斷塊油田古近系原油特征對(duì)比及分類評(píng)價(jià)

吳兆徽 徐守余 吳穎昊 吳進(jìn)喜 王子松 李偉忠 牛麗娟

摘 要：斷塊油田由于斷裂輸導(dǎo)體系豐富，原油往往來自于多個(gè)生烴凹陷或多套烴源巖，從而使得成熟度不同的油性混雜。這不僅造成原油歸類難度大，而且使原油成熟度評(píng)價(jià)困難，因此需要使用比往常更多指標(biāo)進(jìn)行了綜合分析。此次選取了斷裂體系豐富的斷階帶上的多個(gè)油田，使用原油碳同位素、族組分、異構(gòu)烷烴，以及很多非常規(guī)的甾類和萜類化合物指標(biāo)，對(duì)多層位多區(qū)域的原油進(jìn)行了歸類，并對(duì)原油成熟度評(píng)估。測(cè)試發(fā)現(xiàn)原油的δ13C在Es3層段較高，Es1較低，Ed最低。從族組分上看，飽和烴比例最大，即以優(yōu)質(zhì)原油為主。通過各類標(biāo)志物分析可將原油可分3類，Ⅰ類油δ13C較輕，Pr占優(yōu)勢(shì)，Ts/Tm值約1.9，C27、C28、C29甾烷呈L或V型，屬于成熟油，來自Es3段生烴母質(zhì)；Ⅱ類油δ13C也較輕，Pr含量比Ph高，Ts/Tm小于1.0，甾烷呈V型或倒L型，來自Es1下段生烴母質(zhì)，綜合評(píng)價(jià)部分屬于成熟原油，部分屬于低成熟重質(zhì)油；Ⅲ類油則為性質(zhì)介于兩者之間的混合型原油，總體評(píng)價(jià)為高成熟度優(yōu)質(zhì)原油。

關(guān) 鍵 詞：原油類型；族組分；萜烷；甾烷；成熟度評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TE 124 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）04-0742-04

Abstract： In a fault block oil field with many pathways of fractures， crude oil is usually derived from multiple hydrocarbon sags or many oil-source layers， which results in mixed oils of different maturities. Therefore， characteristic description and classification of crude oil are difficult， and the maturity and quality of oil is not easy to be evaluated. In order to solve these problems， more indicators and parameters are found and used. In this paper， by using carbon isotopes， group compositions， isomeric alkanes， steranes and terpenes compounds， and corresponding analysis plots， the characteristics of crude oil were analyzed and classified， and the maturity was evaluated. The results show that the carbon isotopes of oil in Es3 layer are higher， that in lower Es1 is lower， and that in Ed is the lowest. As for group compositions， the saturated hydrocarbon content is high. Through comprehensive analysis of biomarkers， the crude oil can be classified into three classes. Type I oil is derived from Es3 oil-source rock and its carbon isotopic range is wide. Its Pr is dominant； Ts/Tm is around 1.9； C27， C28 and C29 sterane is L or V shape， which is generally evaluated as matured oil. Type Ⅱ oil is mainly from Es1 hydrocarbon source rocks； its carbon isotope is low； Pr is dominant； Ts/Tm<1.0 and sterane type is V or inverted L type； comprehensive evaluation shows that the oil type is partly matured light oil， partly low-matured heavy oil. Parameters of type Ⅲ oil are between them. It is overall evaluated as high-matured high-quality light oil.

Key words： Oil type； Group compositions；Terpenoids； Steroids； Oil maturity evaluation

許多專家學(xué)者通過對(duì)比原油的生物標(biāo)志化合物，優(yōu)選出了許多不同指標(biāo)和參數(shù)進(jìn)行原油分類對(duì)比。例如，楊振峰等（2015）利用了C24四環(huán)/C26三環(huán)萜烷、三環(huán)萜中C20、C21、C23的相對(duì)含量參數(shù)，根據(jù)生油母質(zhì)差異，對(duì)原油進(jìn)行分類[1]。胡健等（2015）則利用油砂抽提物中檢測(cè)出的三芴化合物、三芳甾烷，以及常規(guī)甾萜烷等生物標(biāo)志物對(duì)原油進(jìn)行對(duì)比分析[2]。劉俊田等（2015）利用γ-蠟烷、β-胡蘿卜烷、孕甾烷等一些系列相對(duì)特殊的參數(shù)進(jìn)行的原油分類[3]。針對(duì)多源巖、多成藏期復(fù)雜情況，冀冬生等（2015）利用了碳同位素、正構(gòu)烷烴和多種標(biāo)志物分析油源并進(jìn)行原油分類[4]。劉高紅等（2014）則重點(diǎn)使用“三芴”三角圖、萜烷（C19+C20）/C23、甾烷C29/C27等指標(biāo)[5]，進(jìn)行原油成因類型劃分。葛海霞等（2015）則根據(jù)碳同位素、族組分、Ts/17α-藿烷和苝的相對(duì)豐度，按生烴母質(zhì)差異對(duì)原油進(jìn)行了分類[6]。有些學(xué)者甚至用到了菲系列和?系列的極為特殊的化合物進(jìn)行原油類型劃分[7，8]。然而，一些參數(shù)的特征或標(biāo)志化合物的性質(zhì)不夠穩(wěn)定[9]，綜合對(duì)比效果不佳，因此原油地球化學(xué)特征參數(shù)雖然豐富多樣[10-13]，但仍需選取合適的指標(biāo)用于對(duì)比，以便總結(jié)規(guī)律，對(duì)原油進(jìn)行合理歸類。

