準(zhǔn)噶爾盆地瑪東斜坡區(qū)百口泉組–下烏爾禾組混源油地球化學(xué)特征及定量判識

蔣文龍, 阿布力米提·依明, 李 卉, 陳 靜, 李宗浩

準(zhǔn)噶爾盆地瑪東斜坡區(qū)百口泉組–下烏爾禾組混源油地球化學(xué)特征及定量判識

蔣文龍1,2*, 阿布力米提·依明1, 李 卉1, 陳 靜1, 李宗浩1

(1. 中國石油 新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院, 新疆 克拉瑪依 834000; 2. 中國石油 新疆油田公司博士后工作站, 新疆 克拉瑪依 834000)

混源油的定量判識是當(dāng)前石油地質(zhì)地球化學(xué)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。本次研究以準(zhǔn)噶爾盆地瑪東斜坡區(qū)百口泉組–下烏爾禾組的混源油為典型研究實(shí)例, 通過有機(jī)地球化學(xué)與化學(xué)計量學(xué)相結(jié)合的方法, 對研究區(qū)混源油進(jìn)行了定量研究, 取得良好效果。原油地球化學(xué)研究結(jié)果表明, 研究區(qū)原油混源現(xiàn)象普遍存在。綜合分析后認(rèn)為, 現(xiàn)今混源油中可劃分出3個端元, 其中端元A和B可能主要代表了二疊系風(fēng)城組早期和晚期烴源巖的貢獻(xiàn), 并以晚期充注原油為主, 而端元C差異較大, 可能為二疊系下烏爾禾組烴源巖生烴或風(fēng)城組不同巖相、不同沉積環(huán)境的烴源巖生烴。研究區(qū)以風(fēng)城組生烴聚集為主, 雖然晚期生烴占比不高, 但對油氣運(yùn)聚成藏卻起到非常關(guān)鍵的作用。這一綜合對比研究表明, 化學(xué)計量學(xué)方法在混源油的比例計算、端元分析等方面具有重要作用, 是對傳統(tǒng)地球化學(xué)方法研究的有效補(bǔ)充, 值得推廣應(yīng)用。此外, 研究認(rèn)識還為區(qū)域油氣勘探提供了新的參考信息。

混源油; 化學(xué)計量學(xué); 交替最小二乘法; 瑪東斜坡區(qū); 準(zhǔn)噶爾盆地

0 引 言

準(zhǔn)噶爾盆地是我國西北地區(qū)的一個典型疊合含油氣盆地, 并發(fā)育有多套烴源巖, 前人對于準(zhǔn)噶爾盆地的烴源巖及油源對比進(jìn)行了大量研究并進(jìn)行了分類。王緒龍[1]和王緒龍等[2–3]通過對盆地腹部和西北緣斜坡區(qū)原油地球化學(xué)特征的分析, 指出飽和烴的C20、C21和C23三環(huán)萜烷是反映母質(zhì)來源的良好指標(biāo), 其中, 二疊系風(fēng)城組生源油一般呈較大斜率的上升型分布, 而下烏爾禾組生源油則呈C20>C23的不對稱山峰型分布。但是, 目前在研究區(qū)發(fā)現(xiàn)的大部分原油卻不完全符合這個指標(biāo), 主要表現(xiàn)為C20、C21和C23三環(huán)萜烷指紋分布多樣, 存在較小斜率的上升型、C20

