鄂爾多斯盆地油氣地球化學特征

摘要:鄂爾多斯盆地位于我國西部，是我國第二大含油氣盆地，以結構簡單、沉降穩定、地層整合而聞名，以油氣藏隱蔽、復雜和低品位、低滲透、低產量、低效率而著稱。近年來，隨著油氣勘探方法、技術的進步和地質認識的深化，對盆地的認識逐年加。鄂爾多斯盆地油氣地球化學特征的研究，可以用來探討該區內石油與天然氣的形成、演化和運聚機理，從而指導油氣的勘探和開發。

關鍵詞:鄂爾多斯盆地 油氣藏 地球化學

1.盆地地質背景

鄂爾多斯盆地是在漫長的地史中形成的大型迭合盆地，它將不同時代、不同類型盆地最終納于蔚然壯觀的統一地質實體，以沉降為主、間有抬升、構造穩定、地層平緩為顯著特征，坳陷的復合和遷移性，沉降的繼承性、多旋回性和構造的差異性，決定著油氣的運聚類型及分布規律;區域沉積的多階段發展形成了多套生、儲、蓋組合;地質構造的差異性導致了盆地內部與周緣油氣藏序列的差異性，構造抬升造成不整合侵蝕面及古地貌控制油氣的聚集和分布時空規律。因此，成為油氣十分豐富的物質基礎。

2.盆地油氣成藏特征

鄂爾多斯盆地屬于大型含油氣區，其油氣資源豐富，勘探領域廣闊。石油資源量約21.00×108～85.88×108t，天然氣資源量約4.6×1012～10.7×1012m3，油氣資源當量比為1:2(1.25)。其油氣分布格局具有“南油北氣、淺油深氣、中油古氣”的特點，即盆地南半部是主油區，北半部是主氣區，盆地淺部發育含油帶，深部發育含氣帶，盆地中生界主產油，古生界主產氣。

3.石油地球化學特征

石油一種存在于地下巖石孔隙介質中的由各種碳氫化合物與雜質組成的，呈液態和稠態的油脂狀天然可燃有機礦產，又稱原油，其組成十分復雜，主要為烴類，包括烷烴、環烷烴、芳香烴，其次是非烴組分，如含氧化合物、含硫化合物、膠質和瀝青質。通過石油組成的系統研究，對分析油氣的生成、運移和聚集的地質過程具有重要的意義。

3.1石油的元素組成

元素組成是化學組成的基礎。組成石油的化學元素主要是碳、氫、氧、氮、硫。 碳含量 為:84-87%;氫含量為:11～14%;兩元素在石油中一般占95～99%。剩下的硫、氮、氧及微量元素的總含量一般只有1～4%，其中，氧:0.1～4.5%，一般小于0.5%;硫:小于1%;氮:小于0.1%。含硫量小于1%的為低硫原油，大于1%的為高硫原油。常以0.25%作為貧氮和高氮石油的界線。由碳和氫化合形成的烴類構成石油的主要組成部分，約占95~99%，不同產地的石油中，各種烴類的結構和所占比例相差很大，通常用氫碳原子比反映原油化學組成。

除以上元素外，石油中還含有微量的金屬和非金屬元素，微量金屬元素主要為鎳、釩，二者可占微量元素的50%~70%;微量非金屬元素主要是磷、溴、碘等，在原油中以化合物形式存在。

3.2石油的化合物組成

石油是數目眾多的烴類和非烴類化合物所組成的混合物，其物理性質和化學性質都與其化學組成有密切聯系。在油氣地球化學中，常將原油的族組成分為飽和烴、芳烴、非烴類(膠質)和瀝青質。按照化學結構可進一步細分為:烴類—烷烴、環烷烴、芳香烴;非烴—含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物;膠質+瀝青質。原油的族組成與其母質類型、熱演化程度和成藏后的次生變化密切相關。

