西藏倫坡拉盆地原油地球化學特征

李一騰，葉加仁，曹 強，劉一茗，劉中戎

(1. 構造與油氣資源教育部重點實驗室， 湖北 武漢 430074；2.中國地質大學(武漢)，湖北 武漢 430074；3.中國石化勘探分公司，四川 成都 610041 )

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西藏倫坡拉盆地原油地球化學特征

李一騰1，2，葉加仁1，2，曹 強1，2，劉一茗1，2，劉中戎3

(1. 構造與油氣資源教育部重點實驗室， 湖北 武漢 430074；2.中國地質大學(武漢)，湖北 武漢 430074；3.中國石化勘探分公司，四川 成都 610041 )

基于倫坡拉盆地的原油地球化學資料，在原油物性特征歸納和類型劃分的基礎上，系統分析了原油族組成、碳同位素、輕烴、飽和烴和芳烴等地球化學特征。結果表明：倫坡拉盆地原油存在稠油和常規(guī)油2種類型，稠油為常規(guī)油遭受輕微或重度的生物降解作用后形成；生油源組成以藻類為主，亦有陸生高等植物輸入貢獻，母質類型屬于腐泥型—腐殖腐泥型，形成于強還原高鹽度咸水湖盆環(huán)境；原油為低成熟—成熟階段產物。研究結果為盆地原油的成因與分布認識及油源對比提供了科學依據，具有重要的研究意義。

稠油；生物降解；生物標志化合物；倫坡拉盆地；西藏地區(qū)

0 引 言

倫坡拉盆地是西藏地區(qū)目前唯一獲得工業(yè)油流的新生代陸相盆地，具有較大的油氣勘探潛力[1]。倫坡拉盆地位于青藏高原中部，沿班公湖—怒江縫合帶東西向展布，面積約為3 600 km2[2]。盆地晚期，由于南北方向擠壓，在盆地南北緣發(fā)生逆沖推覆，整體抬升剝蝕[3]，現今呈現南北分帶、東西分塊的構造格局。盆地新生界自下而上發(fā)育古近系始新統牛堡組一、二、三段和漸新統丁青湖組一、二、三段及第四系，其中牛二段和牛三段是該盆地主要勘探目的層。盆地的原油地球化學特征缺乏系統研究，一定程度上制約了該區(qū)油氣勘探。該文基于XL1、XL4、XL5和Z1等老井和新鉆遇的W1井的原油地球化學資料，系統分析了原油的地球化學特征，討論了原油的母質來源、沉積環(huán)境和原油成熟度，旨在為倫坡拉盆地原油的成因與分布認識及油源對比提供科學依據。

1 原油物性特征及分類

倫坡拉盆地原油物性差異大，密度為0.875 5～1.089 5 g/cm3，黏度為47.39～3 002.30 mPa·s；原油含硫量為0.15%～2.24%，含蠟量為2.17%～26.92%，多大于5.00%，符合陸相石油特征；凝固點主要為-4～45 ℃。

綜合國內外重質油劃分方案[4]及研究區(qū)的勘探開發(fā)條件，該文將密度不小于0.9 g/cm3的原油劃歸為稠油。據該標準，平面上，倫坡拉盆地已發(fā)現的8個油藏，主要集中在盆地南北邊緣，僅1個油藏為常規(guī)油藏，其余7個均屬稠油油藏；縱向上，原油分布具有“上稠下稀”的特征，稠油埋深多小于1 500 m，而常規(guī)油藏埋深均大于1 300 m。

2 原油地球化學特征

2.1 原油族組成及碳同位素特征

倫坡拉盆地2種類型原油的族組成存在較大的差異。稠油的非烴含量較高(41.10%～76.22%)，飽和烴含量相對較低(大部分小于35.55%)，飽芳比相對較低(多小于2.00)；而常規(guī)原油的非烴+瀝青質含量低(27.71%～37.52%)，飽和烴含量高(41.74%～52.88%)，飽芳比相對較高(1.54～2.72)。

研究區(qū)原油碳同位素值(δ13C)為-28.04‰～-25.43‰，總體表現偏高，具一般陸相原油(-28.00‰～-24.00‰)的特征，且稠油樣品的全油、飽和烴、芳烴、膠質和瀝青質的δ13C值均較常規(guī)原油的同位素值略高。

