姬塬地區延長組原油地球化學特征及油源分析

羅麗榮 ，昝川莉 ，吳 凱 ，李善鵬 ，劉 飛 ，馬 軍

（1.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院，陜西西安 710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西西安 710018）

鄂爾多斯盆地位于我國大陸的中西部，是一個穩定沉降、凹陷遷移、扭動明顯的多旋回沉積型克拉通含油氣盆地[1]。盆地中生界主要油氣儲集層以低滲透-特低滲透為顯著特征，具有大面積、多層段普遍含油氣的特點[2，3]。姬塬地區位于鄂爾多斯盆地的西北部，橫跨天環坳陷和陜北斜坡，構造比較平緩，是盆地石油勘探的重點區域，近年來在上三疊統延長組長8、長6、長4+5段等多個層位的油氣勘探開發取得了重大突破，因此，姬塬地區多套出油層系的油源問題一直是石油地質工作者關注的熱點，認識其油源將會為勘探開發提供重要的依據[4-7]。長期的烴源巖與油氣地球化學研究表明盆地中生界油源巖為處于低成熟—高成熟階段的長4+5～長8段半深湖—深湖相暗色泥頁巖，有機碳含量最高的長7段烴源巖可能是重要的油源巖[8-11]。

本文對采集于鄂爾多斯盆地姬塬地區的原油和烴源巖的烴類生物標志化合物進行了系統的分析，研究了它們的地球化學特征，分析了原油的成因，并進行了油源對比，從而為區內中生界原油的進一步勘探提供參考依據。

1 姬塬地區原油的地球化學特征

所采集姬塬地區原油樣品密度為0.826 8～0.898 7 g/cm3，凝固點為16.5～30.0℃，運動粘度為3.84～14.67 mPa·s，物性比較好。原油樣品族組成分析結果表明，原油呈高飽芳比（2.19～15.41）、低膠質（1.04%～9.93%）、低瀝青質（0.37%～9.06%）的特點，原油飽芳比＞1，顯示原油母質為腐泥腐殖型的特征。

姬塬地區延長組原油的δ13CPDB值介于-32.79‰～-30.69‰，碳同位素組成偏輕，與盆地中生界各產層湖相油型油一致。原油的OEP值為1.02～1.14。姬塬地區原油的成熟度參數C31藿烷22S/（22S+22R）為0.51～0.65，C29甾烷的兩個成熟度參數ββ/（ββ+αα），20S/（20S+20R）分別為 0.42～0.63，0.53～0.76，表明原油為成熟原油[12]。

2 姬塬地區原油的生物標志物特征

姬塬地區中生界延長組原油樣品的GC-MS測試資料顯示，該地區原油的萜烷、甾烷分布特征與盆地中生界湖相油型油的特征相似。姬塬地區的多數原油五環三萜烷含量較高，藿烷以C30藿烷占優勢，長6油層組以上的絕大部分原油和東部長8、長9油層組的原油含較高的 C29藿烷；18α（H）-30-降新藿烷（C29Ts）次之，17α（H）-C30重排藿烷（C30*）和伽馬蠟烷含量較低；位于西部長8、長9油層組的原油C30*含量較高，C30*與C29降藿烷的比值大于1.0。甾烷中含一定的孕甾烷、升孕甾烷和重排甾烷，αβ和βα構型甾烷豐富，ααα-20R構型甾烷呈不對稱“V”型分布，反映了較為典型的湖相油型油特征，原油的伽馬蠟烷指數不高，說明有機母質的沉積環境鹽度不高。

