虎林盆地古近系原油的地球化學特征

薛海濤,許 淼,徐慶霞,王澤淼

(1.東北石油大學地球科學學院,黑龍江大慶 163318; 2.大慶油田有限責任公司勘探開發研究院,黑龍江大慶163712; 3.大慶油田有限責任公司第三采油廠,黑龍江大慶 163113)

虎林盆地古近系原油的地球化學特征

薛海濤1,許 淼1,徐慶霞2,王澤淼3

(1.東北石油大學地球科學學院,黑龍江大慶 163318; 2.大慶油田有限責任公司勘探開發研究院,黑龍江大慶163712; 3.大慶油田有限責任公司第三采油廠,黑龍江大慶 163113)

通過對虎林盆地古近系原油物性、族組成、色譜、色譜-質譜、碳同位素進行分析,發現該原油具有兩高兩低特征,即高蠟、高飽和烴含量、低非烴和瀝青質含量、低密度.飽和烴色譜分析結果表明:虎林盆地古近系原油具有異常高的姥鮫烷/植烷比值,生物標志化合物中伽馬蠟烷含量低,甾類以C29甾烷為主,同時古近系原油碳同位素組成相對偏重,其碳同位素值約為-27‰,具有典型煤成油特征.

虎林盆地;煤成油;古近系;碳同位素;生物標志物

自18世紀以來,隨著油氣勘探的不斷深入,在越來越多的含煤盆地發現具有工業價值的煤成油藏[1]. 20世紀60年代中期,在澳大利亞吉普斯蘭盆地白堊-第三系含煤巖系、庫伯盆地、蘇拉特-博恩盆地、印度尼西亞馬哈坎三角洲盆地及加拿大鮑弗-馬更些盆地發現煤成大油田[2].20世紀80年代末,吐哈盆地侏羅系煤成油田的發現結束了我國無大型煤成油田的歷史[3-4].目前國內外對煤系含油氣盆地的研究較多,證實煤系地層可以生油[5-7].煤成油是指“煤和煤系地層中集中和分散的陸源有機質,在煤化作用的同時所生成的液態烴類(石油)[8]”.虎林盆地位于黑龍江省東部,面積為6500km2.虎林盆地勘探程度較低,早期鉆探2口地質淺井.1995年,在七虎林河拗陷鉆探1口參數井,并發現較好的烴源巖.2007年,優選有利目標部署1口探井,目的是了解七虎林河拗陷的生儲蓋組合特征及古近系和白堊系含油氣情況.虎林盆地古近系虎林組一段的含煤巖系鉆遇油氣顯示,試油獲少量原油.為了認識虎林盆地古近系原油的特征,利用原油物性、族組成、色譜、色譜-質譜、碳同位素等分析技術,對虎林盆地古近系原油的有機地球化學特征進行分析,為下步勘探提供參考.

1 地質背景

虎林盆地為第三系及白堊系的疊合盆地,構造上呈邊部斷裂控制的中間凹四周隆起的拗陷形態,西部構造相對簡單,東部斷裂發育,北部地層傾角相對較小,南側較陡.

鉆遇地層從下到上依次為白堊系下云山組、上云山組、珠山組、古近系虎林組、新近系富錦組、新近系道臺橋組及第四系.其下云山組巖石粒度較粗,主要為各粒級砂巖夾砂礫巖、礫巖與火山碎屑巖,上云山組下部巖石粒度較細,為砂巖夾粉砂質泥巖,中、上部較粗,為中、細粒長石砂巖、中酸性火山角礫巖等,珠山組為灰色灰綠色泥巖、粉砂質泥巖與灰白色灰綠色粉砂巖、細砂巖、中砂巖、粗砂巖、砂礫巖呈不等厚互層偶夾煤線,古近系虎林組中下部及下部巖性主要為深灰色、灰色泥巖與灰色泥質粉砂巖,粉砂巖呈不等厚互層夾雜色砂礫巖及數十層煤,主要為成煤的沼澤環境及濱淺湖特點.中上部為厚層深灰色泥巖,上部為灰綠色泥巖、粉砂質泥巖與粉砂巖、泥質粉砂巖互層夾雜色砂礫巖及數層煤.

鉆井顯示虎林盆地內第三系煤和碳質泥巖較發育,虎參1井虎林組暗色泥巖累計厚度為702.5m,煤和碳質泥巖累計厚度為86m,煤/地厚度比為14%;虎1井虎林組暗色泥巖累計厚度為920m,煤和碳質泥巖累計厚度為220m,煤/地厚度比為20%,這為煤成烴提供了良好的物質基礎.

2 原油物性及地球化學特征

2.1 物理性質

虎林盆地古近系原油為低含硫量、中等黏度、高凝固點、高含蠟量的輕質原油,原油地面密度為0.84～0.86g/cm3,地面黏度為31～63mPa·s,地面凝固點為45～58℃,具有輕質油特征,其原油含蠟量較高,含蠟質量分數均大于30%,最高達42.9%,屬典型的高蠟原油.

2.2 族組成

我國煤成油具有飽和烴含量高(質量分數為50%～80%)而非烴和瀝青質含量低的特點[3].與腐泥型生油巖生成的原油比較,煤成油中芳烴組分和質量分數相對較高,多大于16%,有的超過40%.虎林盆地古近系原油飽和烴質量分數為55.4%～80. 7%,芳烴為9.3%～30.0%,非烴+瀝青質為7.3%～14.5%(見圖1),原油的族組成特征與煤系烴源巖的排烴特征有關[9-10].

