LD 灣海域JZ25-1地區原油地球化學特征及油源分析

毛 敏,羅小平,周心懷,徐國盛,楊蘭君

(1.“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室 成都理工大學,四川成都 610059;2.中海油天津分公司,天津塘沽 300452)

1 地質概況

JZ25-1地區油氣藏位于LD灣海域LX低凸起北段西支,西南與JZ25-1S地區潛山油(氣)田以鞍部相連,北西向為LX生油凹陷(見圖1)。該油氣藏整體為具有背斜構造背景的復雜斷塊構造,被LX1號走滑大斷層分為東西二盤,其中西盤處于LX凹陷陡坡帶上,由七個斷塊組成,東盤處于凸起上,由四個斷塊組成。東西二盤新近系和古近系東營組厚度相當,但東盤古近系沙河街組明顯薄于西盤。JZ25-1地區共鉆井十五口,鉆遇地層為新近系明化鎮組、館陶組、古近系東營組、沙河街組一段、二段、三段,基底為上太古界;缺失了古近系沙河街組四段、孔店組、中生界、古生界和元古界之地層[1、2]。JZ25-1地區油氣藏主要含油氣層位為沙河街組一段和沙河街組二段。沙河街組一段砂體主要為來自于西側綏中古水系的辮狀河三角洲,其上覆湖相泥巖主要為來自于東側LX低凸起的近物源扇三角洲,上覆湖相泥巖厚度為100 m～200 m。通過對JZ25-1地區原油地球化學特征和油源的分析,對深化該區油氣聚集與成藏規律研究,具有重要的指導意義。

圖1 LX低凸起JZ25-1構造位置圖Fig.1 The structural location of LX bulge,JZ25-1 area

2 原油地球化學特征及油～油對比

2.1 原油物理化學特征

JZ25-1地區原油主要產層是沙河街組二段,少量產層為沙河街組三段。按原油物性,可分為正常原油與凝析油二類,主要為正常原油。正常原油密度中等,為0.840 g/cm3～0.881 g/cm3,低粘度,低含硫,含蠟量為4.46%～21.34%,為中、高含蠟。凝析油分布有限,主要分布在JZ25-1-3、JZ25-1-7井沙河街組二段,具有密度低,粘度低,低含蠟或不含蠟的特點(見表1)。

2.2 原油地球化學特征

(1)原油族組成。在原油族組成中,飽和烴含量較高,低瀝青質。飽和烴百分含量在58.25%～76.50%之間;芳烴含量在13.75%～16.75%之間;非烴加瀝青質含量較低,為9.25%～15.5%;飽芳比為3.48～5.10(見下頁表2)。

JZ25-1原油族組成變化不大,由正常原油族組成,但在剖面上,Es3段原油飽和烴含量要略低于Es2段原油,這表明了Es2段原油運移距離大于Es3段。

(2)原油族組成碳同位素特征。對該區八口井十二個樣品進行分析,原油及族組分同位素常同位素分布模式,原油及族組分同位素偏重,原油碳同位素在-26.3‰～-24.3‰之間,主體分布在-26‰左右,原油飽和烴碳同位素分布范圍為-27.4‰～-24.9‰,原油族組分碳同位素之間分餾效應小,芳烴碳同位素略偏重飽和烴1‰左右,芳烴、非烴、瀝青質三個組分之間基本上沒有分離效應。一般來說,陸相盆地有機質來源復雜,既有陸源有機質,也有水生有機質,飽和烴與芳烴、非烴、瀝青質分別來源于不同成因的有機質,表現出原油同位素碳較輕,一般小于-29‰,族組分同位素之間分餾效應明顯。在海相沉積盆地中,有機質來源較單一,主要為水生浮游生物來源,生成的原油同位素較重,族組分同位素分餾效應較小的特點(見圖2)。

表1 JZ25-1地區原油物理化學性質統計表Tab.1 The collection of physical and chemical property for crude oil in JZ25-1 area

表2 JZ25-1地區原油族組分數據Tab.2 The group composition of crude oil for JZ25-1 area

圖2 JZ25-1地區原油及族組分同位素對比圖Fig.2 The comparison of isotope and group composition for crude oil,JZ25-1 area

圖3 JZ25-1地區原油飽和烴、芳烴同位素組成關系Fig.3 The isotope of saturated hydrocarbon and aromatic hydrocarbon for crude oil,in JZ25-1 area

