng)和中、上奧陶統(tǒng)烴源巖的爭(zhēng)論。典型的中、上奧陶統(tǒng)烴源巖生標(biāo)特征表現(xiàn)為高重排甾烷、高硫芴含量、低伽馬蠟烷、低C28規(guī)則甾烷(小于25%)、低24-降膽甾烷、低24-降重排膽甾烷、低三芳甲藻甾烷、低甲藻甾烷、原油碳同位素較輕等特征，而中下寒武統(tǒng)烴源巖的特征則表現(xiàn)為高伽馬蠟烷、高C28規(guī)則甾烷(大于25%)、原油碳同位素偏重等典型特征[4-11]。

圖1 塔中順托果勒區(qū)塊位置

近期在塔中順托果勒區(qū)塊的SH9井首次發(fā)現(xiàn)了柯坪塔格組下段致密砂巖油藏(圖1)，SH901、SH902H、SH904H等多口探評(píng)井也取得了良好的油氣顯示，油層厚度為20～30 m，為中—輕質(zhì)黑色原油。為研究該套新油層中原油的地球化學(xué)特征、油源等問(wèn)題，本文對(duì)柯坪塔格組下段原油族組分、原油碳同位素、飽和烴色譜、生標(biāo)化合物等地球化學(xué)特征進(jìn)行了詳盡分析。

1 原油基本地化特征

1.1原油物性

塔中北坡志留系柯坪塔格組下段原油為中等—輕質(zhì)原油，具有低粘度、低含硫、低凝固點(diǎn)、高含蠟等物性特征(表1)。原油密度介于0.864～0.876 g/cm3，均值為0.869 g/cm3；在溫度30 ℃下，粘度介于15.31～22.82 mPa·s，均值為18.10 mPa·s，為低粘度特征；含硫量介于0.44%～0.48%，均值為0.46%；凝固點(diǎn)介于-34～-28 ℃，均值為-30 ℃；含蠟量介于2.98%～16.55%，均值為11.86%，具有高含蠟的特征。

1.2原油族組成

從塔中北坡SH9井區(qū)柯坪塔格組原油族組成(表2)來(lái)看，工區(qū)內(nèi)族組成特征較為一致。總烴含量高，介于77.77%～92.20%，均值高達(dá)83.07%；其中，飽和烴介于54.8%～76.3%，均值62.61%；芳烴介于15.9%～25.7%，均值20.46%；非烴和瀝青質(zhì)含量低，介于7.80%～22.24%，均值16.95%；飽芳比相對(duì)較高，介于2.23～4.80，均值為3.23。同時(shí)也可發(fā)現(xiàn)原油比油砂的飽芳比高，其原因可能是由于本區(qū)油藏具有多期成藏的特征，油砂中混雜有早期成熟度偏低的原油或遭破壞的瀝青。

1.3碳同位素特征

SH9井區(qū)柯坪塔格組下段原油碳同位素均較輕，飽和烴、芳烴、非烴和瀝青質(zhì)的碳同位素均小于-31‰(表3)。原油δ13CPDB均值為-32.09‰，飽和烴δ13CPDB均值為-32.03‰，芳烴δ13CPDB均值為-31.79‰，非烴δ13CPDB均值為-31.67‰，瀝青質(zhì)δ13CPDB均值為-31.94‰。與多數(shù)塔中和塔北原油碳同位素對(duì)比來(lái)看，它們的特征較為一致，表明其母源性質(zhì)與中、上奧陶統(tǒng)烴源巖相似，與源自寒武系烴源層的代表井TD2井原油碳同位素(-28.5‰)有較大差異。

表1 塔中北坡SH9井區(qū)原油物性數(shù)據(jù)

注：SH9-1、SH9-2、SH9-3原油樣品為同一時(shí)間采集的平行樣。

表2 塔中北坡SH9井區(qū)原油族組成特征

表3 塔中北坡SH9井區(qū)及鄰區(qū)原油碳同位素特征

2 原油生物標(biāo)志物及地球化學(xué)特征

2.1飽和烴氣相色譜

該原油正構(gòu)烷烴總體為單峰、前峰型分布，正構(gòu)烷烴保存相對(duì)完整，但也有所損失，基線均呈現(xiàn)了輕微的“鼓包”(UCM峰)，主峰碳數(shù)均有所前移(圖2)，Pr/C17值為0.33～0.53，Ph/C18值為0.43～0.55，均表明原油具有輕微生物降解的特征。原油的OEP值為0.99～1.05，CPI值為1.04～1.05，Pr/Ph值為0.84～0.94(表4)，不具備奇偶優(yōu)勢(shì)，有明顯的植烷優(yōu)勢(shì)特征，表明原油的成烴母質(zhì)為低等水生生物，原油表現(xiàn)為成熟油的特征。

