鄂爾多斯盆地彬長(zhǎng)區(qū)塊延長(zhǎng)組原油地球化學(xué) 特征及成因分析

陸 騁

（中國(guó)石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450006）

彬長(zhǎng)區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地西南緣，橫跨伊陜斜坡、天環(huán)坳陷及渭北隆起三個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元（圖1），主力含油層長(zhǎng)6-長(zhǎng)8 油層組主要為裂縫型致密油藏[1]，具有基質(zhì)儲(chǔ)層致密、含油豐度低、儲(chǔ)層裂縫發(fā)育的特點(diǎn)[2]。相較于鄂爾多斯盆地南部中國(guó)石化其他區(qū)塊，彬長(zhǎng)區(qū)塊延長(zhǎng)組原油密度大、黏度高，成為制約彬長(zhǎng)區(qū)塊開發(fā)建產(chǎn)的重要因素之一。以往鄂爾多斯盆地南部石油地質(zhì)的研究主要集中在儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和成藏方面，對(duì)原油地球化學(xué)方面的研究非常少，本文在前人研究的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地分析了延長(zhǎng)組原油的地球化學(xué)特征及其稠化原因，為探區(qū)深化勘探開發(fā)提供了依據(jù)。

1 樣品分析

圖1 鄂爾多斯盆地彬長(zhǎng)區(qū)塊位置

采集彬長(zhǎng)區(qū)塊延長(zhǎng)組長(zhǎng)6-長(zhǎng)8 油層組原油樣 品17 個(gè)，以及鄂爾多斯盆地南部鎮(zhèn)涇、旬宜、富縣區(qū)塊延長(zhǎng)組不同層段的原油樣品27 個(gè)，并對(duì)這些油樣進(jìn)行密度、黏度、含蠟、凝固點(diǎn)、餾程等常規(guī)物性分析測(cè)定；又選取各區(qū)塊16 個(gè)油樣進(jìn)一步開展原油族組分、飽和烴氣相色譜-質(zhì)譜、芳香烴氣相色譜-質(zhì)譜等項(xiàng)目分析，研究原油成因。

2 原油常規(guī)物性及地球化學(xué)特征

2.1 原油物理性質(zhì)及族組分

根據(jù)常規(guī)物性分析（表1），彬長(zhǎng)區(qū)塊的原油與鄂爾多斯盆地南部中國(guó)石化其他區(qū)塊的原油相比，具有密度大、黏度高、凝固點(diǎn)高、含蠟量高的特點(diǎn)。彬長(zhǎng)區(qū)塊原油密度為0.872 ～0.927 g/cm3，平均值為0.894 g/cm3；原油黏度為12.0～109.1 mPa·s，平均值為53.5 mPa·s，所取油樣在常溫下流動(dòng)困難。根據(jù)原油物性分類標(biāo)準(zhǔn)[3]和族組分分析資料，認(rèn)為彬長(zhǎng)區(qū)塊原油具有飽和烴含量低、非烴和瀝青質(zhì)含量高的特征（圖2），為中質(zhì)高黏度油。

2.2 原油地球化學(xué)特征

彬長(zhǎng)區(qū)塊原油發(fā)育完整的正構(gòu)烷烴以及異戊間二烯烷烴系列，正構(gòu)烷烴呈現(xiàn)明顯的奇偶優(yōu)勢(shì)；Pr/Ph 值為0.55～0.72，表明原油形成于還原環(huán)境；Ts/（Ts+Tm）值為0.12～0.24，C29甾烷ααα20S/（20S+20R）值為0.45～0.49，C29甾烷ββ/（ββ+αα）值為0.36～0.57，表明生成原油的烴源巖處于低熟-成熟階段[4]；ααα20RC27、ααα20RC28、ααα20RC29甾烷相對(duì)含量分布呈近“V”字型，C30重排藿烷含量非常低，C29降藿烷含量相對(duì)較高，Ts 低于Tm，與半深湖-深湖相沉積環(huán)境的長(zhǎng)7 油層組的油頁(yè)巖具有非常好的親緣關(guān)系[5]（圖3）。

表1 鄂爾多斯盆地南部各區(qū)塊原油物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖2 鄂爾多斯盆地南部各區(qū)塊原油族組分分布

彬長(zhǎng)區(qū)塊芳烴化合物分布以菲為主，含有一定量的聯(lián)苯和芘（圖4）；三芴系列中，以芴為主，且硫芴含量高于氧芴，進(jìn)一步表明原油形成于還原的沉積環(huán)境中；三芳甾烷和甲基三芳甾烷豐度均較高，檢測(cè)出的三芳甾烷有C20、C21、C26-C28（圖5），檢測(cè)出的甲基三芳甾烷有C21、C22、C27-C29，其中，C26-三芳甾烷（20S）/C28-三芳甾烷（20S）平均值為0.12，表明原油生烴母質(zhì)形成于淡水沉積環(huán)境[6]。

3 原油成因分析

圖3 彬長(zhǎng)區(qū)塊原油與長(zhǎng)7 油頁(yè)巖部分生物標(biāo)志物對(duì)比圖譜

圖4 彬長(zhǎng)區(qū)塊原油典型多環(huán)芳烴化合物分布特征

高黏度原油按其形成的主要因素（原生因素和次生因素）可以分為原生型原油和次生型原油兩大類。原生型原油主要指烴源巖在低演化階段所形成的低熟油；次生型原油主要指油藏遭受后期改造，生物降解、水洗與氧化等多種作用[7-9]后形成的重質(zhì)油。本文研究認(rèn)為彬長(zhǎng)區(qū)塊延長(zhǎng)組的高黏度原油是原生因素和次生因素共同作用的結(jié)果。

