準(zhǔn)南霍瑪吐背斜帶原油地球化學(xué)特征及油源分析

倪倩,劉建 (長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北武漢 430100)

趙智鵬,關(guān)小曲 (中石油華北油田分公司地球物理勘探研究院,河北任丘 062552)

準(zhǔn)南霍瑪吐背斜帶原油地球化學(xué)特征及油源分析

倪倩,劉建 (長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北武漢 430100)

趙智鵬,關(guān)小曲 (中石油華北油田分公司地球物理勘探研究院,河北任丘 062552)

準(zhǔn)噶爾盆地南緣霍瑪吐背斜帶油源豐富,成藏條件良好,在古近系、新近系均獲高產(chǎn)工業(yè)油氣流。通過對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地南緣霍瑪吐背斜帶原油或油砂抽提物飽和烴與芳烴氣象色譜-質(zhì)譜分析,研究了原油及油砂抽提物中的族組成、正構(gòu)烷烴、類異戊二烯烷烴以及甾萜烷系列化合物的分布特征,并結(jié)合碳同位素特征,對(duì)原油類型進(jìn)行了劃分,且對(duì)油源做了初步的分析。研究表明,霍瑪吐背斜帶原油可劃分為2種類型:A類原油主要分布于霍爾果斯背斜、瑪納斯背斜、吐谷魯背斜、安集海背斜、呼圖壁背斜,其地球化學(xué)特征與白堊系烴源巖相似;B類原油主要分布在獨(dú)山子背斜,主要來源于古近系安集海河組烴源巖。

霍瑪吐背斜帶;地球化學(xué)特征;原油;碳同位素特征

準(zhǔn)南霍瑪吐背斜帶位于準(zhǔn)噶爾盆地北天山山前斷褶帶的二級(jí)構(gòu)造單元上,西鄰四棵樹凹陷,北靠昌吉凹陷,南接齊古斷褶帶,東至阜康斷裂帶。主要構(gòu)造包括獨(dú)山子背斜、安集海背斜、霍爾果斯背斜、瑪納斯背斜、吐谷魯背斜、呼圖壁背斜。準(zhǔn)噶爾南緣前陸盆地為晚古生代-中、新生代的擠壓復(fù)合疊加型前陸盆地。自形成至今,經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造變形,斷裂普遍發(fā)育,圈閉類型繁多,形成了多種類型的油氣藏[1-2]。露頭及鉆孔資料表明,該區(qū)主力烴源巖為侏羅系煤系地層及白堊系湖湘泥巖,此外,古近系安集海河組烴源巖也具有一定生烴潛力[3-4]。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上,從原油族組分、飽和烴氣相色譜、碳同位素、生物標(biāo)志化合物等方面,綜合剖析了準(zhǔn)噶爾盆地南緣霍瑪吐背斜帶原油的地球化學(xué)特征,探討了霍瑪吐背斜帶油氣來源。

1 原油地化特征

1.1 原油族組成

表1 研究區(qū)原油族組分一覽表

霍瑪吐背斜帶原油族組成均以飽和烴、芳烴為主,而非烴、瀝青質(zhì)含量較低;飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)大多大于70%,飽芳比一般大于10%(見表1)?？偟膩碚f,霍瑪吐背斜帶原油族組成具有“兩高一低”的特征,即高飽和烴含量、高飽芳比和低“非烴+瀝青質(zhì)”含量。整體呈現(xiàn)成熟度較高、有機(jī)質(zhì)為腐泥型的特點(diǎn)?？赏茢嗥渖湍纲|(zhì)較好,且沒有經(jīng)歷過明顯的生物降解作用。

1.2 飽和烴特征(正構(gòu)烷烴、類異戊烷烴分布特征)

圖1 研究區(qū)原油OEP頻率分布直方圖

霍瑪吐背斜帶正構(gòu)烷烴曲線分布型式為雙峰型,主峰碳為nC17～nC19、nC23～nC25,OEP(奇偶優(yōu)勢(shì)指數(shù))大多在1～1.1(見圖1),∑C21-/∑C22+平均值為1.05,這些指標(biāo)指示原油母質(zhì)來源既有低等水生生物也有高等陸生植物,且原油均為成熟油。

