鄂爾多斯盆地彬長區塊延長組原油地球化學 特征及成因分析

陸 騁

（中國石化華北油氣分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450006）

彬長區塊位于鄂爾多斯盆地西南緣，橫跨伊陜斜坡、天環坳陷及渭北隆起三個二級構造單元（圖1），主力含油層長6-長8 油層組主要為裂縫型致密油藏[1]，具有基質儲層致密、含油豐度低、儲層裂縫發育的特點[2]。相較于鄂爾多斯盆地南部中國石化其他區塊，彬長區塊延長組原油密度大、黏度高，成為制約彬長區塊開發建產的重要因素之一。以往鄂爾多斯盆地南部石油地質的研究主要集中在儲層評價和成藏方面，對原油地球化學方面的研究非常少，本文在前人研究的基礎上系統地分析了延長組原油的地球化學特征及其稠化原因，為探區深化勘探開發提供了依據。

1 樣品分析

圖1 鄂爾多斯盆地彬長區塊位置

采集彬長區塊延長組長6-長8 油層組原油樣 品17 個，以及鄂爾多斯盆地南部鎮涇、旬宜、富縣區塊延長組不同層段的原油樣品27 個，并對這些油樣進行密度、黏度、含蠟、凝固點、餾程等常規物性分析測定；又選取各區塊16 個油樣進一步開展原油族組分、飽和烴氣相色譜-質譜、芳香烴氣相色譜-質譜等項目分析，研究原油成因。

2 原油常規物性及地球化學特征

2.1 原油物理性質及族組分

根據常規物性分析（表1），彬長區塊的原油與鄂爾多斯盆地南部中國石化其他區塊的原油相比，具有密度大、黏度高、凝固點高、含蠟量高的特點。彬長區塊原油密度為0.872 ～0.927 g/cm3，平均值為0.894 g/cm3；原油黏度為12.0～109.1 mPa·s，平均值為53.5 mPa·s，所取油樣在常溫下流動困難。根據原油物性分類標準[3]和族組分分析資料，認為彬長區塊原油具有飽和烴含量低、非烴和瀝青質含量高的特征（圖2），為中質高黏度油。

2.2 原油地球化學特征

彬長區塊原油發育完整的正構烷烴以及異戊間二烯烷烴系列，正構烷烴呈現明顯的奇偶優勢；Pr/Ph 值為0.55～0.72，表明原油形成于還原環境；Ts/（Ts+Tm）值為0.12～0.24，C29甾烷ααα20S/（20S+20R）值為0.45～0.49，C29甾烷ββ/（ββ+αα）值為0.36～0.57，表明生成原油的烴源巖處于低熟-成熟階段[4]；ααα20RC27、ααα20RC28、ααα20RC29甾烷相對含量分布呈近“V”字型，C30重排藿烷含量非常低，C29降藿烷含量相對較高，Ts 低于Tm，與半深湖-深湖相沉積環境的長7 油層組的油頁巖具有非常好的親緣關系[5]（圖3）。

表1 鄂爾多斯盆地南部各區塊原油物性統計結果

圖2 鄂爾多斯盆地南部各區塊原油族組分分布

彬長區塊芳烴化合物分布以菲為主，含有一定量的聯苯和芘（圖4）；三芴系列中，以芴為主，且硫芴含量高于氧芴，進一步表明原油形成于還原的沉積環境中；三芳甾烷和甲基三芳甾烷豐度均較高，檢測出的三芳甾烷有C20、C21、C26-C28（圖5），檢測出的甲基三芳甾烷有C21、C22、C27-C29，其中，C26-三芳甾烷（20S）/C28-三芳甾烷（20S）平均值為0.12，表明原油生烴母質形成于淡水沉積環境[6]。

3 原油成因分析

圖3 彬長區塊原油與長7 油頁巖部分生物標志物對比圖譜

圖4 彬長區塊原油典型多環芳烴化合物分布特征

高黏度原油按其形成的主要因素（原生因素和次生因素）可以分為原生型原油和次生型原油兩大類。原生型原油主要指烴源巖在低演化階段所形成的低熟油；次生型原油主要指油藏遭受后期改造，生物降解、水洗與氧化等多種作用[7-9]后形成的重質油。本文研究認為彬長區塊延長組的高黏度原油是原生因素和次生因素共同作用的結果。

