利用含氮化合物研究卞閔楊地區(qū)油氣運移

吳旗，包建平，朱翠山

（油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學(xué)））長江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院，湖北 武漢430100

利用含氮化合物研究卞閔楊地區(qū)油氣運移

吳旗，包建平，朱翠山

（油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學(xué)））長江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院，湖北 武漢430100

通過對卞閔楊地區(qū)各個油田不同層位原油樣品含氮化合物質(zhì)量分數(shù)以及各異構(gòu)體參數(shù)比值的相對變化趨勢進行研究，探討了卞閔楊地區(qū)原油的運移特征和注入方向。結(jié)果表明，墩塘油田南部戴南組“阜四型”原油來自于龍崗次凹阜寧組四段烴源巖；墩塘北部阜寧組二段，楊家壩阜寧組一、二段，卞東阜寧組三段儲集層原油均來自于龍崗次凹；而卞東油田阜寧組二段，閔橋油田阜寧組二、三段則均來源于氾水次凹。

卞閔楊地區(qū)；含氮化合物；原油運移；龍崗次凹；氾水次凹

隨著原油非烴分析技術(shù)的迅速發(fā)展，含氮化合物在油氣運移、油藏充注史等方面的研究中顯示出獨特的優(yōu)勢和潛力［1］。目前，含氮化合物已被大量應(yīng)用于油氣的二次運移以及成藏規(guī)律的研究，其質(zhì)量分數(shù)以及咔唑類各異構(gòu)體參數(shù)比值的變化規(guī)律能夠有效指示油氣充注方向［2～7］。龍崗次凹烴源巖品質(zhì)好，埋深大，成熟度高，是卞閔楊地區(qū)的主要生烴凹陷［8］；而氾水次凹烴源巖成熟度較低，生成油多為 “未熟-低熟”。前人依據(jù)成熟度差異這一主要特征，通過油源對比判斷卞閔楊地區(qū)各油田原油來源。但伴隨著烴源巖的持續(xù)熱演化，后期排出的原油成熟度要高于早期，因此在原油的排烴路徑上會造成成熟度梯度的變化，僅依靠成熟度參數(shù)進行油源對比已不能解釋低熟的原油究竟是來自于龍崗次凹早期生成，或是氾水次凹較低成熟度的原油運聚至此。由鑒于此，筆者對研究區(qū)內(nèi)不同層位的18個原油樣品中的含氮化合物進行分析研究，以期較為直觀地反映油氣來源。

1 地質(zhì)背景

卞閔楊地區(qū)位于金湖凹陷南部斷陷內(nèi)龍崗次凹和氾水次凹所夾的卞閔楊構(gòu)造帶上，南臨菱塘橋低凸起 （圖1）。卞閔楊構(gòu)造西帶一線是卞東、楊家壩、墩塘油區(qū)，為構(gòu)造主體，斷裂少而整齊；東帶為閔橋油區(qū)，構(gòu)造較為破碎，不同規(guī)模、不同時期的斷層十分發(fā)育，斷裂系統(tǒng)錯綜復(fù)雜。卞東油田為一較完整的北傾斷鼻構(gòu)造，現(xiàn)已探明含油面積5.2km2，地質(zhì)儲量387×104t；楊家壩油田也為一北傾的斷鼻構(gòu)造，四分之三的面積被高郵湖覆蓋，含油面積3.8km2，地質(zhì)儲量599×104t；閔橋油田整體為一系列近東西、北東和北西向斷層切割而復(fù)雜化的背斜構(gòu)造。

2 原油中含氮化合物運移分餾作用機理

含氮化合物在運移研究中主要使用咔唑類化合物及其衍生物苯，其中屬卡唑類化合物最為有效。咔唑類化合物1～8號碳原子都能被烷基取代，不同的取代方式導(dǎo)致極性也不同［9］。根據(jù)不同碳位的取代情況可將其分為3大類：①屏蔽型，即1，8碳位全被烷基取代，極性最小，不易與周圍巖石發(fā)生吸附，因此，隨運移距離增大其在原油中的相對含量也增大；②半屏蔽型，即1，8碳位僅有一個碳被烷基取代，極性適中，吸附能力大于屏蔽型小于裸露型；③裸露型，即1，8碳位均未被烷基取代，極性強，易與周圍巖石吸附，隨運移距離增加其在原油中的相對含量減少。此外，棒形苯并a咔唑（［a］）相對次球型苯并c咔唑（［c］）運移速度慢，隨著運移距離的增大［a］／［c］減?。?］。

