柴達木盆地七個泉油田原油芳烴地球化學特征研究

肖睿祺，張敏

（長江大學地球環(huán)境與水資源學院，湖北 武漢430100）

七個泉地區(qū)位于柴西南區(qū)，是柴達木盆地油氣最為富集地帶。七個泉地區(qū)屬于西部坳陷區(qū)尕斯斷陷亞區(qū)小紅山－阿哈堤－七個泉背斜帶上的一個三級構造，由紅獅凹陷提供油源［1］，主力烴源巖為下干柴溝組下段（E13）烴源巖和下干柴溝組上段（E23）烴源巖［2］。七個泉油田的文獻報道主要集中在沉積相、油氣運移及成藏模式、烴源巖評價和原油成熟度等方面［2－4］，尚未有原油芳烴地球化學特征的報道。芳烴是煤、原油和烴源巖中的主要烴類組分之一，它可以提供有機質來源、烴源巖沉積環(huán)境和熱成熟度等信息。

1 樣品與試驗

選取柴達木盆地西緣南區(qū)七個泉油田的10個原油樣品，將樣品粉碎至100目，用索氏抽提。芳烴色譜－質譜定量分析由 HP6890GC／5973MSD完成，色譜柱為 HP－5MS柱（30m×0.25mm×0.25μm）。進樣口溫度為300℃。載氣為氦氣，流速為恒定1.0ml／min。升溫程度為40℃恒溫2min，然后4℃／min升溫至320℃后，恒定20min。掃描范圍為50～550amu，質譜檢測為多離子檢測。

2 芳烴宏觀組成

七個泉油田原油樣品中檢測到萘系列、菲系列、口系列、聯苯系列、二苯并呋喃系列、二苯并噻吩系列及芴系列、三芳甾烷系列，同時還檢測出微量的苯并 ［a］蒽、螢蒽、芘、苯并藿烷及惹烯，部分樣品還檢測出卡達烯和蒽。

表1 七個泉油田原油芳烴組成相對百分含量表

七個泉油田原油芳烴組成相對百分含量如表1所示，萘系列化合物豐度最高，占芳烴總量的47.57%～61.61%，平均為55.45%；三芳甾烷通常被認為是單芳甾烷深度受熱后芳構化的產物，但也與有機質的原始輸入有關，占芳烴總量的14.67%～31.87%，平均21.34%；菲系列相對含量為11.47%～15.07%；三芴系列的相對含量為3.01%～3.43%，平均3.26%（見圖1）。螢蒽、芘、惹烯等系列化合物是典型的高等植物輸入的芳香烴類生物標志化合物，樣品中均有檢測到，表明有機質有高等植物的輸入。

圖1 七個泉油田原油樣品芳烴宏觀組成分布圖

3 芳烴微觀組成

3.1 萘系列化合物

萘和烷基萘一般認為來自于萜類，少部分是由它們熱降解生成，它的分布與有機質類型、成熟度和沉積環(huán)境有關。七個泉地區(qū)檢測出的萘系列化合物有萘（N）、甲基萘（MN）、二甲基萘（DMN）、三甲基萘（TMN）、四甲基萘（TeMN）和乙基萘，其中二甲基萘含量最多，占萘系列總量的32.46%～34.47%，平均33.34%，萘含量占萘系列的7.45%～11.33%，甲基萘含量占萘系列的24.13%～25.94%，三甲基萘含量占萘系列的21.85%～24.95%，四甲基萘含量最少，占萘系列的7.05%～8.87%（見圖2）。

圖2 七個泉油田原油萘系列相對含量柱狀圖

1，2，5 －三甲基萘（TMN）和1，2，5，6－四甲基萘（TeMN）可能源于高等植物生源的五環(huán)三萜香樹素或樹脂生物的雙環(huán)二萜刺柏酸，可作為高等植物生源的標志物［5］。研究發(fā)現［6］，湖相油的1，2，5－三甲基萘占該系列的9.5%左右，海相油的1，2，5，6－四甲基萘占該系列的10%以下。七個泉油田原油1，2，5－三甲基萘占三甲基萘系列的6.5%～10.12%，平均8.5%，1，2，5，6－四甲基萘占四甲基萘系列的7.71%～11.69%，平均9.36%，由此可知，七個泉油田原油形成于咸水湖相環(huán)境。

1，2，5 －／1，3，6－TMN值在塔里木海相原油中較低，而陸相原油比值較高，高者達1.48，其中煤成油最高，為0.71～1.48［7］。七個泉油田原油的1，2，5－／1，3，6－TMN值在0.34～0.51（見表2），表示有機質輸入即有菌藻類也有高等植物的輸入，卡達烯的檢出是該區(qū)源巖有陸源有機質輸入的重要證據。

表2 七個泉油田原油芳烴和飽和烴參數表

3.2 菲系列化合物

菲系列化合物主要用于原油和烴源巖的成熟度研究［8］，是原油中主要的三環(huán)芳烴化合物。七個泉地區(qū)原油樣品檢測到的菲系列化合物有：菲（P）、甲基菲（MP）和二甲基菲（包括乙基菲）（DMP），其含量占芳烴總量的13%左右，均檢測到惹烯，說明該區(qū)原油的母源有高等植物的貢獻。

甲基菲有4個異構體，即3－MP、2－MP、9－MP和1－MP，隨著演化程度的增加，9－MP和1－MP的相對含量逐漸減少。研究區(qū)原油樣品的1－MP／9－MP比值在0.8左右，這10個樣品筆者也做了飽和烴色譜分析，其常規(guī)甾烷C27／C29αααR值均大于1，甾烷C2920S／（20S＋20R）值均小于0.4，這種高C27／C29αααR值、低甾烷C2920S／（20S＋20R）值和低1－MP／9－MP值的分布特征，表征七個泉油田原油為低熟油。

