東濮凹陷地區東營組低熟原油地球化學特征及油源分析

張慶峰 沈忠民 羅小平 常振恒

(1.“氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室(成都理工大學),成都 610059;2.中國石化中原油田分公司勘探開發科學研究院,河南濮陽457001)

圖1 文留地區井位分布圖Fig.1 Well location map of the Wenliu area

東濮凹陷中央隆起帶北部的文留地區(圖1)是東濮凹陷油氣最富集的地區,已發現多套含油氣層系并投入開發。目前的研究工作主要集中在古近系沙河街組(Es)油氣藏,對于古近系東營組(Ed)油藏的認識還比較薄弱[1～8]。隨著近年來東濮凹陷淺層油氣勘探的不斷深入,有必要對東營組原油的地球化學特征進行系統的研究。東濮凹陷北部地區淺層存在著豐富的次生油氣藏,尤其是在東營組中發現了多套油層并已被鉆井證實,在北部的濮衛、文留和河岸等地都有存在,其中文留地區最為富集。

1 油砂抽提物族組分及碳同位素特征

文留地區東營組原油黏度大、密度大,原油密度一般大于0.9 g/cm3。原油族組分具有芳烴與非烴的質量分數高、瀝青質的質量分數低的特點,飽和烴一般在50%左右,非烴+芳烴為50%,瀝青質一般小于5%。油砂抽提物族組分同位素在-28.1‰～-26.5‰之間,各組分同位素分餾效應較小。樣品中飽和烴同位素變化范圍為-27.3‰～-28.1‰,變化幅度小,僅有0.8‰,且最大分餾出現在飽和烴與芳烴之間：這與徐永昌(2001)等統計的未熟-低熟油特征[9]基本一致(表1)。

2 油砂抽提物飽和烴色譜特征

從梁2井色譜特征參數表(表2)可以看出：(1)CPI和OEP接近1,呈偶碳優勢,原油一般來源于鹽湖相的烴源巖。(2)Pr/Ph較小,在0.35左右,具有明顯的植烷優勢,為強還原環境。(3)一般小于0.50,說明原油中陸源有機質含量較高,可能以混合型為主的源巖有關。(4)主峰碳位置靠后,表明陸源有機質占有重要的比例及原油的熱演化程度較低。文221與梁2井色譜特征參數變化較大,可能受到生物降解作用的影響。根據包建平等[10]研究,原油被生物降解正構烷烴系列優先被細菌利用消耗,此時姥鮫烷和植烷基本還沒受影響,結果導致比值與比值增加;當生物降解作用達到一定程度以后,不但正構烷烴系列繼續被消耗,而且植烷系列也開始被細菌消耗,結果致使Ph/nC18比值與比值下降,并且姥鮫烷較植烷對生物降解作用更為敏感。在文 221井深度為1896.08 m的樣品,和與淺層其他2個樣品差別比較大,表明在淺層生物降解作用更為強烈,淺層姥鮫烷和植烷都被細菌消耗;而在深度為1896.08 m的樣品中姥鮫烷被細菌消耗。根據K.E.Peters等對生物降解原油降解級別的分類[11],我們把文221井東營組原油分為中等降解4～5級。從東營組油砂抽提物飽和烴色譜資料可以看出,井深在2 km左右是文留地區東營組生物降解門限深度。

3 油砂抽提物生物標志化合物特征

表1 文留地區東營組的油砂族組分及碳同位素特征表Table 1 The character of the race component and the carbon isotope of the oil sand of Dongying Formation in Wenliu

表2 文留地區東營組油砂飽和烴色譜特征Table 2 Chromatogram character of the saturated hydrocarbon of the oil sand of Dongying Formation in Wenliu

圖2 梁2井、文221井東營組原油M/Z 191與M/Z 217特征Fig.2 The character of M/Z 191 and M/Z 217 of the crude oil of Dongying Formation from Well Liang 2 and Well Wen 221

文留地區東營組油砂抽提物藿烷系列M/Z 191(圖2)指標分布特征總體表現為三環萜烷、四環萜烷含量低。其中以C23,C24,C25三環萜烷含量高三環萜烷呈升高的趨勢。18α(H)-三降藿烷(Ts)大于17(H)-三降藿烷(Tm)。一般來講,Ts與Tm受源巖有機質類型和成熟度雙重因素的影響,隨著原油的成熟度升高,Tm向Ts轉化。東營組原油成熟度較低,Ts高于Tm主要是受源巖相的控制;重排藿烷含量低,奧利烷含量較高,γ蠟烷含量高;γ蠟烷為M/Z 191中第二高峰,僅次于C30藿烷;說明原油與鹽湖相烴源巖有關。升藿烷的22S構型大于22R構型,甾烷為 0.29 ～ 0.30,表現為未熟-低熟原油的特征[13]。

