瓊東南盆地陵水13-2氣藏凝析油生物標志物檢測及油氣源對比

(中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司中海油實驗中心，廣東 湛江 524057)

1 地質背景及研究概況

輕質原油、凝析油富含輕組分，在保證進樣量足夠多的情況下，應用常規的前處理方法得到樣品難以檢測出甾、萜烷生物標志化合物，為油源對比乃至烴源巖灶的確定帶來很大困難。南海北部大陸邊緣盆地天然氣資源豐富，已發現的大部分天然氣藏中均伴有一定數量的凝析油，但凝析油的甾、萜烷生物標志物檢測難度大，可用于油源對比的信息十分有限，如最近發現的瓊東南盆地中南部陵水凹陷北坡鄰近深水區陵水13-2氣藏和該凹陷南坡深水區陵水17-2氣藏(見圖1)。

通過探井DST(鉆桿測式)均獲得了一定數量凝析油樣品，但由于油質輕，常規方法分析結果顯示，在m/z=191和m/z=217上甾、萜烷生物標志物響應豐度不高，典型生物標志物信息不明顯，其烴源巖的生源母質類型無法凸顯，直接影響到了氣藏烴源對比的可靠性。因此，陵水13-2氣藏的油氣源到底來自何處一直存在比較大的爭議。對伴生凝析油樣品，通常的分析方法是通過改進前處理手段來提高生物標志物的含量，而常規的尿素法絡合[1]和5A分子篩法絡合[2～4]由于操作復雜、周期長，無法得到很好的推廣。為此，筆者采用ZSM-5型分子篩對飽和烴絡合，然后在色質聯用儀上分析甾、萜烷生物標志化合物。該方法操作簡單、時間周期短且獲得的譜圖質量得到明顯提高，檢測出了比較豐富的高分子生物標志物，為陵水13-2氣藏的烴源巖追蹤與確定提供了重要依據，進而為該區的含油氣系統圈定及運聚成藏條件分析評價等提供參考借鑒。

2 樣品采集與試驗方法

2.1 試驗樣品

試驗樣品采自南海瓊東南盆地陵水13-2氣藏MDT(模塊式地層動態測試儀)和DST凝析油，具有低密度(0.78～0.82g/cm3)，強揮發性，原油烴族組分分離測定結果閉合度低(21%～52%)等特點。

2.2 試驗方法

稱取原油樣品50mg左右，按行業標準SY/T5119—2008[5]中柱層析法分離出飽和烴樣品并稱重；以100倍飽和烴重量的ZSM-5型分子篩作為吸附劑，異辛烷為溶劑，對飽和烴用超聲波振動方法，保證了分子篩充分吸附正構烷烴，過濾分子篩并濃縮后，上色質聯用儀分析。色質聯用儀使用方法及條件：使用Thermo fisher DSQⅡ色質聯用儀，進樣口溫度310℃；色譜柱HP-5MS 60m×0.25mm× 0.25μm；柱流量1.2mL/min，恒壓模式，不分流進樣；柱箱升溫程序為100℃，平衡5min，4℃/min升至220℃，1.7℃/min升至310℃平衡25min；連接線溫度280℃，離子源溫度230℃。從絡合前后樣品對比可以看出，絡合后的樣品由于沒有正構烷烴，在總離子流圖信號相當時，生物標志物m/z=191和m/z=217的質量色譜圖信號提高了一個數量級，譜圖質量得到明顯的改善(見圖2)，能滿足研究的需要。

圖2 絡合前后生物標志物質量色譜對比圖

3 凝析油生物標志特征及油氣源對比

3.1 陵水13-2氣藏特征

陵水13-2氣藏位于瓊東南盆地陵水凹陷北坡，平均水深160m，主要產氣層為梅山組，井深3600～3790m。根據LS13-2-2井MDT和DST測試資料，梅山組氣藏地溫梯度為4℃/100m；MDT測壓壓力系數為1.94～1.98，屬于超壓氣藏[6]。