對于多套烴源巖發(fā)育的疊合沉積盆地中的混源油, 常規(guī)的研究方法是首先明確組成混源油的端元個數(shù), 然后選擇其單一生源油, 以它們典型的油源對比指標(biāo), 通過實(shí)驗(yàn)室配比的方法, 最后計算得出混源油中各類油源的相對貢獻(xiàn)[4]。然而, 原油的混源效應(yīng)會使得眾多油源對比參數(shù)的變化復(fù)雜[5–6], 且難以準(zhǔn)確選取單一生源油, 增加油源對比的難度, 導(dǎo)致精確判識疊合盆地混源油的油源貢獻(xiàn)十分困難[7–10]。近年來, 一些學(xué)者通過混源油配比模擬實(shí)驗(yàn), 對混源油的油源組成及比例進(jìn)行了研究[11–15]。在準(zhǔn)噶爾盆地, Chen.[16]在東部地區(qū)的彩南油田, 選擇典型的二疊系、三疊系和侏羅系原油, 進(jìn)行了人工三元混合配比實(shí)驗(yàn), 建立了二元和三元混合原油的定量判識圖版, 定量地判識和驗(yàn)證了侏羅系、三疊系和二疊系烴源巖對彩南油田混合原油的貢獻(xiàn)。2008年, Peters.[17]首次利用化學(xué)計量學(xué)方法, 對阿拉斯加北斜坡Prudhoe Bay油田的混源油進(jìn)行交替最小二乘法(alternating least squares, ALS)分析, 預(yù)測了3套烴源巖的相對貢獻(xiàn)率及其運(yùn)移路徑, 該研究結(jié)果認(rèn)為, 交替最小二乘法分析不需要預(yù)先選定端元油, 直接利用化合物濃度與混源比率之間的線性關(guān)系對混源油進(jìn)行定量評價。較之常規(guī)的混源配比模擬實(shí)驗(yàn), 化學(xué)計量學(xué)方法不需要獲得端元樣品, 而是直接計算分析實(shí)際混源油樣品, 得到端元原油的數(shù)量、組成和貢獻(xiàn)比例, 具有明顯的優(yōu)勢。此后, 國內(nèi)外許多學(xué)者采用同樣的方法對不同地區(qū)的混源油氣進(jìn)行了研究, 取得了良好的效果。如國內(nèi)學(xué)者陶國亮等[18]結(jié)合地球化學(xué)分析, 根據(jù)三環(huán)萜烷和藿烷的濃度數(shù)據(jù), 利用化學(xué)計量學(xué)方法評價了塔河油田海相油藏, 得出4個理論端元, 結(jié)合地質(zhì)情況認(rèn)為它們分別來自于兩套烴源巖, 并預(yù)測了它們各自的貢獻(xiàn)比; Zhan.[19–21]對塔河油田奧陶系、石炭系和三疊系的52個原油樣品進(jìn)行了分析, 劃分出3個端元; 國外學(xué)者Alizadeh.[22]同樣應(yīng)用化學(xué)計量學(xué)方法, 對Persian Gulf Basin的原油進(jìn)行了分析。

然而在準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖地區(qū), 由于地質(zhì)條件復(fù)雜, 原油混源現(xiàn)象普遍, 且單源未混的端元油樣品無法取得, 到目前為止, 尚未有學(xué)者對油氣來源及混合充注比例進(jìn)行定量研究, 導(dǎo)致研究區(qū)內(nèi)不同期次原油的混合過程及機(jī)理尚不清楚。本次研究首次在瑪湖凹陷東斜坡區(qū)完成了百口泉組–下烏爾禾組混源油端元分析及比例研究工作, 擬通過常規(guī)的地球化學(xué)方法對混源油的地球化學(xué)特征進(jìn)行描述, 篩選生物標(biāo)志物參數(shù), 應(yīng)用化學(xué)計量學(xué)計算, 并通過對這一重要科學(xué)問題開展研究, 為區(qū)域油氣勘探提供新的基礎(chǔ)參考信息。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

瑪湖凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣, 是盆地最重要的生油凹陷之一, 有效烴源層主要包括下二疊統(tǒng)的佳木河組(P1j)、風(fēng)城組(P1f)和中二疊統(tǒng)的下烏爾禾組(P2w)。瑪湖凹陷東斜坡區(qū)位于瑪湖凹陷東側(cè), 東臨夏鹽凸起, 南邊以達(dá)巴松凸起為界(圖1), 構(gòu)造較為簡單, 表現(xiàn)為向西南傾伏的單斜, 發(fā)育坡折、陡坡、寬緩平臺區(qū)及鼻凸構(gòu)造, 斷裂較發(fā)育[23]。研究區(qū)內(nèi)油氣資源主要來自于風(fēng)城組烴源巖, 雖然下烏爾禾組泥巖同樣較為發(fā)育, 但存在烴源巖巖相差、有機(jī)質(zhì)類型差、烴源灶分布不明等問題, 目前尚未發(fā)現(xiàn)明確由下烏爾禾組烴源巖生成的油氣。