2.2 原油輕烴地球化學特征

通過對8個原油樣品的C5—C8輕烴化合物進行統計分析表明(表1)，倫坡拉盆地原油輕烴組分總體上呈環(huán)烷烴含量大于鏈烷烴含量(正構烷烴+異構烷烴)的特征，環(huán)烷烴含量為43.20%～75.55%，平均含量為60.03%；正構烷烴含量為10.82%～24.24%，平均含量為18.97%；異構烷烴含量為7.48%～32.87%，平均含量為21.34%。Snowdon[5]指出原油富含環(huán)烷烴與陸源母質有關。原油甲基環(huán)己烷指數為16.01%～50.35%，母質類型總體表現為腐泥型—腐殖腐泥型[6]。根據原油的異庚烷值—庚烷值關系圖可以判斷，倫坡拉盆地現有原油樣品多處于低成熟階段(圖1)。

表1 倫坡拉盆地原油輕烴組成特征

圖1 應用輕烴及甾烷參數判別原油成熟度

2.3 原油飽和烴地球化學特征

2.3.1 飽和烴色譜特征

倫坡拉盆地原油及油砂的飽和烴色譜圖(圖2)顯示，多數樣品都遭受了不同程度的生物降解作用，總體有生物降解程度隨深度變淺而逐漸加大的特點：在XL1井的油砂樣品色譜圖中，基線嚴重向上漂移，正構烷烴和異構烷烴基本被耗盡，甾萜類化合物在色譜圖上出現“鼓包”峰，反映原油受到了重度生物降解(圖2a)；XL1井944.0 m稠油、XL5井1 345.0～1 350.6 m稠油和旺1井1 809.0 m稠油，低碳數正構烷烴含量甚低，異構烷烴(尤其是姥鮫烷和植烷)含量相對高，甾萜類化合物在色譜圖上微隆起，表明原油遭受了中等程度的降解(圖2b—d)；而XL1井1 457.0～1 470.0 m常規(guī)原油和Z1井1 675.0～1 676.8 m常規(guī)原油，正構烷烴和異構烷烴保留相對完整，甾萜類化合物無顯著變化，表明原油未遭受生物降解或降解作用輕微(圖2e、f)。

圖2 倫坡拉盆地代表原油樣品飽和烴色譜

W1井埋深為1 809 m的油樣在飽和烴色譜圖上仍顯示較強程度的降解作用，密度為0.925 g/cm3。綜合分析W1井成藏條件及過程，在主成藏期(丁青湖組沉積中期)，W1井牛堡組儲層埋深淺、距地表近，樣品位置處于油氣氧化帶內，加之W1井附近高角度斷裂發(fā)育，保存條件不好，使W1井相對深層原油仍遭次生蝕變而變稠。

倫坡拉盆地原油飽和烴碳數分布在C10—C37之間，主峰碳為C15—C26，稠油樣品以后峰態(tài)為主，正常油樣品前峰態(tài)和后峰態(tài)均存在；多數油樣的OEP值為0.81～1.15；姥鮫烷與植烷的比值為0.08～0.44，具有很強的植烷優(yōu)勢；姥鮫烷與nC17的比值為0.52～1.69，植烷與nC18的比值為2.07～10.71，指示原油有機母質主要形成于內陸咸水湖盆的強還原沉積環(huán)境。

2.3.2 生物標志化合物特征

表2列出了倫坡拉盆地原油的主要生物標志化合物參數。倫坡拉盆地原油的生物標志化合物主要有三環(huán)萜烷、五環(huán)三萜烷及甾烷類等，雙環(huán)倍半萜在原油中含量微弱或未檢測到。

表2 倫坡拉盆地原油主要生物標志化合物參數

原油中三環(huán)萜烷含量僅占總萜烷(三環(huán)+五環(huán))含量的7.70%～20.20%，五環(huán)三萜烷在原油中廣泛分布，且檢測到的三環(huán)萜烷主要是長鏈三環(huán)萜，其碳數分布在C20—C25。一般認為該類化合物來源于高鹽度湖相較強還原環(huán)境下的藻類及微生物[7]。C27、C28、C29規(guī)則甾烷的相對含量可以反映有機質的來源。倫坡拉盆地原油C27、C28和C29甾烷的分布總體呈C29甾烷略占優(yōu)勢，綜合咸水湖盆的母質沉積環(huán)境分析，原油母質更多來自藻類，也有高等植物的貢獻。倫坡拉盆地原油中伽馬蠟烷含量很高，其與C30αβ藿烷的比值達0.40～1.00，同樣指示了有機質沉積時為強還原咸水湖盆環(huán)境。

根據侯讀杰[8]總結的劃分方案，此次分析的原油樣品C29甾烷20S/(20S+20R)值基本都在0.2之上，C29甾烷ββ/(ββ+αα)值為0.18～0.27，表征原油處于低成熟—成熟階段(圖2b)。此外，原油樣品的C31藿烷αβS/(S+R)值為0.20～0.59，同樣指示原油處于低成熟—成熟階段。

