重排藿烷參數(shù)示蹤隴東地區(qū)油藏充注途徑

李 威，文志剛，徐耀輝，朱翠山，高永亮

(1.長(zhǎng)江大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430100;2.中國(guó)石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

重排藿烷參數(shù)示蹤隴東地區(qū)油藏充注途徑

李 威1,2，文志剛1，徐耀輝1，朱翠山1，高永亮1

(1.長(zhǎng)江大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430100;2.中國(guó)石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

重排藿烷/藿烷比值；充注途徑；長(zhǎng)7油層組；隴東地區(qū)；鄂爾多斯盆地

重排藿烷類化合物在地質(zhì)體中廣泛分布于烴源巖與原油中，是飽和烴生物標(biāo)志化合物的重要組成部分。重排藿烷類是指與正常藿烷有相同的碳環(huán)骨架，而甲基側(cè)鏈碳位有所不同的一類生物標(biāo)志物，在烴源巖和原油中存在多種同系物。目前被檢測(cè)和確認(rèn)的有4種類型，分別為18α(H)-新藿烷、17α(H)-重排藿烷、21-甲基-28-降藿烷和早洗脫重排藿烷，其中17α(H)-重排藿烷系列與18α(H)-新藿烷系列在地質(zhì)體中分布廣泛[1-4]。

在近幾年對(duì)鄂爾多斯盆地地質(zhì)、地化研究的基礎(chǔ)上，選擇延長(zhǎng)組致密油發(fā)育段，探索運(yùn)用重排藿烷參數(shù)示蹤原油的充注運(yùn)移途徑，以期展示重排藿烷在運(yùn)移研究方面的應(yīng)用前景。

1 樣品與地質(zhì)背景

隴東地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，構(gòu)造平緩，以巖性圈閉油藏為主，其中致密油主要發(fā)育于延長(zhǎng)組長(zhǎng)6—長(zhǎng)8段。本次研究不僅收集和調(diào)研前人所做的部分資料，同時(shí)大量采集烴源巖和原油樣品，其中有針對(duì)性地采集了延長(zhǎng)組長(zhǎng)3—長(zhǎng)9油層組的14塊泥巖樣品，采集的40個(gè)原油樣品主要來自長(zhǎng)7油層組。在對(duì)源巖進(jìn)行熱解分析的同時(shí)，對(duì)原油、烴源巖進(jìn)行族組分分離、飽和烴氣相色譜-質(zhì)譜定量分析及芳烴氣相色譜-質(zhì)譜分析等多項(xiàng)分析測(cè)試。分析測(cè)試由長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

2 成果與討論

2.1 源巖豐度影響因素

進(jìn)一步分析族組分中的芳烴結(jié)構(gòu)，通過色譜-質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)檢查出的230余種芳香烴系列化合物，主要為8個(gè)系列，包括萘系列、菲系列、系列、二苯并噻吩系列、聯(lián)苯系列、二苯并呋喃系列、芴系列和三芳甾烷系列化合物。對(duì)于芳烴中的含硫類化合物，王鐵冠[15]認(rèn)為含硫芳烴類化合物主要為烷基二苯并噻吩類(DBTs)雜環(huán)化合物。DBTs分子參數(shù)研究應(yīng)用較成熟，國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)研究者都用來作為成熟度參數(shù)，Connan等人[16]和Radke[17]定義了“甲基二苯并噻吩(MDBT)比值”(MDR=4-MDBT/1-MDBT),作為有效的成熟度參數(shù)，MDR參數(shù)既適用于石油熱演化作用早、中期的低成熟-成熟階段0,又可應(yīng)用于晚期的高成熟-過成熟階段。對(duì)于DBTs的影響因素，前人研究認(rèn)為有機(jī)質(zhì)類型和沉積環(huán)境等因素對(duì)DBTs類豐度以及其成熟度參數(shù)MDR等有影響[15，18]。結(jié)合上文分析豐度和MDR均受沉積-有機(jī)相的影響。同時(shí)圖2b顯示，源巖中原始重排藿烷/C30藿烷)參數(shù)與成熟度參數(shù)Ts/Tm變化趨勢(shì)極為相似，正相關(guān)性明顯，表明比值與MDR比值類似，在成熟度方面也有顯著的應(yīng)用效果。這一點(diǎn)前人做過諸多研究，一致認(rèn)為重排藿烷類化合物相對(duì)豐度在成熟-高成熟階段與熱成熟作用更為密切[11]，即參數(shù)在影響因素及在成熟度方面的顯著效果都與DBTs類分子參數(shù)MDR相似。分析二苯并噻吩系列中化合物豐度及各類參數(shù)與重排藿烷的關(guān)系(圖2b)可以看出重排藿烷/C30藿烷)參數(shù)與MDR參數(shù)相關(guān)性最好。這表明，縱然兩種化合物的分子結(jié)構(gòu)不同，當(dāng)烴源巖處于成熟-高成熟階段時(shí)，兩參數(shù)在應(yīng)用方面可能具有相同的屬性和意義。

圖1 隴東地區(qū)烴源巖及原油樣品m/z 191 質(zhì)量色譜Fig.1 m/z 191 mass chromatograms of source rock extracts and crude samples from Longdong areaX.早洗脫重排藿烷；重排藿烷；重排藿烷；C30 H.C30藿烷；C29 Ts.C29降新藿烷；Ts.C27三降新藿烷；Tm.C27三降藿烷