2 實(shí)驗(yàn)條件與方法

本次研究原油樣品的族組分定量分離及色譜-質(zhì)譜分析由中國石油大學(xué)(北京)石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室完成。首先用石油醚沉淀脫瀝青質(zhì), 再用氧化鋁和硅膠柱層析進(jìn)行族組分分離, 并用二氯甲烷與石油醚以2∶1的體積比混合溶劑以及二氯甲烷與甲醇以93∶7的體積比混合溶劑沖脫飽和烴、芳烴和非烴組分。在上機(jī)進(jìn)行測試之前, 飽和烴樣品中加入D50-C24正烷烴10 μg作為內(nèi)標(biāo)物, 芳香烴樣品中加入D8-二苯并噻吩1 μg作為內(nèi)標(biāo)物, 通過內(nèi)標(biāo)物與各系列化合物的峰面積比值, 便可獲得系列化合物的絕對含量。

色譜-質(zhì)譜分析所用儀器為Agilent 6890GC- 5975iMS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀, 色譜柱為HP-5MS (60 m×0.25 mm×0.25 μm)。進(jìn)樣口溫度300 ℃, 載氣為He (99.999%), 載氣流速為1.0 mL/min。進(jìn)樣方式為不分流進(jìn)樣。升溫時初始溫度為50 ℃, 保留1 min,然后以20 ℃/min的速率升至120 ℃, 再以3 ℃/min的速率升至310 ℃, 保留25 min。質(zhì)譜離子源為電子轟擊源(EI), 電離電壓為70 eV, 獲取數(shù)據(jù)方式為全掃描與選擇離子同時進(jìn)行。

在本次研究中, 選取生物標(biāo)志物絕對濃度數(shù)據(jù)40種, 包括24種萜類(表1)、14種甾類以及-胡蘿卜烷與-胡蘿卜烷(表2), 各生物標(biāo)志物參數(shù)的選取主要考慮以下兩點(diǎn): (1) 常用的具有生源、年代等指示意義的化合物; (2) 原油中特有的或具特殊分布規(guī)律的化合物或系列;-胡蘿卜烷與-胡蘿卜烷的選取也主要是基于第二點(diǎn)考慮[24–26]。

所用化學(xué)計量學(xué)方法均由美國Infometrix公司研發(fā)的商業(yè)軟件Piroutte 4.5計算完成。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置及原油樣品平面分布(據(jù)文獻(xiàn)[23]修改)

表2 甾類化合物與胡蘿卜烷絕對濃度數(shù)據(jù)(mg/L)

3 原油地球化學(xué)特征

3.1 物性特征

準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育多套烴源巖, 構(gòu)成了復(fù)雜的復(fù)合生烴系統(tǒng), 導(dǎo)致儲集層中的原油在運(yùn)聚及成藏過程中極易發(fā)生混合現(xiàn)象, 加之后期的次生變化, 使得現(xiàn)存油藏的流體呈現(xiàn)出不同的物理、化學(xué)特征。不同地區(qū)、不同層位、甚至同一層位不同構(gòu)造部位的原油, 其物理性質(zhì)也可能有明顯的區(qū)別。研究區(qū)所取樣品原油物性較為接近, 原油密度在0.80~ 0.85 g/cm3之間, 50 ℃時黏度主要介于1.9~11.5 mPa·s之間, 含蠟量處于2%~7%之間(表3, 圖2)。原油整體以輕質(zhì)-中質(zhì)為主, 黏度較低, 大部分屬于含蠟原油, 少量原油高蠟。可見, 研究區(qū)的原油主要為輕質(zhì)油和中質(zhì)油。

3.2 生物標(biāo)志物特征

飽和烴是可溶有機(jī)質(zhì)的重要組成部分, 蘊(yùn)含著有機(jī)母質(zhì)類型、沉積環(huán)境和成熟度等多方面的信息。其中, 正構(gòu)烷烴是飽和烴的主要組成部分, 其分布能直觀地提供有關(guān)有機(jī)質(zhì)生源構(gòu)成及成熟度等方面的信息。通常情況下, 碳數(shù)小于C22的正構(gòu)烷烴大多來源于菌藻類低等水生生物中的脂肪酸, 所以在以腐泥組分為主的烴源巖中, 常富含低相對分子質(zhì)量的正構(gòu)烷烴; 碳數(shù)較高的正構(gòu)烷烴大都來源于陸地高等植物, 所以若正構(gòu)烷烴分布以C27、C29或C31為主峰且該區(qū)間具明顯的奇偶優(yōu)勢, 則一般來源于高等植物的蠟[27]。