圖1 卞閔楊工區(qū)構(gòu)造圖

筆者在變化趨勢顯著的咔唑類化合物中選取5個參數(shù)：含氮化合物及其異構(gòu)體的質(zhì)量分數(shù)w（KC）、屏蔽型二甲基咔唑與2，4裸露型二甲基咔唑質(zhì)量分數(shù)之比（1，8-／2，4-DMC）、屏蔽型二甲基咔唑與所有裸露型二甲基咔唑質(zhì)量分數(shù)之比（1，8-／NEX' s-DMC）、屏蔽型與1，6半屏蔽型二甲基咔唑質(zhì)量分數(shù)之比（1，8-／1，6-DMC）、［a］／［c］，其中1，8-／2，4-DMC、1，8-／NEX' s-DMC、1，8-／1，6-DMC隨油氣運移距離增大而增大，而w（KC）、［a］／［c］則相反。以期通過對以上參數(shù) （表1）的研究，深入剖析卞閔楊地區(qū)內(nèi)的原油運移規(guī)律，了解該區(qū)原油充注方向。

表1 卞閔楊地區(qū)原油樣品相關(guān)數(shù)據(jù)

3 運移分析

不同成因油含氮化合物質(zhì)量分數(shù)及組成受到諸如生烴母質(zhì)、沉積環(huán)境等地質(zhì)因素的影響。因此，為突出運移對含氮化合物質(zhì)量分數(shù)及組成的影響，將卞閔楊地區(qū)內(nèi)的 “阜四型”與 “阜二型”油區(qū)分開處理。

3.1 墩塘油田南部 “阜四型”油區(qū)

研究顯示，墩塘南部地區(qū)Ed1儲集層中原油應(yīng)該為來自龍崗次凹的 “阜四型”［8］，其成熟度為低熟。由表1可得，墩塘南部的墩2-18與D2-2樣品中的w（KC）分別為2.26、6.98μg／g；1，8-DMC／2，4-DMC分別為1.15、0.88；［a］／［c］分別為1.0、1.11；1，8-DMC／NEX' S-DMC分別為0.36、0.33。以上數(shù)據(jù)均指示Ed1原油由墩2-2井向墩2-18井方向運移，即由西至東運移 （圖2）。由此可判斷，該區(qū)原油應(yīng)來自龍崗次凹中心地區(qū)的阜寧組四段 （Ef4）烴源巖，與前人油源對比研究相符。

圖2 墩塘油田油氣運移路線圖

3.2 墩塘北部、楊家壩、卞東、閔橋 “阜二型”油區(qū)

油源對比表明，該區(qū)Ef1、Ef2、Ef3段儲集層中原油均來自于Ef2烴源巖［8］，其沉積環(huán)、原始有機質(zhì)等具有較好的一致性，因此地質(zhì)因素對含氮化合物質(zhì)量分數(shù)及組成影響較小。含氮化合物質(zhì)量分數(shù)及組成的差異主要是運移分餾作用造成的。

1）墩塘北部油田 原油樣品采自墩2-14井，位于Ef2儲集層中，從成熟度上看，其甾烷參數(shù)C29（20S／20S＋20R）達 到 0.47， 成 熟 度 高（C29（20S／20S＋20R）＞0.4），這與龍崗次凹成熟原油相類似。同時，根據(jù)該區(qū)油氣就近運移聚集的規(guī)律［8］，判斷原油來自龍崗次凹 （圖2、3）。

圖3 卞閔楊地區(qū)油氣運移整體趨勢圖

2）楊家壩油田 受南部一級斷層的阻隔，形成典型的斷鼻構(gòu)造圈閉，適合油氣聚集。從該區(qū)Ef1、Ef2儲集層選取3個原油樣品，分別來自于Ef1的楊8-1井、楊42井、楊7-1井，Ef2的楊10-5井、楊33井、楊8-3井。樣品中w（KC）與［a］／［c］顯示，Ef2樣品中楊10-5井最高，分別為74.5與1.32，且運移參數(shù)1，8-／2，4-DMC、1，8-／1，6-DMC、1，8-／NEX’s-DMC均最低，表明楊家壩油田Ef2油氣由西北往東南方向運移。Ef1樣品中w（KC）與［a］／［c］均顯示楊8-1井最高，楊42井與楊7-1井較低，而1，8-／2，4-DMC、1，8-／1，6-DMC、1，8-／NEX’s-DMC則正好相反，反映楊家壩油田Ef1油氣運移方向與Ef2相同。綜上，油氣在Ef1、Ef2儲集層中由西北注入后向東南運移，后遇南部斷層阻隔在圈閉中形成油氣藏 （圖4）。結(jié)合地質(zhì)背景及油氣運移方向的分析，楊家壩油田油源區(qū)位于西部的龍崗次凹（圖3）。