陵水13-2氣藏的天然氣以烴類氣為主(體積分數為80%～95%)；CO2、N2非烴氣體的體積分數較低，分別為2.6%～4.3%及0.5%～1%。陵水13-2氣藏梅山組天然氣甲烷碳同位素介于-44.9‰～-39.7‰之間；乙烷碳同位素均較重，分布于-26.5‰～24.4‰(大于-28‰)，參考我國煤型氣的識別標志[7，8]，陵水13-2氣藏的天然氣具有煤型氣的特點。

3.2 凝析油生物標志物特征

陵水13-2氣藏梅山組MDT及DST凝析油具有低密度(0.78～0.82g/cm3)、低硫(質量分數為0.03%～0.07%)、低黏度(0.85～1.56mm2/s)、低瀝青質(質量分數為0.28%)、低膠質(質量分數為0.27%～0.98%)特征。凝析油質均較輕，具有很強的揮發性，導致其族組分分離測定結果閉合度很低(21%～52%)，推測芳烴組分損失較大，故飽和烴占絕對優勢。

在陵水13-2氣藏凝析油C7系列化合物內組成中，富含單環芳烴和環已烷，質量分數分別為41.4%～41.7%和22.1%～25%，可反映腐殖型母質對成氣有重要貢獻[9]；凝析油的Pr/Ph值為3～4(見圖3), 在煤系地層中的炭質泥巖及其有成因聯系的原油一般為Pr優勢，如崖城13-1氣田源于崖城組煤系烴源巖的凝析油Pr/Ph值為5～7[6，8]。上述資料表明，陵水13-2氣藏的油氣可能與含煤地層或陸源有機質豐富的烴源巖有關。

圖3 陵水13-2氣藏凝析油全烴氣相色譜圖

3.3 烴源對比

為了進一步查明陵水13-2氣藏油氣來源，采用ZSM-5型分子篩對該地區產出的凝析油樣品進行絡合處理和GC/MS分析，得到了很好的生物標志物譜圖。

1)陵水13-2氣藏凝析油檢測出的一系列甾、萜烷系列化合物中，最顯著的特征是雙杜松烷類脂化合物和奧利烷相對含量異常高(見圖4)，為論證陵水13-2氣藏的凝析油與共生的天然氣主要來源提供了重要證據。

在m/z=191質量色譜圖上的五環三萜類化合物中， C30藿烷和奧利烷含量豐富，雙杜松烷類脂化合物含量中等，奧利烷/ C30藿烷為0.9～1.07。奧利烷是被認為來自高等植物被子植物的標志物，雙杜松烷類脂化合物源于被子植物樹脂，在中國南海和孟加拉國東北部Surma盆地古近紀陸相原油中很常見[10～12]。因此，上述2種生物標志物的出現代表了大量陸源高等植物輸入的標志物。莫烷含量較低，莫烷/C30藿烷為0.17～0.22，成熟度參數Ts/Tm分布在0.85～2.7，C31藿烷22S/(22S+22R)在0.52～0.58，表明陵水13-2氣藏凝析油為成熟階段的產物。在m/z=191質量色譜圖上的規則甾烷分布特征大體上都呈現以C29規則甾烷為優勢的反“L” 型分布，規則甾烷內組成中C27規則甾烷相對質量分數為29.9%，而C29規則甾烷相對質量分數占34.42%(見圖4)。研究認為，C27規則甾烷主要來源于藻類等低等水生生物，C29規則甾烷則主要來源于高等植物。C2920S/(20S+20R)在0.4～0.5，接近熱異構化的終點。由此可以推測，原油有機質主要來源于高等植物，與高豐度的雙杜松烷類脂化合物和奧利烷得出的結論是一致的。

