塔河油田西北部奧陶系原油成熟度特征研究

周 榮 （長(zhǎng)江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院，湖北 武漢430100）

準(zhǔn)確評(píng)價(jià)原油成熟度是劃分原油成因類型的重要基礎(chǔ)。目前尚無(wú)直接測(cè)定原油成熟度的技術(shù)手段，現(xiàn)行的做法是依據(jù)原油的化學(xué)組成反推原油成熟度［1］。塔河油田西北部奧陶系原油經(jīng)受了早期的生物降解作用以及后期原油充注，即受多期成藏的影響，嚴(yán)重影響了分子參數(shù)計(jì)算出的原油成熟度，為成熟度研究帶來(lái)了困難。為了能比較客觀地反映原油的成熟度，筆者系統(tǒng)采集了塔河油田西北部奧陶系46個(gè)原油樣品，擬從反映輕質(zhì)組分組成的輕烴成熟度參數(shù)、中間組分組成的芳烴成熟度參數(shù)和反映重端組分組成的甾烷異構(gòu)化成熟度參數(shù)3個(gè)方面來(lái)綜合評(píng)價(jià)原油成熟度，為正確認(rèn)識(shí)塔河油田西北部奧陶系原油的成因奠定基礎(chǔ)。

1 樣品試驗(yàn)

塔河油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起 （又稱為塔北隆起）上的阿克庫(kù)勒凸起南坡，具體范圍約為東經(jīng)83°30′～84°25′、北緯41°05′～41°25′，面積約2400km2［2］。塔河油田是中國(guó)第一個(gè)古生界大油田，奧陶系探明儲(chǔ)量中重質(zhì)油約占60%，是國(guó)內(nèi)目前埋藏深度最大的碳酸鹽巖重質(zhì)油油藏。

采集塔河油田西北部奧陶系原油樣品46件，分布于塔河油田的2區(qū)、3區(qū)、4區(qū)、6區(qū)、7區(qū)、8區(qū)、10區(qū)和11區(qū)。先用石油醚對(duì)原油沉淀脫瀝青質(zhì)后，再用氧化鋁－硅膠柱層析進(jìn)行族組分分離，并分別用石油醚、二氯甲烷和三氯甲烷－乙醇混合溶劑沖兌飽和烴、芳烴和非烴組分。飽和烴、芳烴餾分GC－MS分析條件參見(jiàn)文獻(xiàn) ［3］。

圖1 塔河油區(qū)原油庚烷值 （PI2）與異庚烷值（PI1）相關(guān)圖

2 原油成熟度參數(shù)特征

2.1 庚烷值和異庚烷值

庚烷值 （PI2）和異庚烷值 （PI1）是常用的輕烴成熟度參數(shù)。從圖1可看出，塔河油區(qū)原油的庚烷值變化范圍在23.9%～39.56%，平均值32.1%，均在22%以上，異庚烷值變化范圍在1.07%～2.63%，平均值1.58%，指示原油屬成熟～高成熟油范疇。

2.2 原油生成溫度

依據(jù)原油輕烴參數(shù) （2，4－／2，3－DMP）與生油層最大埋藏溫度 （T）的函數(shù)方程［4］：

可計(jì)算出塔河原油的生成溫度。28件原油的生油層最大埋藏溫度均值為116.6℃ （折算出原油成熟度相當(dāng)于鏡質(zhì)組反射率Ro值為0.79%），溫度分布范圍從108.5℃（T601井）至134.8℃（TK723井），折算出原油成熟度相當(dāng)于鏡質(zhì)組反射率Ro值為0.71%～0.98%，表明生烴時(shí)期的生油層與原油大體上處于生烴高峰的范疇之內(nèi) （見(jiàn)圖2）。原油生成溫度所反映的成熟度特征，與運(yùn)用庚烷值與異庚烷值厘定的原油成熟度基本相符。

圖2 塔河油區(qū)原油生成溫度柱狀圖

2.3 甾烷成熟度參數(shù)

