柴西地區(qū)原油有機地球化學特征及意義

周 莉,張小波，崔 俊，楊 競，徐 海

(1.中國石油青海油田公司 勘探開發(fā)研究院，甘肅 敦煌 736202；2.承德石油高等專科學校，河北 承德 06700；3.中國石油青海油田公司 鉆采工藝研究院，甘肅 敦煌 736202)

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柴西地區(qū)原油有機地球化學特征及意義

周 莉1,張小波1，崔 俊1，楊 競2，徐 海3

(1.中國石油青海油田公司 勘探開發(fā)研究院，甘肅 敦煌 736202；2.承德石油高等?？茖W校，河北 承德 06700；3.中國石油青海油田公司 鉆采工藝研究院，甘肅 敦煌 736202)

通過現(xiàn)有原油物性資料與利用有機地球化學分析技術所得到的正構烷烴、類異戊二烯烷烴 、霍烷、甾烷及芳烴分析數(shù)據(jù)相結合，綜合研究柴西地區(qū)昆北斷階帶、扎哈泉、英東、南翼山及小梁山油田原油性質和地球化學特征，明確了該區(qū)的母質類型來源于陸源物質與水生生物都有貢獻的混源，其沉積環(huán)境屬于咸化還原環(huán)境，柴西原油未經(jīng)過強烈的環(huán)化-芳構化、熱作用、脫羧基和脫羰基等作用，具有低成熟-成熟原油的演化特征，成烴環(huán)境細菌微生物發(fā)育提高了烴源巖在較低演化階段的生烴能力，為該區(qū)進一步油氣勘探部署、儲量研究、開發(fā)方案編制等起到了很好的技術支撐作用。

烴源巖；成烴環(huán)境；母質類型；成熟度

經(jīng)過50年的勘探，柴達木西部地區(qū)(以下簡稱柴西地區(qū))發(fā)現(xiàn)了第三系多套含油氣層系，資源評價表明柴西地區(qū)具有豐富的油氣資源，具有形成大油田的潛力，是青海油田油氣富集區(qū)和原油生產(chǎn)基地[1]。柴西地區(qū)位于柴達木盆地西部，西起阿爾金山東緣，東以鄂博梁-甘森一線為界，研究區(qū)含有一里坪凹陷、茫崖凹陷(淺層為英雄嶺反轉構造帶)、大風山凸起、尕斯斷陷及昆北斷階五個二級構造單元。該地區(qū)由于復雜的地質結構、復雜的油氣形成及分布規(guī)律，阻礙了深入認識柴西地區(qū)的油氣成藏規(guī)律，目前對該區(qū)油氣性質尚無較統(tǒng)一的分析對比研究，油氣成因仍存在許多未知因素[2,3]。因此本文選取近年來有重大突破的昆北斷階帶、英東地區(qū)、扎哈泉地區(qū)及柴西北區(qū)有代表性的小梁山地區(qū)和南翼山地區(qū)，通過原油物性、飽和烴、芳烴系列化合物等在地球化學特征方面的應用，以及細菌微生物發(fā)育對烴源巖在較低演化階段生烴能力的影響等，對該地區(qū)的原油母質類型、成熟度、沉積環(huán)境等進行綜合剖析，找出其中的地質規(guī)律，對原油開采及進一步勘探開發(fā)具有十分重要的意義。

1 實驗方法

柴西地區(qū)所選取的原油樣品先用正己烷沉淀脫瀝青質后，再用氧化鋁/硅膠柱層析進行族組分分離，并分別用正己烷、二氯甲烷和正己烷的混合溶劑、乙醇和三氯甲烷混合溶劑沖脫飽和烴、芳烴和非烴組分。飽和烴色譜/質譜分析使用美國安捷倫的GC6890N/MSD5973N聯(lián)用儀，色譜條件是美國J&WHP-5彈性石英毛細柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序為初溫80 ℃，以升溫速度4 ℃/min升至290 ℃，保持30 min，載氣用He，氣化室溫度為300 ℃，質譜條件：采用EI(70 eV)電子轟擊方式，發(fā)射電流為300 μA，信號倍增器電壓為1 000 V，掃描范圍M/Z為50～600，掃描時間為1.8 s，得到藿烷、甾烷、芳烴質量色譜圖進行綜合分析。