以往的研究表明，延長組不同湖相烴源巖的C30*相對豐度存在著顯著的差異，相應地，中生界不同地區、各個產層原油的C30*相對豐度也存在著顯著的差異[13]。該地區延長組湖相烴源巖普遍分布C30*，烴源巖之間的C30*相對豐度存在著顯著的差異，姬塬地區中生界延長組原油的藿烷類化合物中C30*相對豐度也存在著顯著的差異，以C30*相對豐度為主要依據結合各項參數進行中生界原油的精細劃分和油源對比，將其該地區中生界原油分為a類原油、b類原油和c類原油三類。a類原油的C30*、Ts等相對豐度較低，重排甾烷也為低或較低；b類原油的C30*、Ts等相對豐度高，重排甾烷也相對較高；c類原油的C30*、Ts異常豐富，重排甾烷豐富且正常藿烷低。與中生界不同地區的各產層原油相比，姬塬地區長6油層組以上的絕大部分原油和東部長8、長9油層組與a類原油具有良好的相似性,位于西部長8、長9的原油與b類原油具有良好的相似性（見圖1）。

3 烴源巖特征與油源分析

姬塬油田延長組發育多套潛在烴源巖層段，長8、長7、長6、長4+5暗色泥巖均具有一定的生烴能力,但不同層段的烴源巖具有不同的沉積有機相背景,有機質類型和生烴潛能存在較大差異[14]，長6、長4＋5油層組中黑色泥巖的有機質豐度較高,有機母質類型較好－好，生烴能力較強，但排烴能力一般。由于黑色泥巖的發育規模有限,因而對石油成藏與聚集的貢獻較為有限。長8段生烴有機質豐度較高,但因受整體長8期淺水三角洲沉積環境所限,生烴母質中的陸源高等植物貢獻較多,有機質類型較差,生烴潛量中等[15]。以往的研究表明，在鄂爾多斯晚三疊世湖盆全盛期沉積的長7段發育了一套富含有機質、巖性為黑色泥頁巖（含油頁巖）的優質油源巖，其有機質豐度、生排烴能力及規模明顯優于其他巖性和層段的生烴巖，該套優質油源巖很可能是盆地中生界的主力油源巖。探討了長7優質烴源巖的地球化學特征與生物標志物特征。

3.1 長7烴源巖的地球化學特征

根據長7烴源巖有機地球化學性質將其分為長7優質烴源巖-油頁巖、長7次優質烴源巖－黑色泥巖。長7油頁巖有機質豐度高－很高，殘余有機碳（TOC）含量分布于6.95%～13.72%,平均值為9.03%。氯仿瀝青“A”含量分布于 0.35%～1.44%,平均氯仿瀝青“A”含量0.80%。油頁巖含S2－高。長7油頁巖的δ13CPDB值介于-30.75‰～-28.64‰。長7黑色泥巖有機質豐度較高。長7黑色泥巖殘余有機碳含量分布于1.54%～9.54%,平均值為4.64%。氯仿瀝青“A”含量分布于0.18%～0.94%，平均氯仿瀝青“A”含量0.58%。長7黑色泥巖的δ13CPDB值介于-28.6‰～-29.7‰。長7油頁巖發育于深湖－半深湖、還原－缺氧的環境，有機質類型與黑色泥巖相似，以Ⅰ-Ⅱ1型為主。黑色泥巖發育于半深湖－淺湖、亞氧化環境，泥質含量高，氫指數較高，有機質類型以Ⅰ-Ⅱ1型為主；長7烴源巖已達到成熟高成熟演化階段，其有機質來源以藻類等湖生低等生物為主,生烴能力很強，姬源地區長7烴源巖廣泛分布，是延長組石油生成的主力。