2.2甾烷特征

SH9井區(qū)原油甾烷分布特征一致，具有以下特征(圖3)：①規(guī)則甾烷均呈“V”字形， C2820R甾烷相對(duì)含量小于25%，C29甾烷含量高于C27甾烷(表5)，規(guī)則甾烷的分布形式與中、上奧陶系烴源巖相似。②重排甾烷的相對(duì)含量較高。重排甾烷受沉積環(huán)境和成熟度的影響，粘土礦物含量的多寡與重排甾烷數(shù)量成正比[12]，與中、上奧陶系烴源巖重排甾烷含量特征一致。③發(fā)育低碳數(shù)的升孕甾烷和孕甾烷，C21孕甾烷可代表淺水環(huán)境下的菌藻類物質(zhì)[13]。因此，甾烷生標(biāo)特征證實(shí)SH9井區(qū)原油的生烴母源為淺水沉積環(huán)境中的低等水生生物，與中、上奧陶統(tǒng)烴源巖發(fā)育特征更為相似。

2.3萜烷特征

三環(huán)萜烷的富集一般認(rèn)為生源為淺水環(huán)境中的菌類物質(zhì)[12]，SH9井區(qū)原油萜類系列化合物中，三環(huán)萜烷系列的豐度高于藿烷系列；在三環(huán)萜烷中，C21/C23TT(C21三環(huán)萜烷/C23三環(huán)萜烷)值為0.46，表現(xiàn)為C23三環(huán)萜烷的豐度優(yōu)勢(shì)(圖4)，與中、上奧陶統(tǒng)烴源巖的甾烷分布形式相似，而寒武系泥質(zhì)烴源巖的三環(huán)萜烷則呈C21三環(huán)萜烷豐度優(yōu)勢(shì)，C21/C23TT>1，與之存在差異。然而，原油中伽馬蠟烷含量高，G/C30H值為0.29～0.35，與中、下寒武統(tǒng)烴源巖沉積環(huán)境更為接近(圖4)，反映了一種咸水、還原的沉積環(huán)境。

圖2 塔中北坡原油飽和烴色譜

樣號(hào)樣品類型深度/m層位飽和烴氣相色譜參數(shù)主峰碳數(shù)nC21-/nC22+OEPCPIPr/C17Ph/C18Pr/PhSH9-4原油5560～5583S1k1C132.551.041.040.330.430.84SH9-5油砂5587S1k1C172.170.991.040.360.450.85SH901-2油砂5500S1k1C171.861.051.050.530.550.94

圖3 塔中北坡SH9、SH901井原油與烴源巖m/z 217質(zhì)量色譜對(duì)比

樣品樣品類型深度/m層位規(guī)則甾烷含量/%C27C28C29C29ααα20S/(20S+20R)C29αββ/(αββ+ααα)SH9-4原油5560～5583S1k10.340.200.460.510.54SH9-5油砂5587S1k10.330.220.450.510.54SH901-2油砂5500S1k10.310.230.460.510.57

圖4 塔中北坡SH9、SH901井原油與烴源巖m/z 191質(zhì)量色譜對(duì)比

2.4芳烴組成特征

“三芴”系列(芴、硫芴、氧芴)的相對(duì)組成具有沉積環(huán)境的指示意義，硫芴系列含量通常指示還原沉積環(huán)境，而氧芴則指示偏氧化的還原環(huán)境。SH9-5原油的硫芴為56.34%，具有硫芴優(yōu)勢(shì)，指示海相還原沉積環(huán)境。順9井區(qū)原油在m/z245色質(zhì)譜圖上僅能檢測(cè)出少量的三芳甲藻甾烷和甲藻甾烷化合物，與中、上奧陶統(tǒng)烴源巖特征更為相似。

圖5 塔中北坡SH9井區(qū)原油成熟度參數(shù)交會(huì)圖

2.5成熟度特征

原油飽和烴中甾、萜烷的C29ααα20S/(20S+20R)、C29αββ/(αββ+ααα)、Ts/(Ts+Tm)參數(shù)均為可靠且常用的反映原油成熟度的參數(shù)[14-16]，從圖5中可以看出，C29ααα20S/(20S+20R)值為0.51，C29αββ/(αββ+ααα)值為0.54～0.57，Ts/(Ts+Tm)值為0.50～0.56，這些參數(shù)均表明SH9井區(qū)原油處于成熟油階段，與該區(qū)柯坪塔格組上段原油成熟度基本一致。