瑪湖東斜坡區(qū)原油類型以輕質(zhì)-正常原油為主, 其飽和烴氣相色譜特征相對不明顯。類異戊二烯烴是以異戊間二烯為基本結(jié)構(gòu)單元的鏈狀支鏈烷烴, 在原油中植烷系列是主要的類異戊二烯烴。姥植比(Pr/Ph)是一項用于判斷有機(jī)質(zhì)沉積氧化還原性的地球化學(xué)指標(biāo)。原油正構(gòu)烷烴系列完整, 姥鮫烷(Ph)和植烷(Pr)特征存在差異, 姥植比范圍為0.68~1.02, 僅瑪202原油姥鮫烷、植烷的絕對含量高于C17、C18。原油主峰碳大都為C17、C20, 個別為C15、C18(圖3), 母質(zhì)來源為低等水生生物與高等植物混源。與其他大部分瑪湖凹陷原油一樣, 研究區(qū)所取原油樣品幾乎都含有豐富的-胡蘿卜烷和-胡蘿卜烷, 僅含量存在差異。其中, 只有鹽北1井原油樣品中基本不含-胡蘿卜烷和-胡蘿卜烷, Pr/C17與Ph/C18比值也明顯小于其他原油樣品, 說明其來源與其他樣品截然不同(表4)。

原油中各類生物標(biāo)志物的組成與烴源巖有機(jī)質(zhì)的生源構(gòu)成有關(guān)。一般認(rèn)為, 藿烷主要來源于細(xì)菌, 在一些蕨類植物中也有其先質(zhì)物; 三環(huán)萜烷則主要來源于微生物, 因而它們之間的相對含量能反映各類生物對沉積有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)。研究區(qū)原油受成熟度影響, 三環(huán)萜烷含量豐富, 五環(huán)萜烷含量較少(圖4), 且有一定含量的伽馬蠟烷, 其中一些樣品伽馬蠟烷含量較高。

原油中C27~C29規(guī)則甾烷的分布反映了源巖有機(jī)質(zhì)特征。不同碳數(shù)的規(guī)則甾烷相對豐度可以反映沉積有機(jī)質(zhì)的來源。從圖3可以看出, 研究區(qū)原油甾烷特征變化不大, 大部分以C29規(guī)則甾烷為主。

4 研究區(qū)油氣充注端元及比例研究

4.1 端元個數(shù)及混合比例厘定

結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)背景以及前人研究成果, 通過對生物標(biāo)志物的分析, 認(rèn)為研究區(qū)原油是由風(fēng)城組不同巖性的烴源巖在不同成熟階段生成烴類的混合油。在分析條件中設(shè)置端元數(shù)進(jìn)行運(yùn)算, 在結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn), 當(dāng)端元數(shù)為3時, 累計方差為99.75%, 符合計算要求。

對17個原油的40個生物標(biāo)志物濃度參數(shù)進(jìn)行計算, 得出3個端元各自的貢獻(xiàn)比(表5)。其中, 端元油A對原油貢獻(xiàn)平均為57%(其中1個樣品的貢獻(xiàn)為0); 端元油B對原油貢獻(xiàn)平均為30%(其中3個樣品貢獻(xiàn)接近0); 端元油C對原油貢獻(xiàn)平均為13%(其中10個樣品貢獻(xiàn)小于10%)。

4.2 端元油特征及地質(zhì)意義

由交替最小二乘法計算得出的端元油組成(生物標(biāo)志物濃度)不能直接用來解釋地質(zhì)-地球化學(xué)過程, 但是由其計算出混源油所占比例可以確定是否存在單一油源的樣品, 或是從其計算出的生物標(biāo)志物比值或分布形態(tài)則可以與烴源巖抽提物以及各地區(qū)不同的原油特征進(jìn)行對比, 從而確定端元油的來源。端元油的地質(zhì)意義必須由研究者根據(jù)實(shí)際的石油地質(zhì)背景確定, 據(jù)此才可被用于解釋一些地球化學(xué)過程。

表3 原油樣品族組分與物性特征

圖2 研究區(qū)原油樣品物性柱狀圖

圖3 研究區(qū)典型原油樣品m/z 85及m/z 125圖譜

根據(jù)化學(xué)計量學(xué)計算結(jié)果劃分出的A、B和C三類端元油, 同樣代表了研究區(qū)的三類油氣來源。由于個別油樣中某一種類型的油源所占比例很高, 因此可認(rèn)為該油樣為單一油源, 代表該類端元油, 接下來主要對這3件樣品進(jìn)行詳細(xì)分析。