圖2 隴東地區(qū)源巖地球化學(xué)剖面Fig.2 Geochemical profiles of source rocks from Longdong area重排藿烷；重排藿烷；C29Ts.C29降新藿烷；Ts.C27三降新藿烷；Tm.C27三降藿烷；F.芴；SF.二苯并噻吩；OF.二苯并呋喃；MDR.4-MDBT/1-MDBT,甲基二苯并噻吩比值

2.2.1 原油族群劃分

油藏充注機(jī)理是建立在England[19]提出的油藏充注模式的基礎(chǔ)上的，依據(jù)油藏內(nèi)部原油成熟度的微細(xì)變化,可以表征石油運(yùn)移與油藏充注的途徑：在一個(gè)油藏/油田或者一個(gè)含油氣區(qū)帶范圍內(nèi),源自同一烴源灶的原油,先期充注的石油成熟度較后期充注的石油成熟度相對(duì)偏低,成熟度相對(duì)最高的石油分布在最接近油藏充注點(diǎn)的地帶。前人[20-26]研究認(rèn)為，二苯并噻吩分子系由兩個(gè)苯環(huán)間夾一個(gè)五元的噻吩環(huán)所組成,對(duì)稱性的分子結(jié)構(gòu)使其分子的環(huán)系具有很高的熱穩(wěn)定性與抗生物降解性，同時(shí)具有示蹤原油充注運(yùn)移的屬性。MDR為甲基二苯并噻吩比值(4- MDBT/1-MDBT)，利用MDR在碎屑巖油藏和碳酸鹽巖油藏中示蹤運(yùn)移充注機(jī)理均得到良好的應(yīng)用效果。王鐵冠等[15]依據(jù)熱穩(wěn)定性及分子氫鍵機(jī)理解釋了MDR參數(shù)作為運(yùn)移示蹤參數(shù)的原理：熱穩(wěn)定性方面，4-MDBT穩(wěn)定性大于1-MDBT；氫鍵形成難易度上，4-MDBT屬于暴露型分子,氫鍵易于形成，1-MDBT屬于屏蔽型分子,氫鍵相對(duì)不易形成。因此，作為兩分子參數(shù)的比值，隨著運(yùn)移距離的增長(zhǎng)MDR值下降，這也說明了MDR是一個(gè)良好的示蹤運(yùn)移的指標(biāo)。

圖3 隴東地區(qū)原油地球化學(xué)成因判別Fig.3 Geochemical genesis discrimination diagrams of crude samples from Longdong areaa.C27-C28-C29規(guī)則甾烷分布三角圖；b.Pr/nC17-Ph/nC18沉積環(huán)境判別圖；c.G/C30H(伽馬蠟烷/藿烷)-升藿烷指數(shù)相關(guān)圖

圖4 隴東地區(qū)原油成熟度分布Fig.4 Maturity distribution of crude samples from Longdong areaa.C29甾烷異構(gòu)體參數(shù)相關(guān)圖；b.甲基菲參數(shù)(MPI1)成熟度相關(guān)圖

圖5 藿烷系列結(jié)構(gòu)Fig.5 Structures of hopane compounds

圖6 隴東地區(qū)與DBTs類分子參數(shù)相關(guān)圖Fig.6 Correlation diagrams of /C30H and DBTs molecular parameters of samples from Longdong area與MDR相關(guān)圖；與DMDBT′相關(guān)圖

圖7 隴東地區(qū)長(zhǎng)7砂體與運(yùn)移方向匹配圖Fig.7 Matching relationship between sandbodies in the seventh member of the Yanchang Formation and crude oil migration direction

3 結(jié)論

致謝：承蒙長(zhǎng)江大學(xué)包建平教授、何文祥教授、陳奇老師、宋換新老師對(duì)論文的悉心指導(dǎo)與諸多有益建議，一并致以誠(chéng)摯謝忱!

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Hydrocarbon charging pathway tracing with rearranged hopane parameters in Longdong area,Ordos Basin

Li Wei1,2，Wen Zhigang1，Xu Yaohui1，Zhu Cuishan1，Gao Yongliang1

(1.CollegeofResourcesandEnvironment,KeyLaboratoryofExplorationTechnologiesforOilandGasResources,MinistryofEducation,YangtzeUniversity,Wuhan,Hubei430100,China; 2.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,Beijing100083,China)

rearranged hopane/hopane ratio,charging pathway,seventh member of the Yanchang Formation,Longdong area,Ordos Basin

2016-06-29;

2017-06-14。

李威(1988—)，男,博士研究生，礦產(chǎn)普查與勘探。E-mail:liwei123456@petrochina.com.cn。

文志剛(1965—)，男，博士、博士生導(dǎo)師，有機(jī)地球化學(xué)及石油地質(zhì)學(xué)。E-mail:wzg728@sina.com。

中國(guó)石油天然氣股份有限公司科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2008D-5006-01-10)；中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“中國(guó)中東部構(gòu)造體系控油作用研究”項(xiàng)目(1212011120965)。

0253-9985(2017)05-0887-09

10.11743/ogg20170507

TE122.1

A

(編輯 李 軍)