除獨(dú)山子背斜原油外,研究區(qū)其他背斜原油姥植比Pr/Ph均小于1,大多為0.4～0.8,Pr/nC17大多

為0.2～0.4,Ph/nC18大多為0.3～0.7,且含有β胡蘿卜烷和γ胡蘿卜烷,表明沉積環(huán)境為缺氧的超鹽度環(huán)境。而獨(dú)山子背斜原油姥植比Pr/Ph為0.4～1.7,且多大于1,Pr/nC17為0.3～1.5,Ph/nC18為0.2～1.0,不含β胡蘿卜烷和γ胡蘿卜烷。這些指標(biāo)表明除獨(dú)山子背斜原油較研究區(qū)其他背斜原油成熟度低,且獨(dú)山子背斜原油母質(zhì)沉積環(huán)境為弱氧化-弱還原環(huán)境[5-6]。因此,獨(dú)山子背斜原油與其他背斜原油可能來源于不同的烴源巖(見表2)。

表2 研究區(qū)原油飽和烴色譜參數(shù)

2 原油類型劃分

根據(jù)原油地球化學(xué)特征(見表3),霍瑪吐背斜帶原油可劃分為2類(A類、B類)。

表3 原油地化參數(shù)分類表

2.1 A類原油地化特征

A類原油分布范圍較廣,主要見于霍瑪吐地區(qū)以及安集海和呼圖壁地區(qū),出油層位以古近系紫泥泉子組為主。該類原油碳同位素較輕,大多在-27.94‰～-30.75‰之間,全油及族組分碳同位素組成芳烴＞非烴＞原油＞烷烴;Pr/Ph一般為0.47～1;三環(huán)萜烷含量較高,且三環(huán)萜烷中C19＜C20＜C21＜C23;C24四環(huán)萜烷含量低,C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷比值為0.25～0.79,均小于1.0;三環(huán)萜烷較五環(huán)萜烷含量高,比值一般為0.4～2.5,表示水生生物對(duì)母質(zhì)的貢獻(xiàn)較大;ααα-20R規(guī)則甾烷中C27、C29含量較高,C27、C28、C29呈“V”形分布,重排甾烷、孕甾烷有一定豐度,表明母質(zhì)以藻類等水生生物為主,且陸源有機(jī)質(zhì)也有貢獻(xiàn);此外,五環(huán)三萜烷中γ蠟烷/C30藿烷大于0.2,γ蠟烷指數(shù)較高,代表沉積環(huán)境為還原環(huán)境;C29甾烷20S/(20S+20R)為0.41～0.58,平均0.47;C29甾烷ββ/(ββ+αα)為0.46～0.63,平均0.57,表明該類原油成熟度較高。

2.2 B類原油地化特征

B類原油目前只見于獨(dú)山子背斜,出油層位以古近系沙灣組為主。該類原油全油碳同位素為-27.14‰～-27.82‰,全油及族組分碳同位素組成芳烴＞非烴＞原油＞烷烴;Pr/Ph值為0.78～1.78,一般大于1.0;三環(huán)萜烷中C19、C20、C21主要呈下降型分布,部分樣品為C19三環(huán)萜烷含量略低于C20、C21三環(huán)萜烷;五環(huán)三萜烷中的γ蠟烷/C30藿烷值一般為0.2 ～0.3,γ蠟烷含量較A類原油低;根據(jù)姥植比和γ蠟烷含量綜合判斷B類原油母質(zhì)沉積環(huán)境為弱氧化-弱還原環(huán)境; C24四環(huán)萜烷含量較A類原油高,C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷的比值0.74～2.35,一般大于1.0;三環(huán)萜烷較五環(huán)萜烷低,比值0.04～0.34;藿烷系列Ts/Tm值大致在0.6左右;規(guī)則甾烷呈C29＞C27＞C28的“V”字型分布模式,且藻甾烷含量高,C29甾烷20S/(20S+20R)值為0.33～0.43,平均值為0.38,C29甾烷ββ/(ββ+αα)為0.38～0.61,平均值為0.44,成熟度偏低,較A類原油小(見圖2)。

圖2 研究區(qū)原油成熟度圖

3 油源分析

圖3 A類原油與白堊系烴源巖碳同位素類型曲線對(duì)比

3.1 碳同位素(δ13C)組成對(duì)比

穩(wěn)定碳同位素δ13C在油源對(duì)比中被廣泛應(yīng)用。石油的同位素組成取決于原始有機(jī)質(zhì)性質(zhì)、生成環(huán)境和演化程度,不同成因的石油其同位素組成有較大差異[7]。A類原油碳同位素為-27.94‰～-30.75‰,比二疊系湖相源巖原油重,比古近系原油輕,與白堊系烴源巖更接近;B類原油碳同位素為-27.14‰～-27.82‰,較二疊系和白堊系源巖原油重,與古近系安集海河組烴源巖更接近。

碳同位素類型曲線對(duì)比結(jié)果顯示,霍002井紫泥泉子組原油可能與西5井白堊系烴源巖具有良好親緣關(guān)系;獨(dú)001井沙灣組原油可能與獨(dú)深1井安集海河組烴源巖具有良好親緣關(guān)系(見圖3～4)。