此次以CB斷階帶作為斷塊油田的典型代表，研究斷裂帶和相鄰的斷裂帶之間的原油特征。研究區(qū)的油源來自兩個(gè)生烴凹陷，烴源巖主要在沙三段和沙一下段，有充足的油源供給。此外由于研究區(qū)存在多個(gè)油田，油源多、斷裂體系復(fù)雜，且不同區(qū)塊有不同油源，因此根據(jù)母巖差異進(jìn)行的原油分類和油源不清等問題一直存在，故對(duì)原油主要特征和油源問題進(jìn)行了細(xì)致分析，用到比常規(guī)更多的原油特征參數(shù)進(jìn)行比較，在全面分析原油特征的基礎(chǔ)上，劃分原油類型并明確油源。

1 原油特征對(duì)比

1.1 原油碳同位素特征及對(duì)比

對(duì)于具有相同油源的不同地區(qū)原油，碳同位素δ13C含量的差距通常在3%以內(nèi)[14]，因此可以通過比較δ13C，判斷原油的親緣關(guān)系[15]。通過對(duì)埕北斷階帶不同油田、不同層系烴源巖抽取物分析發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域油的δ13C存在較大差距，Es3原油δ13C普遍偏高，Es1原油δ13C則較輕，Ed原油δ13C最輕。張東-張東東地區(qū)范圍較廣，變化范圍也較大（圖1）。羊二莊地區(qū)沙一段原油和張東地區(qū)沙三段原油δ13C差距大于3%，可以看出兩者無親緣關(guān)系。

1.2 原油族組份特征及對(duì)比

原油族組份與生烴母質(zhì)對(duì)應(yīng)，不同類型母質(zhì)的原油族組分會(huì)有所差別[16，17]。研究區(qū)各地區(qū)原油族組分略微不同，以張東地區(qū)為例，該地區(qū)原油飽和烴含量不穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)較大的變化，一般在49%～64%之間，最高可達(dá)95%，該區(qū)域東部也存在大量飽和烴（圖2）；對(duì)關(guān)家堡和張東地區(qū)原油對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，關(guān)家堡地區(qū)飽和烴含量通常在25%～55%之間，不如張東地區(qū)高，但芳烴和非烴類瀝青質(zhì)含量到該地區(qū)明顯增加；歧南3井的飽和烴通常在60%以上、80%以下，南大港飽和烴含量與此類似，可看出歧南凹陷較為成熟的原油的分布趨勢(shì)，大致沿南大港斷層；羊二莊與歧南相似，飽和烴約70%。

1.3 原油異戊二烯烴特征及對(duì)比

異戊二烯烴結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，不易被破壞，因而可準(zhǔn)確反映原油性質(zhì)[18]，因此進(jìn)行對(duì)比時(shí)，可以此為指標(biāo)。該標(biāo)志物用的指標(biāo)是Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18，工區(qū)內(nèi)含油條件最好的張東、張東東地區(qū)原油可明顯分為兩類，原油可以初步分為兩類。張東地區(qū)的姥植比在0.6～1.8之間（圖3）。

這既說明偏高的成熟度，也反映其成因和來源不同，它來自凹陷內(nèi)低成熟度的沙一段生油母質(zhì)，而其它油樣則來自于沙三段成熟度較高的生油母質(zhì)。

1.4 原油甾萜類化合物特征及對(duì)比

兩大生烴凹陷歧口凹陷和歧南凹陷的原油以及烴源巖中的成分存在一些差異，表現(xiàn)為甾萜略微不同（圖4）。歧口凹陷主力源巖TsTm、四環(huán)萜烷絕對(duì)值較小。

