文昌13-1/2油田原油地球化學(xué)特征研究

康 凱 ,馮 敏

(中海石油(中國）有限公司天津分公司,天津 300452）

文昌13-1/2油田原油地球化學(xué)特征研究

康 凱 ,馮 敏

(中海石油(中國）有限公司天津分公司,天津 300452）

運(yùn)用族組分、色譜、色譜—質(zhì)譜等地化測試手段,總結(jié)了文昌13-1/2油田原油物性、母質(zhì)類型及成熟度等地化特征,并分析了原油的來源。認(rèn)為文昌13-1/2油田原油為典型的低硫、中高蠟陸相油源特征的正常成熟原油,推斷原油主要來自文昌B凹陷文昌組濱淺湖相烴源巖。

文昌13-1/2油田;地球化學(xué)特征;原油來源

珠三拗陷位于珠江口盆地西部,面積1.1×104km2,是中國海上重要的含油氣地區(qū)之一。珠三拗陷是一個(gè)北緩南陡的半地塹式裂谷盆地。拗陷由文昌A凹陷、文昌B凹陷、文昌C凹陷、瓊海凹陷、陽江A凹陷及瓊海凸起、陽江低凸起7個(gè)次級(jí)單元組成。拗陷內(nèi)地層從下至上分別為:古新統(tǒng)神狐組、始新統(tǒng)文昌組、下漸新統(tǒng)恩平組、上漸新統(tǒng)珠海組、下中新統(tǒng)珠江組、中中新統(tǒng)韓江組、上中新統(tǒng)粵海組。拗陷的主要烴源巖有文昌組湖相泥巖和恩平組湖沼相煤系地層。其中,文昌組地層主要為中深湖相沉積和濱淺湖相沉積,以生油為主,是拗陷重要的油源巖。恩平組煤系地層主要為湖沼相沉積,以生氣為主,兼產(chǎn)少量輕質(zhì)油。自1984年勘探以來,已經(jīng)在珠三拗陷內(nèi)成功發(fā)現(xiàn)了一系列含油氣構(gòu)造和油氣田。其中,在1997年勘探成功的文昌13-1和文昌13-2合計(jì)地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)4 000多萬噸,具備商業(yè)開采價(jià)值。

一般而言,烴源巖的有機(jī)組成和沉積環(huán)境是影響原油組成的內(nèi)在因素;而原油在成藏過程中經(jīng)歷的次生變化也在很大程度上影響著原油的組成和性質(zhì)。因此,對(duì)原油組成的認(rèn)識(shí),可以為原油的形成過程、聚集歷史和演化變遷提供重要的地質(zhì)和地球化學(xué)信息。本文旨在通過對(duì)文昌13-1/2油田開展原油地球化學(xué)研究,揭示該地區(qū)的原油特征及形成、聚集規(guī)律,以期為油田周邊的滾動(dòng)勘探開發(fā)提供指導(dǎo)。

圖1 珠三拗陷油氣分布示意Fig.1 Hydrocarbon distribution of Zhusan depression

1 實(shí)驗(yàn)條件

本研究所用實(shí)驗(yàn)條件如下:

飽和烴 GC:HP公司 HP6890GC/Hpchemstation,HP-5,25 m×0.25 mm×0.25μm毛細(xì)柱。載氣:1.1 mL/min,Det(FID）:300℃,進(jìn)樣器:300℃。Oven:60 ℃(恒 2 min）,以 5 ℃/min升至 300℃/min(恒 30 min）,Split。

飽和烴 GC/MS:HP公司 HP6890GC/5973MS配有 G15/2A自動(dòng)進(jìn)樣器:HP5-MS,30 m×0.25 mm×0.25μm毛細(xì)柱。載氣He:1 mL/min,進(jìn)樣器溫度300 ℃,進(jìn)樣方式:PSL,脈沖壓力:18 psi,脈沖時(shí)間1.0 min,柱溫為 50 ℃(恒 2 min）,以 20 ℃/min升至100℃/min,再以3℃/min升至300℃/min(恒 17 min）。

芳烴 GC/MS:HP公司 HP6890GC/5973MS配有G15/2A自動(dòng)進(jìn)樣器:HP5-MS,30 m×0.25 mm×0.25μm毛細(xì)柱。載氣He:1 mL/min,進(jìn)樣器溫度280 ℃,進(jìn)樣方式:PSL,脈沖壓力:18 psi,脈沖時(shí)間為1.0 min。柱溫為60 ℃(恒2min）,以8 ℃/min升至150℃/min,再以4℃/min升至320℃/min(恒 10 min）。