A類端元油地球化學(xué)特征 MZ1井樣品中端元油A中所占比例達(dá)96.6%, 因此這里以MZ1井樣品為例, 對A類端元油進(jìn)行地球化學(xué)特征分析。A類三環(huán)萜烷呈上升型, 屬于典型的風(fēng)城組烴源巖來源特征[28], 正構(gòu)烷烴主峰碳為C20。反映沉積環(huán)境的典型生物標(biāo)志物指標(biāo)姥植比為0.7, 伽馬蠟烷指數(shù)為0.71,-胡蘿卜烷絕對含量很高, 為2747.07 mg/L, 反映了高鹽度和強(qiáng)還原的沉積環(huán)境, 而且C35S/C34S藿烷比值為1.15, C29/C30藿烷比值為0.65, 符合海相碳酸鹽巖或蒸發(fā)巖生烴類特點(diǎn), 且成熟度較低。因此, 判斷A類端元油來源為風(fēng)城組鹽湖相、強(qiáng)還原環(huán)境下的云質(zhì)烴源巖早期生成的成熟原油。

通過烴類包裹體鏡下熒光觀察, 發(fā)現(xiàn)MZ1井均為反映早期成熟原油的黃色熒光烴類包裹體, 與交替最小二乘法計算結(jié)果非常吻合(圖5)。從端元油平面分布圖來看, A類端元油分布范圍廣, 幾乎在整個瑪湖凹陷均有分布, 符合風(fēng)城組早期大量生烴并且主要向斷裂帶運(yùn)移的特征[29](圖6)。

表4 原油樣品常規(guī)生物標(biāo)志物地球化學(xué)參數(shù)

注: a–主峰碳; b–Pr/Ph; c–Pr/C17; d–Ph/C18; e–Ts/Tm; f–伽馬蠟烷指數(shù); g–20S/(20S+20R)C29甾烷; h–ββ/(ββ+αα)C29甾烷; Ts–18α(H)-22, 29, 30三降新霍烷, Tm–17α(H)-22, 29, 30三降霍烷; S和R代表手性碳原子具有的S和R兩種構(gòu)型

B類端元油地球化學(xué)特征 DT1-5619樣品中B類端元油所占比例為99.1%, 因此這里以DT1-5619樣品為例, 對B類端元油進(jìn)行地球化學(xué)特征分析。B類端元油三環(huán)萜烷C20、C21和C23峰型為山谷型, 正構(gòu)烷烴主峰碳為C17, 具有明顯的輕碳優(yōu)勢。反映沉積環(huán)境的典型生物標(biāo)志物指標(biāo)姥植比為0.97,-胡蘿卜烷含量為446.9 mg/L, 反映了咸水和強(qiáng)還原的沉積環(huán)境, 與A類端元油類似。曹劍等[30]在對瑪湖凹陷風(fēng)城組烴源巖最新的研究中提出碳酸鹽巖堿湖發(fā)育模式, 根據(jù)巖性可大體劃分為泥巖和云質(zhì)巖。DT1-5619樣品具有較高的C29/C30藿烷比值(1.66), 因此具有海相碳酸鹽巖或蒸發(fā)巖生烴特點(diǎn)[31–33], 且∑C20–/∑C21+為0.83, Pr/C17比值為0.52, 20S/(20S+20R)C29甾烷比值為0.51, 已達(dá)熱平衡值, 反映該類端元油成熟度較高。由于該樣品來源于風(fēng)城組內(nèi), 并且其三環(huán)萜烷C20、C21和C23的山谷型分布特征與風(fēng)城組烴源巖抽提物特征一致, 因此推測在達(dá)巴松凸起很大可能存在自生自儲油藏。因此, 判斷B類端元油來源于風(fēng)城組咸水、強(qiáng)還原環(huán)境下的云質(zhì)烴源巖晚期生成的高熟原油。