圖4 楊家壩油田原油運移路線平面圖

3）卞東油田 卞13-4井原油樣品中Pr／nC17、Ph／nC18明顯高于其他樣品，反映出該區(qū)原油可能發(fā)生輕微的生物降解。黃海平等［10］研究顯示，生物降解對苯并咔唑含量和分布有著較強的控制作用。因此，在卞東油田的油氣運移研究中不使用參數(shù)［a］／［c］。樣品卞4-3與卞13-4取自Ef3儲集層，而側(cè)卞6-4與卞13-5則取自Ef2儲集層。由表1與圖4可以看出，卞13-4井的w（KC）小于卞4-3井，而1，8-／2，4-DMC、1，8-／NEX’s-DMC、1，8-／1，6-DMC均大于卞4-3井，反映出卞東油田Ef3原油運移方向為自西向東；卞13-5井的w（KC）大于側(cè)卞6-4井，而在1，8-／1，6-DMC等參數(shù)上則小于卞6-4井，反映出Ef2原油的運移方向為自東向西 （圖5）。結(jié)合地質(zhì)背景及油氣雙向運移顯示，卞東油田Ef3儲層中原油可能來自于西部的龍崗次凹；而Ef2儲層中原油可能來自于東部的氾水次凹 （圖3）。

圖5 卞東油田原油運移路線圖

4）閔橋油田 Ef3儲集層原油樣品來自于閔18-18井、閔40-1井、側(cè)閔15-3井。從w（KC）與［a］／［c］上看，側(cè) 閔15-3井 最 大。從 各 含 氮 化 合 物 參 數(shù) 上 看，側(cè) 閔15-3井 的1，8-／2，4-DMC、1，8-／1，6-DMC、1，8-／NEX’s-DMC均小于閔40-1井與閔18-18井。由此判斷，平面上Ef3油氣由側(cè)閔15－3井分別向閔18-18井及閔40-1井運移。Ef2儲層中原油樣品來自閔18-5井與閔18-3井，其w（KC）及運移參數(shù)等反映油氣由閔18-5井向閔18-3井運移，與Ef3相一致 （圖6）。結(jié)合地質(zhì)背景判斷，閔橋油田原油來自于氾水次凹 （圖3）。

圖6 閔橋油田油氣運移路線圖

4 結(jié)論

1）卞閔楊地區(qū)為龍崗次凹、氾水次凹雙向供油，墩塘油田南部戴南組 “阜四型”原油來自于龍崗次凹阜寧組四段烴源巖。

2）墩塘油田北部阜寧組二段、楊家壩阜寧組一段、二段以及卞東阜寧組三段儲集層中 “阜二型”原油來自于龍崗次凹阜寧組二段烴源巖。

3）卞東油田阜寧組二段以及閔橋阜寧組二、三段儲集層中 “阜二型”原油來源于氾水次凹阜寧組二段烴源巖。

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［編輯］ 鄧磊

Study of Oil-gas Migration in Bianminyang Area by Using Nitrogenous Compounds

WUQi，BAOJianping，ZHUCuishan（FirstAuthor' sAddress：KeyLaboratoryofExplorationTechnologiesforOiland GasResources（YangtzeUniversity），MinistryofEducation；SchoolofGeosciences；SchoolofEarthEnvironmentandWaterResources，YangtzeUniversity，Wuhan430100，Hubei，China.）

According to the study of the concentration and relative changing trend of some parameters of nitrogen compounds oil samples in different strata and different oilfields in Bianminyang Area，the hydrocarbons migration and injection direction in Bianminyang Area were discussed.The results show that the E1f4oil of Dainan Formation in the south of Duntang Oilfield comes from E1f4hydrocarbon source rock in Longgang Subsag；the oils of E1f2in the north of Duntang Oilfield，E1f1，E1f2in the Yangjiaba Oilfield and E1f3in Biandong Oilfield are all from Longgang Subsag；while the oil of E1f2in Biandong Oilfield and the E1f2，E1f3in Minqiao Oilfield come from Fanshui Subsag.

Bianminyang Area；nitrogen compound；hydrocarbons migration；Longgang Subsag；Fanshui Subsag

TE122.1

A

1000-9752（2014）04-0021-05

2013-08-12

吳旗 （1987-），男，2011年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事油氣地球化學(xué)方面的研究。