3.3 三芴系列化合物

三芴系列化合物是指芴（F）、硫芴（SF）和氧芴（OF），常用于指示重要的沉積環(huán)境和進行油源對比。氧芴含量在弱還原和弱氧化環(huán)境中較高；在正常還原環(huán)境中，芴含量較豐富；在強還原環(huán)境，如海相、鹽湖相中，硫芴占優(yōu)勢。硫芴和氧芴兩者化學結構相似，但所含雜原子不同，因此硫芴／氧芴（SF／OF）比值［9］能準確的反應氧化還原環(huán)境。七個泉油田原油硫芴系列／氧芴系列與Pr／Ph關系圖如圖3所示，七個泉油田原油的硫芴／氧芴（SF／OF）比值大于0.8，Pr／Ph值小于0.3，形成于弱氧化－還原環(huán)境。

圖3 七個泉油田原油硫芴系列／氧芴系列與Pr／Ph關系圖

3.4 三芳甾烷系列化合物

較高豐度的三芳甾烷系列的檢出可能是鹽湖環(huán)境和低成熟原油的反映［10］，七個泉地區(qū)第二大優(yōu)勢組分是三芳甾烷系列，其含量占芳烴總量的20%左右。在咸水、半咸水環(huán)境中形成的有機質C26三芳甾烷的豐度較高，而在淡水環(huán)境中形成的有機質C28三芳甾烷占優(yōu)勢，所以C26三芳甾烷（20S）／C28三芳甾烷（20S）比值是物源輸入或沉積環(huán)境的有效標志，如濟陽坳陷半咸水、咸水湖相烴源巖的該比值為0.57～0.94，在淡水、微咸水樣品中為0.2～0.45［8］，研究區(qū)原油該比值為0.55～0.93，表明七個泉油田原油主要形成于半咸水、咸水環(huán)境（見圖4）。

圖4 七個泉油田原油三芳甾烷質量色譜圖

3.5 其他芳烴系列化合物

七個泉油田原油中檢測出了聯苯系列化合物，包括：聯苯、甲基聯苯、二甲基聯苯及乙基聯苯，它們被認為來源于高等植物的木質素［11］，其質量分數占芳烴總量的3.4%～5.4%，平均為4.3%。熒蒽和芘系列化合物是典型的高等植物輸入的芳烴類生物標志化合物，七個泉油田原油中均有熒蒽和芘系列化合物檢出，表明該地區(qū)源巖有高等植物輸入。

4 結論

1）七個泉地區(qū)原油芳烴萘系列中1，2，5－／1，3，6－TMN比值在0.34～0.51，表示有機質來源菌藻類，原油成熟度較低。卡達稀、熒蒽和芘的檢出，說明有機質有一定的高等植物的輸入。

2）三芳甾烷豐度較高，源巖還處在強烈的芳構化過程中，七個泉油田原油為低熟油，同時，高C27／C29αααR值、低甾烷C2920S／（20S＋20R）值和低1－MP／9－MP值也映證了這一特征。

3）七個泉油田原油的SF／OF比值大于0.8，Pr／Ph小于0.3，C26三芳甾烷（20S）／C28三芳甾烷（20S）在0.55～0.93，表明該區(qū)原油形成于咸水湖相環(huán)境。

［1］王力，金強.柴達木盆地西部第三系烴源灶及其對油氣聚集的控制作用 ［J］.石油與天然氣地質，2005，26（4）：467－472.

［2］李洪波，張敏，張春明，等.柴達木盆地西部南區(qū)第三系烴源巖評價 ［J］.石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2006，28（6）：41－43.

［3］李軍，吳因業(yè)，崔化娟，等.柴達木盆地七個泉地區(qū)下干柴溝組體系域和沉積相 ［J］.新疆石油地質，2005，26（4）：370－372.

［4］孫粉錦，張春林，張福東，等.柴達木盆地七個泉油田下干柴溝組油氣運移及成藏模式 ［J］.大慶石油學院學報，2010，34（1）：14－17.

［5］Alexander R，Larcher A V，Kagi R I，et al.The Use of Plant－Derived Bimarker for Correlation of Oils with Source Rocks in the Cooper／Eromango Basin Systems Australia ［J］.The APEA Journal，1988，28：310－323.

［6］王志勇，鄭建京，杜宏宇，等.東疆地區(qū)原油芳烴地球化學特征及其意義 ［J］.沉積學報，2011，29（1）：184－191.

［7］朱揚明，張洪波，傅家謨，等.塔里木不同成因原油芳烴組成和分布特征 ［J］.石油學報，1998，19（3）：33－37.

［8］梅玲，張枝煥.南堡凹陷原油芳烴地球化學特征 ［J］.石油天然氣學報（江漢石油學院學報），2009，31（2）：11－15.

［9］孟江輝，劉洛夫，張敏，等.原油芳烴的沉積環(huán)境指示作用 ［J］.中國礦業(yè)大學學報，2012，40（6）：901－907.

［10］孟仟祥，張松林.不同沉積環(huán)境湖相低熟原油的芳烴分布特征 ［J］.沉積學報，1999，17（1）：112－120.

［11］妥進才.柴達木盆地第三系芳烴的地球化學－二環(huán)芳烴與多環(huán)芳烴的關系 ［J］.石油實驗地質，1996，18（4）：406－412.