2)陵水13-2氣藏凝析油甾、萜烷分布模式及具有生源意義的特征標志物與漸新統崖城組烴源巖有良好的對比關系。瓊東南盆地漸新統崖城組主要為海陸過渡-淺海相沉積，存在2類源巖組合，即煤系源巖和半封閉淺海泥巖[9,13]。其中，海岸平原炭質泥巖和煤層有機質豐度高，總有機碳質量分數(w(TOC))高達9%～96%，生烴潛量(w(S1+S2))為14～143mg/g，具有很好的生氣潛力，是崖13-1氣藏的主力烴源巖[8,14]；其生物標志物以豐富的奧利烷及雙杜松烷類脂化合物為特征(見圖4)。與海岸平原含煤源巖相比，崖城組淺海相泥巖大部分樣品的w(TOC)不高，集中分布在0.5%～1.6%，富含陸生高等植物有機質，按照我國陸相烴源巖劃分標準，屬于中等-好烴源巖，以生氣為主；在該類烴源巖抽提物中，也發現豐富的陸源標志物奧利烷，同時檢出含低豐度的雙杜松烷類脂化合物，上述特點及甾、萜烷分布模式與陵水13-2氣藏的凝析油有更好的對比關系(見圖4)。

綜上所述，陵水13-2氣藏的天然氣乙烷碳同位素偏重，分布在-26.5‰～24.4‰，顯示高等植物的母源特征；凝析油的C6-C7輕烴組分呈現出富芳烴和環烷烴的特點，高的Pr/Ph值與瓊東南盆地崖城組煤系源巖和半封閉富陸源有機質淺海泥巖烴源巖相一致[15]；特別是在崖城組烴源巖和陵水13-2氣藏凝析油中均檢測異常高奧利烷以及雙杜松烷類脂化合物的普遍發現，揭示瓊東南盆地崖城組烴源巖是陵水13-2的主要氣烴源巖。位于陵水凹陷南坡陵水17-2氣藏的凝析油生物標志物分布也表現出同一特征(見圖4)，為高含陸源輸入標志的奧利烷和W、T雙杜松烷類脂化合物，不含C304-甲基甾烷，表明其與崖城13-1氣田有相似來源，和陵水13-2氣藏的凝析油具有很好的對比關系，推測氣藏的烴源供給亦屬漸新統海陸過渡相煤系烴源巖[6]。

圖4 陵水13-2凝析油與烴源巖生物標志化合物特征對比圖

4 深水油氣運聚成藏模式

圖5 陵水13-2N氣藏的天然氣運移成藏模式

陵水13-2氣田天然氣主要來自下伏的崖城組烴源巖，由于陵水凹陷北坡中新統梅山組海底扇發育主要沿控凹斷裂，部分斷層受差異沉降影響，活動結束時間較晚，特別是F2-1號斷層活動持續至現今[13]，有利于天然氣充注，因此天然氣主要通過垂向運移到陵水13-2氣藏扇體成藏。由于2號斷裂帶系統向下切入高成熟的崖城組氣源巖，該區塊具有良好的儲層條件和油氣源-運條件是盆內天然氣勘探的有利位置。最新研究成果表明，陵水13-2N氣藏位于陵水13-2氣藏以北，主要目的層屬于陵水13-2氣藏梅山組重力流海底扇C砂體的第4期沉積物，主要發育主水道微相，河道漫溢、天然堤微相次之，成藏條件與陵水13-2氣藏類似，深部崖城組油氣靠F2-1斷層及其裂隙帶垂向運移，沿海底扇砂體向高部位側向運移(見圖5)。

5 結論

1)采用ZSM-5型分子篩對輕質油或凝析油的飽和烴進行絡合，有效解決了上述樣品由于生物標志化合物含量低而無法檢測出來的問題，該方法操作簡單、時間周期短，便于推廣應用。

2)通過對用ZSM-5型分子篩絡合的陵水13-2氣藏凝析油飽和烴進行GC/MS分析, 結果表明其甾烷(m/z=217)、萜烷(m/z=191)生物標志物的質量色譜圖信號提高了一個數量級，檢測出豐富的陸源標志物奧利烷和中等豐度的雙杜松烷類脂化合物，與盆內漸新統崖城組烴源巖有密切的對比關系。

3)在瓊東南盆地深水區及周緣已發現天然氣的來源進行詳細調查的基礎上，分析天然氣充注和成藏過程，探討了深水區天然氣運聚模式，有助于進一步圈定深水區含油氣系統和天然氣勘探有利帶。