應(yīng)用含氮化合物判別油氣運(yùn)移的方向

章倩倩(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

田東恩(延長(zhǎng)油田西區(qū)采油廠，陜西 志丹 718500)

馬艷榮(勝利油田孤東采油廠，山東 東營(yíng) 257237)

萬(wàn)方來(lái)，劉 瑩，許丹丹(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

應(yīng)用含氮化合物判別油氣運(yùn)移的方向

章倩倩(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

田東恩(延長(zhǎng)油田西區(qū)采油廠，陜西 志丹 718500)

馬艷榮(勝利油田孤東采油廠，山東 東營(yíng) 257237)

萬(wàn)方來(lái)，劉 瑩，許丹丹(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

利用原油中含氮化合物的組成及絕對(duì)濃度的變化，對(duì)江漢盆地西南緣油氣運(yùn)移特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，原油中含氮化合物的分布及組成特征較好的指示了油氣運(yùn)移效應(yīng)，江漢盆地西南緣石油具有從生油凹陷(玫瑰橋-牛頭崗?fù)菹?向鄰近的構(gòu)造高部位和斷層上升盤(pán)發(fā)生側(cè)向運(yùn)移的趨勢(shì)；石油在發(fā)生側(cè)向運(yùn)移的同時(shí)還沿?cái)鄬影l(fā)生向上的垂向運(yùn)移。該結(jié)果與該區(qū)油氣分布和勘探實(shí)踐相吻合。

江漢盆地西南緣；含氮化合物；咔唑類(lèi)化合物；油氣運(yùn)移

含氮化合物產(chǎn)生于烴源巖中的有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程中，屬于原油中的非烴組分，其含量低(一般占0.1%～2.0%)。近年來(lái)，隨著分離和測(cè)試手段的不斷提高，國(guó)內(nèi)外石油地球化學(xué)家成功地應(yīng)用中性吡咯含氮化合物中的咔唑類(lèi)化合物來(lái)研究石油的運(yùn)移[1-5]，不僅拓寬石油運(yùn)移研究的新思路，而且對(duì)石油中非烴地球化學(xué)研究產(chǎn)生了重大的促進(jìn)作用。下面，筆者以江漢盆地西南緣油氣運(yùn)移研究為例,進(jìn)一步明確中性吡咯含氮化合物中的咔唑類(lèi)化合物在指示油氣運(yùn)移方面的作用及意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

江漢盆地西南緣即江陵凹陷荊沙背斜帶以南，馮口斷層以東，虎渡河斷層以西的地區(qū)。該區(qū)保存有上白堊統(tǒng)至第四系地層，自下而上分別為上白堊統(tǒng)漁洋組(K2y)，下第三系古新統(tǒng)沙市組(Es)，始新統(tǒng)新溝咀組(Ex)、荊沙組(Ej)和潛江組(Eq)、漸新統(tǒng)荊河鎮(zhèn)組(Ejh)、上第三系廣華寺組(Ng)和第四系平原組(Q)，分布有3個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元和8個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元。

勘探實(shí)踐證實(shí)[6-7]，該區(qū)的工業(yè)油層主要分布在白堊系漁洋組和下第三系新溝嘴組下段，玫瑰橋-牛頭崗?fù)菹轂橹髁ι鸁N凹陷，沙市組上段-新溝咀組下段的Ⅲ油組、泥隔層、Ⅱ油組和Ⅰ油組烴源巖埋藏深度適中，熱演化程度屬成熟至高成熟烴源巖，是江陵凹陷的主力烴源巖。斷層的發(fā)育為后期油氣的運(yùn)移、聚集成藏提供了有利的條件。

2 江漢盆地西南緣原油的主要特征

筆者研究樣品均采自江漢盆地西南緣，共采集11個(gè)原油樣品，其中屬于復(fù)興場(chǎng)地區(qū)的油樣有9個(gè)、謝鳳橋地區(qū)的油樣有2個(gè)。這些油樣均具有成熟原油的一般特征。就原油物性而言，總體表現(xiàn)為低密度、低粘度、低含硫量的輕質(zhì)石油的特點(diǎn)。從原油族組成特征來(lái)看，原油呈現(xiàn)高飽和烴、低芳烴、低非烴和瀝青質(zhì)的特征。其烴類(lèi)生物標(biāo)志物組合特征如下：

