伊拉克A油田中白堊統(tǒng)原油地球化學(xué)特征及油源對比

劉敬強(qiáng) 中國石油大學(xué)（北京）地球物理與信息工程學(xué)院，北京102249

振華石油控股有限公司，北京100031

黃海平，盧立澤，蔣利平，臧克一，李鑫 振華石油控股有限公司，北京100031

成都北方石油勘探開發(fā)技術(shù)有限公司，四川成都610500

美索不達(dá)米亞盆地地處阿拉伯臺地扎格羅斯褶皺帶北部，地層保存相對比較完整，成藏配置較好。部分學(xué)者［1］對伊拉克南部油田中白堊統(tǒng)原油地球化學(xué)特征做了大量研究工作，認(rèn)為Mishrif組原油主要來自上侏羅統(tǒng)－下白堊統(tǒng)Sulaiy組和下白堊統(tǒng)Yamama組烴源巖，但對伊拉克A油田中白堊統(tǒng)原油的地球化學(xué)特征研究卻鮮有報(bào)道。雖然伊拉克A油田中白堊統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了多套成藏組合，具有豐富的油氣資源，但油氣成因一直是困擾勘探開發(fā)的重大問題。筆者通過對現(xiàn)有井取樣，應(yīng)用GC（氣相色譜）和GC－MS（氣相色譜－質(zhì)譜）等分析手段，分析原油地球化學(xué)特征，研究了伊拉克A油田中白堊統(tǒng)原油母質(zhì)有機(jī)質(zhì)類型、沉積環(huán)境、巖性、成熟度和油氣來源，對進(jìn)一步了解伊拉克A油田中白堊統(tǒng)油氣的形成機(jī)理及分布規(guī)律具有重要意義。

1 地質(zhì)背景

伊拉克A油田位于伊拉克東南部，構(gòu)造上屬于美索不達(dá)米亞盆地底格里斯亞帶的南部，是美索不達(dá)米亞盆地埋藏最深、沉積厚度最大、構(gòu)造最穩(wěn)定的部分。該油田為一完整的、平緩的長軸背斜構(gòu)造，軸部走向NWW－SEE，兩翼產(chǎn)狀十分平緩，北翼產(chǎn)狀陡于南翼，構(gòu)造傾角小于2°。

鉆井自下而上揭示了白堊系、古近系、新近系、第四系等，白堊系和古近系以海相沉積為主，新近系上部至第四系主要為海陸交互相和陸相沉積，其中白堊系發(fā)育多套生儲蓋組合。

2 樣品與分析試驗(yàn)

樣品為系統(tǒng)采集的油浸灰?guī)r，具有較好的代表性。其中Mishrif組含油灰?guī)r樣品3個、Rumaila組含油灰?guī)r樣品11個、Mauddud組含油灰?guī)r樣品4個。

采用美國安捷倫科技公司制造的GC－MS聯(lián)用儀進(jìn)行分析鑒定。色譜柱為 DB5－MS（60m×0.25mm×0.25μm）。升溫程序：柱始溫為100℃，升溫速率為4℃／min，柱終溫為315℃，恒溫22min；采用氦氣載氣，電子轟擊，全掃描，掃描速率 為 0.46scan／s，多離子檢測（SIM）。

3 原油地球化學(xué)特征

3.1 飽和烴氣相色譜特征

從原油飽和烴氣相色譜（圖2）分析看出，正構(gòu)烷烴的分布總體相似，為前高單峰型分布，正構(gòu)烷烴保存較為完整，碳數(shù)分布范圍多為C16～C25，主峰碳介于 C18～C22，主要集中在C18，表明原油生物降解作用很弱，母質(zhì)類型較好，主要為藻類貢獻(xiàn)；色譜基線均呈現(xiàn)了輕微上揚(yáng)，反映有一定數(shù)量的異構(gòu)烷烴和環(huán)烴分布；Pr／Ph為0.13～0.60，平均為0.45，Pr／nC17為0.22～0.77，平均為0.31，Ph／nC18為0.37～1.15，平均為0.47（表1），有明顯的植烷優(yōu)勢特征，表明母質(zhì)形成于強(qiáng)還原環(huán)境；原油碳優(yōu)勢指數(shù)（CPI）為0.95～1.18，平均為0.99，奇偶優(yōu)勢（OEP）為0.91～1.02，平均為0.95，∑n／∑n為0.38～1.94，平均為1.05，奇偶優(yōu)勢不明顯，反映了原油的低成熟特征。

圖1 伊拉克A油田構(gòu)造位置圖

圖2 伊拉克A油田中白堊統(tǒng)原油飽和烴色譜圖

表1 伊拉克A油田中白堊統(tǒng)原油飽和烴色譜參數(shù)

3.2 母質(zhì)類型和沉積環(huán)境

原油中的Pr／nC17和Ph／nC18關(guān)系圖（圖3）、Pr／Ph和伽馬蠟烷／C30藿烷關(guān)系圖（圖4）通常用來分析母源的有機(jī)質(zhì)類型和沉積環(huán)境［2］。

由圖3可知，伊拉克A油田中白堊統(tǒng)原油的Pr／nC17與Ph／nC18均比較低，且分布在一個比較窄的范圍內(nèi)，反映原油生物降解作用弱，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ型干酪根，主要來源于海相藻類。原油重排甾烷含量相對較低，規(guī)則甾烷含量相對較高，5ααα規(guī)則甾烷分布呈C27＞C28＞C29，形態(tài)呈“V”字型，反映了原油母質(zhì)主要以低等水生植物為主。