2 原油的物理性質和族組成特征

柴西地區(qū)原油相對密度基本在0.87內(nèi)，以輕質原油為主，其次為中質原油，還有少量的揮發(fā)油。原油凝固點平均值在23.3℃～36.8 ℃，以中凝油為主，原油凝固點與密度之間也存在較好相關性。蠟含量平均值分布在7.5%～15.9%，以高含蠟原油為主。

柴西原油的族組成比較相似，飽和烴為52.94%～74.31%，具有高飽芳比4.02～13.77，反映了藻類母質生源的輸入特征。芳烴含量均很低，分布在6.95%～8.86%，瀝青質含量平均值在 52.94%～75.70%，表明這些原油的生油巖未經(jīng)歷強烈的芳構化和熱作用過程與低-成熟階段原油的族組成特征比較相似[4]。

3 原油有機地球化學特征

對柴西地區(qū)五個區(qū)域原油樣品進行正構烷烴、類異戊二烯烷烴 、霍烷、甾烷及芳烴分布特征分析。

3.1 柴西地區(qū)原油的母質類型

3.2 柴西原油的沉積環(huán)境

柴西五個區(qū)域原油類異戊二烯烷烴中姥鮫烷與植烷比值Pr/Ph值分布(見圖1)在0.50以下，呈現(xiàn)明顯的植烷優(yōu)勢。∑三環(huán)/∑藿烷值在昆北、扎哈泉、英東油田分布在0.58～0.73，小梁山與南翼山分布在 0.44～0.48，說明柴西地區(qū)都是咸化環(huán)境，且咸化程度表現(xiàn)為昆北>英東>扎哈泉>小梁山>南翼山井區(qū)特征。Pr/C17、Ph/C18區(qū)分有機質來源圖(見圖2)也可表明昆北斷階帶研究區(qū)原油的生烴古環(huán)境為咸水還原環(huán)境?；敉橹匈が斚炌棣?/0.5C31αβ平均值在1.32～1.97，芳烴中三芳甾烷C2620S/C2820S比值(見表1)平均在0.67～0.96，反應了研究區(qū)原油來自鹽湖相咸水還原環(huán)境的特征[6]。柴達木盆地咸化環(huán)境的生烴與絕大多數(shù)陸相盆地生烴區(qū)別較大，第三系咸化環(huán)境的生烴意味著成烴環(huán)境在低熟0.4～0.5進入生烴門限，在0.7～0.8就會生烴。一般來說，在淡水環(huán)境在1.0成熟后才會大量生烴，這是因為在咸化環(huán)境中意味著水中的正離子Na+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、K+豐富，當有機質分子遇到水中豐富的正離子時，會形成瞬時偶極距，則非極性分子會形成弱極性分子，那么此時碳碳鍵之間的鍵能會大大的降低，容易發(fā)生鍵與鍵之間的斷裂、去甲基、開環(huán)等過程，這樣使得生烴的活化能降低，這樣在咸水環(huán)境下就會造成提前生烴。

表1 研究區(qū)原油芳烴中三芳甾烷生物指標平均值

3.3 柴西原油的成熟度

柴西研究五個區(qū)域原油的OEP值在0.98～1.01，沒有明顯奇偶優(yōu)勢，并顯示為成熟有機質的特征這應該與該地區(qū)微生物降解有關。甾烷中C29ααα20S/20(S+R) 異構比平均值分布在0.33～0.49(見圖3)，母巖鏡質體反射率Rc在0.7～1.12(見圖4)，芳烴中三芳甾烷(C20+C21)/(C26+C27+C28)比值在0.2～0.28，三芳甾烷C2820S/20(S+R)的比值(見表1)在0.44～0.51，均表明研究的原油處于低熟-成熟階段。柴西地區(qū)降姥鮫烷與姥鮫烷比值nor-Pr/Pr值大部分都在0.6左右，說明柴西地區(qū)存在微生物降解作用，并且五個區(qū)域原油的微生物發(fā)育與氧化降解的程度都比較接近；從烷烴質量色譜圖中的C26和C27之間可以找到PMI-5甲基-二十烷化合物，它是厭氧古細菌降解的產(chǎn)物[5]，原油M/Z191質量色譜中可以找到較高豐度的降羽扇烷nor-L，說明柴西地區(qū)有機質在生烴的過程中有微生物降解作用可以提高烴源巖在較低演化階段的生烴能力。