3.1 原生因素

長7 油層組的油頁巖是彬長區塊中生界的主力烴源巖，其有機質豐度高（TOC 大于10%），有機質類型好（普遍為Ⅰ型-Ⅱ1型），Ro值為0.5%～0.8%，整體處于低熟-成熟階段，生烴轉化率較低，導致生成原油重質組分偏高[10-12]。通過彬長區塊正2 井長7 油頁巖的封閉模擬實驗結果可知，當模擬溫度升高至300 ℃時，干酪根開始大量裂解生烴，340 ℃時達到生烴高峰；340 ℃以后瀝青質進一步裂解生烴，導致瀝青質的含量下降，而飽和烴和芳烴的絕對含量繼續增大（圖6）。說明烴源巖在不同的生油階段生成的原油在化學組成與物理性質上都存在差異，早期生成的低熟原油中非烴、瀝青質的含量偏高，而成熟度較高的烴源巖生成的原油中非烴、瀝青質的含量會降低。

一般情況下，生物降解形成的稠油正構烷烴和異構烷烴會部分損失，致使基線向上漂移[7-8]。彬長區塊原油的色譜圖表現出正構烷烴齊全（nC11-nC35），主峰碳在nC15-nC19之間，甾、萜類化合物系列完整，未檢測出25-降藿烷的特征，一定程度上顯示出原生稠油的特征，未遭受到嚴重的生物降解作用（圖3）。

3.2 次生因素

彬長區塊斷裂、裂縫普遍發育，油藏易遭受后期破壞改造，受到一定的水洗和物理逸散作用。彬長區塊原油黏度分布呈現出斷層發育規模越大，距離斷層越近，黏度越大的特征，從而驗證了斷裂發育對原油黏度的影響（圖7）。

圖5 彬長區塊原油三芳甾烷和甲基三芳甾烷分布特征（1～15 為三芳甾烷-1～三芳甾烷-15）

圖6 彬長區塊封閉實驗樣品族組分隨溫度變化特征

斷層溝通地層水導致原油易發生水洗作用。相同條件下，芳烴的溶解度最大，水中溶解了輕芳烴甲苯和苯后，會提高其對正構烷烴的溶解能力[13]；甾、萜烷比較穩定，不易被水溶解。彬長區塊原油的規則甾烷/正構烷烴平均值為0.028，三萜烷/正構烷烴平均值為0.038；而鄰區鎮涇區塊斷裂、裂縫發育程度相對較低，原油密度、黏度均較低，其規則甾烷/正構烷烴平均值為0.005，三萜烷/正構烷烴平均值為0.004（表2）。說明彬長區塊原油因遭受水洗作用，正構烷烴的保留程度明顯低于鎮涇區塊，可溶性烴類被地層水溶解后導致了彬長區塊原油的密度、黏度變大。而水洗作用使原油稠化的同時，也會使地層水淡化[14]，彬長區塊長8 的地層水礦化度較低，平均為22 000 mg/L；鎮涇區塊長8 的地層水礦化度則明顯高于彬長區塊，平均為45 000 mg/L，進一步驗證了彬長區塊原油遭受了水洗作用影響。

表2 鎮涇、彬長區塊長8 原油飽和烴氣相色譜分析數據統計

4 結論

（1）彬長區塊的原油具有密度大、黏度高、凝固點高、含蠟量高的特點，原油飽和烴含量低、非烴和瀝青質含量高。

（2）依據飽和烴、芳烴生物標志物特征，認為彬長區塊原油形成于還原環境中，生成原油的烴源巖處于低熟-成熟階段。

（3）彬長區塊高黏度原油是原生因素和次生因素共同作用的結果。一方面是烴源巖長7 油頁巖處于低熟-成熟階段，導致生成原油重質組分偏高；另一方面是斷層溝通地層水導致原油中可溶性烴類被地層水選擇性地溶解，以及原油在沿斷層運移過程中輕質組分散失使得原油稠化。