甾烷成熟度參數(shù)C29甾烷ααα20S／ （20S＋20R）與αββ／ （ααα＋αββ）值是重要的成熟度參數(shù)，主要適用于與鏡質(zhì)組反射率Ro值＜0.8%相當(dāng)?shù)挠袡C(jī)質(zhì)成熟度范圍。在圖3中，塔河油田原油C29甾烷ααα20S／ （20S＋20R）與αββ／ （ααα＋αββ）參數(shù)的值域分別是0.49～0.53和0.54～0.58，接近或達(dá)平衡終點(diǎn)值，說(shuō)明這些原油均處于成熟－高成熟油的范疇。

2.4 新藿烷成熟度參數(shù)

如圖4所示，塔河海相原油Ts／（Ts＋Tm）、C29Ts／（C29Ts＋C29H）之間存在著良好的線型關(guān)系。從原油Ts／ （Ts＋Tm）值的大小分析，Ts／ （Ts＋Tm）值＜0.5，距Ts／ （Ts＋Tm）值1.0的上限尚遠(yuǎn)，未達(dá)到高成熟階段 （凝析油階段）。但結(jié)合甾烷成熟度參數(shù)分析 （該參數(shù)處于平衡終點(diǎn)附近），認(rèn)定塔河原油屬于成熟－高成熟油的范疇。

圖3 塔河油田原油C29甾烷20S／（20S＋20R）與αββ／ （ααα＋αββ）相關(guān)圖

圖4 塔河原油Ts／（Ts＋Tm）和C29Ts／ （C29Ts＋C29H）相關(guān)圖

2.5 原油的甲基菲指數(shù)

甲基菲指數(shù)是常用的芳烴成熟度參數(shù)［5］。其中：

式中，3MP、2MP、P、9MP、1MP分別為3－甲基菲、2－甲基菲、菲、9－甲基菲、1－甲基菲的峰面積。

甲基菲指數(shù)MPI與等效鏡質(zhì)體反射率Rc之間的關(guān)系為：

從圖5可以看出，塔河海相原油MPI1、MPI2之間具有很好的相關(guān)性。塔河油田各層位各區(qū)塊MPI1、MPI2值相差不大，分布范圍分別在0.56～0.8，0.66～0.97；依據(jù) MPI與Ro對(duì)應(yīng)關(guān)系，折算對(duì)映的等效鏡質(zhì)組反射率在0.74～0.88之間，綜合厘定該區(qū)的原油屬于成熟原油。

3 原油成熟度綜合厘定

3.1 原油最低成熟度限定

塔河油田原油C29甾烷ααα20S／ （20S＋20R）與αββ／ （ααα＋αββ）參數(shù)的接近或達(dá)平衡終點(diǎn)值，說(shuō)明原油成熟度下限應(yīng)在Ro＝0.8%左右。

圖5 塔河油田海相原油MPI1、MPI2之間的關(guān)系

3.2 原油最高成熟度限定

塔河油田原油實(shí)測(cè)原油生成溫度最高至134.8℃，折算出原油成熟度相當(dāng)于鏡質(zhì)組反射率Ro值為0.98%；由金剛烷類成熟度參數(shù)MDI折算最大Ro值為1.10%［6］；MPI1最大為0.8，對(duì)映的等效鏡質(zhì)組反射率0.88%；Ts／ （Ts＋Tm）值＜0.5，距Ts／（Ts＋Tm）值1.0的上限尚遠(yuǎn)。因此，塔河原油成熟度上限應(yīng)在Ro＝1.10%左右。

4 結(jié) 論

（1）采用原油輕烴成熟度參數(shù) （庚烷值和異庚烷值、原油生成溫度）、甾烷成熟度參數(shù)、新藿烷成熟度參數(shù)、原油的甲基菲指數(shù)共4大參數(shù)對(duì)塔河油田原油成熟度綜合厘定，認(rèn)為塔河油田原油成熟度下限在Ro＝0.8%左右，上限在Ro＝1.10%左右。

（2）塔河油田早期充注的原油為正常成熟原油，而后期充注的則是成熟度較高的原油，兩者混合造就了現(xiàn)今的塔河油田原油成熟度現(xiàn)貌。