C4-C8輕烴在原油地球化學(xué)研究中的應(yīng)用
——以塔里木盆地大宛齊油田凝析油為例

孔 婷，張 敏

(1．長(zhǎng)江大學(xué) 油氣資源與勘查技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430100； 2．長(zhǎng)江大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，武漢 430100)

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C4-C8輕烴在原油地球化學(xué)研究中的應(yīng)用
——以塔里木盆地大宛齊油田凝析油為例

孔 婷1,2，張 敏1,2

(1．長(zhǎng)江大學(xué) 油氣資源與勘查技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430100； 2．長(zhǎng)江大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，武漢 430100)

全油樣品的GC分析表明，塔里木盆地大宛齊油田不同層位的81個(gè)原油樣品富含輕烴組分，且部分樣品遭受了不同程度的微生物降解。以C4-C8輕烴地球化學(xué)參數(shù)為工具，對(duì)原油成熟度和次生蝕變等方面進(jìn)行地球化學(xué)研究。輕烴成熟度參數(shù)表明，原油的折算Rc在0.9%左右，處于成熟階段。對(duì)遭受生物降解作用的原油分析發(fā)現(xiàn)，隨著生物降解作用的增強(qiáng)，其Mango輕烴參數(shù)K1值減小，K2值明顯增大，甲基環(huán)己烷指數(shù)增大，甲基環(huán)戊烷較乙基環(huán)戊烷更容易遭受生物降解，表明單烷基環(huán)戊烷中烷基取代基越大的烴類(lèi)越難遭受生物降解作用。結(jié)合輕烴參數(shù)指示的原油成熟度和母質(zhì)來(lái)源，推測(cè)研究區(qū)原油為次生凝析油。通過(guò)輕烴參數(shù)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，大宛齊油田凝析油輕烴參數(shù)特征與大北和其南部地區(qū)正常原油相似。依據(jù)塔里木盆地大宛齊油田的地質(zhì)背景和原油成藏模式可知，研究區(qū)原油是大北和南部地區(qū)兩類(lèi)原油通過(guò)深大斷裂運(yùn)移到大宛齊淺部，通過(guò)蒸發(fā)分餾作用聚集成藏。

輕烴；次生凝析油；地球化學(xué)研究；蒸發(fā)分餾作用；大宛齊油田；塔里木盆地

輕烴是石油、天然氣中重要的組成部分，蘊(yùn)藏著豐富的地質(zhì)—地球化學(xué)信息，在油氣地球化學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用。從1980年Schaefer[1]建立毛細(xì)管氣相色譜技術(shù)起，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)輕烴報(bào)道很多，提出了許多輕烴參數(shù)，如庚烷值、石蠟指數(shù)、甲基環(huán)己烷指數(shù)等，作為指示油氣沉積環(huán)境、成熟度、母質(zhì)來(lái)源以及次生變化等的地球化學(xué)指標(biāo)[2-4]。不同學(xué)者對(duì)輕烴的定義和研究重點(diǎn)不同[5-8]， 其中以C4-C8輕烴化合物研究較為深入。目前凝析油成藏體系主要有2種：第一種凝析油直接由油源巖生成，稱(chēng)為“原生”凝析油；第二種凝析油是由石油轉(zhuǎn)化而來(lái)，稱(chēng)為“次生”凝析油，兩者的最大差別在于凝析油成藏體系性質(zhì)不同。 “原生”凝析油主要是高成熟階段(Ro大于1.2%)之后產(chǎn)生的，并和天然氣伴生[9]；另一方面，一些陸源高等植物的分散樹(shù)脂體等顯微組分在未成熟階段(Ro小于0.6%)也可以直接生成未成熟的凝析油[2]，但此種類(lèi)型凝析油藏較少。相反，“次生”凝析油系統(tǒng)形成的控制因素是油的原生類(lèi)型、流體成分主要特征等，即凝析油形成過(guò)程中地球化學(xué)分餾效應(yīng)的程度。原油的輕烴組成除了受到源巖、成熟度等因素的控制外，還受到次生蝕變作用的影響，如生物降解作用和蒸發(fā)分餾作用。生物降解作用對(duì)原油的影響早已引起廣泛關(guān)注， Peters等[10]依據(jù)不同烴類(lèi)的相對(duì)豐度評(píng)價(jià)石油遭受生物降解程度，但其更多關(guān)注的是C12+的烴類(lèi)化合物，因?yàn)樯锝到鉃?級(jí)時(shí)，輕烴已經(jīng)消耗殆盡。另外George等[11]系統(tǒng)總結(jié)了微生物降解作用對(duì)原油輕烴C5-C9組分的影響。關(guān)于蒸發(fā)分餾作用，盧松年等[12-13]研究發(fā)現(xiàn)其為次生原油氣藏中原油形成新模式，傅寧等[14]對(duì)東海西湖凹陷次生原油的地球化學(xué)特征及其成藏機(jī)制進(jìn)行了研究。對(duì)于塔里木盆地大宛齊油田原油，紀(jì)紅等[15]主要對(duì)其輕烴組成特征進(jìn)行了探究。關(guān)于原油的生物降解作用，楊祿等[16-19]也進(jìn)行了報(bào)道，但僅關(guān)注生物降解作用對(duì)C6-C7化合物的影響。而對(duì)大宛齊油田原油中輕烴組分C4-C8的變化特征的系統(tǒng)研究甚少，因此筆者在調(diào)研前人研究成果的基礎(chǔ)上，探討了C4-C8輕烴化合物在大宛齊油田凝析油次生蝕變作用(生物降解作用和蒸發(fā)分餾作用)地球化學(xué)研究中的應(yīng)用。

