蒸發(fā)分餾作用對(duì)原油中金剛烷類化合物分布與組成的影響
——以塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造上的原油為例

楊 茜，包建平，倪春華，朱翠山

1.油氣地球化學(xué)與環(huán)境湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(長(zhǎng)江大學(xué) 地球化學(xué)系)，武漢 430100；2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126

蒸發(fā)分餾作用在塔里木盆地庫車坳陷十分普遍，前緣隆起帶上發(fā)育的眾多凝析氣田，如羊塔克、牙哈和英買7構(gòu)造上的凝析氣田等均與此有關(guān)[1-2]。受蒸發(fā)分餾作用影響，有機(jī)質(zhì)在高成熟階段形成的過量天然氣注入到早期形成的油藏，使得其中的原油烴類組成，尤其是輕組分發(fā)生分異和變化，并導(dǎo)致凝析油氣藏的形成[1-8]。這一作用對(duì)原油烴類組成的影響主要表現(xiàn)為殘留原油中輕組分含量明顯降低,且其輕烴組成中苯系物(苯和甲苯)含量升高，而蒸發(fā)分餾作用形成的次生凝析油則呈現(xiàn)輕組分含量偏高，且其輕烴中苯系物含量降低[1-6]。甲苯與正庚烷比值(TOL/nC7)則是一個(gè)常用的鑒別蒸發(fā)分餾作用以及區(qū)分殘留油和蒸發(fā)分餾作用形成的次生凝析油的指標(biāo)。

金剛烷類烴是一類具有高熱穩(wěn)定性的化合物，其分析檢測(cè)方法[8-12]以及在評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)成熟度[13-17]和定性定量原油的熱裂解程度時(shí)[18-26]備受關(guān)注,因而在油氣地球化學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用。由于金剛烷類化合物分子量較低,尤其是烷基單金剛烷和烷基雙金剛烷系列，那么，蒸發(fā)分餾過程是否會(huì)影響原油中其分布和組成特征則關(guān)系到它們?cè)谶@一特定地質(zhì)條件下的實(shí)用性。

LI等[27]曾選用凝析油、柴油、汽油和燃料油在常溫下開展自然揮發(fā)實(shí)驗(yàn)，然后定期分析這四類油樣中金剛烷類化合物的分布和濃度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這一揮發(fā)過程對(duì)烷基單金剛烷系列的影響較為明顯，而對(duì)烷基雙金剛烷系列的影響較小，并提出雙金剛烷系列的濃度和相關(guān)參數(shù)對(duì)遭受蒸發(fā)分餾作用改造的原油仍然適用。值得注意的是，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果源于自然揮發(fā)作用對(duì)金剛烷類化合物分布與組成的影響，但它究竟能在多大程度上反映地質(zhì)條件下大量天然氣注入油藏時(shí)所發(fā)生的蒸發(fā)分餾作用對(duì)原油中金剛烷類化合物的實(shí)際影響仍是未知的。CHAKHMAKHCHEV等[28]則在實(shí)驗(yàn)室用甲烷和乙烷的混合氣體通過凝析油，以觀察分餾作用對(duì)金剛烷類化合物分布與組成特征的影響，發(fā)現(xiàn)金剛烷類化合物的絕對(duì)濃度和相對(duì)組成均發(fā)生了可測(cè)量到的變化。ZHU等[29]通過對(duì)東海盆地西湖凹陷13個(gè)凝析油樣品的分析，認(rèn)為運(yùn)移分餾和氣侵作用均會(huì)影響其中的金剛烷類化合物的分布與組成，并認(rèn)為運(yùn)移分餾作用后的殘余油中金剛烷類烴的濃度相對(duì)升高，甲基單金剛烷/甲基雙金剛烷比值下降，但對(duì)相關(guān)成熟度參數(shù)影響不大；而氣侵作用會(huì)導(dǎo)致金剛烷類烴的濃度以及單金剛烷/雙金剛烷和甲基單金剛烷/甲基雙金剛烷比值的升高，同時(shí)會(huì)使相關(guān)成熟度參數(shù)發(fā)生某些變化，但變化似乎沒有規(guī)律。

