伏龍泉淺層原油飽和烴地球化學(xué)特征

朱建峰 徐 文

（中國(guó)石化東北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 吉林長(zhǎng)春 130062）

伏龍泉淺層原油飽和烴地球化學(xué)特征

朱建峰 徐 文

（中國(guó)石化東北油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 吉林長(zhǎng)春 130062）

對(duì)伏龍泉淺層不同層位6個(gè)油砂及原油樣品進(jìn)行全油色譜-質(zhì)譜分析，重點(diǎn)對(duì)正構(gòu)烷烴、生物標(biāo)志物組成分析研究，根據(jù)伏龍泉地區(qū)原油及油砂樣品飽和烴地球化學(xué)特征的差異劃分了原油的成因類(lèi)型。

伏龍泉斷陷；飽和烴；地球化學(xué)；原油類(lèi)型

伏龍泉斷陷位于松遼盆地東南隆起區(qū)（圖1），是斷坳疊置的復(fù)合型盆地，斷陷層受到伏龍泉斷層控制，為東斷西超的單斷箕狀盆地，整個(gè)斷陷面積約1000km2，最大埋深逾6000m，斷陷層最大厚度可達(dá)5000m，地層由東向西部斜坡區(qū)逐層超覆。從下至上發(fā)育斷陷層火石嶺組、沙河子組、營(yíng)城組、登婁庫(kù)組、坳陷層泉頭組、青山口組和姚家組等地層。目前研究表明伏龍泉斷陷潛在烴源巖主要為中生代下白堊統(tǒng)營(yíng)城組和沙河子組暗色泥巖，該區(qū)主要石油產(chǎn)層位于泉頭組，屬于下生上儲(chǔ)型油藏。

1 樣品與實(shí)驗(yàn)條件

樣品：采取伏龍泉地區(qū)（北高點(diǎn)）原油樣品1個(gè)（FK14），油砂樣品5個(gè)（其中北高點(diǎn)3個(gè)，南高點(diǎn)1個(gè)，登婁庫(kù)1個(gè)）。

飽和烴色譜質(zhì)譜分析：儀器為惠普公司5890臺(tái)式質(zhì)譜儀。色譜柱為HP-5 ms石英彈性毛細(xì)柱(30 m×0.25 mm×0.25 m)；升溫程序?yàn)?0℃恒溫2 min，從50℃至100℃的升溫速率為20℃／min，100℃至310℃的升溫速率為3℃／min，310℃恒溫15.5 min；進(jìn)樣器溫度300℃，載氣為氦氣，流速為1.04ml／min。檢測(cè)方式為多離子掃描。

圖1 伏龍泉斷陷構(gòu)造區(qū)劃圖

2 原油飽和烴生物標(biāo)志化合物特征

2.1 正構(gòu)烷烴及類(lèi)異戊二烯烷烴

原油中正構(gòu)烷烴的分布特征可以反映生油母質(zhì)來(lái)源，伏龍泉斷陷原油正構(gòu)烷烴分布模式可分為三種：第一種以FL1井泉二段油砂為代表（包括SN71井），呈雙峰后峰型，碳數(shù)分布于nC14～C42之間，主峰碳為C25；第二種呈正態(tài)分布,以FL1井泉三段油砂為代表（包括SN361井），碳數(shù)分布于nC13～C42之間，主峰碳為C21；而第三種單峰前鋒型分布模式則出現(xiàn)在FK14井泉一段原油和SN210井營(yíng)城組油砂樣品中，油砂和原油樣品中正構(gòu)烷烴碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)CPI值為1.09～1.13，奇偶優(yōu)勢(shì)指數(shù)OEP值為1.06～1.19（圖2、表1），反映出原油已達(dá)到成熟，輕重比C21-/nC22+基本位于0.34～1.50之間，總體上普遍小于1.00，反映出原油缺乏低碳數(shù)正構(gòu)烷烴，高碳數(shù)正構(gòu)烷烴富集的特征，在一定程度上反映出母質(zhì)輸入可能以陸源高等植物為主。

圖2 伏龍泉斷陷原油正構(gòu)烷烴質(zhì)量色譜圖（TIC）

表1 伏龍泉斷陷原油正-異構(gòu)烷烴參數(shù)表

伏龍泉斷陷原油Pr/Ph比值介于0.72～1.27之間，總體上均表現(xiàn)出還原環(huán)境。原油的Ph/nC18和Pr/nC17比值隨著成熟度的增高而降低。總體上Ph/nC18介于0.07～0.71之間，Pr/ nC17分布于0.08～0.84之間，表明來(lái)源于混合相（Ⅱ/Ⅲ型）有機(jī)質(zhì)。