1 地質(zhì)背景

大宛齊油田位于塔里木盆地庫(kù)車(chē)坳陷，該坳陷位于南天山山前斷裂帶與塔北隆起之間，呈北東向展布。新生代晚期，受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，庫(kù)車(chē)坳陷逐步形成了“四帶三凹”的構(gòu)造格局(圖1)?！八膸А笔怯杀辈繂涡睅?Ⅰ)、克拉蘇構(gòu)造帶(Ⅱ)、秋里塔格構(gòu)造帶(Ⅳ)以及南部斜坡帶(Ⅴ)構(gòu)成；“三凹”是由拜城凹陷(Ⅲ)、陽(yáng)霞凹陷(Ⅵ)和烏什凹陷(Ⅶ)組成。大宛齊地區(qū)平面上劃分為DW1、DW105西、DW105東和DW109共4個(gè)區(qū)塊，其構(gòu)造鉆遇的地層自上而下依次為第四系、新近系庫(kù)車(chē)組(N2k)、康村組(N1-2k)、吉迪克組(N1j)和古近系蘇維依組(E2-3s)，新近系庫(kù)車(chē)組與上覆第四系為角度不整合接觸[16]。目前探明的油氣埋深較淺，一般為198～600 m，各層段油層不集中，縱向上分布比較分散(井段67～600 m)，含油井段長(zhǎng)(500 m)，油層分布于油田主體部位大宛105井區(qū)—109井區(qū)—111井區(qū)及其周?chē)貛В饕a(chǎn)層位于新近系庫(kù)車(chē)組。

2 樣品與實(shí)驗(yàn)

塔里木盆地大宛齊油田原油顏色主要為黃色，并且具有六低特征：密度小(主體分布于0.761 5～0.806 3 g/cm3)，黏度小(0.769 8～1.53 mPa·s)，含硫少，含蠟少，含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)少，凝固點(diǎn)較低(-8～14 ℃)。原油物性分析數(shù)據(jù)表明其為凝析油。本次研究共選取85個(gè)原油樣品，其中取自大宛齊油田的有81個(gè)凝析油樣品(11個(gè)遭受過(guò)生物降解，70個(gè)正常原油樣品)，同時(shí)選取大北油田2個(gè)正常原油以及大宛齊油田的南部大斷裂附近卻勒地區(qū)、羊塔克地區(qū)各1個(gè)正常原油作為對(duì)照，研究原油來(lái)源。

圖1 塔里木盆地大宛齊油田區(qū)域構(gòu)造位置Fig.1 Structural location of Dawanqi oil field, Tarim Basin

