鄂爾多斯盆地下寺灣油田原油地球化學特征及油源對比

陳立軍，王 樂，何文忠，冷丹鳳，段玉良

(1.延長油田股份有限公司勘探開發技術研究中心，陜西延安 716000；2.延長油田股份有限公司下寺灣采油廠)

下寺灣油田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡的南部(延安市甘泉縣境內)，整體構造為西傾單斜，油區無大的構造，局部發育小型鼻狀隆起構造[1-2]。本次采集9口井的原油(長3和長6油藏)，分別從原油的族組成、飽和烴餾分及穩定碳同位素等方面開展原油的地球化學特征及油源對比研究，對明確油氣成藏規律和指導進一步勘探具有重要意義。

1 原油族組分特征

原油族組成可反映原油的化學組成、生油母質類型、成熟度、運移效應以及水洗-生物降解作用等信息。

研究區延長組長3、長6原油飽和烴的相對含量較高，其中長3原油的飽和烴相對含量為73.68%～80.31%，長6原油的飽和烴相對含量較長3原油的含量高，為77.04%～82.22%。長6原油的芳烴相對含量為13.94%～17.5%，長3的原油芳烴相對含量為13.13%～16.77%。飽/芳比長6原油為4.45～5.80，長3原油為4.40～6.12?！胺菬N+瀝青質”相對含量長6原油為2.5%～3.33%，長3原油為2.81%～2.9%。

從原油族組分特征來看，原油族組分相似，飽和烴含量高，表征原油未遭受到生物降解作用[3-4]。

2 原油碳同位素特征

原油基本上繼承其生烴母質的穩定碳同位素組成特征，但是在烴源巖成熟、生烴和油氣運移過程中，還會發生碳同位素的分餾效應，導致原油與烴源巖之間同位素組成存在一定的差異[5-6]。本次研究選擇對長3、長6分別做了原油和餾分(飽和烴、芳烴、非烴)的穩定碳同位素組成分析(圖1)。

圖1 研究區延長組長6、長3油層原油全油及餾分穩定碳同位素分布

長3和長6原油及其族組成的碳同位素都比較輕，原油碳同位素主要分布范圍在-32.72‰～-32.05‰之間，飽和烴碳同位素比原油略輕或相等，分布在-32.86‰～-31.62‰之間；芳香烴碳同位素比原油稍重，主要在-30.59‰～-30.18‰之間；非烴同位素比芳烴碳同位素稍重，分布在-30.62‰～-30.00‰之間。原油及其族組成碳同位素分布呈現規律：非烴>芳烴>原油≥飽和烴，這是由于同位素分餾作用，原油組分隨其極性增強碳同位素δ13C值增大。

從圖1可以看出，除CH331井和CH41井長3原油略有差異，其他原油樣品的原油及其族組成碳同位素值相近，表現出一致的同源性。

3 原油生物標志化合物特征

3.1 鏈烷烴類及規則類異戊二烯烴類

研究區延長組油樣飽和烴餾分中，絕大多數油樣主峰碳數為nC14、nC18、nC19(表1)，均呈單峰態分布型式，正構烷烴序列分布完整，表明未受到明顯的生物降解作用，其中長3原油樣品3個，主峰碳數為nC18和nC19，略具偶奇優勢，CPI為0.95～1.02，平均值為0.97；OEP為0.93～0.95，平均值為0.94；Pr/Ph為1.07～1.16，平均值為1.12。 長6原油樣品6個，主峰碳數為nC14和nC18，略具偶奇優勢，CPI為0.95～1.01，平均值為0.99；OEP為0.93～0.96，平均值為0.95；Pr/Ph為1.09～1.21，平均值為1.17。

研究區延長組油樣Pr/Ph值都比較低，而且比較一致，分布范圍為1.07～1.21，平均1.15；Pr/nC17分布范圍0.24～0.28；Ph/nC18分布范圍0.20～0.24，兩個油層的油樣非常相近，表明來源一致，指示原油為淡水湖相成因的原油[7]。

3.2 甾烷類

表1 研究區延長組原油和烴源巖飽和烴色譜參數

原油的飽和烴餾分中，檢測出完整的甾烷系列化合物，包括C21～C22孕甾烷、C27～C29重排甾烷和規則甾烷(圖2)。

在甾烷m/z217質量色譜圖上，研究區所有原油樣品(長3、長6)的規則甾烷αααRC27-C28-C29構型都非常一致，都是標準的“V”字型，即C27>C28

甾烷成熟度參數αααC29甾烷20S/(20S+20R) 和C29甾烷ββ/(ββ+αα) 值為0.4即為低熟油成熟度的上限，相當于烴源巖Ro值0.60%～0.65%；當αααC29甾烷20S/(20S+20R)和C29甾烷ββ/(ββ+αα) 值為0.55～0.65時，即達到這兩項成熟度參數的平衡終點，處于烴源巖的生烴高峰，相應的Ro值為0.8%；這兩項參數值一旦達到平衡終點(>0.55)，除了表征原油已經達到生烴高峰階段之外，也已經失去成熟度參數的表征意義[4，10]。在研究區長3和長6原油中，αααC29甾烷20S/(20S+20R)值分布在0.55～0.59，C29甾烷ββ/(ββ+αα) 值為0.56～0.57，均在這兩項成熟度參數的平衡終點0.55～0.65之中，已經進入烴源巖的生烴門限，達到生烴高峰，表明原油相應的Ro值達到了0.8%，屬于中等成熟原油(表2)。