4 結論

綜上所述，柴西地區(qū)原油主要為輕質原油，其次為中質原油，還有少量的揮發(fā)油。其母質來源于陸源物質和水生生物均有貢獻的混源，沉積環(huán)境屬于咸化還原環(huán)境。原油未經(jīng)過強烈的環(huán)化-芳構化、熱作用、脫羧基和脫羰基等作用，具有低成熟-成熟原油的演化特征，由于成烴環(huán)境細菌微生物發(fā)育，提高了烴源巖在較低演化階段的生烴能力。

[1] 付鎖堂.柴達木盆地西部油氣藏主控因素魚有利勘探方向[J].沉積學報,2010，28(2)：373-379.

[2] 梁狄剛，彭德華，朱楊明，等.柴西第三系咸化湖泊有效烴源巖劃分標準與生烴評價[R].中國石油青海油田分公司研究院, 2004.

[3] 陳志勇，蘇愛國，梁狄剛，等.柴達木盆地西部石油的形成[M].北京：地質出版社,2006.

[4] 蔡勛育，朱揚明，黃仁春.普光氣田瀝青化學特征及成因[J]．石油與天然氣地質,2006，27(3)：340-347.

[5] 孟仟祥，房嬛，徐永昌，等.柴達木盆地石炭系烴源巖和煤巖生物標志化合物特征及其地球化學意義[J]．沉積學報,2004，22(4)：729-736.

[6] 包建平，朱翠山，汪立群 .柴達木盆西部原油地球化學特征對比[J]．石油與天然氣地質,2010，31(3)：353-359.

Organic Geochemical Characteristics and Significance ofCrude Oil in Western Qaidam Basin

ZHOU Li1， ZHANG Xiao-bo1, CUI Jun1, YANG Jing2， XU Hai3

(1.Exploration and Development Research Institute of Qinghai Oilfield Company, PetroChina, Dunhuang 736202, Gansu, China; 2.Journal of Chengde Petroleum College, Chengde 067000, Hebei, China; 3.Drilling and Extraction Technology Institute of Qinghai Oilfield Company, PetroChina, Dunhuang 736202, Gansu, China)

In recent years, the step-fault zone in the north of Kunlun Mountains, the Zaha Springs and the Yingdong areas are the major breakthrough in the areas of oil and gas exploration in Qaidam Basin. With the analysis techniques and tools of oil/gas fluid physical properties and organic geochemistry on normal paraffin, isoprenoid alkanes, hopane, sterane and aromatic hydrocarbon, this paper made a comprehensive study of crude oil properties and geochemical characteristics of the step-fault zone in the north of Kunlun Mountains, the Zaha Springs, the Yingdong areas, Nanyi Mountains and Xiaoliang Mountains in western Qaidam Basin. It has been explicated that the parent material was derived from terrigenous materials and aquatic organisms; its depositional environment belongs to salinization-reductive environment; its crude oil has the evolution characteristics of the low mature-mature crude oil without strong ring formation-aromatization, thermal effect, decarboxylation and decarbonylation and so on. The bacteria microbial growth of hydrocarbon generation environment improves the generation ability of generating rocks in the lower evolutionary stages. This research findings provide a good technology support for the next oil/gas exploration deployment, reserves research, development plan compilation and so on.

generating rock; hydrocarbon generation environment; parent material types; maturity

2016-11-24

周莉(1974-)，女，四川古藺人，工程師，主要從事地球化學分析研究，E-mail:zlqhyjy@petrochina.com.cn。

TE12

A

1008-9446(2017)03-0001-04