儀器與色譜條件：Agilent 6890N氣相色譜儀，色譜柱為Agilent HP-PONA 氣相色譜柱(50 m×0.20 mm×0.50 μm)，載氣為高純氦氣，原油樣品進(jìn)樣量為5 mL；柱升溫程序：初始溫度為35 ℃，恒溫35 ℃保持5 min后，以4 ℃/min升溫至200 ℃，保持2 min。采用新技術(shù)冷柱頭零壓力進(jìn)樣法，并結(jié)合液氮富集氣體裝置。整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置以及實(shí)驗(yàn)方法不采用任何化學(xué)試劑，同樣不存在污染以及其他化學(xué)反應(yīng)，測(cè)得的輕烴組分分離程度高，代表性較強(qiáng)，可以真實(shí)反映原油中輕烴組分的原始面貌。

3 結(jié)果與討論

3.1 原油基本特征

3.1.1 全油色譜分布特征

筆者對(duì)大宛齊油田不同區(qū)塊、不同層位的81個(gè)原油樣品進(jìn)行了全油色譜分析，對(duì)比發(fā)現(xiàn)其面貌復(fù)雜，分布類(lèi)型較多，反映原油烴類(lèi)組成變化較大。如圖2所示，總體上大宛齊原油有4種分布面貌，圖2a以DW105-37井(146.5～614 m)原油為代表，正構(gòu)烷烴分布完整，碳數(shù)分布C4-C30，主要以C10或者C11為主峰，總體呈前峰型正態(tài)分布，低碳數(shù)化合物中無(wú)明顯生物降解跡象，苯系物與甲基環(huán)己烷等化合物的豐度相對(duì)較高，反映的是大宛齊油田主體原油的色譜面貌(69個(gè))。圖2b以DW109井(166～173.5 m)原油為代表，低碳數(shù)正構(gòu)烷烴損失嚴(yán)重，但苯系物和甲基環(huán)己烷豐度相對(duì)較高，高碳數(shù)正構(gòu)烷烴分布完整，碳數(shù)分布范圍為C4-C30，其中低碳數(shù)正構(gòu)烷烴的嚴(yán)重?fù)p耗表明原油遭受了生物降解作用(3個(gè))。圖2c以DW105-55井(200.5～343.5 m)的原油為例，主要特征是原油具有異常高的苯系物和甲基環(huán)己烷豐度，其正構(gòu)烷烴整體保存相對(duì)完整，常呈正態(tài)分布，但低碳數(shù)化合物有部分減少，表明原油發(fā)生了輕度生物降解作用(8個(gè))。由于原油降解主要是受喜氧細(xì)菌的作用，當(dāng)喜氧細(xì)菌代謝原油時(shí)溫度不超過(guò)80 ℃，故埋藏較淺的圖2b原油較埋藏較深的圖2c原油降解更嚴(yán)重[20]。圖2d為DW101井(1 589.5～1 591.5 m)康村組的原油，與其他3種類(lèi)型的差別較大，主要是該樣品低碳數(shù)化合物十分豐富，而高碳數(shù)化合物豐度極低，形成原因可能是原始油藏埋藏更深，輕組分揮發(fā)擴(kuò)散，以氣態(tài)形式運(yùn)移到現(xiàn)在的圈閉，經(jīng)反凝析作用形成原油(1個(gè))。

盡管大宛齊原油色譜類(lèi)型較多，但仍具有一定的規(guī)律性。根據(jù)全油色譜分布特征差異性，將大宛齊原油分為兩大類(lèi)：正常原油(70個(gè))和被生物降解的原油(11個(gè))?？傮w而言原油遭受生物降解的程度較輕，且埋藏淺的原油較埋藏深的原油遭受的生物降解作用更強(qiáng)烈。

3.1.2 原油成熟度特征

Thompson[21]曾提出利用庚烷值與異庚烷值將原油分為4類(lèi)：生物降解原油、正常原油、成熟原油和高成熟原油。但大宛齊油田原油主要由其他地區(qū)原油運(yùn)移到大宛齊圈閉聚集成藏，本身富含輕烴組分，并且遭受了次生蝕變，輕烴組分變化較大。王培榮等[22]發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了蒸發(fā)分餾作用的殘留油中的正、異庚烷值下降，從而導(dǎo)致成熟度變低，相反蒸發(fā)分餾作用形成的原油中正、異庚烷值增加，導(dǎo)致成熟度變高的假象。楊祿等[17]在探討生物降解作用對(duì)大宛齊油田庫(kù)車(chē)組原油輕烴參數(shù)的影響時(shí)，也提出庚烷值和異庚烷值受生物降解作用的影響，因此庚烷值的相關(guān)參數(shù)不能反映大宛齊油田原油的真實(shí)成熟度。