2.4 原油芳烴特征

原油芳烴檢測結果揭示，W1井在1 809 m處原油芳烴主要由萘、菲系列化合物和三芳甾烷化合物組成，其含量分別為53.30%、15.28%和20.16%；而該井在1980m處原油芳烴則以萘系列和菲系列為主，分別為6.68%和46.34%，三芳甾烷的含量僅為0.78%。三芳甾烷在芳烴餾分中的相對含量隨生物降解強度增加而增加，因此，W1井在1 809 m處原油樣品遭受的生物降解強度更大。此外，W1井在1 809 m處原油的苯并噻吩系列和呋喃系列化合物含量明顯比1 980 m處原油樣品的含量高，也反映了該原油樣品遭受的生物降解、氧化、水洗等次生作用增強。

前人通過對Z1、XL1、XL4、XL5井共9個原油樣品的芳烴族組成分析發(fā)現，其具有高單雙環(huán)(88.42%～96.49%)、低四五環(huán)(1.05%～3.86%)、較低芳香噻吩(2.47%～7.72%)的特點，且XL4(1 446 m)、XL5井原油的芳香噻吩化合物含量較高，這與XL4、XL5井靠近北部斷裂帶，保存條件變差，原油后生變化大有關[7]。

RADKE等[9]提出了利用原油甲基菲指數(MPI)計算鏡質體反射率(Ro)的關系式。W1井1 809 m和1 980 m原油樣品的MPI值分別為0.50和0.34，由此可計算得到其Ro值分別為0.70%和0.60%，表征這2個原油樣品均為低成熟演化階段產物。

3 結 論

(1) 倫坡拉盆地原油存在常規(guī)油和稠油2種類型，其中稠油藏埋藏較淺，族組成中非烴+瀝青質含量高、飽和烴含量低、飽芳比低；而常規(guī)油藏則埋藏較深，族組成中非烴+瀝青質含量低、飽和烴含量高、飽芳比相對高。

(2) 倫坡拉盆地原油經歷了不同程度的生物降解作用，并隨埋深變淺，原油生物降解作用的程度由輕微到重度。

(3) 倫坡拉盆地原油的母質來源以藻類為主，陸生高等植物為輔，總體上母質類型屬于腐泥型—腐殖腐泥型，并形成于強還原咸水湖盆沉積環(huán)境。

(4) 倫坡拉盆地現已發(fā)現的原油處于低成熟—成熟階段。

[1] 范小軍， 潘磊， 李鳳， 等. 西藏倫坡拉盆地古近系油藏成藏機理及有利區(qū)帶預測[J]. 石油與天然氣地質， 2015，36(3)：362-369.

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[3] 孫瑋， 李智武， 肖秋茍， 等. 西藏倫坡拉盆地北緣中深層古近系牛堡組油氣成藏分析[J]. 成都理工大學學報(自然科學版)， 2015，42(4)：419-426.

[4] 于連東. 世界稠油資源的分布及其開采技術的現狀與展望[J]. 特種油氣藏， 2001，8(2)：98-103.

[5] SNOWDON L R. Immature oil and condensate-modification of hydrocarbon generation model for terrestrial organic matter[J]. AAPG Bulletin， 1982，66(6)：775-788.

[6] 胡惕麟， 戈葆雄， 張義綱， 等. 源巖吸附烴和天然氣輕烴指紋參數的開發(fā)和應用[J]. 石油實驗地質， 1990，12(4)：375-394.

[7] 付孝悅， 張國富. 西藏高原石油地質[M]. 北京：石油工業(yè)出版社， 2005：107-122.

[8] 侯讀杰， 馮子輝. 油氣地球化學[M]. 北京：石油工業(yè)出版社， 2011：238-239.

[9] RADKE M. Application of aromatic compounds as maturity indicators in source rocks and crude oils[J]. Marine and Petroleum Geology， 1988，5(3)：224-236.

編輯 朱雅楠

20160127；改回日期：20160320

中國石化勘探分公司“倫坡拉盆地牛堡組沉積儲層特征及成藏規(guī)律研究”(G0800-14-KK-169)；國家自然科學基金項目“殘余盆地古流體動力場演化”(40172051)

李一騰(1992-)，女，2010年畢業(yè)于中國地質大學(武漢)地質學專業(yè)，現為該校礦產普查與勘探專業(yè)在讀碩士研究生，主要從事石油地質綜合研究工作。

曹強(1983-)，男，講師，2005年畢業(yè)于中國地質大學(武漢)資源勘查工程專業(yè)，2010年畢業(yè)于該校氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲博士學位，現主要從事油氣開發(fā)綜合研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.03.016

TE122

A

1006-6535(2016)03-0071-04