為了探究地質(zhì)條件下蒸發(fā)分餾作用對(duì)殘留油和次生凝析油中金剛烷類化合物的分布與組成的影響，本文以塔里木盆地庫車坳陷前緣隆起帶西端羊塔克構(gòu)造上同一口井不同深度儲(chǔ)層產(chǎn)出的性質(zhì)不同但來源相同的兩組凝析油和殘留油為研究對(duì)象，通過剖析蒸發(fā)分餾作用對(duì)原油中金剛烷類化合物分布、組成和濃度的影響，以明確在這一地質(zhì)背景下應(yīng)用此類化合物解決實(shí)際問題時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。

1 地質(zhì)背景、樣品分布與實(shí)驗(yàn)分析

1.1 地質(zhì)背景與樣品分布

庫車前陸盆地發(fā)育中生界三疊系—侏羅系淡水湖沼相烴源巖，目前已在盆地內(nèi)部構(gòu)造帶(如大北—克拉蘇構(gòu)造帶等)和外部構(gòu)造帶(如前緣隆起帶)發(fā)現(xiàn)了大量油氣資源[1]。根據(jù)原油及烴源巖中生物標(biāo)志物分布與組成特征間的關(guān)系,庫車坳陷原油可以分成兩類湖相原油, 差異主要體現(xiàn)在C19-26三環(huán)萜烷系列分布特征上，其中牙哈和英買7構(gòu)造上的原油主要來源于三疊系湖相烴源巖，而卻勒1、羊塔克和玉東構(gòu)造上的原油主要來源于侏羅系湖相烴源巖[1-2,30]。而庫車坳陷不同構(gòu)造單元上發(fā)現(xiàn)的天然氣基本都屬于煤型氣，主要來源于侏羅系煤系烴源巖，且天然氣的成熟度明顯高于伴生的原油[1-2，31]。由于前緣隆起帶上油與天然氣之間的關(guān)系存在油氣既不同源又不同期，或油氣同源但不同期的現(xiàn)象[1-2,32-33],導(dǎo)致該構(gòu)造帶上聚集的油氣性質(zhì)變化較大，既有正常原油，又有大量凝析油氣。蒸發(fā)分餾作用是這些凝析油氣形成的主要原因[1-2，7]，結(jié)果導(dǎo)致同一構(gòu)造上同一口井不同深度儲(chǔ)層產(chǎn)出原油其外觀特征截然不同。如同一口井淺部?jī)?chǔ)層產(chǎn)出原油顏色偏淺，大多透明無色，而深部?jī)?chǔ)層產(chǎn)出原油則呈黑色，全油色譜和輕烴分布與組成特征表明它們經(jīng)歷了蒸發(fā)分餾作用的改造[1-6]。

羊塔克(YT)構(gòu)造帶位于塔北隆起的西端，呈近東西向展布(圖1)，自西向東分別為YT5構(gòu)造、YT1構(gòu)造、YT2構(gòu)造等。油氣勘探開發(fā)資料顯示自西向東，氣油比呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，自YT5構(gòu)造經(jīng)YT1構(gòu)造到Y(jié)T2構(gòu)造，氣油比的平均值分別為1 053，8 970和18 399 m3/m3，而位于該構(gòu)造北部的卻勒1油藏的氣油比僅為339 m3/m3[32]，高的氣油比是發(fā)生蒸發(fā)分餾作用的重要證據(jù)。含氮化合物的分析結(jié)果顯示，距離油源最近的卻勒1井原油中咔唑類化合物濃度最高，為8.36 μg/g；在羊塔克構(gòu)造上，自西端的YT5井經(jīng)中部的YT101井到東端的YT2井，原油中此類化合物的濃度分別為7.95，2.25和0.22 μg/g，由此表明羊塔克構(gòu)造上油氣是從西端注入，向東調(diào)整運(yùn)移，這與該構(gòu)造上氣油比的變化趨勢(shì)一致。生烴史研究表明，庫車坳陷上三疊統(tǒng)烴源巖在距今23～12 Ma的中新世大量生油，而中、下侏羅統(tǒng)烴源巖距今12～5 Ma進(jìn)入生油高峰；5 Ma以來，特別是3 Ma以后，中生界烴源巖(T+J)進(jìn)入大量生干氣階段(Ro>2.0%)[1]。油氣成藏史研究表明，羊塔克構(gòu)造帶存在兩期油氣充注：第一期為油，始于約4 Ma；第二期為氣，始于約3.5 Ma[34]。研究結(jié)果顯示，羊塔克構(gòu)造上原油對(duì)應(yīng)的Ro值約為0.82%～0.90%[32]，而伴生的天然氣對(duì)應(yīng)的Ro值約為1.21%～1.38%[35]，表明油氣的成熟度存在明顯差異。