圖2 塔里木盆地大宛齊油田凝析油的全油色譜圖Fig.2 Whole oil gas chromatograms of condensates in Dawanqi oil field, Tarim Basin

Mango等[23-24]研究發(fā)現(xiàn)，2，4-二甲基戊烷與2，3-二甲基戊烷的比值(2，4-DMP/2，3-DMP)能夠有效地反映烴類(lèi)生成溫度，推導(dǎo)出原油最大生成溫度(Tmax)的計(jì)算公式Tmax=140+15ln(2，4-DMP/2，3-DMP)，該輕烴溫度參數(shù)受其他因素影響較小，可以將油氣最大生成溫度折算成相應(yīng)的鏡質(zhì)體反射率(Rc)，Rc=0.012 3Tmax-0.676 4。這種方法計(jì)算的成熟度受蒸發(fā)分餾作用影響較小，具有參考價(jià)值，由此推算大宛齊油田原油最大生成溫度介于127～132 ℃，計(jì)算的成熟度結(jié)果見(jiàn)表1(樣品編號(hào)1～15為大宛齊正常凝析油，16～26為大宛齊油田遭受生物降解的11個(gè)凝析油，27～28，29～30分別為大北油田和大宛齊南部地區(qū)正常原油)。由表1可知，大宛齊原油成熟度Rc分布在0.9%，與大北油田和大宛齊南部的參照原油成熟度均相近，可以推斷大宛齊原油處于成熟階段。結(jié)合大宛齊原油的C29甾烷成熟度指標(biāo)αββ/(αα+ββ)和ααα20S/(20S+20R)可知，原油的甾烷異構(gòu)化參數(shù)分布范圍分別為0.44～0.61和045～0.54(表1)。黃第藩等[25]以甾烷構(gòu)型演化為基礎(chǔ)，提出一套評(píng)價(jià)體系，C29αββ/(αα+ββ)和C29ααα20S/(20S+20R)大于0.42為成熟階段(Ro為0.8%)，由此可知大宛齊原油均已達(dá)到成熟階段。一般原油在Ro約為1.2%時(shí)由液態(tài)石油開(kāi)始裂解形成凝析油，故在成熟度為0.9%的原油可能為次生凝析油。

3.2 生物降解作用對(duì)原油輕烴組分的影響

3.2.1 生物降解作用對(duì)Mango輕烴參數(shù)和甲基環(huán)己烷指數(shù)的影響

1987年，Mango[3]提出了原油的輕烴參數(shù)K1=(2-MH+2，3-DMP)/(3-MH+2，4-DMP)，式中：2-MH為2-甲基己烷；2，3-DMP為2，3-二甲基戊烷；3-MH為3-甲基己烷；2，4-DMP為2，4-二甲基戊烷。這4個(gè)異庚烷化合物之間無(wú)論是相對(duì)于樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還是相對(duì)于這些化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，均呈一種特定的比例，比值約為1，且保持不變。1990年，Mango[26]又定義了參數(shù)K2=P3/(P2+N2)，式中：P2=2-甲基己烷+3-甲基己烷；N2=1，1-二甲基環(huán)戊烷+1，3-二甲基環(huán)戊烷(順、反)；P3=3-乙基戊烷+3，3-二甲基戊烷+2，3-二甲基戊烷+2，4-二甲基戊烷+2，2-二甲基戊烷+2，2，3-三甲基丁烷，用來(lái)判斷是否為同一種源巖，大大深化和拓展了石油輕烴生成機(jī)理的研究。但隨著研究地區(qū)和樣品的日益增加，人們發(fā)現(xiàn)K1并不總是約等于1的常數(shù)，而存在一定的變化；同時(shí)關(guān)于K2，其碳環(huán)優(yōu)勢(shì)不僅受源巖的影響，次生蝕變作用也會(huì)導(dǎo)致其值的變化。如表1所示，選取了26個(gè)大宛齊油田原油樣品，其中11個(gè)遭受生物降解原油和15個(gè)正常原油，同時(shí)選取了大北油田2個(gè)和南部大斷裂附近卻勒地區(qū)、羊塔克地區(qū)各1個(gè)正常原油作為對(duì)照。正常原油的K1值在1.03～1.06，而遭受生物降解的原油K1值則明顯減小，相反隨生物降解作用增強(qiáng)，K2值明顯增大，這可能與不同輕烴化合物抗生物降解的能力不同有關(guān)。

