塔北隆起輪東地區(qū)奧陶系原油地球化學(xué)特征

楊艷紅，張敏 （油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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）

張磊 （中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒841000）

自1989年開始塔北地區(qū)奧陶系的勘探以來，眾多學(xué)者已對塔北地區(qū)奧陶系的成藏問題進(jìn)行了綜合性的研究［1－9］。而關(guān)于輪東地區(qū)奧陶系原油地球化學(xué)特征的研究并未見到報(bào)道。筆者從烴源巖地球化學(xué)特征入手，收集了輪東地區(qū)不同井位的原油樣品，介紹了其不同的分布特征，為充分了解該區(qū)奧陶系原油的分布及其油源特征打下基礎(chǔ)。

輪東地區(qū)位于輪南潛山帶，處于塔北隆起輪南低凸起的中部。該凸起形成于晚加里東－早海西期，改造于印支－燕山期，整體構(gòu)造為北東－南西走向的巨型背斜，東西長80～100km，南北寬30～60km，面積4420km2，幅度1550m。背斜上面發(fā)育有2排斷壘帶4個斜坡帶和1個平臺區(qū)，研究區(qū)即位于輪東斜坡帶。

1 樣品與試驗(yàn)分析

該研究的8個原油樣品分別采集于輪東地區(qū)7口井。將原油沉淀瀝青質(zhì)后，直接進(jìn)行色譜－質(zhì)譜分析。色譜質(zhì)譜分析條件：儀器為HP6890GC／5973MSD氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀。色譜柱為HP52MS石英彈性毛細(xì)柱 （30m×0.25mm×0.25μm）。升溫程序?yàn)椋?0℃恒溫2min，從50℃至100℃的升溫速率為20℃／min，100℃至310℃的升溫速率為3℃／min，310℃恒溫15.5min。進(jìn)樣器溫度為300℃，載氣為高純氦，流速為1.04ml／min，掃描范圍為50～550amu。檢測方式為多離子掃描，電離電壓為70eV。

2 正構(gòu)烷烴和類異戊二烯烷烴系列的分布特征

正構(gòu)烷烴是原油中的一種主要的化學(xué)組分。輪東地區(qū)奧陶系原油的正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布完整，大部分碳數(shù)范圍在nC12～nC35，主峰碳分布在nC15～nC19，呈前單峰型或弱雙峰型分布，該區(qū)原油中以低碳正構(gòu)烷烴占優(yōu)勢，輕重比∑C－21／∑C＋22介于1.6～2.6，其OEP指數(shù)為1左右（見表1），沒有明顯的奇偶優(yōu)勢，表明原油的成熟度較高。該分布特征表明其有機(jī)質(zhì)來源可能以菌藻類等低等水生生物輸入為主。

姥鮫烷和植烷的比值 （Pr／Ph）是指示生源沉積環(huán)境的重要參數(shù)［10］。輪東地區(qū)原油飽和烴中Pr／Ph的比值介于0.63～0.81，指示其沉積環(huán)境為強(qiáng)還原環(huán)境。Pr／nC17和Pr／nC18比值相關(guān)圖通常用來研究原油的形成環(huán)境、母質(zhì)類型和成熟度［11－12］，該區(qū)的Pr／nC17和Pr／nC18值分別為0.14～0.39和0.20～0.65（見表1），鑒于輪東地區(qū)烴源巖沉積于奧陶紀(jì)，海水廣布，推測其烴源巖沉積環(huán)境為海相 （見圖1）。

表1 輪東地區(qū)奧陶系原油生物標(biāo)志化合物參數(shù)

3 甾烷類化合物分布特征

輪東地區(qū)奧陶系原油的甾烷類具有2種明顯不同的分布模式。

第1種原油以低的重排甾烷﹑高的C28規(guī)則甾烷為分布特點(diǎn)，以LG19和LN63井奧陶系原油最為典型 （見圖2（a）﹑圖2（b））。該類原油的C27重排甾烷／C27規(guī)則甾烷的分布范圍為0.17～0.36﹑C28規(guī)則甾烷含量較高，C28／C29規(guī)則甾烷比值分布范圍介于0.60～0.64（見表1）和較豐富的C29規(guī)則甾烷，（見圖2（a）﹑2（b）），前人研究表明早古生代烴源巖C29甾烷的相對含量較高可能與母質(zhì)類型有關(guān)［13－14］。研究區(qū)原油樣品具有明顯的C29甾烷優(yōu)勢，一般認(rèn)為C29甾烷優(yōu)勢是高等植物輸入的標(biāo)志，而早古生代沒有陸相高等植物，陸地維管植物在泥盆紀(jì)才開始大面積繁盛［15］；浮游綠藻和宏體褐藻熱模擬產(chǎn)物具有C29甾烷優(yōu)勢［16－17］，因此，該類原油的母質(zhì)來源可能還與浮游綠藻和宏體褐藻有關(guān)。C29甾烷20S／ （20S＋20R）和ββ／（ββ＋αα）比值可以指示原油的成熟度［18］。Huang 等［19］已把這2個參數(shù)0.25和0.27定為未成熟和低成熟的界限，0.42和0.43定為低成熟和成熟的界限。研究區(qū)的αααC29甾烷20S／（20S＋20R）值的分布范圍為0.47～0.49，指示為成熟原油特征，C29甾烷ββ／（αα＋ββ）值介于0.36～0.46（見表1），也反映了接近成熟原油或成熟原油的特征，這2個參數(shù)在指示成熟度上具有一致性。具有這類甾烷分布特征的原油，往往4－甲基甾烷和甲藻甾烷較發(fā)育 （見圖3（a）和圖3（b））。這些資料說明，藻類是輪東地區(qū)原油的重要成油母質(zhì)。