2 結(jié)果與討論

2.1 原油宏觀組成特征及其地球化學(xué)意義

原油的物性和族組成特征是原油平均化學(xué)組成的綜合表現(xiàn),跟原油的成藏地質(zhì)過程及油藏在保存時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的物理化學(xué)和生物化學(xué)作用過程緊密相關(guān)。

2.1.1 原油物性特征

文昌13-1/2油田的原油呈黑色,常溫下流動(dòng)性差。由表1可見,文昌13-1/2油田原油密度分布于0.78～0.83之間,屬中質(zhì)原油;含硫量界于0.07%～0.12%之間,屬低硫原油;含蠟量界于5.01%～9.89%之間,屬中高蠟原油,具有陸相生源油低硫、高蠟的典型特征。

2.1.2 原油族組成特征

由表1可見,文昌13-1/2油田原油的飽和烴含量大于50%,而瀝青質(zhì)含量小于10%,具有陸相生源富飽和烴、貧瀝青質(zhì)的特征。各油樣的族組成分布如圖2所示。由圖2可以看出,文昌13-1/2油田原油的族組成分布具有較好的相似性。

綜合上述原油物性及族組成資料,文昌13-1/2油田原油均具有陸相生源特征,且宏觀組成特征相似性較好,說明文昌13-1/2油田原油可能來自同一烴源巖或成因相似,且具有相似的成藏特征。

表1 文昌13-1/2油田原油的宏觀組成特征Tab.1 Macroscopic compositional properties of the crude oil of Wenchang13-1/2 oilfields

圖2 文昌13-1/2油田原油族組成分布Fig.2 Group composition of the crude oil of Wenchang 13-1/2 oilfields

2.2 原油色譜分布特征

氣相色譜圖中蘊(yùn)藏著很多有用的地質(zhì)信息,包括原油的母質(zhì)來源、熱演化程度、沉積環(huán)境及次生變化等。從表2和圖3可以看出,文昌13-1/2油田原油的正構(gòu)烷烴大都界于nC11～nC35之間,碳數(shù)分布范圍較寬;分布形態(tài)為單峰前峰型,主峰碳數(shù)為C15～C17;低碳數(shù)分子含量較高,nC21-/nC22+值界于2.37～5.60;CPI和OEP分別界于0.99～1.17和0.95～1.05之間,無奇偶優(yōu)勢(shì)。結(jié)合前面原油的宏觀性質(zhì)及族組成分布,初步判斷文昌13-1/2油田的原油生源以陸源高等植物為主,隨著成熟度的增高,輕重比增大,主峰碳前移,奇碳數(shù)優(yōu)勢(shì)消失。

Pr/Ph比值是一個(gè)反映沉積環(huán)境氧化、還原條件的指標(biāo)。一般而言,湖相原油形成于還原環(huán)境,Pr/Ph比值界于1～3之間;湖沼相原油形成于弱氧化—還原環(huán)境,Pr/Ph＞3;煤系地層中 Pr/Ph值會(huì)更高[1,2]。文昌13-1/2油田原油的Pr/Ph值界于2.38～3.29之間,落入湖相范圍。

表2 文昌13-1/2油田原油飽和烴氣相色譜參數(shù)Tab.2 GC parameters of saturated hydrocarbons of the crude oil of Wenchang 13-1/2 oilfields

圖3 文昌13-1/2油田部分原油飽和烴氣相色譜圖Fig.3 GC chart of saturated hydrocarbons of crude oil of Wenchang 13-1/2 oilfields

2.3 原油飽和烴生物標(biāo)志物及芳烴的地球化學(xué)特征

以文昌13-1/2油田原油的飽和烴和芳烴GC/MS分析資料為基礎(chǔ),主要就原油的形成環(huán)境及成熟度展開研究。原油色質(zhì)參數(shù)見表3,典型色質(zhì)圖見圖4。

表3 文昌13-1/2油田原油色質(zhì)參數(shù)Tab.3 GC-MS parameters of saturated hydrocarbons of the crude oil of Wenchang 13-1/2 oilfields

圖4 文昌13-1-1井1 412～1 420 m油樣M/Z191、M/Z217色質(zhì)圖Fig.4 GC-MS chart of 1 412-1 420 m oil sample M/Z191、M/Z217 in WC13-1-1 well