1)原油的Pr/Ph(姥鮫烷/植烷)比值分布在0.487～0.712之間，反映母質(zhì)沉積時(shí)為超鹽沉積環(huán)境。

2)C27、C28、C29甾烷呈“V”型分布,C27甾烷/C29甾烷值為0.74～1.26,C28甾烷/C29甾烷值為0.59～0.76, 原油母質(zhì)具有混源特征，略偏向于陸生植物來(lái)源。

3)重排甾烷的相對(duì)含量較高，重排甾烷/規(guī)則甾烷值一般為0.5～0.6。

4)原油樣品含有相對(duì)較豐富的三環(huán)萜烷化合物，三環(huán)萜與藿烷的比值大于1.0，三環(huán)萜烷與藿烷的比值小于1.0。

5)伽瑪蠟烷/藿烷分布在0.3905～0.9341之間，反映出咸水的沉積環(huán)境。

上述特征反映出它們均具有相似的母源及相近的沉積環(huán)境，為江漢盆地西南緣油氣運(yùn)移研究提供了較好的條件。

3 結(jié)果與討論

3.1含氮化合物的運(yùn)移分餾效應(yīng)

原油中的含氮化合物主要有中性吡咯類(lèi)(包括咔唑、苯并咔唑等)和堿性吡啶類(lèi)2種類(lèi)型，其中反映運(yùn)移較為敏感的指示物為咔唑類(lèi)化合物。咔唑類(lèi)化合物屬于極性化合物，極性主要是氮原子上有一對(duì)孤立電子，極易形成氫鍵與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生吸附作用，在石油運(yùn)移路徑上(輸導(dǎo)層和通道中)使得咔唑分子發(fā)生吸附滯留。咔唑類(lèi)化合物的顯著運(yùn)移分餾效應(yīng)主要體現(xiàn)為隨著油氣運(yùn)移距離的增加，原油中含氮化合物的絕對(duì)豐度降低；烷基咔唑相對(duì)于烷基苯并咔唑富集；氮官能團(tuán)屏蔽型異構(gòu)體相對(duì)于半暴露型異構(gòu)體或暴露型異構(gòu)體富集；苯并咔唑中，苯環(huán)與咔唑并合的碳位差異，造成不同的苯并咔唑結(jié)構(gòu)異構(gòu)體，一般常見(jiàn)有呈接近線(xiàn)狀的苯并[b]咔唑和呈半球狀的苯并[a,c]咔唑2類(lèi)異構(gòu)體。借此變化規(guī)律，可以追索油氣運(yùn)移的方向。

3.2含氮化合物的組成及濃度變化

從所采集到的原油樣品中分別檢測(cè)出咔唑、C1-咔唑系列、C2-咔唑系列、C3-咔唑系列、苯并咔唑、C1-苯并咔唑和二苯并咔唑系列化合物。

復(fù)興場(chǎng)及謝鳳橋地區(qū)所分析的原油中性含氮化合物的絕對(duì)濃度及有關(guān)比值見(jiàn)表1。

表1 復(fù)興場(chǎng)及謝鳳橋地區(qū)原油中含氮化合物濃度及有關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)表

注：1,8-/2,4-DMC：屏蔽型1，8-二甲基咔唑/暴露型2，4-二甲基咔唑之比；1,8-/NPE’S-DMC：屏蔽型1，8-二甲基咔唑與半暴露型二甲基咔唑總量之比；1,8-/NEX’S-DMC：屏蔽型1，8-二甲基咔唑與暴露型二甲基咔唑總量之比；1,8-/ΣDMC：屏蔽型1，8-二甲基咔唑與二甲基咔唑總量之比；[a]/[c]：苯并[a]咔唑與苯并[c]咔唑之比；[a]/([a]+[c])：苯并[a]咔唑與苯并[a]咔唑+苯并[c]咔唑之比；[a]+[b]+[c]：苯并[a]咔唑+苯并[b]咔唑+苯并[c]咔唑之和；W：咔唑類(lèi)化合物的絕對(duì)濃度。