芳烴化合物中的甲基菲指數(shù)也是判斷原油成熟度的有效參數(shù)[17-18]，SH9井區(qū)原油生物降解輕微，對(duì)甲基菲指數(shù)影響小，MPI1值為0.68～0.72，MPI2值為0.85～0.87，換算得到的原油成熟度值(Ro)為0.81%～0.83%，與上述生標(biāo)物判識(shí)結(jié)果一致，原油處于成熟油階段。

3 結(jié)論

1)柯坪塔格組下段原油為中—輕質(zhì)原油，具有低粘度、低含硫、低凝固點(diǎn)、高含蠟等特征；原油族組分中總烴含量、飽芳比均較大，原油碳同位素輕，小于-31‰，有別于TD2井碳同位素較重的原油。

2)原油正構(gòu)烷烴總體為單峰、前峰型分布，正構(gòu)烷烴保存相對(duì)完整，但有輕微的“鼓包”，具有輕微生物降解的特征。原油不具備奇偶優(yōu)勢(shì)，有明顯的植烷優(yōu)勢(shì)。

3)原油規(guī)則甾烷均呈“V”字形分布，C2820R甾烷相對(duì)含量小于25%，C29甾烷含量高于C27甾烷，重排甾烷、升孕甾烷和孕甾烷的含量相對(duì)含量較高；三環(huán)萜烷系列的豐度高于藿烷系列，并在三環(huán)萜烷中表現(xiàn)為C23三環(huán)萜烷的豐度優(yōu)勢(shì)，伽馬蠟烷含量也較高，G/C30H值為0.29～0.35。原油具有硫芴優(yōu)勢(shì)，三芳甲藻甾烷和甲藻甾烷欠發(fā)育。

4)SH9井區(qū)原油處于成熟油階段，生標(biāo)參數(shù)較為可靠，從以上分析來(lái)看，初步認(rèn)為該井區(qū)原油的油源主要來(lái)源于中、上奧陶統(tǒng)烴源巖，中、下寒武統(tǒng)烴源巖的貢獻(xiàn)不明顯。

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(編輯徐文明)

GeochemicalcharacteristicsofcrudeoilfromlowerKalpintagFormationinSH9wellarea,northernslopeofmiddleTarimBasin

Ma Zhongyuan1, Huang Wei1, Li Jingjing2, Yang Suju1, Zhu Xiuxiang1, Zhang Li1

(1.ResearchInstituteofPetroleumExploration&Production,SINOPECNorthwestCompany,Urumqi,Xinjiang830011,China; 2.SINOPECExploration&ProductionResearchInstitute,Beijing100083,China)

In the lower Kalpintag Formation in SH9 well area in the northern slope of the middle Tarim Basin, medium-light black oil has been discovered for the first time and is characterized by low viscosity, low sulphur content, low pour point and high wax content. The total hydrocarbon content and the saturated/aromatic hydrocarbon ratio are high, while the carbon isotope is light, usually less than -31‰. Normal alkane totally shows the features of single peak and front peak types. The preservation of normal alkane is relatively complete with slight “drum kits” (UCM peak), showing slight degradation characteristics. TheCPIvalue is 1.04～1.05 and the Pr/Ph value is 0.84～0.94. Normal alkane has no odd-even predominance and has apparent phytane advantage. Regular sterane shows “V” type distribution. The relative content of C2820Rsterane is less than 25% and the content of C29sterane is higher than that of C27sterane. The relative contents of rearranged sterane, ascending pregnane and pregnane is relatively higher. The abundance of tricyclic terpane series is higher than that of hopane series, and the C23tricyclic terpane has abundance advantage in tricyclic terpane. The content of gammacerane is also higher. In the crude oil, sulfur fluorine is rich while triaromatic dinosterane and dinosterane are lack. Maturity parameter shows that the oil is mature. The Middle and Upper Ordovician serve as the main sources while the Middle and Lower Cambrian contribute little.

biological marker; geochemical feature of crude oil; Kalpintag Formation; Middle-Upper Ordovician; northern slope of middle Tarim Basin

1001-6112(2013)05-0559-05

10.11781/sysydz201305559

TE122.1

A

2012-09-21；

2013-07-24。

馬中遠(yuǎn)(1986—)，男，碩士，助理工程師，從事油氣成藏方面的研究。E-mail: mazhongyuan1986 @126.com。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)專題“塔里木盆地碎屑巖層系大中型油氣田富集規(guī)律與勘探方向”(2011ZX05002-003)資助。