石臼坨凸起Q31 區(qū)塊館陶組氣測異常原因分析

孫藏軍，李永春，姜春宇，石 飛，周立業(yè)

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

一般而言，根據儲層中不同流體在常規(guī)錄井氣測上表現出的差異［1］，作為鉆井現場發(fā)現與快速解釋評價儲層的理論依據。常規(guī)氣測錄井油層表現為C1含量較高且組分齊全，重烴占有一定比例，全烴峰形飽滿，組分齊全；氣層或水層僅表現為C1含量較高、其他組分不全。然而，與常規(guī)認識矛盾的是，本次研究對象Q31區(qū)塊館陶組Ⅰ油組油藏（簡稱館Ⅰ油組）的錄井氣測表現為僅含C1烴組分、不含其他烴組分。為此，通過常規(guī)原油物性、族組分、生物標志化合物等地球化學資料分析，探討了研究區(qū)館Ⅰ油組油藏的基本地化特征、原油菌解過程及甲烷氣的生成機理，查明了其錄井氣測僅見C1烴組分的地質成因。研究認識對于區(qū)域上淺層氣規(guī)模性勘探評價及油藏開發(fā)方案制訂具有一定指導意義。

1 區(qū)塊概況

Q31區(qū)塊位于石臼坨凸起西南緣石南一號斷層上升盤，向南緊鄰渤中凹陷西次洼，處于優(yōu)越成藏位置（圖1）。目前，該區(qū)塊已有2 口鉆井，揭示地層自下而上見新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組（分兩個段，簡稱明下段和明上段）以及第四系平原組。館陶組自上而下劃分為Ⅰ～Ⅳ共四個油組，油層主要分布于館Ⅰ油組（圖2），鉆井揭示油層厚度25 m，為構造塊狀底水油藏。館Ⅰ油組為辮狀河沉積，巖性以含礫砂巖為主，油藏深度1 490.0～1 530.0 m，為高孔高滲儲層。

圖1 Q31區(qū)塊館Ⅰ油組油藏區(qū)域構造位置

圖2 Q31區(qū)塊館Ⅰ油組油藏含油頂面構造

根據錄井氣測、流體取樣、壁心等資料分析，研究區(qū)館Ⅰ油組錄井氣測全量值（Tg）較高，含量3.02%～3.91%，峰形飽滿（圖3）。但較為特殊的是，快速色譜分析僅見C1組分而幾乎不見其他烴組分，C1組分含量2.94%～3.61%，偶見微量重烴組分，錄井巖性為含礫細砂巖，熒光濕照暗黃色，面積30%，槽面未見油花，顯示氣層特征。但與之認識矛盾的是，在該井段井壁取心含油級別達油浸級，污手感強，并且Q34-1 井DST 井下取樣取得50 mL 原油樣品，顯示油層特征。

圖3 Q31區(qū)塊館Ⅰ油組油藏錄井氣測特征及認識矛盾

2 實驗內容及結果分析

2.1 實驗內容

為了開展研究區(qū)館Ⅰ油組氣測異常地質成因分析，在Q31-1 井1 490～1 530 m 井段選取了2 個原油樣品進行了原油物性實驗測定（表1），選取3個壁心樣品的抽提物，進行了族組分分析（表2）、飽和烴色譜-質譜分析（圖4）。

表1 Q31區(qū)塊Q31-1井館Ⅰ油組原油物性分析

表2 Q31區(qū)塊館Ⅰ油組壁心抽提物族組分分析

2.2 實驗結果分析

從表1 和表2 中可以看出，實驗檢測Q31 區(qū)塊館Ⅰ油組油藏2個原油樣品的地面原油物性實驗數據相近，3 個壁心樣品的抽提物族組分實驗數據基本一致。同時，通過飽和烴色譜-質譜分析，研究區(qū)館Ⅰ油組原油典型的氣相色譜-質譜圖如圖4，各樣品飽和烴生物標志化合物的分布特征一致性較好，說明本次開展的各項實驗結果可靠。

圖4 Q31區(qū)塊館Ⅰ油組典型原油氣相色譜-質譜（Q31-1井，1 552 m，原油）

3 成因分析

3.1 宿主原油物性及地球化學特征

3.1.1 原油物性及族組成

根據Q34-1 井原油物性資料分析（表1、表2），館Ⅰ油組地面原油密度平均0.958（g/cm3）（20 ℃）和地面原油黏度平均889.0 mPa·s（50 ℃），為重質油。飽和烴含量介于51.1%～53.3%，平均52.5%，芳香烴含量介于13.8%～24.7%，平均20.5%，飽芳比介于2.1～3.9。非烴+瀝青質含量介于14.7%～22.7%，平均19.6%。