C27-C28-C29α α α(R）甾烷的相對(duì)組成是較好的生源指標(biāo)參數(shù)。較高的C27甾烷和C28甾烷是低等水生生物輸入的標(biāo)志,而高的C29甾烷通常代表生源以陸生高等植物為主[3,4]。文昌13-1/2油田原油的規(guī)則甾烷以C29甾烷為主,其相對(duì)含量高達(dá)65%以上,而 C27甾烷和 C28甾烷相對(duì)豐度很低,兩者相對(duì)含量均小于20%,由此可以看出,原油母質(zhì)組成中可能有較大比例高等植物的輸入。

奧利烷一般作為陸生高等植物輸入的標(biāo)志。在文昌13-1/2油田的原油中檢測到一定豐度的奧利烷,奧利烷/C30霍烷的比值界于0.14～0.20之間。

從文昌13-1/2油田原油的色譜—質(zhì)譜資料中也發(fā)現(xiàn)了一定的水生生物的表征。該區(qū)原油中含有較高豐度的C29Ts和C30重排藿烷,這兩類化合物通常在湖相沉積環(huán)境中較豐富,而在湖沼沉積環(huán)境中幾乎沒有[5]。另外從該區(qū)原油中檢測到了一定豐度的4-甲基甾烷,其4-甲基甾烷/藿烷比值大于0.2。眾所周知,4-甲基甾烷主要發(fā)現(xiàn)于湖相有機(jī)質(zhì)中,而在湖沼地層缺乏。除此以外,還檢測到了一定含量的伽馬蠟烷,該化合物是鹽湖沉積環(huán)境的標(biāo)志物,而湖沼沉積環(huán)境溫暖潮濕、雨量充沛,不大可能形成干旱氣候條件下才可能形成的鹽湖沉積環(huán)境,從而湖沼相地層中幾乎沒有伽馬蠟烷。所以我們排除文昌13-1/2油田的原油來自恩平組湖沼相地層的可能。從原油中可以檢測到特殊樹脂化合物“W、T”,但是其含量較低,綜合推斷文昌13-1/2油田的原油主要來自文昌B凹陷文昌組濱淺湖相烴源巖。

至于原油的成熟度,由該區(qū)原油的 C32藿烷22S/22R,C29甾烷 20S/20S+20R 和β β/α α+β β參數(shù)可以看出文昌13-1/2原油已進(jìn)入成熟階段,而較高的 Ts/Tm和8β補(bǔ)身烷/8α補(bǔ)身烷也指示該區(qū)原油屬于正常成熟原油。按照Radke等提供的甲基菲指數(shù)MPI1與鏡質(zhì)體放射率 Ro的換算公式知,原油的成熟度相當(dāng)于 Ro為0.85%～0.95%。綜合以上各類成熟度參數(shù)和飽和烴氣相色譜,可清楚地看出該區(qū)原油屬正常成熟原油,是烴源巖生油高峰階段的產(chǎn)物。

3 結(jié)論

文昌13-1/2油田的油藏地球化學(xué)研究表明,該區(qū)原油低硫、中高蠟,具有陸相油源的典型特征;綜合飽和烴、芳烴生物標(biāo)志物等地球化學(xué)特征,推斷該區(qū)原油主要來自文昌B凹陷文昌組濱淺湖相烴源巖;綜合各類成熟度參數(shù)和飽和烴氣相色譜,該區(qū)原油是烴源巖生油高峰階段的產(chǎn)物,屬正常成熟度原油。

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The study of geochemistry characteristics of the oil of Wenchang 13-1/2 oilfields

Kang Kai,Feng Min
(Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin300452）

By using group analysis,chromatography,chromatography-mass spectrometry and other meansof testing and research,the geochemical characteristics of Wenchang 13-1/2 oilfields such as crude oil properties,parent material types and maturity are summarized,and crude oil sources are analysed.The crude oil of Wenchang 13-1/2 oilfields are typical terrestrial source rock with the characteristicsof low sulfur,high wax,and normal maturity,which are inferred mainly come from shallow lacustrine source rocks of Wenchang Group in Wenchang B depression.

Wenchang 13-1/2 oilfields;geochemistry characteristics;oil resources

TE135+.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2011.01.048

1008-2336(2011）01-0048-05

2010-09-09;改回日期:2010-11-04

康凱,男,1978年生,2003年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院,獲碩士學(xué)位,主要從事油氣田開發(fā)方面研究。E-mail:kangkai@cnooc.com.cn。