Bongor盆地潛山原油地球化學特征研究

馮 銳　文志剛　溫 馨

(長江大學地球環(huán)境與水資源學院， 武漢 430100)

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Bongor盆地潛山原油地球化學特征研究

馮 銳文志剛溫 馨

(長江大學地球環(huán)境與水資源學院， 武漢 430100)

通過Bongor盆地潛山原油樣品的GC、GCMS分析，研究原油的生物標志化合物組成和地球化學特征。研究區(qū)潛山原油各樣品的地球化學特征相似，原油正構烷烴分布較為完整。根據(jù)飽和烴生物標志化合物參數(shù)和芳烴系列成熟度參數(shù)，確定Bongor盆地潛山原油已達到成熟階段。潛山原油形成于弱氧化-弱還原和淡水-微咸水的湖相沉積環(huán)境，其生源母質(zhì)主要為高等陸源植物。

潛山原油； 地球化學特征； 生物標志化合物；Bongor盆地

乍得是非洲重要的油氣勘探地區(qū)。乍得H區(qū)塊的勘探開發(fā)權全部由中國石油公司所擁有，是CNODCCNPC(中國石油天然氣勘探開發(fā)公司中國石油天然氣集團公司)實施“走出去”戰(zhàn)略以來爭取到的勘探開發(fā)面積最大的項目。Bongor盆地作為乍得H區(qū)塊唯一結構完整的盆地，其石油資源相當豐富。

當前，石油工業(yè)正從常規(guī)油氣開發(fā)向非常規(guī)油氣開發(fā)發(fā)展。潛山油氣藏作為一種特殊類型的基巖油氣藏，是位于區(qū)域不整合面之下的較老地層的突起含油體。本次研究將分析Bongor盆地潛山原油的地球化學特征，以填補該地區(qū)潛山油氣藏研究的空白，對該地區(qū)下一步油藏開發(fā)研究提供一定參考。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

Bongor盆地位于乍得西南部、中非剪切帶中段北側，是受中非剪切帶影響而發(fā)育起來的中新生代陸內(nèi)裂谷盆地。Bongor盆地呈近東西走向，長約280km，寬約40～80km，面積約1.8×104km2[1]。盆地基底主要由前寒武系的變質(zhì)巖組成，其中沉積了綿延上萬米的中、 新生界陸相碎屑巖地層，包括下白堊統(tǒng)、第三系和第四系。

2　原油地球化學特征

2.1原油物性

此次研究中的9個樣品均取自Bongor盆地潛山原油，比重指數(shù)(API，美國常用API度來表示石油的密度)分布范圍為24.60～35.54，均值為30.36(換算成15.5 ℃時的原油密度為0.87gm3)。潛山原油樣品族的組成也表現(xiàn)出相似的特征，樣品族各組分中飽和烴的含量最高，芳烴、非烴、瀝青質(zhì)相對較少，飽芳比分布范圍為3.21 ～ 4.78。表1所示為潛山原油樣品物性統(tǒng)計表。

2.2原油生物標志物特征

2.2.1鏈烷烴

原油中的鏈烷烴主要包括正構烷烴和植烷系列，其中植烷系列則以姥鮫烷(Pr)和植烷(Ph)為代表[2]。潛山原油正構烷烴分布較為完整，呈雙峰型(后主峰)，主峰碳包括C23—C28。碳優(yōu)勢指數(shù)(CPI)分布范圍為0.93～1.16，奇偶優(yōu)勢指數(shù)(OEP)分布范圍為0.90～1.10，表明原油正構烷烴無明顯的奇偶優(yōu)勢[2]。PrnC17與PhnC18色譜分析參數(shù)受多方面因素的影響，其值不僅可以反映原油的成熟度、生物降解特征，而且可以反映生油母質(zhì)沉積環(huán)境的氧化還原性，其相關圖常用于區(qū)分不同成因類型的原油。PrPh比值為1.65～2.48，均值為1.91。姥鮫烷的優(yōu)勢表現(xiàn)說明，原油形成于弱還原-弱氧化環(huán)境。

表1　潛山原油樣品物性統(tǒng)計表

2.2.2甾烷

甾烷類化合物是原油和烴源巖提取物中最為常見的一類重要生物標志物，主要反映藻類生源母質(zhì)的貢獻，并提供對原油成熟度有價值的信息。該系列化合物作為沉積物的生物指紋，可用于標志沉積有機質(zhì)母質(zhì)、沉積環(huán)境和成熟度，在油氣勘探研究中應用廣泛[3-5]。