表1 塔里木盆地大宛齊油田和大北油田以及大宛齊南部典型原油輕烴參數(shù)

同時(shí)依據(jù)胡惕麟等[27]對(duì)甲基環(huán)己烷參數(shù)的分布及指標(biāo)的劃分，大宛齊油田原油中甲基環(huán)己烷(MCH)的含量均大于50%，指示的是濱湖—淺湖的腐殖型有機(jī)質(zhì)來(lái)源，并非低成熟階段富樹(shù)脂體生成的凝析油[2,12]。參照前人對(duì)于次生凝析油的研究[28-31]，結(jié)合大宛齊凝析油的成熟度和母質(zhì)來(lái)源，可以排除凝析油來(lái)源于原生凝析油，故可以確定大宛齊凝析油為次生凝析油。

研究大宛齊油田原油的母質(zhì)來(lái)源時(shí)，發(fā)現(xiàn)甲基環(huán)己烷指數(shù)受生物降解作用的影響。根據(jù)大宛齊油田26個(gè)原油樣品C7化合物(正庚烷nC7、MCH、二甲基環(huán)戊烷DMCP)組成特征繪制的三角圖(圖3)，正常原油甲基環(huán)己烷指數(shù)均大于50%，其中大部分值都在50%～65%，落在Ⅲ區(qū)，指示研究區(qū)原油的母質(zhì)來(lái)源；另外有11個(gè)樣品落在Ⅳ區(qū)，在全烴色譜中對(duì)應(yīng)的是正構(gòu)烴低碳數(shù)被損耗的樣品，因此被認(rèn)為是次生蝕變生物降解作用導(dǎo)致。由此可知，生物降解作用會(huì)使甲基環(huán)己烷指數(shù)增大。

圖3 塔里木盆地大宛齊油田原油C7化合物組成三角圖Fig.3 Ternary diagram of C7 for condensates in Dawanqi oil field, Tarim Basin

3.2.2 生物降解作用對(duì)烷基化程度不同烴類(lèi)的影響

George等[11]通過(guò)研究輕度—中度微生物降解作用對(duì)同一來(lái)源18個(gè)原油中C5-C9輕烴的影響，提出了對(duì)于環(huán)狀結(jié)構(gòu)、支鏈結(jié)構(gòu)和芳香結(jié)構(gòu)的低分子量烴而言，抗生物降解的能力主要受化合物的碳骨架結(jié)構(gòu)、烷基化程度和烷基化位置這3個(gè)因素的影響。楊祿等[18]以大宛齊油田為例，深入研究了原油中C7烴類(lèi)烷基取代位不同的化合物抗生物降解強(qiáng)弱。本次研究則主要探討生物降解作用對(duì)不同烷基化程度取代基的影響。圖4為大宛齊油田26個(gè)原油樣品烷基化程度不同的環(huán)戊烷化合物百分含量圖(原油樣品編號(hào)與表1相同)，分別為環(huán)戊烷(CP)、甲基環(huán)戊烷(MCP)和乙基環(huán)戊烷(ECP)。正常原油(樣品編號(hào)1～15)甲基環(huán)戊烷含量最高，乙基環(huán)戊烷含量次之，環(huán)戊烷含量最低；遭受生物降解作用的原油(樣品編號(hào)16～26)乙基環(huán)戊烷含量最高，甲基環(huán)戊烷含量次之，環(huán)戊烷含量仍然最低。表明隨著原油遭受生物降解作用的增強(qiáng)，乙基環(huán)戊烷相對(duì)含量較環(huán)戊烷和甲基環(huán)戊烷的含量明顯增大，占主導(dǎo)地位，說(shuō)明甲基環(huán)戊烷的抗生物降解能力比乙基環(huán)戊烷弱。這一現(xiàn)象說(shuō)明相同碳骨架化合物其烷基化程度越大，即取代基越大，該化合物抗生物降解能力越強(qiáng)。

圖4 塔里木盆地大宛齊油田原油烷基環(huán)戊烷相對(duì)含量Fig.4 Relative abundance of alkylcyclopentanes for condensates in Dawanqi oil field, Tarim Basin