根據文留地區文221、梁2井東營組油砂抽提物化驗結果分析,兩者油砂抽提物的飽和烴色譜差異較大。文221井東營組原油經歷了中等程度生物降解,飽和烴生物標志化合物特征與梁2井極其相似,具有三萜烷含量低,γ蠟烷含量高,甾烷呈“V”字形分布的特征,并且甾烷S構型低于 R構型。這些特征表明文留地區東營組的原油主要來源于鹽湖相的烴源巖;甾烷C2920S/(20S+20R)為0.29～0.30,表現為未熟-低熟原油的特征。

4 油源對比

4.1 萜烷特征對比

文留地區的源巖分別取自沙河街組第一段(Es1)和第三段(Es3),兩者在三環萜烷、四環萜烷與藿烷特征方面相差較大(表3)。Es1源巖的三環萜烷和四環萜烷含量低,T/H小于0.1,三降霍烷比(Ts/Tm)大于1,重排藿烷含量低,莫烷含量高,缺乏C29Ts,γ蠟烷含量低,γ蠟烷/H30為0.13～0.33,升藿烷系列含量低,以后藿烷基本缺失。文128井Es3段泥巖Ts含量極高,Ts/Tm達7.65,C29Ts和重排藿烷含量較高,莫烷含量低,γ蠟烷含量異常高,γ蠟烷/高達1.52;該泥巖表現為超鹽環境沉積的有機質,熱演化程度較高。

文留中央隆起帶文西斷層附近的文255井、文256井Es3段泥巖三環萜烷、四環萜烷、γ蠟烷、奧利烷含量高的特點,與東營組原油萜烷特征基本相似,說明二者存在很好的親緣關系。

4.2 甾烷特征對比

文留地區Es1段文164井與前參1井甾烷特征差異大(表4)。前者基本不含重排甾烷,/為和分布特征呈反“L”形,表現以水生生物為主的母源,說明有機質沉積時期該位置離物源區遠,陸源高等植物有機質所占比例較少;后者泥巖的重排甾烷含量高,為和分布特征呈“L”形 ,表現以陸源有機質占絕對優勢。中央隆起帶東緣的文128井Es3段泥巖,重排甾烷含量極高,為和分布特征呈標準的“L”形,表現出水生生物有機質輸入占絕對優勢(圖3)。

表3 文留地區東營組油砂抽提物與沙一、沙三段泥巖萜烷參數對比Table 3 The parameter comparison of the terpanes between the extractable matter in oil sand of Dongying Formation and the mudstone of Shahejie Formation in Wenliu

表4 文留地區東營組油砂抽提物與沙一、沙三段泥巖甾烷參數對比Table 4 The parameter comparison of the steranes between the extractable matter of oil sand of Dongying Formation and the mudstone of Shahejie Formation in Wenliu

通過梁2井和文221井東營組油砂與上述泥巖的甾萜烷特征對比,我們發現文西地區文164井與前梨園洼陷前參1井Es1泥巖地球化學特征與文留地區Ed組原油差別較大;文東地區文128井Es3段泥巖與文留Ed組油藏地球化學特征差異較大,油巖之間對比性差,親源關系較遠;文西地區的文255井、文256井Es3段泥巖地球化學指標與Ed組原油接近,有很好的親源關系。

5 結論

a.文留地區東營組原油是高鹽度沉積環境下形成的未熟-低熟原油,含油砂巖抽提物飽和烴的質量分數一般在50%左右、非烴+芳烴的質量分數為50%、瀝青質的質量分數一般小于5%;飽和烴同位素變化范圍為-27.3‰～-28.1‰之間,族組分之間的碳同位素分餾效應小。含油砂巖抽提物飽和烴色譜特征差別較大,這主要是由于原油不同深度時生物降解作用的程度有關。

圖3 文留地區沙河街組泥巖甾、萜烷質量色譜圖Fig.3 M ass chromatogram of the sterane and terpane in the mudstone from Shahejie Formation in the Wenliu area

c.油源對比表明文西地區Es3段泥巖與東營組油藏關系密切,具有較好的親源關系。

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