通過DT1井風(fēng)城組的烴類包裹體鏡下熒光照片顯示, DT1井中烴類包裹體均為反映晚期高熟原油的藍(lán)色熒光, 同樣與交替最小二乘法計算結(jié)果非常吻合(圖5); 并且通過含氮化合物以及二苯并噻吩等示蹤化合物的分析, 認(rèn)為B類端元油屬于原地生烴, 烴源巖靠近DT1井及YT1井附近, 充注比例由北向南逐漸減少(圖6), 為風(fēng)城組晚期生烴的烴源灶之一。

C類端元油地球化學(xué)特征 YB1井樣品中C類端元油所占比例為82.27%, 因此這里以YB1井樣品為例, 對C類端元油進(jìn)行地球化學(xué)特征分析。YB1井原油主峰碳為C15, ∑C20–/∑C21+為0.87, 具有明顯的輕碳優(yōu)勢, Pr/C17比值為0.29, 20S/(20S+20R)C29甾烷比值為0.51, 也已達(dá)熱平衡值, 同樣反映該類端元油成熟度高的特征; Ts/Tm比值為1.22, 姥植比為1.27,-胡蘿卜烷含量極低, 表明烴類來源于淡水-半咸水弱還原環(huán)境下形成的烴源巖, C35/C34藿烷小于0.8, 具有泥巖生烴特點(diǎn)。且分布范圍較小, 靠近瑪湖凹陷北部(圖6)。

由交替最小二乘法計算結(jié)果可以看出, 三環(huán)萜烷峰型為山峰型(C21占絕對優(yōu)勢)時, 還可分為兩亞類: 一類為C20C23, 是C類端元油的特征, 主要由沉積環(huán)境為淡水-半咸水、弱還原沉積環(huán)境的泥質(zhì)烴源巖生烴, 而為何會出現(xiàn)這種情況, 還有待后續(xù)工作的進(jìn)一步深入。

通過與盆地腹部的莫11井(典型下烏爾禾組油源)樣品進(jìn)行對比, 認(rèn)為兩者存在諸多相似之處[34], 具有低Pr/C17、低-胡蘿卜烷和低伽馬蠟烷的特征(表4), 因此C類端元油可能來自于下烏爾禾組。

但是由于下烏爾禾組烴源巖在瑪湖凹陷存在烴源巖巖相差、有機(jī)質(zhì)類型差等問題, 目前尚未發(fā)現(xiàn)有效烴源巖, 沒有足夠的證據(jù)支持C類端元油來自下烏爾禾組烴源巖這個觀點(diǎn)。那么從現(xiàn)有資料進(jìn)行推測, 也不排除C類端元油可能同樣來自于風(fēng)城組的可能性, 只是由于烴源巖母質(zhì)類型不同、巖性不同和成熟度不同等因素, 導(dǎo)致與A類和B類端元油存在較大差異。

圖4 研究區(qū)典型原油樣品m/z 191及m/z 217圖譜

表5 原油樣品基礎(chǔ)信息及端元油貢獻(xiàn)比例

通過研究區(qū)的油源充注比例分析研究, 認(rèn)為還存在以下規(guī)律。

(1) 風(fēng)城組早期生成的正常成熟油以瑪西斜坡區(qū)為主要的有利運(yùn)移區(qū)域, 并且在研究區(qū)同一口井同一層系的不同深度, 油源分布比例不同, 較淺深度A類端元油占比較高, 說明A類端元油確為早期充注的成熟油, 占據(jù)了構(gòu)造高部位。

(2) 在研究區(qū)范圍內(nèi), 當(dāng)B類端元油所占比例少于20%時的層位試油結(jié)果差(以干層或水層為主), 包括D10井、D9井、M18 (3854m深度試油無結(jié)論)、M19井3464 m上部和M3井, 反之, 試油情況均較好(以油水同層、含油層和油層為主) (圖7)。在流體包裹體鏡下照片觀察過程中, 還發(fā)現(xiàn)儲層中偶爾可見稀油瀝青脈, 主要是由早期成熟油氣長距離運(yùn)移過程中經(jīng)歷次生作用所形成的干瀝青[35]與晚期高熟原油混合所形成(圖8), 因此推測造成這種現(xiàn)象的原因是因?yàn)锽類端元油成熟度較高, 易于運(yùn)移, 在油氣混合運(yùn)移的過程中起到運(yùn)移載體的作用, 使得混合之后的原油更易于運(yùn)移成藏。說明B類端元油雖然占比相對較低, 但對油氣運(yùn)移成藏卻起到至關(guān)重要的作用。