圖1 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造位置及取樣井分布

本文所研究的原油樣品取自羊塔克構(gòu)造上的YT5和YT101井，分別采集了產(chǎn)自不同深度儲(chǔ)層的兩組原油樣品。盡管兩組原油產(chǎn)層的埋深差異不大，但產(chǎn)出原油的外觀特征差異明顯，如埋深較小的儲(chǔ)層產(chǎn)出的原油呈乳白色，埋深較大的儲(chǔ)層產(chǎn)出的原油則呈黑色，這在密度上也得到了體現(xiàn)。如YT5井上、下兩個(gè)原油樣品的密度分別為0.819 1和0.829 2 g/cm3，YT101井上、下兩個(gè)原油樣品的密度分別為0.777 0和0.817 2 g/cm3，YT2井原油的密度約為0.774 0 g/cm3，總體呈現(xiàn)構(gòu)造西部原油密度大于構(gòu)造東部原油的趨勢(shì)，但它們都明顯低于卻勒1井正常原油的密度(0.845 1 g/cm3)。因此，從性質(zhì)上判斷所研究的這些原油大多屬于輕質(zhì)油和凝析油，這與它們的烴源巖形成于淡水湖沼環(huán)境以及高氣油比特征可能不無關(guān)系。因此，分析對(duì)比這些原油中金剛烷類化合物的分布與組成特征，對(duì)揭示蒸發(fā)分餾作用的影響更具說服力，且實(shí)用性更高。

1.2 實(shí)驗(yàn)分析

組分分離：取原油樣品30 mg，用50 mL正己烷沉淀原油樣品中的瀝青質(zhì)，后用硅膠/氧化鋁柱色層法，分別用正己烷、甲苯和二氯甲烷把脫瀝青質(zhì)原油分離成飽和烴、芳香烴和非烴，然后對(duì)飽和烴餾分進(jìn)行色譜—質(zhì)譜分析。

全油氣相色譜分析：分析儀器為HP6890N氣相色譜儀。分析條件：進(jìn)樣口溫度為300 ℃，氫火焰檢測(cè)器(FID)溫度為300 ℃。色譜柱為PONA 柱(50 m×0.20 mm×0.3 μm)。升溫程序：35 ℃恒溫10 min，后以4 ℃/min升至300 ℃，再恒溫50 min。柱流速為1.0 mL/min，載氣為氮?dú)?含量99.99%)。

飽和烴色譜—質(zhì)譜分析：分析儀器為Agilent 6890/5975質(zhì)譜儀。色譜柱為HP-5MS石英彈性毛細(xì)柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。升溫程序：50 ℃恒溫1 min，從50 ℃至100 ℃的升溫速率為20 ℃/min，100 ℃至315 ℃的升溫速率為3 ℃/min，315 ℃恒溫16 min。進(jìn)樣口溫度300 ℃，載氣為氦氣，流速為1.00 mL/min，掃描范圍為50～550 amu。檢測(cè)方式為全掃描+多離子檢測(cè)(MID)：電離能量70eV，離子源溫度230℃。氘化單金剛烷(C10D16)作為內(nèi)標(biāo)化合物，用以定量原油中烷基金剛烷類化合物的濃度。

2 全油及輕烴分布與組成

2.1 全油色譜特征

全油色譜特征可以反映其烴類的分布與組成的總體面貌。一般而言，蒸發(fā)分餾作用形成的次生凝析油較殘留原油相對(duì)富集低分子量的輕組分，這與低分子量化合物較分子量偏高的化合物具有較高的氣溶性而易于被氣體攜帶有關(guān)。如圖2所示，在YT5井和YT101井淺部?jī)?chǔ)層產(chǎn)出原油的全油色譜圖上，低分子量正構(gòu)烷烴的含量相對(duì)豐富，較高分子量正構(gòu)烷烴的豐度明顯偏低，而深部?jī)?chǔ)層產(chǎn)出原油的全油色譜特征恰好相反，表現(xiàn)為較高碳數(shù)正構(gòu)烷烴含量偏高，低分子量正構(gòu)烷烴的含量較低的特征，這在其輕重比(nC21-/nC22+)組成上得到了體現(xiàn)(表1)。此外，蒸發(fā)分餾作用似乎對(duì)Pr/Ph比值有一定影響，因?yàn)橥豢诰疁\色原油中該比值均小于深色原油，而對(duì)Pr/nC17和Ph/nC18兩個(gè)比值的影響不大，因?yàn)橥豢诰胁煌伾椭袃蓚€(gè)比值差異不大(表1)。