JZ25-1井區的原油同位素較重,族組分同位素之間分餾效應小,烴源巖發育期水體較深,來源陸源有機質生源比例較小。據Zvi Sofer研究(1984;1992)發現,原油的飽和烴與芳烴的同位素有一定的相關性,可以用δ13C芳烴=1.14δ13C飽和烴+5.46來區分(見圖3),該直線左邊為非海相原油,分布在直線的右邊為海相原油。從JZ25-1地區各井原油同位素的分布區間來看,表現出的海相原油特點,可能與烴源巖沉積時期近海湖盆有機質具有海相烴源巖特征或與該時期海侵事件相關。

(3)原油飽和烴色譜特征。該區原油具有較為完整的正構烷烴序列,這表明原油沒有受到生物降解作用的影響。Pr/nC17一般在0.5左右,Ph/nC18一般小于0.5,Pr/Ph在1.17～1.49之間,具有較弱的植烷優勢(見下頁表3和圖4)。原油正構烷烴表現為C19前峰型的特點,具有微弱的奇偶優勢的特點。JZ25-1地區原油的正構烷烴特征,表現出了該區原油為成熟原油,且來源于水體較深且還原環境沉積的有機質,在母質中水生生物輸入比例較高,陸源有機質的輸入比例較低的特征。

(4)原油生物標志化合物特征。JZ25-1地區沙河街組二段、沙河街組三段正常原油的萜烷(M/Z191)、甾烷(M/Z217)指紋特征,表現為一定的相似性。在萜烷序列中,三環萜含量低,三環萜/藿烷在0.2左右,TS>T M,中等伽馬蠟烷豐度,升藿烷中22S大于22R,這表明原油已經成熟;在甾烷系列中,C304-甲基甾烷含量較高,甲藻甾烷豐富的特點。4-甲基甾烷與甲藻甾烷指示原油來源淡水～微咸水富溝鞭藻母質環境[3];在規則甾烷C27、C28、C295α(H)、14α(H)、17α(H)指紋分布方面,呈現出C27>C29的偏“V”字形或“L”型的分布特征,表明原油母質水生生物輸入占優勢,這說明JZ25-1地區原油的母源是一致的,表現出湖相的沉積環境,其母源沉積水體具有一定的鹽度[3](見下頁圖5、表4)。在JZ25-1-3井中,Es2凝析油表現與本區主體原油生物標志化合物有一定的差異性,主要表現在該凝析油具有較高的三環萜/藿烷與高的甾烷/藿烷比,γ蠟烷/HC30也比主體原油高,規則甾烷C27、C28、C295α(H)、14α(H)、17α(H)呈“L”分布,C304-甲基甾烷相對較低,這說明了凝析油與該區主體原油來源有一定的差別。

表3 JZ25-1地區原油飽和烴色譜特征Tab.3 The characteristic of saturated hydrocarbon chromatogram for crude oil,in JZ25-1 area

圖4 JZ25-1地區部分井原油飽和烴色譜對比Fig.4 Cmparison of saturated hydrocarbon chromatogram for some crude oil,in JZ25-1 area

C29甾烷α α20S/(20S+20R)、β β/(β β+α α)值是原油重要成熟度參數,但其適用范圍分別在鏡質體反射率值為0.8%和0.9%的中等成熟階段之前。JZ25-1地區原油的C29甾烷α α20S/(20S+20R)值分布在0.32～0.38范圍內,C29甾烷β β/(β β+α α)值在0.36～0.52之間,總體來說都基本處于成熟階段,沙河街組二段凝析油的成熟度比正常原油略低,為低熟凝析油[4、5](見下頁表4及圖6)。

經綜合分析可知,JZ25-1地區Es2、Es3正常原油具有相似的地球化學特征。原油正構烷烴保存完整,未受到生物降解作用的影響,并以C17～C19和C22～C23的雙峰型為主,有微弱的奇偶優勢。原油同位素偏重,有海相原油的同位素特征,甾萜烷主要表現為中等豐度的伽馬蠟烷含量,α α2 0 RC27、C28、C29呈“L”或偏“V”字型分布,C304-甲基甾烷含量高,甲藻甾烷含量高,為成熟型原油。Es2凝析油與主體原油的地球化學特征有一定差異,表明具有不同的成因。

圖5 JZ25-1地區部分井主要層段甾烷、萜烷指紋對比圖Fig.5 The fingerprint of terpane and sterane biomarker for crude oil,in JZ25-1 area

表4 JZ25-1地區原油飽和烴甾烷、萜烷參數Tab.4 The terpane and sterane biomarker parameters for crude oil,in JZ25-1 area

圖6 JZ25-1地區原油C29甾烷α α α20S/(20S+20R)與α β β/(α β β+α α α)關系圖Fig.6 The relationship between C29-α α α20S/(20S+20R)andα β β/(α β β+α α α)of crude oil