圖5 MZ1井與DT1井烴類包裹體鏡下熒光照片

(a) MZ1, 4349.5 m, 長石溶蝕孔洞中分布淡黃色熒光油氣包裹體; (b) MZ1, 4349.5 m, 石英顆粒微裂隙中分布淡黃色熒光油包裹體; (c)、(d) DT1, 5695.4 m, 長石溶蝕孔洞中分布藍(lán)色熒光的油包裹體

(a) MZ1, 4349.5 m, yellow fluorescence representative of mature early-stage crude oil in feldspar corrosion cavities; (b) MZ1, 4349.5 m, yellow fluorescence representative of mature early-stage crude oil in fractures of quartz grains; (c) and (d) DT1, 5695.4 m, blue fluorescence representative of highly mature late-stage crude oil in feldspar corrosion cavities

圖6 混源油混合比例平面分布圖

圖7 端元油混合比例柱狀圖

圖8 鏡下稀油瀝青脈照片

5 結(jié) 論

(1) 通過對瑪湖凹陷東斜坡區(qū)原油地球化學(xué)分析表明, 本區(qū)原油至少存在兩期原油充注。通過化學(xué)計量學(xué)交替最小二乘算法計算, 認(rèn)為研究區(qū)混源油可能存在3個理論端元, 其中端元A代表了二疊系風(fēng)城組早期生成的成熟原油, 端元B代表二疊系風(fēng)城組晚期生成的高熟原油, 端元C可能為二疊系下烏爾禾組生成的高熟原油。

(2) 研究區(qū)原油組成主體還是以風(fēng)城組早期原油為主, 但晚期高熟原油對于原油的運(yùn)聚成藏不可或缺。

(3) 化學(xué)計量學(xué)方法在追求數(shù)學(xué)計算誤差最小的情況下, 給出指定條件下的最優(yōu)端元油組成及貢獻(xiàn)比例。數(shù)學(xué)與地質(zhì)結(jié)合, 精確計算, 模糊應(yīng)用, 可以豐富地球化學(xué)分析手段, 深化石油地質(zhì)認(rèn)識, 具有較好的發(fā)展與應(yīng)用前景。

兩位審稿專家在審稿過程中提出了許多寶貴的意見和建議, 在此表示衷心感謝。

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Geochemical characteristics and identification of mixed crude oil of the Baikouquan Formation Lower Wuerhe Formation on the East slope of the Mahu Sag, Junggar Basin

JIANG Wen-long1,2*, Ablimit Imin1, LI Hui1, CHEN Jing1and LI Zong-hao1

1. Research Institute of Exploration and Development, Xinjiang Oilfield Company, PetroChina, Karamay 834000, China;2. Postdoctoral Center, Xinjiang Oilfield Company, PetroChina, Karamay 834000, China

Studies on the quantificational discrimination of mixed oils have generally been difficult to perform; however, they are extremely important for petroleum, geology, and geochemistry research. This article includes a case study based on the East slope of the Mahu Sag, Junggar Basin, which was performed through a combination of geochemistry and chemometrics analyses. It indicates that oil accumulated in the East slope of the Mahu Sag is characterized by multistage hydrocarbon generation and mixed sources. Results show that three end-member oils contributed to the mixed oils in this region. End-members 1 and 2 indicate that the Fengcheng Formation comprises early or late Permian source rocks. However, end-member 3 is vastly different; it may indicate the Lower Wuerhe Formation source rocks or the Fengcheng Formation, but through different lithofacies and depositional environments. Oil generated from the later Fengcheng Formation source rock is not plentiful but important. Oil generated from the Lower Wuerhe Formation only exists north of the study area. This comparative research shows that chemometrics analyses play a significant role in calculating the proportions of mixed oils and identifying end- member oils. Moreover, multivariate data analyses should be popularized as an effective complement to traditional geochemistry studies.

mixed oils; chemometrics; alternating least squares algorithm; East slope of Mahu Sag; Junggar Basin

P593; TE122

A

0379-1726(2021)02-0185-14

10.19700/j.0379-1726.2021.02.005

2019-01-17;

2019-03-09;

2019-04-23

國家科技重大專項(2016ZX05003-005)

蔣文龍(1987–), 男, 博士, 主要從事地球化學(xué)與油氣成藏方面的研究。

JIANG Wen-long, E-mail: 445061857@qq.com; Tel: +86-990-6877625