圖2 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造兩組原油樣品全油色譜特征

2.2 原油輕烴分布與組成

原油輕烴的組成特征是目前衡量其是否遭受蒸發(fā)分餾作用及判別殘留油和蒸發(fā)分餾作用形成的次生凝析油的重要依據(jù)[1-6]。這是因?yàn)椋p芳烴(如苯和甲苯)中的苯環(huán)會(huì)產(chǎn)生瞬間偶極矩，它們與原油中的極性組分之間存在較大的分子間作用力，因此苯和甲苯在液相中的分配系數(shù)較大，而非極性的鏈烷烴在氣相中的分配系數(shù)較高，結(jié)果導(dǎo)致經(jīng)過蒸發(fā)分餾作用改造的殘留油的輕烴中相對(duì)富含苯系物，正構(gòu)烷烴含量會(huì)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)；而蒸發(fā)分餾作用形成的次生凝析油中苯系物含量偏低，但相應(yīng)的正構(gòu)烷烴含量升高。苯與正己烷、甲苯與正庚烷比值、庚烷值(H)和異庚烷值(I)是較常用的鑒別蒸發(fā)分餾作用改造后的殘留油和次生凝析油的重要指標(biāo)[3]。

圖3是所分析的兩組殘留油和蒸發(fā)分餾作用形成的次生凝析油中nC6—nC8輕烴分布特征。由于庫車坳陷目前所發(fā)現(xiàn)的油氣基本都來源于中生界淡水湖沼環(huán)境形成的烴源巖，故陸源有機(jī)質(zhì)是其重要的原始生烴母質(zhì)，因而其輕烴組成中苯系物的含量總體偏高[1-2，19]，這明顯不同于塔里木盆地臺(tái)盆區(qū)的海相原油。計(jì)算結(jié)果表明，蒸發(fā)分餾作用形成的次生凝析油中苯系物含量相對(duì)較低，石蠟指數(shù)(PI1和PI2)相對(duì)較高，而經(jīng)歷蒸發(fā)分餾作用改造后的殘留油的輕烴中苯系物含量較高，石蠟指數(shù)則有所降低(表1)，這一系列特征均與原油遭受的蒸發(fā)作用改造的現(xiàn)象相吻合。

表1 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造兩組原油樣品全油色譜相關(guān)參數(shù)

圖3 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造兩組原油中C6—C8輕烴分布特征B和Tol分別代表苯和甲苯；2-，3-mC6和2-，3-mC7分別代表2-，3-甲基己烷和庚烷；mcC5，cC6和mcC6分別代表甲基環(huán)戊烷、環(huán)己烷和甲基環(huán)己烷

由此可見，全油色譜和輕烴組成特征進(jìn)一步佐證了羊塔克構(gòu)造上同一口井淺部?jī)?chǔ)層所產(chǎn)原油屬于蒸發(fā)分餾作用形成的次生凝析油，深部?jī)?chǔ)層所產(chǎn)原油則屬于經(jīng)歷蒸發(fā)分餾作用改造后的殘留油，這為后續(xù)探討原油蒸發(fā)分餾作用對(duì)金剛烷類化合物分布與組成特征的影響奠定了基礎(chǔ)。

3 生物標(biāo)志物分布與組成

原油的成因和來源可能也會(huì)影響其金剛烷類化合物分布與組成特征，因?yàn)橐延醒芯拷Y(jié)果表明烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型[36]和沉積相帶[37]都有可能對(duì)金剛烷類化合物的分布與組成產(chǎn)生一定的影響。那么，要探討蒸發(fā)分餾作用對(duì)原油中金剛烷類分布與組成特征的影響，首先需要明確所研究的原油是否具有相同來源，即屬于同一成因類型的原油，而甾、萜烷的分布和組成特征可以為此提供相關(guān)信息。

