塔河油田西北部奧陶系原油成熟度特征研究

周 榮 （長江大學地球環境與水資源學院，湖北 武漢430100）

準確評價原油成熟度是劃分原油成因類型的重要基礎。目前尚無直接測定原油成熟度的技術手段，現行的做法是依據原油的化學組成反推原油成熟度［1］。塔河油田西北部奧陶系原油經受了早期的生物降解作用以及后期原油充注，即受多期成藏的影響，嚴重影響了分子參數計算出的原油成熟度，為成熟度研究帶來了困難。為了能比較客觀地反映原油的成熟度，筆者系統采集了塔河油田西北部奧陶系46個原油樣品，擬從反映輕質組分組成的輕烴成熟度參數、中間組分組成的芳烴成熟度參數和反映重端組分組成的甾烷異構化成熟度參數3個方面來綜合評價原油成熟度，為正確認識塔河油田西北部奧陶系原油的成因奠定基礎。

1 樣品試驗

塔河油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起 （又稱為塔北隆起）上的阿克庫勒凸起南坡，具體范圍約為東經83°30′～84°25′、北緯41°05′～41°25′，面積約2400km2［2］。塔河油田是中國第一個古生界大油田，奧陶系探明儲量中重質油約占60%，是國內目前埋藏深度最大的碳酸鹽巖重質油油藏。

采集塔河油田西北部奧陶系原油樣品46件，分布于塔河油田的2區、3區、4區、6區、7區、8區、10區和11區。先用石油醚對原油沉淀脫瀝青質后，再用氧化鋁－硅膠柱層析進行族組分分離，并分別用石油醚、二氯甲烷和三氯甲烷－乙醇混合溶劑沖兌飽和烴、芳烴和非烴組分。飽和烴、芳烴餾分GC－MS分析條件參見文獻 ［3］。

圖1 塔河油區原油庚烷值 （PI2）與異庚烷值（PI1）相關圖

2 原油成熟度參數特征

2.1 庚烷值和異庚烷值

庚烷值 （PI2）和異庚烷值 （PI1）是常用的輕烴成熟度參數。從圖1可看出，塔河油區原油的庚烷值變化范圍在23.9%～39.56%，平均值32.1%，均在22%以上，異庚烷值變化范圍在1.07%～2.63%，平均值1.58%，指示原油屬成熟～高成熟油范疇。

2.2 原油生成溫度

依據原油輕烴參數 （2，4－／2，3－DMP）與生油層最大埋藏溫度 （T）的函數方程［4］：

可計算出塔河原油的生成溫度。28件原油的生油層最大埋藏溫度均值為116.6℃ （折算出原油成熟度相當于鏡質組反射率Ro值為0.79%），溫度分布范圍從108.5℃（T601井）至134.8℃（TK723井），折算出原油成熟度相當于鏡質組反射率Ro值為0.71%～0.98%，表明生烴時期的生油層與原油大體上處于生烴高峰的范疇之內 （見圖2）。原油生成溫度所反映的成熟度特征，與運用庚烷值與異庚烷值厘定的原油成熟度基本相符。

圖2 塔河油區原油生成溫度柱狀圖

2.3 甾烷成熟度參數

甾烷成熟度參數C29甾烷ααα20S／ （20S＋20R）與αββ／ （ααα＋αββ）值是重要的成熟度參數，主要適用于與鏡質組反射率Ro值＜0.8%相當的有機質成熟度范圍。在圖3中，塔河油田原油C29甾烷ααα20S／ （20S＋20R）與αββ／ （ααα＋αββ）參數的值域分別是0.49～0.53和0.54～0.58，接近或達平衡終點值，說明這些原油均處于成熟－高成熟油的范疇。

2.4 新藿烷成熟度參數

如圖4所示，塔河海相原油Ts／（Ts＋Tm）、C29Ts／（C29Ts＋C29H）之間存在著良好的線型關系。從原油Ts／ （Ts＋Tm）值的大小分析，Ts／ （Ts＋Tm）值＜0.5，距Ts／ （Ts＋Tm）值1.0的上限尚遠，未達到高成熟階段 （凝析油階段）。但結合甾烷成熟度參數分析 （該參數處于平衡終點附近），認定塔河原油屬于成熟－高成熟油的范疇。

圖3 塔河油田原油C29甾烷20S／（20S＋20R）與αββ／ （ααα＋αββ）相關圖

圖4 塔河原油Ts／（Ts＋Tm）和C29Ts／ （C29Ts＋C29H）相關圖

2.5 原油的甲基菲指數

甲基菲指數是常用的芳烴成熟度參數［5］。其中：

式中，3MP、2MP、P、9MP、1MP分別為3－甲基菲、2－甲基菲、菲、9－甲基菲、1－甲基菲的峰面積。

甲基菲指數MPI與等效鏡質體反射率Rc之間的關系為：

從圖5可以看出，塔河海相原油MPI1、MPI2之間具有很好的相關性。塔河油田各層位各區塊MPI1、MPI2值相差不大，分布范圍分別在0.56～0.8，0.66～0.97；依據 MPI與Ro對應關系，折算對映的等效鏡質組反射率在0.74～0.88之間，綜合厘定該區的原油屬于成熟原油。

3 原油成熟度綜合厘定

3.1 原油最低成熟度限定

塔河油田原油C29甾烷ααα20S／ （20S＋20R）與αββ／ （ααα＋αββ）參數的接近或達平衡終點值，說明原油成熟度下限應在Ro＝0.8%左右。

圖5 塔河油田海相原油MPI1、MPI2之間的關系

3.2 原油最高成熟度限定

塔河油田原油實測原油生成溫度最高至134.8℃，折算出原油成熟度相當于鏡質組反射率Ro值為0.98%；由金剛烷類成熟度參數MDI折算最大Ro值為1.10%［6］；MPI1最大為0.8，對映的等效鏡質組反射率0.88%；Ts／ （Ts＋Tm）值＜0.5，距Ts／（Ts＋Tm）值1.0的上限尚遠。因此，塔河原油成熟度上限應在Ro＝1.10%左右。

4 結 論

（1）采用原油輕烴成熟度參數 （庚烷值和異庚烷值、原油生成溫度）、甾烷成熟度參數、新藿烷成熟度參數、原油的甲基菲指數共4大參數對塔河油田原油成熟度綜合厘定，認為塔河油田原油成熟度下限在Ro＝0.8%左右，上限在Ro＝1.10%左右。

（2）塔河油田早期充注的原油為正常成熟原油，而后期充注的則是成熟度較高的原油，兩者混合造就了現今的塔河油田原油成熟度現貌。