3.1 原生因素

長(zhǎng)7 油層組的油頁(yè)巖是彬長(zhǎng)區(qū)塊中生界的主力烴源巖，其有機(jī)質(zhì)豐度高（TOC 大于10%），有機(jī)質(zhì)類型好（普遍為Ⅰ型-Ⅱ1型），Ro值為0.5%～0.8%，整體處于低熟-成熟階段，生烴轉(zhuǎn)化率較低，導(dǎo)致生成原油重質(zhì)組分偏高[10-12]。通過(guò)彬長(zhǎng)區(qū)塊正2 井長(zhǎng)7 油頁(yè)巖的封閉模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)模擬溫度升高至300 ℃時(shí)，干酪根開始大量裂解生烴，340 ℃時(shí)達(dá)到生烴高峰；340 ℃以后瀝青質(zhì)進(jìn)一步裂解生烴，導(dǎo)致瀝青質(zhì)的含量下降，而飽和烴和芳烴的絕對(duì)含量繼續(xù)增大（圖6）。說(shuō)明烴源巖在不同的生油階段生成的原油在化學(xué)組成與物理性質(zhì)上都存在差異，早期生成的低熟原油中非烴、瀝青質(zhì)的含量偏高，而成熟度較高的烴源巖生成的原油中非烴、瀝青質(zhì)的含量會(huì)降低。

一般情況下，生物降解形成的稠油正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴會(huì)部分損失，致使基線向上漂移[7-8]。彬長(zhǎng)區(qū)塊原油的色譜圖表現(xiàn)出正構(gòu)烷烴齊全（nC11-nC35），主峰碳在nC15-nC19之間，甾、萜類化合物系列完整，未檢測(cè)出25-降藿烷的特征，一定程度上顯示出原生稠油的特征，未遭受到嚴(yán)重的生物降解作用（圖3）。

3.2 次生因素

彬長(zhǎng)區(qū)塊斷裂、裂縫普遍發(fā)育，油藏易遭受后期破壞改造，受到一定的水洗和物理逸散作用。彬長(zhǎng)區(qū)塊原油黏度分布呈現(xiàn)出斷層發(fā)育規(guī)模越大，距離斷層越近，黏度越大的特征，從而驗(yàn)證了斷裂發(fā)育對(duì)原油黏度的影響（圖7）。

圖5 彬長(zhǎng)區(qū)塊原油三芳甾烷和甲基三芳甾烷分布特征（1～15 為三芳甾烷-1～三芳甾烷-15）

圖6 彬長(zhǎng)區(qū)塊封閉實(shí)驗(yàn)樣品族組分隨溫度變化特征

斷層溝通地層水導(dǎo)致原油易發(fā)生水洗作用。相同條件下，芳烴的溶解度最大，水中溶解了輕芳烴甲苯和苯后，會(huì)提高其對(duì)正構(gòu)烷烴的溶解能力[13]；甾、萜烷比較穩(wěn)定，不易被水溶解。彬長(zhǎng)區(qū)塊原油的規(guī)則甾烷/正構(gòu)烷烴平均值為0.028，三萜烷/正構(gòu)烷烴平均值為0.038；而鄰區(qū)鎮(zhèn)涇區(qū)塊斷裂、裂縫發(fā)育程度相對(duì)較低，原油密度、黏度均較低，其規(guī)則甾烷/正構(gòu)烷烴平均值為0.005，三萜烷/正構(gòu)烷烴平均值為0.004（表2）。說(shuō)明彬長(zhǎng)區(qū)塊原油因遭受水洗作用，正構(gòu)烷烴的保留程度明顯低于鎮(zhèn)涇區(qū)塊，可溶性烴類被地層水溶解后導(dǎo)致了彬長(zhǎng)區(qū)塊原油的密度、黏度變大。而水洗作用使原油稠化的同時(shí)，也會(huì)使地層水淡化[14]，彬長(zhǎng)區(qū)塊長(zhǎng)8 的地層水礦化度較低，平均為22 000 mg/L；鎮(zhèn)涇區(qū)塊長(zhǎng)8 的地層水礦化度則明顯高于彬長(zhǎng)區(qū)塊，平均為45 000 mg/L，進(jìn)一步驗(yàn)證了彬長(zhǎng)區(qū)塊原油遭受了水洗作用影響。

表2 鎮(zhèn)涇、彬長(zhǎng)區(qū)塊長(zhǎng)8 原油飽和烴氣相色譜分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

（1）彬長(zhǎng)區(qū)塊的原油具有密度大、黏度高、凝固點(diǎn)高、含蠟量高的特點(diǎn)，原油飽和烴含量低、非烴和瀝青質(zhì)含量高。

（2）依據(jù)飽和烴、芳烴生物標(biāo)志物特征，認(rèn)為彬長(zhǎng)區(qū)塊原油形成于還原環(huán)境中，生成原油的烴源巖處于低熟-成熟階段。

（3）彬長(zhǎng)區(qū)塊高黏度原油是原生因素和次生因素共同作用的結(jié)果。一方面是烴源巖長(zhǎng)7 油頁(yè)巖處于低熟-成熟階段，導(dǎo)致生成原油重質(zhì)組分偏高；另一方面是斷層溝通地層水導(dǎo)致原油中可溶性烴類被地層水選擇性地溶解，以及原油在沿?cái)鄬舆\(yùn)移過(guò)程中輕質(zhì)組分散失使得原油稠化。