就本次研究的兩組原油而言，其C19-26三環(huán)萜烷系列均呈現(xiàn)自C19到C26(C19T—C26T)其相對(duì)豐度逐漸遞減的分布模式，C24四環(huán)萜烷(C24TE)異常豐富，C24TE/C26T比值介于2.60～3.00之間，這與中侏羅統(tǒng)淡水湖相烴源巖及其原油中三環(huán)萜烷系列和C24四環(huán)萜烷的分布與組成特征吻合[1-2，30]；在三萜烷組成中，降新藿烷(C29Ts)和重排藿烷(diaC30H)較豐富(圖4)，C29Ts/C29H和diaC30H/C30H兩個(gè)比值分別介于0.81～0.89和0.41～0.59之間，而指示沉積水體古鹽度相對(duì)高低的伽瑪蠟烷(G)含量較低，其G/C30H比值介于0.10～0.15之間(表2)，這與庫車坳陷中生界淡水湖沼環(huán)境的沉積特征一致。

圖4 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造兩組原油中萜烷系列分布特征(m/z 191)C19T-C26T為三環(huán)萜烷系列；C24TE為C24四環(huán)萜烷；Ts和Tm分別為18α(H)和17α(H)-三降藿烷；C29Ts為降新藿烷；C29H-C35H為藿烷系列；diaC30H為C30重排藿烷；G為伽瑪蠟烷

在甾烷組成中，富含重排甾烷是其重要特征(圖5)，C27和C29重排甾烷與規(guī)則甾烷比值(diaC27/reC27和diaC29/reC29)分別介于0.62～0.77和0.53～0.75之間(表2)，表明這些原油源于淡水環(huán)境、偏酸性的介質(zhì)條件下形成的泥質(zhì)烴源巖，因?yàn)橹挥羞@樣的地質(zhì)—地球化學(xué)環(huán)境才有利于重排甾烷的形成。規(guī)則C27-29甾烷的碳數(shù)組成可以反映原始生烴母質(zhì)的性質(zhì)和來源，所研究原油中指示陸源有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)的C29甾烷優(yōu)勢(shì)較為明顯，而指示低等生物藻類輸入的C27和C28甾烷的含量相對(duì)較低，其C27R/C29R和C28R/C29R比值分別介于0.25～0.43和0.26～0.41之間(表2)，表明陸源有機(jī)質(zhì)對(duì)所研究原油的貢獻(xiàn)較大，這與淡水湖沼環(huán)境形成的烴源巖中有機(jī)質(zhì)的生源構(gòu)成特征吻合。

圖5 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造兩組原油中甾烷系列分布特征(m/z 191)C21和C22分別為低分子量甾烷；C27R、C28R和C29R分別為C27-29 5α(H)，14α(H)，17α(H)-20R甾烷；“*”和“+”分別代表C27和C29重排甾烷

表2 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造兩組原油中甾、萜烷生物標(biāo)志物參數(shù)

由此可見，所研究的兩組原油具有十分相似的甾、萜烷分布與組成特征，這一現(xiàn)象表明這些原油來源于具有類似地球化學(xué)特征的烴源巖,它們的成因類型也是相同的。這為研究蒸發(fā)分餾作用對(duì)原油中金剛烷類化合物的分布與組成特征的影響奠定了基礎(chǔ)，因?yàn)樗懦嗽蛠碓春统梢虻牟煌赡軒淼母蓴_或不確定性。此外，YT5和YT101井淺部?jī)?chǔ)層產(chǎn)出的次生凝析油中三環(huán)萜烷系列的豐度高于深部?jī)?chǔ)層產(chǎn)出的殘留原油，如前者C19T/C30H比值約為0.20，而后者該比值僅為約0.10，這一現(xiàn)象說明蒸發(fā)分餾作用已影響到了原油萜烷中分子量較低的三環(huán)萜烷系列的相對(duì)豐度。