甾烷異構體比值是反映原油成熟度的有效指標。其中，C2920S峰面積和與C2920R峰面積和的比值簡稱為C2920S20(S+R)；C29ββ峰面積與C29αα峰面積和的比值簡稱為C29ββ(αα+ββ)。C2920S20(S+R)與C29ββ(αα+ββ)的關系可有效描述烴源巖或原油的成熟度。

潛山原油甾烷成熟度參數(shù)統(tǒng)計表明，除了BaobabC-3、RaphiaS-11井的原油整體成熟度相對較低，研究區(qū)原油整體上仍屬于成熟原油。圖1所示為潛山原油甾烷相關成熟度參數(shù)圖。雖然單個原油樣品間成熟度存在一定差異，但整體上原油成熟度平面分布規(guī)律性并不明顯，表明研究區(qū)潛山原油未發(fā)生大規(guī)模的長距離橫向運移。

圖1　潛山原油甾烷相關成熟度參數(shù)圖

規(guī)則甾烷中，以C29規(guī)則甾烷系列占絕對優(yōu)勢。C27、C28和C29規(guī)則甾烷的ααα-20R構型呈反“L”型分布，ααα-20RC27C29甾烷值范圍為0.20～0.46，均值為0.35，這些現(xiàn)象均表明了陸源有機質(zhì)對成烴的主要貢獻。

2.2.3五環(huán)三萜烷

原油樣品中的五環(huán)三萜類主要包括藿烷類和伽馬蠟烷等，藿烷類和伽馬蠟烷來源于細菌，而伽馬蠟烷是咸水湖相沉積環(huán)境的特征生物標志化合物，同時也用來指示水體分層。常用伽馬蠟烷指數(shù)(伽馬蠟烷與C30藿烷峰面積比值)來表征伽馬蠟烷的相對含量，它是反映沉積水體鹽度的良好指標。伽馬蠟烷指數(shù)值越高，表明沉積環(huán)境水體的鹽度也越高[6]。

Mimosa-9井樣品原油以C24三環(huán)萜烷為主峰，而其他8個樣品原油都以C23三環(huán)萜烷為主峰，藿烷類中所有樣品都以C30藿烷為主峰。

TsTm與C29Ts(C29Ts+C29降藿烷)是常用的藿烷系列成熟度參數(shù)，兩者都隨成熟度的提高而增大。研究區(qū)潛山原油TsTm比值分布范圍為0.32～4.21，均值為1.29；C29Ts(C29Ts+C29降藿烷)比值分布范圍為0.12～0.53，均值為0.23。二者數(shù)值分布范圍較寬，并具有較好的正相關性，表明其原油成熟度可能存在一定差異。

研究區(qū)潛山原油伽馬蠟烷指數(shù)值分布范圍為0.23～0.38，均值為0.32，與渤海灣盆地、松遼盆地等典型淡水-半咸水湖相原油具有可比性。這說明研究區(qū)潛山原油生烴母巖形成于淡水-微咸水的沉積環(huán)境。

2.3芳烴系列

芳烴類生物標志化合物是原油和生油巖中的重要組成部分，由數(shù)百種化合物組成，蘊含豐富的地球化學信息[7-9]。它可以作為母質(zhì)來源、熱成熟度、沉積環(huán)境和油氣運移的有效辯識指標，是飽和烴地球化學研究成果的重要補充和佐證。但是其研究遠沒有飽和烴中的生物標志物研究那么深入，其中很大一部分化合物仍未被人們所認識；部分已經(jīng)被認知的化合物(如萘、菲等)中，其前身物來源廣泛，也不具明確的生源意義。

潛山原油芳烴中檢出了萘系列、菲系列、屈系列、聯(lián)苯系列、三芴系列及三芳甾系列化合物，同時還檢出了標志卡達烯、芘等典型的高等植物輸入的芳烴類化合物，反映出研究區(qū)原油的母源輸入有高等植物的貢獻[10-11]。

根據(jù)甲基菲指數(shù)(MPI-1)換算[12]得到的原油成熟度指標RC表明(見表2)，潛山原油樣品換算得到的RC值分布范圍為0.74%～1.07%，均值為0.88%，厚油為成熟原油。

