江陵凹陷西南原油分子組成非均質性及其意義

賀其川 （中石化江漢油田分公司荊州采油廠，湖北 荊州434000）

江陵凹陷西南原油分子組成非均質性及其意義

賀其川 （中石化江漢油田分公司荊州采油廠，湖北 荊州434000）

對江陵凹陷西南區(qū)原油樣品的地球化學分析表明，原油具有高豐度的伽馬蠟烷及較低的Pr/Ph值，預示其來源于較強還原性的鹽湖相沉積。原油分子組成非均質性預示兩類不同成因類型原油的存在：Ⅰ類原油主要特征為相對較高C24－四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷比值和較低三環(huán)萜烷/藿烷、補身烷/藿烷、菲/藿烷、Ts/Tm比值；Ⅱ類原油其主要特征為相對較低C24－四環(huán)萜烷/C26－三環(huán)萜烷比值和較高三環(huán)萜烷/藿烷、補身烷/藿烷、菲/藿烷、Ts/Tm比值。兩類原油區(qū)域性分布特征預示研究區(qū)區(qū)至少存在兩套油氣富聚體系。

江陵凹陷；原油；地球化學；生物標志物；成因類型

江陵凹陷是江漢盆地的重要的次級構造單元，也是江漢盆地重要的富烴凹陷［1］。江陵凹陷于白堊紀－第三紀主要發(fā)育淡水－半咸水－咸水環(huán)境下的湖相沉積，其演化主要經歷了白堊系－下第三系沙市組下段的斷陷期、沙市組上段－下第三系新溝咀組的斷拗期、下第三系荊沙組的強烈斷陷期、下第三系潛江組－荊河鎮(zhèn)組的斷拗期、荊河鎮(zhèn)組末的隆升剝蝕期和晚第三紀沉積的拗陷期。其構造主要具有東西分塊、南北分帶的特點［1］。油源研究表明主要有兩套烴源巖，即沙市組上段－新溝咀組下段暗色泥巖和下第三系潛江組暗色泥巖［2］。分布于下第三系以及白堊系砂巖層系為主要的儲集體系，新溝咀組上段、荊沙組上段、潛江組上部泥巖具備蓋層特征。江陵凹陷西南主要包括局部構造單元有：采穴構造、復興場構造、謝鳳橋構造、南崗構造及梅槐橋洼陷等［3］；近年來勘探不僅發(fā)現(xiàn)下第三系油氣的聚集，而且發(fā)現(xiàn)了白堊系新生古儲型油氣藏分布［4］。江陵凹陷原油的地球化學特征早有報道［5］；近年來隨著江陵凹陷西南區(qū)油氣勘探的成功，深入的研究工作取得了一些新的認識［6～9］。筆者試圖通過采集到的主要分布于采穴、謝鳳橋、南崗和復I斷塊等構造單元的10個原油樣品，系統(tǒng)分析江陵凹陷西南區(qū)原油樣品的分子組成特征，以期對研究區(qū)原油成因類型及分布規(guī)律的深入認識有所幫助。

1 原油生物標志物特征

1.1 正異構烷烴、無環(huán)類異戊二烯烷烴

所有原油樣品均檢出了豐富的正構烷烴和類異戊二烯烷烴類化合物 （圖1）。從姥鮫烷 （Pr）和植烷 （Ph）的分布來看，所有原油樣品均具較強Ph優(yōu)勢；Pr/Ph顯低值，分布于0.40～0.46之間，且變化不大，基本穩(wěn)定于0.43左右，預示其成油環(huán)境的較強還原性。正構烷烴的分布范圍相當寬，基本上均具有單峰型分布模式。在C14～C18范圍內，正構烷烴分布存在一定程度的奇碳優(yōu)勢；而在C19～C23范圍則存在一定程度的偶碳優(yōu)勢。這種正構烷烴奇碳優(yōu)勢和偶碳優(yōu)勢同時存在于同一原油樣品之中，可能預示其生源輸入的特殊性。柴達木盆地鹽湖相沉積體系也見相似報道［10］。