3.1.2 原油地球化學特征

前人研究認為，對原油物性的影響因素主要包括油源差異（內因）和原油成藏過程中的次生改造（外因）兩個方面［2-5］。

烴源巖的成熟度與原油中輕質組分呈正相關，烴源巖成熟度越高，原油品質越好［4-5］。Ts/Tm、C29S/（S+R）及ββ/（αα+ββ）均為評價原油成熟度的有效參數［5-6］。Q31 區(qū)塊館Ⅰ油組C29甾烷成熟度參數C29甾烷S/（S+R）為0.43、C29甾烷ββ/（αα+ββ）為0.45，萜烷Ts/Tm 為0.11，表明研究區(qū)館Ⅰ油組為成熟油。因此，研究區(qū)館Ⅰ油組重質油形成不是烴源巖的成熟度因素導致的，而是受原油成藏過程中的次生改造影響。

利用原油氣相色譜-質譜圖實驗結果，進一步開展了研究區(qū)館Ⅰ油組重質油地質成因分析。根據研究區(qū)館Ⅰ油組原油樣品總離子流圖（TIC）分析，圖3顯示原油樣品正構烷烴、類異戊二烯烷烴基本全部損失，環(huán)狀的烷基環(huán)己烷、二環(huán)倍半萜也消耗殆盡，剩下高分子量的甾類、萜類環(huán)狀化合物。油樣的甾烷和萜烷色譜-質譜特征相同或相似，伽馬蠟烷含量相對較高（伽馬蠟烷/C30藿烷比值為0.20）。規(guī)則甾烷含量C27＞C29＞C28甾烷，呈“L”形分布。4-甲基甾烷含量較高（4-甲基甾烷/C29甾烷比值為0.29）。按照Peters 等［7］劃分的生物降解級別標準，Q31 區(qū)塊館Ⅰ油組原油遭受中等生物降解作用（4～3級）。因此，Q31區(qū)塊館Ⅰ油組重質油為成熟油，原油稠化是成藏后遭受生物降解作用所導致。

3.2 原油生物降解過程及甲烷氣的生成

原油降解氣的生成，受喜氧細菌和厭氧細菌共同主導［6，8-13］，這一觀點已得到普遍認識。但原油經微生物降解生成甲烷氣的過程，實際上是一系列微生物作用的結果［9-13］，具體降解過程包括有氧和缺氧環(huán)境兩個階段（圖5）。在有氧環(huán)境下，產酸型發(fā)酵菌（如白斑桿菌、脫硫桿菌等）通過酸化（氧化）作用降解、分解高分子烴類為醇類、短鏈脂肪酸等小分子化合物和H2，產出CO2。隨著O2逐漸消耗，經過中間兼性細菌作用，O2消耗殆盡時，過渡到厭氧細菌作用［14-15］。在厭氧環(huán)境下，以第一階段產物為物質基礎，不同種群的產甲烷菌將其分解代謝為CH4和CO2，這一階段的生化反應主要包括酸類的氧化和CO2的還原［16］。微生物降解酸類等代謝產物具體有3 種途徑，包括圖5 中①→④，①→③和①→②→④。

圖5 產甲烷的烴類生物降解模式及甲烷合成途徑［6］

實際油藏中，微生物降解氣生成途徑取決于油藏實際條件，如CO2濃度、溫度、鹽度、pH 值、巖石孔隙度和滲透率等［17］。但普遍認識到的是，地層溫度超過80 ℃的油藏滅菌作用明顯，難以再發(fā)生原油菌解作用。原油降解氣的形成過程本質上是在地層環(huán)境下微生物參與的水-烴反應。Q31 區(qū)塊EFDT測試數據表明，館Ⅰ油組地層溫度62 ℃，為油藏內微生物得以存活且進行代謝提供了良好條件，中性—偏堿性的地層水性質提供了電子供體和電子受體，用于微生物代謝時的氧化還原反應。因此，研究區(qū)館Ⅰ油組在原油遭受生物降解，逐漸形成重質油的過程中，原油降解氣以稠油油藏伴生甲烷氣（溶解氣）的形式產出，當鉆頭鉆開儲集層時，地層能量快速釋放而造成錄井氣測僅見高含量的C1烴組分的異常地質現象。

4 結論

（1）館Ⅰ油組油藏遭受生物降解所形成的原油降解氣以溶解氣的形式產出，鉆井過程中地層能量快速釋放從而造成錄井氣測僅見高含量的C1烴組分。

（2）原油在微生物降解作用過程中形成的生物甲烷氣，常以稠油油藏的伴生氣（溶解氣、氣頂氣、油環(huán)氣）或油藏上方氣層氣的形式存在，因此在這類稠油油藏的上方或上傾方向，可作為今后尋找淺層氣藏的有利勘探方向。