2.3 飽和烴色譜

姥鮫烷/植烷的豐度比(Pr/Ph)是反映沉積環境的氧化還原性和確定原油成因類型的重要參數.通常,Pr/Ph小于1或大于1可分別為還原性和氧化性沉積環境.通常,Pr/Ph<0.5為強還原性膏鹽沉積環境,0.5≤Pr/Ph<1.0為還原環境,1≤Pr/Ph<2為弱還原—弱氧化環境,Pr/Ph>2為偏氧化性環境,如河湖及濱海沼澤或淺湖/海沉積,典型煤系地層有機質以Pr/Ph>2.5為特征,高者可達8以上,弱氧化偏酸性的成煤環境是煤系烴源巖和煤成油中具有高姥植比的內在原因,因此,高的Pr/Ph常作為判別煤成油的重要地化指標[11].

虎林盆地古近系原油的飽和烴色譜分析見有豐富的類異戊二烯化合物,以姥鮫烷和植烷為主,其中姥鮫烷呈優勢分布,其相對含量大于相鄰的正構烷烴的含量,Pr/Ph為10.0～12.4,代表源巖沉積于氧化環境,具煤成烴的典型特征.虎林盆地古近系原油飽和烴色譜圖見圖2.由圖2可知,原油正構烷烴系列具明顯的奇數碳優勢,主峰碳數在nC25～nC27之間,SnowdonLR等認為陸相原油中的主要成分石蠟(nC21～nC35)都是起源于高等植物蠟質和角質的成分,是一種高級有機化合物[12].

圖1 虎林盆地原油族組成特征

2.4 甾、萜類生物標志化合物

虎林盆地原油萜類、甾類分布特征見圖3.由圖3可知,萜類化合物中,伽馬蠟烷含量低,說明生油有機質沉積水體為淡水環境;Ts含量極低,Tm含量較高,這可能主要與成油母質煤和煤系泥巖的氧化-還原條件有關.甾類化合物中以C29甾烷為主,上述特征說明淡水氧化環境下的陸源高等植物對有機質生油貢獻較大.

2.5 碳同位素

一般湖相烴源巖富含藻類化合物,其形成的原油碳同位素較輕,煤系烴源巖富含陸源高等植物,形成的原油碳同位素較重.成巖作用、油氣運移等地質條件對原油碳同位素的影響相對較小,在成巖演化過程中,碳同位素保持相對的穩定,因此,應用原油或巖石抽提物中的碳同位素和分布可以判斷有機質的來源.

圖2 虎林盆地虎1井原油飽和烴色譜圖

我國煤成油的δ13C值為-24.5‰～-28.4‰,平均為-26.3‰,但由于沉積環境、沉積母質組分及成熟度的影響,不同地區煤成油的δ13C值范圍存在一定差異,其中東濮為-24.5‰～-26.2‰,冀中為-26.6‰～-28.1‰,四川為-25.1‰～-28.9‰,鄂爾多斯盆地為-25.4‰～-27.6‰[4],虎林盆地已發現的古近系原油碳同位素組成也相對偏重.虎1井2365m處砂巖抽提物的族組成與碳同位素及分布見圖4.由圖4可知,飽和烴的碳同位素為-27.41‰,芳烴的碳同位素為-26.81‰,非烴的碳同位素為-25.53‰,估算砂巖抽提物的碳同位素約為-27‰,具煤系源巖(煤系泥巖、碳質泥巖和煤)成油的特征.

圖3 虎林盆地虎1井原油萜類、甾類分布

圖4 虎1井2365m處砂巖抽提物的各組分碳同位素

3 結束語

虎林盆地古近系原油為典型的高蠟輕質油,原油具有異常高的姥鮫烷優勢,原油生物標志化合物特征顯示伽馬蠟烷含量非常低,甾類以C29甾烷為主,說明淡水氧化環境下的陸源高等植物對有機質生油貢獻大.同時古近系原油碳同位素組成相對偏重,其碳同位素約為-27‰,綜合各種特征,說明原油具煤系源巖成油的特征.虎林盆地古近系虎林組一段煤層較發育,主要為成煤的沼澤和濱淺湖環境,如此發育的煤層,為尋找煤層氣和煤成油提供了勘探方向.

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Geochemistry character of crude oil of Palaeogene in Hulin basin/2010,34(4):27-29,61

XUE Hai-tao1,XU Miao1,XU Qing-xia2,WANG Ze-miao3
(1.College of Geoscience , Nort heast Petroleum University , Daqing , Hei long jian g 163318 , China;2. Exploration and Development Institute of Daqing Oil field Corp . Ltd. , Daqing , Hei long jiang163712 , China; 3. Oil Recovery Plant No. 3 , Daqing Oil field Corp . Ltd. , Daqing , Hei long jiang163113 , China)

Through the analysis of crude oil of Palaeogene in Hulin basin on physical properties,groupcomposition,chromatogram,chromatography-mass spectrometry,carbon isotope,we find that the oil is characteristic of two high and two low,that is high wax,high saturated hydrocarbons,low non-hydrocarbon and bitumen,low density.The results of chromatogram show that the crude oil of Palaeogene in Hulin basin has extraordinarily high Pr/Ph,the content of gammacerane in biomarker is very low,the steroid is mainly of C29steranes.And the carbon isotope composition of crude oil of Palaeogene is relatively heavier.The carbon isotope value is about-27‰with the typical characteristics of coal-formed oil.

Hulin basin;coal-formed oil;paleogene;carbon isotope;biomarker

book=4,ebook=358

P595

A

1000-1891(2010)04-0027-03

2009-09-11;審稿人:申家年;編輯:陸雅玲

黑龍江省普通高等學校新世紀優秀人才培養計劃項目(1155-NCET-002);國家自然科學基金項目(40972101)

薛海濤(1975-),男,博士,副教授,主要從事油氣地球化學方面的研究.