2.2 補(bǔ)身烷系列

一般來(lái)說(shuō)，重排補(bǔ)身烷含量與成熟度有著密切聯(lián)系，二者呈正相關(guān)關(guān)系。圖3為研究區(qū)油樣重排補(bǔ)身烷/8β（H）-補(bǔ)身烷與重排補(bǔ)身烷/8β（H）-升補(bǔ)身烷關(guān)系圖，由圖可知，伏龍泉地區(qū)的FK14井和SN210井的油樣兩比值明顯高于其他的油樣，表明兩者的成熟度要高于其他油樣。

圖4為油樣m/z 123質(zhì)量色譜圖，SN71井，SN361井以及兩個(gè)FL1井的油樣中補(bǔ)身烷系列的分布較為一致，均表現(xiàn)為8β(H)-升補(bǔ)身烷含量最高，其次為C15補(bǔ)身烷，重排補(bǔ)身烷的含量相對(duì)最低，重排補(bǔ)身烷/8β（H）-升補(bǔ)身烷比值介于0.32～0.46，三者多呈“階梯型”；而FK14井及SN210井油樣中重排補(bǔ)身烷的含量十分高，與之前的分布模式相反，其中FK14井原油中重排補(bǔ)身烷含量最高，其次是補(bǔ)身烷，8β（H）-升補(bǔ)身烷含量最低，重排補(bǔ)身烷/8β（H）-升補(bǔ)身烷比值為1.52。SN210井油砂則表現(xiàn)出微弱的“階梯型”，趨勢(shì)不明顯，重排補(bǔ)身烷/8β(H)-升補(bǔ)身烷比值為0.94。

圖3 伏龍泉斷陷原油補(bǔ)身烷關(guān)系圖

圖4 伏龍泉斷陷原油倍半萜質(zhì)量色譜圖（m/z 123）

2.3 五環(huán)三萜烷系列

圖5為研究區(qū)油樣m/z191質(zhì)量色譜圖，原油藿烷系列化合物分布完整，均檢出C27～C35藿烷系列化合物，C30藿烷占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，C31～C35升藿烷呈逐步遞減趨勢(shì)分布，但所取油樣中藿烷系列化合物分布存在差異，不同層位油樣藿烷系列分布也不盡相同。SN71井與FL1井泉三段的油砂樣品藿烷分布較為一致，C30藿烷占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，伽馬蠟烷豐度中等，C29降藿烷含量較高，C29Ts、C30重排藿烷豐度低，表明兩者的原油物理化學(xué)性質(zhì)相似，同源性特征非常明顯。

圖5 伏龍泉斷陷原油萜烷類(lèi)化合物質(zhì)量色譜圖（m/z 191）

表2 伏龍泉斷陷原油萜烷類(lèi)化合物部分參數(shù)表

而FL1井、FK14井以及SN361井油樣的藿烷系列分布與之前的兩個(gè)油樣有所不同，表現(xiàn)為具有較高含量的C29降藿烷和C29Ts，和較低含量的C30重排藿烷和伽馬蠟烷豐度，且Ts豐度很高，Tm含量很低。而SN210井的油砂中藿烷的分布與其他樣品都不相同，C30重排藿烷和Ts的含量異常高，而C30重排藿烷/C30藿烷比值為1.47，C30藿烷的含量遠(yuǎn)低于C30重排藿烷，C29降藿烷和C29Ts的含量極低，表明其成因可能與其他油樣不同。伽馬蠟烷來(lái)源于原生動(dòng)物四膜蟲(chóng)醇，其含量的高低可以很好的指示水體鹽度或分層現(xiàn)象。上述討論中發(fā)現(xiàn)各區(qū)塊原油伽馬蠟烷含量普遍較低，伽馬蠟烷指數(shù)較為相近總體分布在0.1～0.28之間（表2），指示源巖形成于淡水-微咸水沉積環(huán)境。