表2　潛山原油菲系列成熟度相關指標

注：MPI-1=[1.5×ω(2-甲基菲+3-甲基菲)]ω(菲+1-甲基菲+9-甲基菲));RO<1.35%時，RC=0.6×ω(MPI-1)+0.40；RO>1.35%時，RC=-0.6ω(MPI-1)+2.30。

三芳甾烷的分布特征和三芳甾烷C26(20S)C28(20S)比值是物源輸入或沉積環(huán)境的有效標志。淡水環(huán)境下形成的有機質(zhì)中三芳甾烷C28占有一定的優(yōu)勢，而在咸水、半咸水環(huán)境中形成的有機質(zhì)中三芳甾烷C26的豐度較高。Bongor盆地潛山原油三芳甾烷C26(20S)C28(20S)比值分布范圍為0.27～0.44，均值為0.28，同樣也表明生油母質(zhì)沉積環(huán)境為淡水-微咸水湖相環(huán)境。

芳烴中的芴(F)、硫芴(SF)和氧芴(OF)類化合物具有相似的分子結構，常被稱為三芴系列化合物。三芴系列化合物可能來源于相同的母質(zhì)，在弱氧化和弱還原環(huán)境中氧芴含量較高，在正常還原環(huán)境中芴系列較為豐富，在強還原環(huán)境中則硫芴占優(yōu)勢[13]。潛山原油三芴系列化合物中均以芴系列為主，其相對含量分布范圍為49.67%～62.98%，均值為58.89%；其次為硫芴系列，相對含量分布范圍為24.99%～33.94%，均值為27.38%；氧芴系列含量較低，相對含量分布范圍為11.29%～16.50%，均值為13.73%。這些數(shù)據(jù)表明，潛山原油生烴母質(zhì)沉積環(huán)境為陸相淡水湖相沉積。

3　結　語

Bongor盆地潛山原油族組成中飽和烴含量最高，芳香烴含量相對較低，飽芳比相對較大。色譜峰為后主峰型，三環(huán)萜烷主要以三環(huán)萜烷C23為主峰；三環(huán)萜烷藿烷<1，且都以C30藿烷為主峰，規(guī)則甾烷系列中C29規(guī)則甾烷占絕對優(yōu)勢。

飽和烴生物標志化合物和芳烴系列化合物研究表明，Bongor盆地潛山原油生源母質(zhì)來源于淡水 - 微咸水湖相環(huán)境的陸源高等植物，沉積環(huán)境為弱氧化-弱還原環(huán)境。

飽和烴參數(shù)和芳烴參數(shù)顯示，研究區(qū)潛山原油主體達到成熟階段，平面成熟度變化不大，說明未發(fā)生大規(guī)模長距離橫向運移。

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TheStudyonGeochemicalCharacteristicsofBuriedHillOilinBongorBasin

FENG RuiWEN ZhigangWEN Xin

(School of Earth Environment and Water Resources, Yangtze University, Wuhan 430100, China)

TheburiedhilloilsamplesinBongorBasinwassystematicallyanalyzedwiththeirbiomarkerscompoundsandgeochemistrybyusingGC,GC/MStechniques.Theresultsshowthattheseburiedhilloilsamplesoftheresearchareahavethesimilargeochemicalcharacteristicsandkeepthecompleteoilcomponents.Meanwhile,saturatedhydrocarbonbiomarkersandtheseriesofaromatichydrocarboncompoundsindicatethattheburiedhilloilsinBongorbasincometothematurelevel.Theburiedhilloilsaregeneratedpredominantlyintheenvironmentofweakoxidation-weakreducingwaterandfreshwater-micro-saltwater.Itsorganicmatterismainlythehigherterrestrialplants.

theburiedhilloil;geochemicalcharacteristic;biomarkers;Bongorbasin

2015-11-16

國家油氣重大專項“中國近海烴源巖與油氣研究”(2008ZX05023-001-03)；中石油科技創(chuàng)新基金“中國西部典型高酸值油藏成因機理”(2008D-5006-01-10)

馮銳(1989 — )，男，長江大學地球環(huán)境與水資源學院在讀碩士研究生，研究方向為油氣地質(zhì)、地球化學。

P618

A

1673-1980(2016)04-0051-04