3.2.1 正構烷烴

屬飽和烴，在常溫常壓下，1～4個碳原子(C1～C4)的烷烴為氣態，5～16個碳原子(C5～C16)的烷烴為液態，17個碳原子以上(C17+)的高分子烷烴皆呈固態。

3.2.2 異構烷烴

石油中的異構烷烴以≤C10為主，且以異戊間二烯烷烴最重要。其特點是在直鏈上每4個碳原子有一個甲基支鏈。在沉積物和原油中以植烷、姥鮫烷、降姥鮫烷、異十六烷及法呢烷的含量最高。研究和應用最多的是植烷和姥鮫烷。

3.2.3 環烷烴

由許多圍成環的多個次甲基(-CH2-)組成。其含量與成熟度有關:成熟度低→高，由多環→單、雙環。一般，單、雙環占環烷烴的50.5%;三環占環烷烴的20%;四、五環占環烷烴的25%。原油中大于四環的環烷烴一般具有很高的旋光性，沒成熟的原油旋光性高。

3.2.4 芳香烴

芳香烴其特征是分子中含有苯環結構，屬不飽和烴。根據其結構不同可分為單環、多環、稠環三類芳香烴。

3.2.5 非烴化合物

主要是含硫、氮、氧三種元素的有機化合物，主要集中在石油的高沸點餾分中。其中，含硫化合物是最重要的非烴化合物，存在于中、重餾分中。含氮化合物主要集中在膠質—瀝青質中，卟啉化合物，為石油有機成因的重要生物標志物。含氧化合物:主要有酸性和中性兩大類，油田水中環烷酸可作為一種含油氣性直接標尺。

4.天然氣地球化學特征

天然氣是一種優質、清潔、高效能源，廣義的天然氣包括自然界中的一切氣體，即包括巖石圈、水圈、氣圈以及地幔和地核中的一切氣體;狹義的天然氣系指以烴類氣為主的，分布于巖石圈、水圈以及地幔和地核中的氣體。在油氣勘探中主要研究的是巖石圈中的可燃性氣體，其主要成分是甲烷(CH4)。

4.1 天然氣的組分

天然氣組分通常可分為烴類組分和非烴類組分，烴類組分主要為甲烷、乙烷及乙烷以上的重烴組分，非烴類常見的有CO2、N2、H2S、H2、He等。由于天然氣的成因、運移和聚集過程的差異性，造成天然氣在化學組成上的很大差異。鄂爾多斯盆地天然氣特征表明，該盆地已發現的天然氣藏絕大多數為烴類氣藏，故盆地內有機質豐度高。

4.2 天然氣的同位素

烴類氣體的同位素特征可以較好地反映出天然氣的成因類型、成熟度、運移、演化及氣源對比等對天然氣勘探開發具有戰略意義的信息。

4.2.1 碳同位素

天然氣的碳同位素系列是指天然氣中甲、乙、丙、丁烷同位素組成的關系，甲、乙、丙、丁烷碳同位素組成分別縮寫為δ13C1、δ13C2、δ13C3、δ13C4。有機成因的同源天然氣具有δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4的發布規律，無機成因的天然氣具有烷烴系列碳同位素倒轉現象。

4.2.2硫同位素和氮同位素組成

天然氣中硫同位素組成主要指H2S中的同位素。硫同位素組成主要反映氣源巖中硫酸鹽的含量和天然氣運移過程中所穿過的巖層硫酸鹽豐度。

天然氣中氮有三種來源:有機質分解、大氣來源和無機來源，一般情況下，有機成因氮同位素組成偏輕而無機組成氮相對較重。

5.總結

應用化學原理研究地質體中的有機質、石油、天然氣及其次生產物的組成、結構、性質和分布，可以用來判斷油氣的運移、聚集規律，介于鄂爾多斯盆地油氣開發的復雜性，在尋求高新儀器的情況下，還需認清盆地內油氣的儲藏及運移規律。日漸成熟的地球化學原理，將引導我們運用化學思想。去解決油氣的埋藏問題，進而指導油氣的勘探和開發。

參考文獻

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