2.4 甾烷系列

研究認(rèn)為C27規(guī)則甾烷和C28規(guī)則甾烷主要來(lái)源于藻類(lèi)等低等水生生物，而C29規(guī)則甾烷主要來(lái)源于高等植物，但也有研究認(rèn)為C29規(guī)則甾烷也可來(lái)源于藻類(lèi)物質(zhì)，與特殊的藻類(lèi)水生生物有關(guān)。

從甾烷系列化合物分布圖上可以看出（圖6），所有的油樣呈現(xiàn)出重排甾烷為優(yōu)勢(shì)的分布特征，相對(duì)而言，規(guī)則甾烷的含量普遍較低。甾烷的分布特征大體可劃分為3類(lèi)，第一類(lèi)以SN71井的泉三段油砂為代表，其C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R相對(duì)組成分布呈反“L”字型，C29α α α占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，C28α α α R峰略低于C27α α α R，C29β β構(gòu)型甾烷含量較高；第二類(lèi)以FL1井的泉二段油樣為代表，C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R相對(duì)組成分布呈不對(duì)稱(chēng)“V”字型且含量明顯低于前者，C27α α α R峰略低于C29α α α R，但C29β β構(gòu)型甾烷含量較低；第三類(lèi)則以SN210井營(yíng)城組的油砂為代表，表現(xiàn)為規(guī)則甾烷的含量極低，且C29β β構(gòu)型甾烷含量也很低，與之前的油樣所呈現(xiàn)的特點(diǎn)不一致。

圖6 伏龍泉斷陷原油甾烷類(lèi)化合物質(zhì)量色譜圖（m/z 217）

甾烷中C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R規(guī)則甾烷的分布可以很好的確定原油的母質(zhì)類(lèi)型。研究區(qū)的油樣中C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R含量較為接近，C27α α α R甾烷分布在19.27%～37.80%，平均為24.66%；C28α α α R 甾烷介于16.41%～19.94%，平均為18.35；C29α α α R甾烷介于43.79%～61.86%，平均為56.99%，所有油樣均顯示出C29α α α R甾烷優(yōu)勢(shì)（表3）。如圖7所示，其中SN210井的C27α α α R甾烷與C29α α α R甾烷相對(duì)比較均勢(shì)，反應(yīng)處其成油母質(zhì)類(lèi)型可能既有陸源高等植物的注入，也有低等水生生物混合的特征。此外，其他所取油樣點(diǎn)的分布都相對(duì)較為集中，表明成油母質(zhì)類(lèi)型可能并沒(méi)有太大的差別，整體顯示出高等陸生植物對(duì)有機(jī)質(zhì)輸入的貢獻(xiàn)。

表3 研究區(qū)油樣甾烷類(lèi)化合物部分參數(shù)表

圖7 研究區(qū)油樣C27-C28-C29ααα（R）甾烷分布三角圖

C29甾烷α β β/（α β β+α α α）和C29甾烷20S/ (20S+20R)可以很好的來(lái)表征原油的成熟度。

油樣的甾烷成熟度參數(shù)相關(guān)圖正相關(guān)性良好（圖8），原油C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)C29甾烷20S/(20S+20R)在0.41～0.54之間，平均值為0.46，C29甾烷α β β/(α α α+α β β)分布于0.40～0.56之間，平均值為0.46，均接近和未達(dá)到異構(gòu)化終點(diǎn)。從圖中可以看出，絕大多數(shù)油樣兩比值變化表現(xiàn)出很好的同步性，且研究區(qū)油樣均顯示出成熟原油的性質(zhì)，相比較而言，SN210井和FK14井的成熟度略高一些，這與之前的討論相一致。