3.2.3 生物降解作用對(duì)不同碳結(jié)構(gòu)烴類(lèi)的影響

前人研究表明，生物的降解作用是一個(gè)準(zhǔn)階梯式的過(guò)程，烴類(lèi)化合物會(huì)依不同的優(yōu)先次序被消耗掉[10]。石油組分中首先被降解的是正構(gòu)烷烴，隨之為異構(gòu)烷烴。圖5為遭受生物降解的原油與正常原油輕烴C4-C6化合物相對(duì)含量對(duì)比圖。由圖5a與圖5b可知，隨生物降解作用加強(qiáng)，3-甲基戊烷(3MP)較2-甲基戊烷(2MP)相對(duì)含量更高，說(shuō)明3-甲基戊烷的抗生物降解作用更強(qiáng)，與楊祿等[18]探究的C7化合物中3-甲基己烷(3MH)較2-甲基己烷(2MH)抗微生物降解能力強(qiáng)的結(jié)論一致。由圖5a與圖 5c可知，遭受生物降解原油的異戊烷/正戊烷(iC5/nC5)比值遠(yuǎn)大于正常原油，而遭受生物降解原油的異丁烷/正丁烷(iC4/nC4)比值與正常原油相比較大，這可能由碳結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致。因此iC5/nC5比值較iC4/nC4比值更易用于指示生物降解作用，圖5a中2個(gè)正常點(diǎn)與其他正常原油點(diǎn)分離可能是由于C4化合物更易揮發(fā)造成的誤差。由此可知，生物降解作用對(duì)不同碳環(huán)結(jié)構(gòu)的烴類(lèi)有不同的影響，同時(shí)取代基靠近兩端的化合物較取代基在中間的化合物更容易遭受生物降解作用。

3.3 蒸發(fā)分餾作用對(duì)原油輕烴組分的影響

蒸發(fā)分餾作用是指下伏高成熟源巖生成的大量天然氣進(jìn)入已生成的油藏，在儲(chǔ)層高溫高壓條件下對(duì)已生成的原油進(jìn)行溶解，并將溶解于其中的原油輕餾分甚至中等分子量烴類(lèi)在壓力平衡破壞的條件下，沿?cái)嗔巡徽厦娴冗\(yùn)移通道“攜載”至條件適宜的儲(chǔ)層，形成凝析油、輕質(zhì)油藏的分餾過(guò)程[13]。國(guó)內(nèi)馬柯陽(yáng)[13]最早應(yīng)用蒸發(fā)分餾機(jī)理對(duì)塔北隆起的凝析氣藏成因進(jìn)行了解釋?zhuān)髲埶齕32]提出儲(chǔ)層連通的斷層或斷裂的發(fā)育以及過(guò)量外來(lái)氣的注入是運(yùn)移分餾作用形成凝析油氣藏的重要條件。何文祥等[33]通過(guò)正構(gòu)烷烴摩爾分?jǐn)?shù)的對(duì)數(shù)值與其碳數(shù)呈線性關(guān)系，判斷原油是否遭受運(yùn)移分餾作用；祁靈[34]在探究庫(kù)車(chē)坳陷原油地化特征時(shí)，揭示大宛齊原油經(jīng)過(guò)蒸發(fā)分餾作用；龔德瑜等[35]通過(guò)分析庫(kù)車(chē)坳陷12個(gè)油氣田(藏)21個(gè)凝析油樣品，揭示庫(kù)車(chē)坳陷凝析油普遍經(jīng)歷了蒸發(fā)分餾作用。根據(jù)經(jīng)典的石油生成理論，認(rèn)為原生凝析油是成巖作用晚期高成熟階段(Ro>1.2%)干酪根降解或早期大分子烴類(lèi)熱裂解的產(chǎn)物。參考Snowdon等[2,9]提出的由陸源高等植物的分散樹(shù)脂體等顯微組分直接生成未成熟凝析油(0.4%