4 金剛烷類化合物分布與組成

在所研究的原油樣品中檢測(cè)到的金剛烷類化合物包括烷基單金剛烷系列和烷基雙金剛烷系列(圖6)。烷基雙金剛烷系列的存在一般指示原油遭受了一定程度的熱裂解作用改造[13-14，19-22]，或者其中含有一定量的高成熟原油，這與蒸發(fā)分餾作用發(fā)生的地質(zhì)背景相符，因?yàn)檎舭l(fā)分餾作用的發(fā)生與晚期高成熟油氣再次注入早期聚集的油藏并使原油的化學(xué)組成發(fā)生分異是分不開的。但兩組原油中烷基單金剛烷系列和烷基雙金剛烷系列的相對(duì)組成特征十分相似(圖7)，表明蒸發(fā)分餾作用對(duì)此類化合物的相對(duì)組成并沒有產(chǎn)生可觀察到的影響。這一現(xiàn)象暗示蒸發(fā)分餾作用對(duì)與其相對(duì)組成有關(guān)的參數(shù)可能影響不大，那是否意味著蒸發(fā)分餾作用對(duì)它們就沒有什么影響呢？

圖6 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造YT101井(5 350.1～5 355.5 m)原油中烷基單金剛烷系列和烷基雙金剛烷系列

圖7 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造兩組原油中烷基單金剛烷系列和烷基雙金剛烷系列相對(duì)組成柱狀圖

5 蒸發(fā)分餾對(duì)金剛烷類化合物的影響

5.1 對(duì)化合物濃度的影響

通過對(duì)兩組原油中金剛烷類化合物絕對(duì)濃度的分析發(fā)現(xiàn)，無論是烷基單金剛烷系列還是烷基雙金剛烷系列，蒸發(fā)分餾作用形成的次生凝析油中其濃度均明顯高于經(jīng)蒸發(fā)分餾作用改造的殘留油(圖8)，由此表明蒸發(fā)分餾作用對(duì)原油中金剛烷類化合物的濃度影響顯著，此時(shí)其濃度可能不再適用于判斷原油的成熟度或遭受熱裂解作用的強(qiáng)度。對(duì)比發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)分餾作用對(duì)烷基單金剛烷系列和烷基雙金剛烷系列的影響程度是存在差異的，這在其濃度變化上得到了體現(xiàn)。如次生凝析油與殘留油中烷基單金剛烷系列各化合物濃度的比值介于2.5～3.5之間，而相應(yīng)的烷基雙金剛烷系列中各化合物的濃度比值則介于1.5～2.0之間，這一現(xiàn)象說明蒸發(fā)分餾作用對(duì)原油中烷基單金剛烷系列的影響明顯大于烷基雙金剛烷系列。因此，在利用原油中金剛烷類化合物的濃度判斷原油的成熟度或遭受熱裂解程度時(shí)需謹(jǐn)慎，至少在應(yīng)用前首先需要甄別原油是否遭受過蒸發(fā)分餾作用的改造，或者需要判斷所分析凝析油是屬于原生凝析油還是次生凝析油，因?yàn)檫@兩類凝析油的形成機(jī)理完全不同，其中的金剛烷類化合物濃度的地球化學(xué)意義也存在本質(zhì)差異。

圖8 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造兩組原油烷基單金剛烷系列和烷基雙金剛烷系列中各化合物的濃度

對(duì)比兩組原油烷基單金剛烷系列和烷基雙金剛烷系列中不同烷基取代的化合物的濃度發(fā)現(xiàn)，蒸發(fā)分餾作用形成的次生凝析油中它們的濃度均高于經(jīng)蒸發(fā)分餾作用改造的殘留油，且增加的幅度也呈現(xiàn)出烷基單金剛烷系列明顯高于烷基雙金剛烷系列(圖9)的特征，這可能與分子量偏低的烷基單金剛烷系列較分子量相對(duì)偏高的烷基雙金剛烷系列更易遭受蒸發(fā)分餾作用的影響有關(guān)。因此，在對(duì)受蒸發(fā)分餾作用影響的原油(包括次生凝析油和殘留油)中金剛烷類化合物的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)—地球化學(xué)解釋時(shí)需要謹(jǐn)慎。

圖9 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造兩組原油中不同烷基取代的金剛烷類化合物的濃度柱狀圖