圖8 研究區(qū)油樣甾烷成熟度參數(shù)相關(guān)圖

2.5 原油類(lèi)型

根據(jù)原油飽和烴地球化學(xué)特征的差異可將伏龍泉斷陷原油分成三類(lèi)：I類(lèi)油主要為泉三段的油樣，包括SN71井與FL1井，此類(lèi)油樣中升補(bǔ)身烷含量最高，其次是補(bǔ)升烷，重排補(bǔ)身烷的含量最低，重排補(bǔ)身烷/補(bǔ)身烷介于0.49～0.56，平均0.52；C24四環(huán)二萜/C26三環(huán)萜比值較高，介于0.71～0.78，平均為0.74，C28三環(huán)萜烷和C29三環(huán)萜烷含量低或不含；規(guī)則甾烷C27、C28、C29以C29甾烷為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，呈“階梯型”分布，C27規(guī)則甾烷相對(duì)含量遠(yuǎn)低于C29規(guī)則甾烷，說(shuō)明生油母巖有機(jī)質(zhì)來(lái)源中高等植物占優(yōu)勢(shì)；伽馬蠟烷含量低，伽馬蠟烷/C30藿烷分布在0.10～0.12，平均為0.11，說(shuō)明源巖形成于淡水環(huán)境；C29降藿烷＞C29Ts＞C30重排藿烷，C29Ts/C29降藿烷介于0.54～0.67之間，平均為0.60，C30重排藿烷/C30藿烷比值均為0.15；Ts/Tm值介于1.90～2.82，平均為2.36；C29α β β/（α β β+α α α）值較低，介于0.40-0.41間，平均為0.41，成熟度剛進(jìn)入門(mén)限值。

II類(lèi)油僅為伏龍泉地區(qū)的SN210井營(yíng)城組的油砂，重排補(bǔ)身烷、補(bǔ)身烷和升補(bǔ)身烷呈“階梯型”分布，重排補(bǔ)身烷/補(bǔ)身烷為0.84；C24四環(huán)二萜/C26三環(huán)萜比值為0.57；規(guī)則甾烷C27、C28、C29含量極低，呈不對(duì)稱(chēng)“V”型分布，三者相對(duì)百分含量較為均勢(shì)；說(shuō)明源巖中有機(jī)質(zhì)高等植物與低等水生生物輸入較均衡，伽馬蠟烷/C30藿烷值為0.21；C29降藿烷＞C29Ts，同時(shí)C30重排藿烷的含量異常高，C29Ts/C29降藿烷和C30重排藿烷/C30藿烷分別為0.78和1.47；Ts＞Tm，兩者比值為4.90；C29α β β/（α β β+α α α）值較高，達(dá)到0.56，說(shuō)明其成熟度比較高。

III類(lèi)油主要為伏龍泉地區(qū)的FL1井的泉二段油砂和FK1 4井泉一段的原油，以及登婁庫(kù)地區(qū)的SN361井登婁庫(kù)的油砂。除了FK1 4井原油由于其成熟度較高致使重排補(bǔ)身烷含量較高，重排補(bǔ)身烷/補(bǔ)身烷比值達(dá)到1.30。總體上，重排補(bǔ)身烷、補(bǔ)身烷和升補(bǔ)身烷呈“階梯型”分布，重排補(bǔ)身烷/補(bǔ)身烷介于0.51～0.54，平均0.52；C24四環(huán)二萜/C26三環(huán)萜比值介于0.60～0.81，平均為0.68；規(guī)則甾烷C27、C28、C29呈不對(duì)稱(chēng)“V”型分布，C27規(guī)則甾烷和C28規(guī)則甾烷相對(duì)含量較為均勢(shì)，但都均小于C29規(guī)則甾烷；伽馬蠟烷含量較高，伽馬蠟烷/C30藿烷分布在0.1 6～0.28，平均為0.23，說(shuō)明形成此類(lèi)原油的源巖形成環(huán)境鹽度較高；C29降藿烷≤C29Ts>C30重排藿烷，C29Ts/C29降藿烷和C30重排藿烷/C30藿烷比值分別介于0.96～1.1 5和0.39～0.55之間，平均值分別為1.09和0.46；Ts的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Tm，Ts/Tm值介于8.09～1 1.49之間，平均為9.74；C29α β β/（α β β+α α α）值較高，介于0.44～0.51之間，平均為0.47，成熟度適中。

3 結(jié)論

（1）伏龍泉斷陷原油Pr/Ph比值介于0.72～1.27之間，總體上均表現(xiàn)出正常的還原環(huán)境。正構(gòu)烷烴分布形態(tài)表明原油主要來(lái)源于陸源高等植物。

（2）原油中甾、萜類(lèi)生物標(biāo)志化合參數(shù)均顯示伏龍泉斷陷原油已達(dá)到成熟，為成熟烴源巖所生成，但不同層位及地區(qū)的原油成熟度還存在一定的差異，

（3）通過(guò)原油和油砂樣品的C29降藿烷、C29Ts、C30重排藿烷、C30藿烷、Ts、規(guī)則甾烷及重排甾烷等分子組成特征的剖析，將研究區(qū)的原油劃分為三類(lèi)，I類(lèi)原油、II類(lèi)原油和混源油。

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