在工區(qū)三級(jí)斷階帶上，張東和關(guān)家堡等油氣構(gòu)造是工區(qū)最主要的含油區(qū)域。該區(qū)域沙三段原油4環(huán)萜較少而5環(huán)萜富集，例如莊海地區(qū)原油就與Es3烴源巖有很多相似性。羊二莊南部區(qū)域原油三環(huán)萜較少，Ts/Tm 1，γ蠟烷比例極小，甾烷呈V型。以莊淺1井內(nèi)的原油為例，就與歧南地區(qū)的凹陷沙一段烴源巖具有很多類似的屬性。關(guān)家堡和羊二莊北部區(qū)域的甾烷主要表現(xiàn)為膽甾烷和異膽甾烷中C27、C28、C29甾烷呈現(xiàn)出V的形態(tài)，C27/C29值比張東東地帶對(duì)應(yīng)值高，同時(shí)具有低成熟度和高成熟度的原油，說明是兩凹陷混源。

2 原油類型

來自同一烴源巖層的原油，雖然生烴母質(zhì)相同，但在運(yùn)移聚集過程中會(huì)發(fā)生氧化、降解等一系列反應(yīng)，然而異戊二烯烴、碳同位素及一些甾萜類物質(zhì)比較穩(wěn)定[19-21]，以20R規(guī)則甾烷C27/C29、C28/C29、伽馬蠟烷 藿烷為例，其特征取決于其生成時(shí)的地質(zhì)環(huán)境條件，能夠有效防止微生物的降解作用，所以其相關(guān)的油源指標(biāo)系數(shù)較好。針對(duì)這一參數(shù)，可以把研究區(qū)原油劃分為下列三種（圖5）。

Ⅰ類原油，δ13C較輕，介于-30.5‰～-29‰，Pr占優(yōu)勢(shì)。三環(huán)萜C19/C21>0.5，C26相對(duì)于C24四環(huán)萜烷的含量較低；Ts/Tm<1.0；伽馬蠟烷/C31藿烷比值小于0.25；甾烷以ααα-20R甾烷為主，其它甾烷含量低，重排甾烷也低，C27、C28、C29甾烷呈V型，豐度差別不大，20R甾烷C27/C29在0.7～0.9之間，C28/C29比值在0.7和1.0之間；有一定含量的甲藻甾烷，甲藻甾烷/C29甾烷一般小于0.2。因此綜合評(píng)估該類原油屬于低成熟原油。

Ⅱ類原油，δ13C較重，介于-29‰～-26‰，異構(gòu)烷烴分布范圍廣，Pr/Ph基本上在0.8～1.6之間。三環(huán)萜烷含量變化較大，三環(huán)萜烷C19/C21一般小于0.3，C26相對(duì)于C24四環(huán)萜烷的含量高，兩者比值一般在1.0和2.5之間；Ts/Tm在1左右；ααα-20R膽甾烷含量較高；20R甾烷C27/C29略高于I類原油，因此該類原油多數(shù)是成熟原油，同時(shí)部分存在低成熟原油。

Ⅲ類原油，δ13C組成變化大，介于-29‰～-25‰，Pr占優(yōu)勢(shì)；三環(huán)萜C19/C21<0.5；Ts/Tm在1.9附近；甾烷C27、C28、C29為L(zhǎng)形態(tài)，豐度差別大；北部地區(qū)原油4-甲基C30甾烷比例較大，歧南地區(qū)則小些，因此，該類原油總體上應(yīng)屬于高成熟度優(yōu)質(zhì)原油。

3 結(jié) 論

（1）由于生烴母質(zhì)不同，使得原油特征有明顯差異，并將原油分為三類。Ⅰ類原油δ13C范圍較重，Pr占優(yōu)勢(shì)，其它三環(huán)萜烷含量也具有較強(qiáng)的可變性，Ts/Tm值約為2.0，C27、C28、C29表現(xiàn)為L(zhǎng)或V型，來自沙三段生烴母質(zhì)，屬成熟輕質(zhì)原油。Ⅱ類原油δ13C較小，Pr有優(yōu)勢(shì)，Ts/Tm<1.0，C27、C28、C29甾烷呈V或倒L形態(tài)，來自沙一下生烴母質(zhì)，屬于低成熟原油。Ⅲ類原油的性質(zhì)在Ⅰ類和Ⅱ類原油之間，總體評(píng)價(jià)為高成熟度優(yōu)質(zhì)原油。

（2）原油之間的對(duì)比和分類，使用了比常規(guī)更多的特殊指標(biāo)參數(shù)，例如αββ異膽甾烷含量、20R甾烷C27/C29、4-甲基甾烷/C29甾烷、甲藻甾烷/C29甾烷、伽馬蠟烷/C31藿烷、20R甾烷C27/C29、三環(huán)萜烷C19/C21等參數(shù)，綜合運(yùn)用這些參數(shù)能較好對(duì)比原油類型差異，同時(shí)有利于對(duì)原油成熟度進(jìn)行歸類評(píng)價(jià)。

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