輕烴參數(shù)對(duì)比揭示大宛齊油田原油(81個(gè)樣品)有2種來(lái)源，參照大北地區(qū)(2個(gè))和南部地區(qū)(2個(gè))正常原油，用輕烴參數(shù)環(huán)己烷/甲基環(huán)戊烷(CH/MCP)與甲基環(huán)己烷/二甲基環(huán)戊烷(MCH/DMCP)來(lái)區(qū)分原油來(lái)源(圖6)。大多數(shù)原油中環(huán)己烷/甲基環(huán)戊烷值與南部地區(qū)相似，在2.1～2.8之間，為南部地區(qū)原油蒸發(fā)分餾作用形成；另一部分環(huán)己烷/甲基環(huán)戊烷值在2.8～3.8之間，與大北地區(qū)相近，表明來(lái)源于大北地區(qū)。總體來(lái)說(shuō)大宛齊原油是由大北地區(qū)和南部地區(qū)2種油源經(jīng)過(guò)蒸發(fā)分餾作用在大宛齊淺部成藏。楊祿等[16]通過(guò)運(yùn)用Mango輕烴參數(shù)二甲基環(huán)戊烷/甲基環(huán)戊烷比值(DMCYC5/MCYC6)與甲基環(huán)戊烷/環(huán)己烷比值(MCYC5/CYC6)，揭示了大宛齊原油的區(qū)域性差異，與本次研究得出的結(jié)論一致。

圖5 塔里木盆地大宛齊油田原油異丁(戊)烷/正丁(戊)烷和2(3)-甲基戊烷/正己烷相關(guān)關(guān)系Fig.5 Iso-butane (pentane)/n-butane (pentane) vs. 2(3)-methylpentane/n-hexane for condensates in Dawanqi oil field, Tarim Basin

圖6 塔里木盆地大宛齊油田原油來(lái)源分類(lèi)Fig.6 Classification of oil source for condensates in Dawanqi oil field, Tarim Basin

根據(jù)大宛齊油氣運(yùn)移方向研究報(bào)告[36]，結(jié)合塔里木盆地大宛齊油田地質(zhì)背景，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有大宛齊油氣藏與庫(kù)車(chē)坳陷三疊—侏羅系烴源巖早油晚氣的生烴史不符，而是經(jīng)下部地層后期高—過(guò)成熟氣氣洗，從而在上部地層中重新成藏的結(jié)果。通過(guò)對(duì)研究區(qū)地質(zhì)背景的研究，從圖7可看出原油的運(yùn)移分布路線與斷裂帶剖面位置，大宛齊原油是由大北地區(qū)和大宛齊南部地區(qū)兩類(lèi)原油通過(guò)深大斷裂運(yùn)移分餾到庫(kù)車(chē)組底部后，再通過(guò)蒸發(fā)分餾作用至大

宛齊淺部成藏。根據(jù)前人對(duì)庫(kù)車(chē)坳陷原油的地球化學(xué)研究及油源對(duì)比，根據(jù)生物標(biāo)志化合物特征特別是萜烷系列，大宛齊油田原油可分為兩類(lèi)：第一類(lèi)原油具有高伽馬蠟烷、低重排藿烷、三環(huán)萜烷呈C19C23的分布特征，該類(lèi)原油總體上與北部大北地區(qū)的原油相同，可能來(lái)源于上三疊統(tǒng)黃山街組烴源巖；第二類(lèi)原油具有低伽馬蠟烷、高重排藿烷、三環(huán)萜烷呈C19>C20>C21>C23，以及含有一定豐度的C30未知三環(huán)萜烷的分布特征，該類(lèi)原油與南部地區(qū)卻勒1井等原油的組成相似，可能來(lái)源于中侏羅統(tǒng)恰克馬克組烴源巖[16,37-40]。

結(jié)合圖6和圖7可知，第一類(lèi)原油是由大北地區(qū)原油經(jīng)過(guò)運(yùn)移分餾作用形成的，大宛齊南部地區(qū)原油不僅運(yùn)移到大宛齊油田經(jīng)過(guò)蒸發(fā)分餾作用形成第二類(lèi)原油，同時(shí)也運(yùn)移到達(dá)卻勒1井的下部，故卻勒1井原油與大宛齊第二類(lèi)原油地化特征相似。兩類(lèi)原油在運(yùn)移方向上的差異和輕烴地球化學(xué)屬性表明，大宛齊原油來(lái)源于大北油田和大宛齊南部地區(qū)。