在中東地區(qū)，一般認(rèn)為，Pr／Ph＜1反映了還原沉積環(huán)境；Pr／Ph＞1反映了氧化沉積環(huán)境；Pr／Ph＞3反映了陸源有機(jī)質(zhì)輸入的氧化環(huán)境或未成熟烴源巖；Pr／Ph＜0.8反映了常見的高鹽度還原環(huán)境或碳酸鹽巖還原環(huán)境［3～5］。伽馬蠟烷是一個異常鹽度或穩(wěn)定水體分層的標(biāo)志，其含量變化常與沉積水體的鹽度密切相關(guān)，只有在超鹽度環(huán)境中才具有異常高的伽馬蠟烷，在淡水沉積中其含量一般很低［6，7］。從圖4可知，伊拉克A油田原油樣品中Pr／Ph分布范圍及伽馬蠟烷／C30藿烷分布范圍反映了母源為一定鹽度的海相強(qiáng)還原環(huán)境。

3.3 母源巖性

原油中三環(huán)萜烷的C22／C21與C24／C23關(guān)系圖（圖5）和藿烷C31R／C30與C29／C30關(guān)系圖（圖6）可用來判斷原油母源的巖性［8，9］。由圖5和圖6可知，伊拉克A油田中白堊統(tǒng)原油母源的巖性為碳酸鹽巖。

3.4 成熟度特征

原油飽和烴中Ts／Tm、C29甾烷ααα20S／（20S＋20R）與C29甾烷αββ／（ααα＋βββ）參數(shù)均是常用的且可靠的指示成熟度的指標(biāo)［10～12］。C29甾烷ααα20S／（20S＋20R）與C29甾烷αββ／（ααα＋βββ）隨成熟度增加均增大，其平衡值分別為0.52～0.55和0.67～0.71［13］。從圖7和圖8可知，Ts／Tm 為0.18～0.89，平 均 為 0.29；C29甾 烷 ααα20S／（20S ＋ 20R）為 0.35 ～ 0.46， 平 均 為 0.43；C29甾烷αββ／（ααα＋βββ）為0.43～0.58，平均為0.54，上述參數(shù)均反映伊拉克 A油田中白堊統(tǒng)原油處于低成熟階段，與該油田鏡質(zhì)體反射率特征結(jié)果基本一致。

4 油源對比

前人［14～18］對伊拉克東南部上侏羅統(tǒng) 下白堊統(tǒng)烴源巖做了大量研究工作。其主力烴源巖為海相沉積

的上侏羅統(tǒng)－下白堊統(tǒng)Sulaiy組和下白堊統(tǒng)Yamama組，有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)質(zhì)類型以來自海相藻類的Ⅱ型干酪根為主，處于低成熟－成熟階段；其次為海陸過渡相沉積的下白堊統(tǒng)Ratawi組，有機(jī)質(zhì)豐度一般，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ型和Ⅲ型干酪根，處于低成熟階段；潛力烴源巖為海陸過渡相沉積的下白堊統(tǒng)Zubair組和下白堊統(tǒng)－中白堊統(tǒng)Nahr Umr組，有機(jī)質(zhì)豐度較高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型干酪根為主，處于未成熟－低成熟階段。

圖3 伊拉克A油田Pr／nC17與Ph／nC18關(guān)系圖

圖4 伊拉克A油田Pr／Ph與伽馬蠟烷／C30藿烷關(guān)系圖

圖5 伊拉克A油田三環(huán)萜烷C22／C21與C24／C23關(guān)系圖

圖6 伊拉克A油田藿烷C31R／C30與藿烷C29／C30關(guān)系圖

圖7 伊拉克A油田Ts／Tm與C29甾烷ααα20S／（20S＋20R）關(guān)系圖

圖8 伊拉克A油田C29甾烷αββ／ （ααα＋βββ）與C29甾烷ααα20S／（20S＋20R）關(guān)系圖

根據(jù)上述原油地球化學(xué)結(jié)論推斷，伊拉克A油田中白堊統(tǒng)Mishrif組、Rumaila組和Mauddud組原油具有類似的母質(zhì)來源。其母質(zhì)類型、母源沉積環(huán)境、巖性及成熟度均與上侏羅統(tǒng) 下白堊統(tǒng)Sulaiy組和下白堊統(tǒng)Yamama組烴源巖相似，且具有很好的親緣關(guān)系（圖9）。因此，伊拉克A油田中白堊統(tǒng)Mishrif組、Rumaila組和 Mauddud組原油主要來源于上侏羅統(tǒng)- 下白堊統(tǒng)Sulaiy組和下白堊統(tǒng)Yamama組烴源巖。

圖9 伊拉克A油田中白堊統(tǒng)原油與烴源巖對比圖

5 結(jié)論

1）伊拉克A油田中白堊統(tǒng)原油飽和烴氣相色譜為前高單峰型，生物降解作用弱，正構(gòu)烷烴保存較為完整，異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴含量相對較高，原油母質(zhì)以海相藻類為主，母質(zhì)有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型干酪根為主，原油具有低成熟特征。

2）根據(jù)飽和烴色譜及萜烷、甾烷等生物標(biāo)志化合物特征，伊拉克A油田中白堊統(tǒng)原油母質(zhì)沉積環(huán)境以一定鹽度的海相強(qiáng)還原環(huán)境為主，母源巖性為碳酸鹽巖，有機(jī)質(zhì)處于低成熟階段。

3）伊拉克A油田中白堊統(tǒng)Mishrif組、Rumaila組和Mauddud組原油具有相似的母質(zhì)來源，主要來源于上侏羅統(tǒng)－下白堊統(tǒng)Sulaiy組和下白堊統(tǒng)Yamama組烴源巖。

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