3.2 生物標(biāo)志化合物對(duì)比

白堊系烴源巖Pr/Ph較低,一般在0.7～1.0,Pr/nC17在0.3～0.4,Ph/nC18在0.3～0.4,m/z=91質(zhì)量色譜圖(見圖5)顯示伽馬蠟烷含量高,γ蠟烷/C30藿烷一般大于0.2,C30藿烷含量高而莫烷含量低,Tm有一定含量;m/z=217質(zhì)量色譜圖(見圖5)顯示ααα-20R規(guī)則甾烷中C29與C27含量幾乎相等,C27、C28、C29呈“V”形分布,有一定量的重排甾烷,β-胡蘿卜烷、孕甾烷亦很豐富;且根據(jù)盆地模擬結(jié)果白堊系烴源巖在新近紀(jì)已達(dá)成熟;整體來看,白堊系烴源巖質(zhì)量色譜圖與A類原油質(zhì)量色譜圖極為相似,都表現(xiàn)為低等水生生物貢獻(xiàn)為主的母質(zhì)來源和偏還原的沉積環(huán)境以及相對(duì)較高的成熟度。

圖5 綜合油源對(duì)比圖

古近系安集海河組烴源巖Pr/Ph為0.4～1.9,Pr/nC17在0.4～0.8,Ph/nC18在0.4～1.5,m/z=191質(zhì)量色譜圖(見圖5)顯示伽馬蠟烷含量較低,γ蠟烷/C30藿烷在0.2左右,莫烷有一定含量,Ts含量較低;m/z=217質(zhì)量色譜圖(見圖5)顯示ααα-20R規(guī)則甾烷中C27與C29含量幾乎相等,C27、C28、C29呈“V”形分布,重排甾烷含量極低,甲藻甾烷含量高。總體來說,安集海河組烴源巖質(zhì)量色譜圖與B類原油極為相似,都表現(xiàn)為水生生物和陸源有機(jī)質(zhì)的共同來源和弱氧化-弱還原的沉積環(huán)境以及相對(duì)偏低的成熟度。

4 結(jié)論

1)霍瑪吐背斜帶原油具有高飽和烴含量、高芳烴含量、低“非烴+瀝青質(zhì)”的特征,正構(gòu)烷烴曲線分布完整,多呈雙峰型,且OEP大都為1.0左右,顯示原油大多成熟且無生物降解作用。

2)霍瑪吐背斜帶原油或油砂提取物可分為2類:A類原油分布范圍較廣,包括霍爾果斯背斜、瑪納斯背斜、吐谷魯背斜、安集海背斜、呼圖壁背斜5個(gè)背斜的原油及油砂抽提物;B類原油僅分布在獨(dú)山子背斜。

3)不同類型原油來源不一致:A類原油各類地化指標(biāo)與下白堊統(tǒng)吐谷魯群烴源巖有較好匹配關(guān)系,表明其來自白堊系烴源巖;B類原油則與古近系安集海河組烴源巖有很好的一致性,表明其來自于安集海河組烴源巖。

[1]魏東濤,趙應(yīng)成,阿不力米提,等.準(zhǔn)噶爾盆地南緣前陸沖斷帶油氣成藏差異性分析[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2010,16(3):339-350.

[2陳書平,漆家福,于福生,等.準(zhǔn)噶爾盆地南緣構(gòu)造變形特征及其主控因素[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2007,81(2):151-157.

[3]達(dá)江,宋巖,柳少波,等.準(zhǔn)噶爾盆地南緣前陸沖斷帶油氣成藏組合及控制因素[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2007,29(4):355-360.

[4]阿布力米提,唐勇,李臣,等.準(zhǔn)噶爾盆地南緣前陸盆地白至系生油的新認(rèn)識(shí)[J].新疆石油地質(zhì),2004,25(4):446-448.

[5]侯讀杰,馮子輝.油氣地球化學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2011.

[6]盧雙舫,張敏.油氣地球化學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2008.

[7]王強(qiáng),付曉文,徐志明,等.穩(wěn)定碳同位素在油氣地球化學(xué)中的應(yīng)用及存在問題[J].天然氣地球科學(xué),2005,16(2):233-237.

[編輯] 洪云飛

TE122.13;TE122.14

A

1673-1409(2014)32-0005-04

2014-07-06

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05003-005)。

倪倩(1989-),女,碩士生,現(xiàn)主要從事油藏地質(zhì)方面的研究工作。

劉建(1965-),男,博士,高級(jí)工程師,現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)方面的教學(xué)與研究工作;E-mail:wh41832@hotmail.com。