4 結(jié)論

(1)全油色譜分析發(fā)現(xiàn)，大宛齊油田81個(gè)原油普遍含有較高苯系物，大多數(shù)原油樣品具有前峰型特征，部分埋藏較淺的原油樣品表現(xiàn)出遭受生物降解作用的分布形態(tài)。結(jié)合Mango等提出的輕烴成熟度參數(shù)的計(jì)算結(jié)果可知，原油折算鏡質(zhì)體反射率均為0.9%左右，表明大宛齊油田原油為成熟階段的產(chǎn)物。

(2)隨微生物降解作用增強(qiáng)，大宛齊油田原油樣品Mango輕烴參數(shù)K1值減少，K2值和甲基環(huán)己烷指數(shù)隨之增大，不同碳環(huán)結(jié)構(gòu)的烴類(lèi)遭受不同程度的降解，同時(shí)遭受生物降解作用的原油甲基環(huán)戊烷相對(duì)含量減少，乙基環(huán)戊烷相對(duì)含量增大，表明烷基環(huán)戊烷中取代基越大的烴類(lèi)越難遭受生物降解。

圖7 塔里木盆地大宛齊油田原油成藏模式Fig.7 Hydrocarbon accumulation pattern for condensates in Dawanqi oil field, Tarim Basin

(3)結(jié)合輕烴參數(shù)指示的原油成熟度和母質(zhì)來(lái)源可知，研究區(qū)原油是由蒸發(fā)分餾作用形成的次生凝析油。大宛齊油田原油和大北油田及其南部地區(qū)正常原油的輕烴參數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)與對(duì)比地區(qū)原油輕烴地球化學(xué)特征相似。根據(jù)塔里木盆地大宛齊油田的構(gòu)造特征和原油成藏模式可知，大宛齊油田原油是來(lái)自大北油田和大宛齊南部地區(qū)的兩類(lèi)原油通過(guò)深大斷裂運(yùn)移到大宛齊淺部成藏。

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(編輯 韓 彧)

Application of C4-C8light hydrocarbons in geochemical studies: A case of condensates in Dawanqi oil field, Tarim Basin

Kong Ting1,2, Zhang Min1,2

(1.KeyLaboratoryofExplorationTechnologyforOilandGasResearchofMinistryofEducation,YangtzeUniversity,Wuhan,Hubei430100,China; 2.CollegeofResourcesandEnvironment,YangtzeUniversity,Wuhan,Hubei430100,China)

The GC analysis of whole oil samples demonstrates that a suite of 81 crude oils from different production wells and reservoir horizons derived from the Dawanqi oil field contain a high abundance of light hydrocarbon, and partial oils were biodegraded to different degrees. C4-C8light hydrocarbons were chosen for geochemical studies including oil maturity and secondary alteration. The maturity parameters of light hydrocarbons indicate that the calculated reflectance of oils was about 0.9%, suggesting condensates in the mature stage. For biodegraded oils, with biodegradation increasing, Mango’s light hydrocarbon parametersK1values reduce andK2values increase remarkably. Furthermore, MCH index also increases. Methylcyclopentanes are depleted faster than ethylcyclopentanes, implying that there is a trend of lower susceptibility to biodegradation with greater alkyl substitution. Combined with maturity and organic matter input, it is speculated that oils in the Dawanqi oil field are secondary condensates. The comparison of light hydrocarbon parameters indicates that condensates in the Dawanqi oil field are consistent with crude oils from the Dabei oil field and the southern area of Dawanqi oil field. Based on the geological background of the Dawanqi oil field in Tarim Basin and the condensate accumulation pattern, it indicates that crude oils from the Dabei oil field and the southern area moved to the Dawanqi oil field through deep faults and underwent evaporative fractionation.

light hydrocarbon; secondary condensates; geochemical studies; evaporation fractionation; Dawanqi oil field; Tarim Basin

1001-6112(2017)04-0535-09

10.11781/sysydz201704535

2016-11-22；

2017-05-10。

孔婷(1992—)，女，碩士研究生，礦產(chǎn)普查與勘探專(zhuān)業(yè)。E-mail：kt515893413@163.com。

張敏(1962—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，從事有機(jī)地球化學(xué)與石油地質(zhì)學(xué)研究與教學(xué)。E-mail：zmjpu@163.com。

國(guó)家自然科學(xué)基金“地質(zhì)體中高豐度重排藿烷類(lèi)化合物的成因機(jī)制與石油地質(zhì)意義”(41272170)資助。

TE122.1

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