5.2 對(duì)相關(guān)成熟度參數(shù)的影響

在利用金剛烷類化合物解決實(shí)際問題時(shí)，除了應(yīng)用其濃度外，還常用與不同化合物的相對(duì)組成有關(guān)的成熟度參數(shù)來衡量原油或烴源巖中有機(jī)質(zhì)的成熟度。目前最常用的涉及金剛烷類化合物的成熟度參數(shù)包括甲基單金剛烷指數(shù)(MAI)和甲基雙金剛烷指數(shù)(MDI)，且前人已建立了它們與鏡質(zhì)體反射率間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使得對(duì)成熟度的評(píng)價(jià)可以定量化[13,15-16]。此外，后續(xù)的研究還提出了一些新的成熟度參數(shù)，如二甲基—四甲基單金剛烷和二甲基—三甲基雙金剛烷中不同異構(gòu)體的比值，其數(shù)值的變化與所研究樣品的成熟度之間也存在較好的相關(guān)性[17-19，23]。那么，蒸發(fā)分餾作用是否會(huì)對(duì)次生凝析油和殘留油中涉及金剛烷類化合物的成熟度參數(shù)產(chǎn)生影響呢？

如表3所示，在所研究的兩組遭受蒸發(fā)分餾作用改造的次生凝析油和殘留油中，其相關(guān)成熟度參數(shù)也呈現(xiàn)出一定的變化，且總體上表現(xiàn)為次生凝析油中相關(guān)參數(shù)高于殘留油的特點(diǎn)，這一現(xiàn)象表明蒸發(fā)分餾作用對(duì)相關(guān)原油中金剛烷類化合物的成熟度參數(shù)也有一定影響。但對(duì)比發(fā)現(xiàn)其影響程度相對(duì)較低，因?yàn)橄嚓P(guān)參數(shù)在次生凝析油和殘留油中變化幅度都較小，如最常用的MAI和MDI數(shù)值變化幅度介于3%～5%之間，其他參數(shù)的變化幅度基本小于10%，顯然這一變化幅度基本不會(huì)影響相關(guān)參數(shù)對(duì)所研究對(duì)象成熟度的判斷。換言之，蒸發(fā)分餾作用對(duì)次生凝析油和殘留油中金剛烷類化合物成熟度參數(shù)的影響是客觀存在的，但因影響程度低而不妨礙相關(guān)參數(shù)在確定研究對(duì)象的成熟度時(shí)的實(shí)用價(jià)值。

表3 塔里木盆地庫車坳陷羊塔克構(gòu)造兩組原油中金剛烷類成熟度參數(shù)

6 結(jié)論

(1)全油色譜和輕烴分析結(jié)果表明，庫車坳陷羊塔克構(gòu)造上的原油遭受了明顯蒸發(fā)分餾作用的改造，同一口井淺部?jī)?chǔ)層產(chǎn)出的凝析油為次生成因，深部?jī)?chǔ)層則為經(jīng)蒸發(fā)分餾作用改造的殘留油。相似的甾、萜烷分布與組成特征表明該構(gòu)造上的次生凝析油和殘留油具有相同的來源，屬于同一成因類型。

(2)羊塔克構(gòu)造上兩組次生凝析油和殘留油中烷基單金剛烷系列和烷基雙金剛烷系列的相對(duì)組成特征表明，蒸發(fā)分餾作用對(duì)其分布面貌基本沒有影響，即僅憑其分布面貌難以判斷蒸發(fā)分餾作用究竟對(duì)原油中的金剛烷類化合物是否產(chǎn)生影響。

(3)定量分析結(jié)果表明，蒸發(fā)分餾作用對(duì)次生凝析油和殘留油中烷基單金剛烷系列和烷基雙金剛烷系列的濃度影響顯著，主要表現(xiàn)為次生凝析油中金剛烷類化合物的濃度明顯高于殘留油，而烷基單金剛烷系列濃度的增加幅度遠(yuǎn)高于烷基雙金剛烷系列，表明蒸發(fā)分餾作用對(duì)金剛烷類化合物中低分子量化合物的影響程度高于分子量相對(duì)較高的化合物。因此，在利用原油中金剛烷類化合物的濃度解決實(shí)際問題時(shí)，需要關(guān)注所研究對(duì)象是否遭受蒸發(fā)分餾作用的改造。

(4)蒸發(fā)分餾作用對(duì)次生凝析油和殘留油中金剛烷類化合物相關(guān)的成熟度參數(shù)也有一定影響，且次生凝析油中各參數(shù)略高于殘留油。但各參數(shù)變化幅度小，影響程度低，因而不影響相關(guān)參數(shù)在評(píng)價(jià)原油成熟度時(shí)的實(shí)用價(jià)值。

致謝：兩名匿名審稿專家對(duì)本文進(jìn)行了仔細(xì)審閱，并提出了建設(shè)性修改意見，在此致以衷心感謝！