第2種原油的甾烷類分布則以重排甾烷豐度較高，而C28規(guī)則甾烷含量明顯較低為特征，以LG38井﹑LG391井奧陶系原油為代表 （見圖2（c）﹑圖2（d））。C27重排甾烷／C27規(guī)則甾烷的分布范圍為0.62～1.1，明顯高于第1類原油，而C28／C29規(guī)則甾烷明顯較低，為0.39～0.58。αααC29甾烷20S／（20S＋20R）值介于0.49～0.58，平均值為0.55，C29甾烷ββ／（αα＋ββ）值分布在0.49～0.60，平均值為0.57（見表1），表明原油為成熟度較高的原油，由以上參數(shù)可知該類原油的異構(gòu)化參數(shù)所指示的成熟度要比第1類原油的高。這種原油中的4－甲基甾烷豐度較低，且甲藻甾烷極不發(fā)育 （見圖3（c）和圖3（d）），以輪古38井﹑輪古391井奧陶系原油為代表。

圖1 輪東地區(qū)奧陶系原油Pr／nC17和Ph／nC18關(guān)系圖

圖2 輪東地區(qū)原油甾烷分布特征

4 萜類化合物分布特征

輪東地區(qū)奧陶系原油的萜烷類也具有2種明顯不同的分布模式。

第1種原油的萜烷類化合物的分布特征是：在藿烷類與三環(huán)萜烷的相對豐度上，三環(huán)萜烷系列的豐度較低，呈現(xiàn)出相似的分布特征，即是以C23為主峰碳的正態(tài)分布，為典型的海相原油的特征。Ts／Tm 比值介于0.68～1.14，C29Ts／C29降藿烷的比值介于0.29～0.43（見表1），2個參數(shù)具有很好的一致性，可能都受成熟度的影響；藿烷總體濃度較高，但C32以上升藿烷相對豐度較低。伽馬蠟烷含量較高，相對豐度與C31升藿烷大致相當(dāng) （見圖4（a）和圖4 （b）），已有的研究表明，高含量的伽馬蠟烷指示了源巖的咸水相的沉積環(huán)境［20］。

第2種原油的甾烷分布模式相對應(yīng)的萜烷類化合物分布特征是三環(huán)萜烷豐度高，也呈現(xiàn)出以C23為主峰碳的正態(tài)分布，為海相原油特征，Ts／Tm比值分布在1.06～8.20，平均值為3.87，C29Ts／C29降藿烷的比值介于0.45～1.57，平均值為1.13 （見表1），2個參數(shù)的高值則可能與高的成熟度有關(guān)，與前面的甾烷成熟度參數(shù)是一致的。在m／z＝191質(zhì)量色譜圖中，三環(huán)萜烷相對豐度明顯高于藿烷類五環(huán)萜類 （見圖4（c）﹑4（d）），高豐度的三環(huán)萜烷可能與母質(zhì)來源﹑成熟度和運(yùn)移分餾等作用有關(guān)。

以上是從原油生物標(biāo)志物分子角度研究的，現(xiàn)在從兩類原油的甾藿烷絕對濃度來分析，分析表明：具有C28甾烷發(fā)育﹑重排甾烷豐度低﹑甲基甾烷和4－甲基甾烷豐富的原油，其萜類化合物的絕對濃度高。而另一類原油則以甾萜類絕對濃度明顯較低為特點(diǎn) （見圖5）。當(dāng)油藏中存在這兩類原油的混合作用情況時(shí)，兩類原油化合物豐度的差異，為這種作用過程的研究提供了重要參考和借鑒，同時(shí)也為成藏特征的研究提供了重要信息。

圖3 輪東地區(qū)原油甲基甾烷分布特征

圖4 輪東地區(qū)原油三環(huán)萜烷和三萜烷分布特征

圖5 輪東地區(qū)奧陶系原油化合物濃度與C27重排甾烷／C27規(guī)則甾烷關(guān)系圖

根據(jù)前人研究，塔里木盆地古生界主要發(fā)育寒武系和中上奧陶統(tǒng)2套烴源巖，這2套烴源巖各自的地球化學(xué)特征已得到了廣泛的認(rèn)可［21－23］。通過生物標(biāo)志物組合特征和油源對比表明，第1類原油來源于寒武系烴源巖，第2類原油來源于中上奧陶統(tǒng)烴源巖。

5 結(jié)論

1）第1類原油以重排甾烷豐度低﹑C28規(guī)則甾烷含量高﹑甲藻甾烷和4－甲基甾烷較發(fā)育，其對應(yīng)的萜烷類化合物為三環(huán)萜烷含量低，藿烷豐度較高和伽馬蠟烷的相對豐度較高為特點(diǎn)，來自寒武系烴源巖。

2）第2類原油以重排甾烷豐度高﹑C28規(guī)則甾烷含量低﹑甲藻甾烷和4－甲基甾烷較不發(fā)育，其對應(yīng)的三環(huán)萜烷豐度相對較高，藿烷豐度較低，伽馬蠟烷含量較低為特點(diǎn)，來自中－上奧陶統(tǒng)烴源巖。

3）這2種分布特征差異主要反映了它們在來源特征上的差異。

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