1.2 雙環(huán)倍半萜類

原油樣品中均檢出了豐富的雙環(huán)倍半萜類化合物 （圖2）。主要有8β（H）－補身烷 （C）的重排異構化合物4，4，8，8，9－五甲基十氫化萘（A）和4，4，8，9，9－五甲基十氫化萘 （B），8β（H）－升補身烷（D），以及 C14雙環(huán)倍半萜的異構體。

圖1 原油m/z 85質量色譜圖

參數 （A＋B）/C于采穴油區(qū)漁洋組 （K2y）原油中比值明顯較低 （0.47～0.63）；于謝鳳橋沙市組 （Es）、新溝咀組 （Ex）和荊沙組 （Ej）原油明顯相對較高比值（0.90～0.94）；而復I斷塊紅花套組 （k2h）和漁洋組原油中變化較大 （0.69～1.02），且最高值也檢出于復I斷塊。這一變化特征可能預示各區(qū)塊原油存在熱演化程度上的差別，也可能預示各區(qū)塊原油在油源上的存在一定程度的不同，抑或兩者兼有［11，12］。

圖2 原油m/z123質量色譜圖

1.3 長鏈三環(huán)萜、四環(huán)萜烷、五環(huán)三萜烷

原油樣品均檢出了豐富的長鏈三環(huán)萜類 （圖3），其主要碳數分布范圍從C19～C30，其分布特征與典型湖相沉積一致。C24－四環(huán)萜烷的相對豐度在所分析的樣品中具有較明顯的變化。參數C24－四環(huán)萜/C26－三環(huán)萜比值于采穴油區(qū)漁洋組原油樣品中分布范圍為1.08～1.34；而該參數于謝鳳橋、南崗和復I斷塊原油中顯示低值，分布范圍為0.40～0.62（表1）。四環(huán)萜烷與長鏈三環(huán)萜烷分布特征具明顯的非均質性，進一步預示其油源存在差異。

對于采穴油區(qū)漁洋組原油樣品，Ts/Tm分布范圍為0.59～0.82，均小于1；而其他區(qū)塊原油樣品Ts/Tm則表現(xiàn)出相對高值，分布范圍為1.60～2.24，均高于1。這一明顯變化的特征，可能預示原油熱演化程度上的不同，也可能預示其油源上的差異，抑或兩都兼有。此外，參數C29Ts/C29藿烷和C23三環(huán)萜烷/C30藿烷基本上與Ts/Tm具有相似的變化趨勢 （表1）。

豐富的伽馬蠟烷的檢出一般預示沉積環(huán)境水體的分層，通常具有較高的鹽度［13］。分析的樣品中均有豐富的伽馬蠟烷的檢出，其豐度基本上與C30藿烷相當。伽馬蠟烷/C30藿烷比值變化于0.81～1.10之間 （表1）。這一特征預示其油源沉積環(huán)境的還原性，這與前面所揭示低姥植比特征一致。

圖3 原油m/z191質量色譜圖

表1 原油部分參數表

1.4 規(guī)則甾烷及其重排化合物

從圖4可以看出，規(guī)則甾烷占主導地位，其豐度遠高于重排化合物。規(guī)則甾烷ααα20RC27、C28、C29異構體的豐度呈現(xiàn)出以C29為主峰的不對稱 “V”字分布。C29甾烷ααα20R/（20S＋20R）參數基本上達到了異構化終點，表明研究區(qū)原油成熟度相對較高，屬于主生油窗的產物。

2 原油的成因類型及其分布特征

研究不僅對飽和烴餾份進行了色譜－質譜分析，同時也對全油進行了色譜－質譜分析。因此，可在同一基準上對飽和烴和芳烴進行定量，也就是說可在同一基準上對飽和烴和芳烴的分布特征進行分析。