3.3含氮化合物的分布與原油運(yùn)移

江漢盆地西南緣原油中含氮化合物參數(shù)的相對(duì)分布表現(xiàn)出一定的運(yùn)移分餾效應(yīng)。為此，由北向南，選取該地區(qū)的井做原油的含氮化合物分析(見(jiàn)圖1和圖2)，該地區(qū)原油中含氮化合物的絕對(duì)豐度降低，屏蔽型咔唑類(lèi)化合物相對(duì)富集，苯并咔唑[a]/([a]+[c])比值減小。原油中含氮化合物的運(yùn)移分餾作用較明顯，各項(xiàng)運(yùn)移效應(yīng)指標(biāo)具有很好的對(duì)比性。這表明石油具有從生油凹陷(玫瑰橋-牛頭崗?fù)菹?向鄰近的構(gòu)造高部位和斷層上升盤(pán)發(fā)生側(cè)向運(yùn)移的趨勢(shì)。同時(shí)從垂向上看，鄂深井漁洋組(見(jiàn)圖3和圖4)的原油中含氮化合物跟上部荊沙組的石油相比，也表現(xiàn)出較強(qiáng)的運(yùn)移效應(yīng)。含氮化合物的絕對(duì)豐度由8.16降低到2.47，苯并咔唑[a]/ [c]和[a]/([a]+[c])比值分別由1.79和0.64減小到1.32和0.57，1,8-/2,4-DMC從2.0升高到3.0。說(shuō)明石油在發(fā)生側(cè)向運(yùn)移的同時(shí)還沿?cái)鄬影l(fā)生向上的垂向運(yùn)移。

圖1 鄂深6井、鄂深4井、SK8-1井、SK-2井的1,8-/2,4-DMC、1,8-/NPE’S-DMC、1,8-/NEX’S-DMC、1,8-/ΣDMC的對(duì)比圖

圖2 鄂深6井、鄂深4井、SK8-1井、SK-2井的[a]/[c]、[a]/([a]+[c])、[a]+[b]+[c]、 W的對(duì)比圖

圖3 ES14井的1,8-/2,4-DMC、1,8-/NPE’S-DMC、,8-/NEX’S-DMC、1,8-/ΣDMC的對(duì)比圖

圖4 ES14井的[a]/[c]、[a]/([a]+[c])、1[a]+[b]+[c]、W的對(duì)比圖

綜上所述，江漢盆地西南緣石油具有從生油凹陷(玫瑰橋-牛頭崗?fù)菹?向鄰近的構(gòu)造高部位和斷層上升盤(pán)發(fā)生側(cè)向運(yùn)移的趨勢(shì)；石油在發(fā)生側(cè)向運(yùn)移的同時(shí)還沿?cái)鄬影l(fā)生向上的垂向運(yùn)移。這一認(rèn)識(shí)與油氣差異聚集理論及江漢盆地西南緣的油氣分布和勘探實(shí)踐是相符的。

4結(jié)論

1)江漢盆地西南緣原油化學(xué)組成上的相似性，為應(yīng)用含氮化合物探討油氣運(yùn)移提供了一個(gè)較好的基礎(chǔ)條件。原油中的含氮化合物的組成及濃度變化指示出了研究區(qū)的油氣運(yùn)移效應(yīng)。

2)利用原油中含氮化合物參數(shù)研究表明江漢盆地西南緣石油具有從生油凹陷向鄰近的構(gòu)造高部位和斷層上升盤(pán)發(fā)生側(cè)向運(yùn)移的趨勢(shì)；在發(fā)生側(cè)向運(yùn)移的同時(shí)還沿?cái)鄬影l(fā)生向上的垂向運(yùn)移。這一認(rèn)識(shí)與該地區(qū)油氣的分布及勘探實(shí)踐是相符的。

[1]Li M, Larter S R, Stoddart D, et al. Fractionation of pyrrolic nitrogen compounds in petroleum during migration-derived of migration related geochemical parameters[A]. Cubitt J M, England W A. The Geochemistry of Reservoirs[C]. Geolo-gical Society Special Publication, 1995: 103-123.

[2]劉洛夫，徐新德.含氮化合物與石油運(yùn)移研究[J] . 中國(guó)石油勘探，1996，1 (2):33-37.

[3]劉洛夫，徐新德，毛東風(fēng)，等.咔哇類(lèi)化合物在油氣運(yùn)移研究中的應(yīng)用初探[J].科學(xué)通報(bào)，1997，42(4):420-423.

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[5]李賢慶，侯讀杰，肖賢明，等.應(yīng)用含氮化合物探討油氣運(yùn)移和注入方向[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2004，26(2)：200-204.

[6]陳波，韓定坤，羅明霞，等.江漢盆地白堊系油氣特征與勘探潛力[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào))，2006，28(6)：27-31.

[7]陳波，韓定坤，羅明霞，等.江漢盆地西南緣二次生烴及其對(duì)油氣成藏的影響[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào))，2006，28(4)：557-562.

[編輯] 洪云飛

TE122.1

A

1673-1409(2012)05-N090-03

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.029

2012-02-21

章倩倩(1988-)，女，2009年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事沉積與儲(chǔ)層方面的研究工作。