圖2 研究區延長組原油甾烷質量色譜

3.3 萜烷類

原油萜類化合物主要由三環萜烷系列、藿烷類系列和伽馬蠟烷所組成(圖3)。其中，藿烷類是原核生物(細菌)的生源產物；三環萜烷是微生物(細菌或藻類)的生源產物；伽馬蠟烷具有原生動物生源[10]。原油萜類化合物三環萜烷系列相對藿烷系列分布較低，藿烷類系列主要分布Ts、Tm、C29、C30、C31、C32(圖2)，分布穩定，可用于油-源對比。

γ蠟烷是一種C30三萜烷，γ蠟烷指數(γ蠟烷/αβC30藿烷)對超鹽環境具有高效性，源巖沉積時水體鹽度的提高會導致高γ蠟烷指數和低Pr/Ph，大量γ蠟烷指示有機質沉積時的強還原超鹽度條件。研究區長3和長6原油γ蠟烷指數分布在0.08～0.09之間，均較低，表征原始有機質的沉積水體咸度較低，為陸相沉積環境，原油來自陸相烴源巖(表2)。

藿烷成熟度參數C31藿烷22S/(22S+22R)值的平衡終點值的范圍為0.55～0.65，相應的Ro值為0.6%，相當于烴源巖的生烴門限值[4，10]。長3和長6原油的C31藿烷22S/(22S+22R)值分布在0.53～0.56之間，均處于該項參數的平衡終點范圍附近，表明兩油層原油的成熟度相當，相應的Ro值達到了0.6%，屬于中等成熟原油(表2)。

圖3 研究區延長組原油萜烷質量色譜

表2 研究區三疊系延長組原油生標參數

4 油源對比

從原油生物標志物以及其同位素特征，可以看出長3和長6原油為同一類型原油，原油特征相似，為同一油源。

4.1 正構烷烴特征對比

正構烷烴的組分和分布特征受母質類型、有機質演化程度等多種因素的影響，如果原油和烴源巖有親緣關系，原油和烴源巖的正構烷烴分布特征具有相似性。色譜峰型皆為低碳數單峰型，有一定的相似性，有機質來源相似，為低等水生生物來源；CPI、OEP參數皆接近，原油和各層源巖皆處于成熟階段，奇碳優勢不再明顯。但是主峰碳以及Pr、Ph等參數有差異，Pr/nC17、Ph/nC18、Pr/ Ph差異大，相比與長7部分源巖樣品有近相似特征(表1)。

4.2 甾萜類生物標志物組合特征對比

根據烴源巖與原油的甾萜烷生物標志物指紋特征分析，各油層原油與烴源巖規則甾烷αααRC27-C28-C29構型都是的“V”字型，而甾烷特征以長7甾烷特征尤為相似，萜烷以長6、長7有一定相似特征(圖4)。

4.3 生物標志物參數相關圖對比

選擇了反映成熟度、生物來源和沉積環境方面的多項生物標志物參數[11-12]，對研究區各層原油與不同層位烴源巖進行了對比研究(圖5)。

通過相關對比，除Tm/Ts和甾烷ααα20RC27/C29參數存在差異外，原油與烴源巖有較好的可比性。

圖4 研究區延長組烴源巖抽提物萜烷和甾烷質量色譜

圖5 生物標志物油-源對比圖P1-Tm/Ts，P2-αααC29(S/S+R)，P3-C29ββ/(αα+ββ)，P4-γ蠟烷/αβC30藿烷，P5-C31藿烷(22S /22R+22S)，P6-ααα20R C27/C29

從生儲蓋配套組合關系上來看，長3油層位于長4+5、長6、長7烴源巖的上部，而長6油層位于長6和長7烴源巖的上部。從烴源巖品質來看，長4+5烴源巖品質較差，有機碳含量分布在0.03%～1.39%，長6烴源巖品質中等，有機碳含量分布在0.10%～8.38%，兩層有機質類型皆為Ⅲ-Ⅱ2型。而長7烴源巖品質較高，有機碳含量分布在1.04%～4.95%，有機質主要為Ⅰ-Ⅱ1型。各層源巖有機質皆處于成熟階段，結合油源對比特征，認為長3油層可能為長4+5、長6、長7烴源巖的混源，而長6油層為長6和長7烴源巖的混源；從烴源巖品質來看，長7烴源巖為主要油源。

5 結論

(1)從原油族組分特征來看，原油族組分相似，飽和烴含量高，芳烴含量較低，原油未遭受到降解作用。原油及其族組分碳同位素值相近，表現出好的同源性。

(2)飽和烷烴色譜特征為低碳單峰型，偶奇優勢表現為成熟原油。

(3)原油甾烷特征表現為腐泥型有機質來源，萜烷特征表現為原始有機質的沉積水體咸度較低的陸相沉積環境。生物標志物成熟度參數表征原油為中等成熟度。

(4)通過油-油，油-源對比，結合生儲蓋配套關系，長3、長6原油來自同一源巖，屬于混源，長7烴源巖為主力油源。

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