3 烴源巖生物標志物特征及油源分析

LX凹陷為富烴凹陷,分布三套富含有機質泥頁巖層,從下到上分別為沙河街組三、沙河街組一與東營組三段,其中東營組三段烴源巖還處于未熟狀態,因此,該區的烴源巖層為沙三段與沙一段。

從LX凹陷沙河街組一段烴源巖生物標志化合物分析可知,在烴源巖中,伽瑪蠟烷含量高,C27、C28、C295α(H)、14α(H)、17α(H)呈“L”構型,表現為水生生物輸入占絕對優勢;C304-甲基甾烷含量較低,甲藻甾烷含量豐富;沙河街組一段有機質為強還原及咸水-微咸水沉積環境(見圖7、表5)。

表5 LX凹陷烴源巖甾烷、萜烷指紋特征表Tab.5 The fingerprint of terpane and sterane biomarker for source rocks,in LX sag

LX凹陷沙河街組三上段,烴源巖伽瑪蠟烷含量低,C27、C28、C295α(H)、14α(H)及17α(H)指紋呈C27>C29偏“V”字構型,4-甲基甾烷含量低,甲藻甾烷含量豐富。在沙河街組三中段,伽瑪蠟烷值含量中等,甾烷指紋普遍顯示出C27>C29的偏“V”字型構型,4-甲基甾烷含量低,甲藻甾烷含量豐富。在沙河街組三下段,在LX凹陷具有伽瑪蠟烷含量很低,4-甲基甾烷含量豐富,甲藻甾烷含量低的特征。沙河街組三段沉積期水體鹽度較低,為淡水、還原環境,有機質輸入為富溝鞭藻的以水生生物輸入為主的混合型有機相。

圖7 LX凹陷Es1、Es3泥巖典型甾萜烷特征Fig.7 The characteristic of terpane and sterane biomarker formudstone,in LX sag,JZ25-1 area

JZ25-1地區沙河街組二段與沙河街組三段正常原油特征一致,表現出中等伽瑪蠟烷豐度,4-甲基甾烷含量較高,甲藻甾烷豐富的特點,在規則甾烷C27,C28,C295α(H),14α(H),17α(H)指紋分布方面,呈現出C27>C29的不對稱“V”字型分布特征,這代表水生生物有機質占優勢,說明了JZ25-1地區原油的母源是一致的,其母源沉積水體具有一定的鹽度。

從JZ25-1地區原油與LX凹陷沙河街組一、沙河街組三段烴源巖的甾、萜烷生物標志化合物數據對比可知,JZ25-1沙河街組二段和沙河街組三段正常原油,與LX凹陷的沙河街組三段烴源巖生物標志化合物有很好的相關性,原油生標融合了LX凹陷沙河街組三上、中、下亞段的共同特征:沙河街組三中段的中等伽瑪蠟烷含量,沙河街組三下段的高4-甲基甾烷,以及沙河街組三上、中段豐富的甲藻甾烷含量。從這一特點說明了JZ25-1地區原油應該主要來源于LX凹陷的沙河街組三段烴源巖。同時,原油中較高的伽瑪蠟烷又是LX凹陷Es1段烴源巖的主要特征,因此沙河街組一段烴源巖也對該區主體原油有少量的貢獻。

JZ25-1-3井沙河街組二段凝析油主要反映了LX凹陷帶沙河街組一段烴源巖的生物標志化合物特征,主要來源于LX凹陷沙河街組一段烴源巖,也有少量來源于LX凹陷沙河街組三段烴源巖,主要為沙河街組一段烴源巖生成的低熟凝析油。

4 結論

(1)LD灣海域JZ25-1地區原油在物性特征上具有很大的相似性,都具備低硫、中～高含蠟量、凝析油～輕質油的特點。原油正構烷烴保存完整,沒有遭受生物降解作用,原油及族組分同位素偏重,有海相環境原油的特征。原油的甾萜烷中具有中等含量的伽瑪蠟烷,4-甲基甾烷含量高、甲藻甾烷豐富,規則甾烷C27、C28、C295α(H)、14α(H)及17α(H)指紋呈C27>C29不對稱的“V”字型分布特點,甾烷異構化參數表明了原油為成熟原油。原油主要來源于還原環境,反映淡水～微咸水,富溝鞭藻以水生生物輸入為主混合有機相。

(2)根據油、巖的甾烷序列對比,JZ25-1地區沙河街組二段、沙河街組三段主體原油,主要與LX凹陷沙河街組三段有很好的親緣關系,其主要來源沙河街組三段烴源巖,也有少量沙河街組一段烴源巖生成的原油的貢獻。沙河街組二段凝析油主要為LX凹陷沙河街組一段生成的低熟凝析油,三段烴源巖也有少量的貢獻。

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