3.2 長7烴源巖的生物標志化合物特征

長7烴源巖的甾萜類生物生物標志化合物具有以下特征:長7烴源巖五環三萜烷含量較高，長7黑色泥巖與長7油頁巖C30*豐度存在明顯差異。

長7油頁巖C30*相對豐度很低，長7黑色泥巖該項化合物含量較高。C30*與Ts相對豐度比較高,但仍然比C30藿烷相對豐度低。烴源巖中高含量的C30*可能與細菌氧化作用有關，并只有在酸性介質環境和黏土礦物催化作用下才易于發生重排而形成。從長7黑色頁巖，長7黑色泥巖的生油母質上來看，兩者差別不是很大，造成其重排藿烷含量差異的是兩者不同的沉積環境和礦物組合。長7油頁巖形成于還原環境，這在前人的研究中已多有論述，同時長7油頁巖有機質含量高，黏土礦物含量相對偏低，這些都不利于重排作用的發生；而長7黑色泥巖黏土含量高，其重排藿烷含量較高可能與弱氧化和酸性介質環境有關。L38井的長7油頁巖和長7黑色泥巖中C30*藿烷相對豐度異常的高，甚至比C30藿烷相對豐度高。這與以往我們研究的長7黑色頁巖，長7黑色泥巖的萜烷化合物的特征明顯不同。（見圖2）。

從甾類化合物譜圖上可以看出，長7油頁巖和長7 黑 色 泥 巖 甾 烷 化 合 物 C27ααα20R、C28ααα20R、C29ααα20R相對含量接近，其在甾烷譜圖上峰值連線均為“V”字型，表明湖生藻類是其主要生物來源。長7黑色泥巖的重排甾烷的含量相對較高。

姬塬地區原油和中生界延長組各層段烴源巖飽和烴氣相色譜質譜測試資料顯示，原油的生物標志化合物特征與三疊系延長組烴源巖相似。選取意義明確和對比性強的生物標志化合物特征，如五環三萜烷含量、重排藿烷和伽馬蠟烷相對含量、αααC27～C29膽甾烷構型等進行精細油源對比。原油與可能烴源巖的甾萜類生物標志化合物分布及特征參數對比顯示，a類原油與三疊系長7段油頁巖具有良好的可比性，與同一地區的長7油頁巖對比關系良好，b類原油與長7黑色泥巖，長7油頁巖，長8黑色泥巖依次變差，尤其與本地區的長7黑色泥巖對比關系良好。如圖所示L36井長81原油、L36井長4+51原油、L36井長71原油，具有典型的a類原油的特征，各不同層段原油均來自同一油源，L32井長7油頁巖與其對比關系最好。Ha72井，長81原油,L3井,長8原油屬典型的b類原油,M13井黑色泥巖與其對比關系最好。L38井，長7原油不屬于a和b類原油，L38井長7黑色泥巖與其對比關系最好（見圖3）。

4 結論

姬塬地區長7發育有機質豐度很高-高的油頁巖、有機質豐度較高的黑色泥巖，長7烴源巖其干酪根類型為Ⅰ-Ⅱ1型，δ13C值低,其有機質來源以藻類等湖生低等生物為主；油頁巖發育于深湖-半深湖、還原-缺氧的環境，有機質類型以Ⅰ-Ⅱ1型為主。黑色泥巖發育于半深湖-淺湖、亞氧化環境，泥質含量高，氫指數較高，有機質類型以Ⅰ-Ⅱ1型為主；長7烴源巖有機質豐度很高-高，有機質性質好，已達到成熟-高成熟演化階段，生烴能力很強是延長組油層的主力油源；但不排除長8、長6、長4+5暗色泥巖對延長組生油的輔助貢獻。長7烴源巖甾萜烷成熟度參數 C29甾烷ααα20S/20（R+S）為0.44～0.69，C29甾烷ββ/（αα+ββ）比值大于0.5，各項地球化學參數均一致反映姬源地區中生界長7烴源巖已達到生油高峰演化階段。對原油進行生物標志化合物研究表明,姬塬地區不同產層原油富同位素12C、原油均呈五環萜烷含量高、藿烷占優勢、伽馬蠟烷含量低的特征，甾烷中含一定的孕甾烷、升孕甾烷和重排甾烷，αβ和βα構型甾烷豐富，原生甾烷的“V”字型分布等反映了湖相油型油的特征。長7油頁巖、黑色泥巖的甾萜類生物標志化合物分布特征與不同產層原油十分相似，說明該區原油來自長7優質烴源層。而且同一鉆孔不同產層原油的同源性特征佐證了油氣垂向穿層運移的特點。

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