上述分析可知，參數C24－四環(huán)萜烷/C26－三環(huán)萜烷、Ts/Tm、C29Ts/C29藿烷和C23－三環(huán)萜烷/C30藿烷均表現(xiàn)出明顯的非均質性；特別是采穴漁洋組原油表現(xiàn)出顯著的差異 （表1）。甾烷類化合物和藿烷是具有明確生源的兩類生物標志化合物；分析發(fā)現(xiàn)，C29甾烷與C30藿烷的相對豐度也存在明顯的非均質性。C29甾烷/C30藿烷比值于采穴油區(qū)相對較低 （0.38～0.49）；而于其他油區(qū)大多數樣品均顯示較高值（0.54～0.99）。這一特征可能預示其生物輸入上的差異。對全油樣品的分析發(fā)現(xiàn)，芳烴的相對豐度于各油區(qū)也具有明顯特征變化。取菲/C30藿烷的比值來衡量芳烴非均質性的變化。表1中可見菲/C30藿烷比值于采穴油區(qū)漁洋組相對較低 （0.46～1.02）；而在其他油區(qū)則相對較高 （2.77～13.74）?？疾煅a身烷與C30藿烷相對豐度的變化，發(fā)現(xiàn)補身烷/C30藿烷比值與菲/C30藿烷比值具有頗為一致的變化趨勢。

圖4 原油m/z217質量色譜圖

上述地球化學參數的變化表明，各區(qū)塊原油分子組成的非均質性明顯。下面選取典型的組分的變化特征，進一步探討其原油成因類型。選取C30藿烷、C29甾烷和菲的相對含量作圖5（a），可見兩類原油的分布。同樣取C30藿烷、C15補身烷和菲的相對含量作圖5（b），同樣可見兩類原油的分布特征。由此可見，研究區(qū)至少存在兩類不同成因類型原油的分布。

圖5 原油類型劃分

上述原油分子組成特征特別是生物標志物組成特征，揭示了兩類不同成因類型的原油的存在。結合兩類原油于油藏空間上的分布來看，兩類原油亦存在規(guī)律性的分布特征。Ⅰ類原油主要分布于采穴油區(qū)漁洋組油藏；而Ⅱ類原油主要分布于謝鳳橋、南崗和復I斷塊，其油藏分布包括紅花套、漁洋組、沙市組、新溝咀和荊沙組。兩類原油在區(qū)域上規(guī)律性的分布特征，預示兩類原油具有明顯不同油源特征。

3 結 論

1）地球化學分析揭示原油樣品均具有相當豐富的伽馬蠟烷含量及相對較低的Pr/Ph值，表明研究區(qū)原油主要源于鹽湖相的沉積體系，且具有較強的還原性。盡管各區(qū)塊原油成熟度存在一定差別，但所有原油均具有相對較高的熱演化程度，屬于主生油窗的產物。

2）研究區(qū)主要存在兩類不同成因類型原油。Ⅰ類原油其主要特征為相對較高C24－四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷比值和較低三環(huán)萜烷/藿烷、補身烷/藿烷、菲/藿烷、Ts/Tm、甾/藿比值；Ⅱ類原油其主要特征為相對較低C24－四環(huán)萜烷/C26－三環(huán)萜烷比值和較高三環(huán)萜烷/藿烷、補身烷/藿烷、菲/藿烷、Ts/Tm、甾/藿比值。

3）兩類不同成因類型原油具有明顯區(qū)域性分布特征：Ⅰ類原油主要分布于采穴油區(qū)；Ⅱ類原油主要分布于南崗、謝鳳橋和復I斷塊。兩類不同成因類型原油區(qū)域性的分布規(guī)律預示研究區(qū)存在兩套油氣富集體系。

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TE122.1

A

1000－9752（2011）06－0183－05

2011－05－20

國家科技重大專項 （2008ZX05007－005－2）。

賀其川 （1965－），男，1987年大學畢業(yè)，碩士，高級工程師，現(xiàn)主要從事油氣勘探開發(fā)工作。

［編輯］ 宋換新