柴達木盆地臺南地區烴源巖生物標志化合物特征

＊李佳陽

（長江大學，資源與環境學院 湖北 430100）

柴達木盆地臺南地區烴源巖生物標志化合物特征

＊李佳陽

（長江大學，資源與環境學院 湖北 430100）

研究表明，柴達木盆地臺南地區烴源巖熱演化程度較低，主要處于未熟—低熟階段，以C30生物藿烷的檢出為低成熟度的特征標志物。母質來源以陸源高等植物為主，也有低等水生生物的貢獻，形成于淡水—微咸水的還原湖相環境，成烴環境微生物發育。綜合考慮有機質豐度、類型、成熟度、沉積環境、微生物發育情況，結合生物氣的生成條件，認為500m～1000m和1750～2750m為生物氣有利的產氣層位。

臺南地區；烴源巖；生物標志化合物

目前許多學者對三湖地區天然氣研究主要為第四系的生物氣地層，對于第三系的研究較少，第三系地層天然氣前景如何一直是三湖天然氣勘探研究的薄弱環節。為了解臺南構造第三系獅子溝組及深層的生烴能力、儲層特征及含氣性，擴展三湖地區生物氣勘探領域，增加天然氣地質儲量，本文對臺深1井進行了系統的取樣分析，重點剖析了烴源巖中生物標志化合物的分布特征，揭示其中包含的地質及地球化學信息，同時結合生物氣的生成條件，探討臺深1井不同深度生物氣生成潛力，識別生物氣的有利產氣層位，為柴達木盆地三湖地區生物氣勘探提供一定的借鑒意義。

1.地質概況與樣品

三湖坳陷位于柴達木盆地中東部，為東西向展布的狹長狀坳陷，進一步劃分為北斜坡區、中央凹陷區、南斜坡區、西斜坡區和東斜坡區5個二級構造單元，臺深1井位于北斜坡臺南構造較高部位。該區第四系整體以濱淺湖沉積為主，第三系主要為三角洲沉積。臺深1井從上到下依次鉆遇第四系七個泉組（Q1+2）、第三系獅子溝組（N2

3）和上油砂山組（N22）三套地層。樣品取自臺深1井570．05m～3897．5m，七個泉組、獅子溝組和油砂山組均有分布。

2.生物標志化合物的分布特征

(1)正構烷烴及類異戊二烯烷烴

柴達木盆地臺深1井不同深度烴源巖的正構烷烴和類異戊二烯烷烴分布大致相同，臺深1井烴源巖淺部500m～1750m正構烷烴的碳數分布完整，為nC12—nC32，主要為單峰后峰型分布，主峰碳為nC25、nC27、nC29，有明顯的奇碳優勢，說明了其成熟度較低，Pr/Ph和nC21-/nC22+較低，分別為0．36～0．47和0．25～0．39，反映出還原—弱氧化沉積環境，母質來源主要為陸源高等植物。臺深1井氣源巖深部1750m～3900m的正構烷烴均呈微弱的雙峰型分布，分布范圍為nC12—nC32，主峰碳主要為nC17和nC19，與淺部相比，Pr/Ph和nC21-/nC22+均較高，分別為0．47～1．25和0．66～5．89，反映出深部地層的更偏氧化的環境，母質來源既有高等植物的輸入，也有低等水生生物的貢獻。

(2)萜類化合物

三環萜烷在不同沉積環境中分布不同，一般湖相和海相來源原油呈正態分布，而煤成油中則表現為C19～C26階梯狀遞減。柴達木盆地臺深1井烴源巖中三環萜烷分布特征大體相似，其中三環萜烷呈以C21為主峰碳的似正態分布，表現出湖相沉積的分布模式，(C20+C21)/C23三環萜烷和C24四環萜烷/C26三環萜烷值均較高，分別為0．87～5．51和0．50～9．51，說明母質來源中陸源高等植物輸入較為豐富，同時也有低等水生生物的貢獻。

臺深1井烴源巖中檢測出一般生油巖中不常見的17β(H)，21β(H)–C30藿烷（生物藿烷）。烴源巖中五環三萜的分布特征大體相似，均以C30藿烷為主峰，高含量的C29降藿烷，較高含量的莫烷，低的Ts/Tm和C29Ts/C2917α(H)-藿烷，表現出低成熟度的特征，C31－C35隨側鏈增長豐度呈階梯狀遞減，表明其沉積環境并非強還原環境。伽馬蠟烷常出現在高鹽度的海相和非海相沉積物中，一般認為是高鹽度的指標，同時也代表了沉積水體的分層現象。研究地區的伽馬蠟烷/C30藿烷和C35升藿烷/C34升藿烷升藿烷指數較低，范圍為0．03～0．60和0．01～0．99，表征研究區水體鹽度較低、還原較強，為淡水—微咸水的還原沉積環境，有利于微生物的活動，為良好的生物氣產氣環境。

(3)甾類化合物

柴達木盆地臺深1井烴源巖中檢測到豐富的甾烷類化合物其分布模式大體相同，都以C29規則甾烷為主，平均含量56%左右，C27、C28規則甾烷含量較低，總體上C27、C28和C29甾烷呈反“L”形分布，表明烴源巖母質輸入中高等植物來源為主，也有低等水生生物的貢獻。烴源巖中重排甾烷含量都較低，重排甾烷/規則甾烷為0．01～0．73，低含量的重排甾烷可能與還原環境有關，重排甾烷的形成與沉積環境的氧化還原性也有關，當Pr/Ph＜0．5時，因粘土的酸性催化作用受抑制，重排甾烷較少，而弱氧化-弱還原的環境則有利于重排甾烷的形成。

C29αα20S/(20S+20R)、C29ββ/(αα+ββ)和C3122S/(22S+22R)是應用最廣泛的評價成熟度的生物標志化合物，然而三個參數評價同深度的氣源巖卻出現了不一致性，從圖中可以看出，在淺部500m～2750m，C29ββ/ (αα+ββ)和C3122S/(22S+22R)均較高，表現出有機質較高的演化程度，C29αα20S/(20S+20R)較低，表現出未熟—低熟有機質特征，在深部2750m～3900m左右C29ββ/ (αα+ββ)、C29αα20S/(20S+20R)和C3122S/(22S+22R)均反映有機質演化程度較低，處于低熟—成熟階段。根據臺深1井實測的Ro數據，該井500m～3900m左右烴源巖Ro均小于1%，成熟度均較低，微生物對有機質的改造作用造成三個參數不一致的原因。如果樣品成烴環境沒有微生物的改造，在地溫的作用下C29ββ/(αα+ββ)與C29αα20S/ (20S+20R)是同步演化的。Curry等認為微生物對沉積有機質降解過程中各系列生物標志物降解敏性存在“類階梯式”，即正構烷烴＞無環類異戊二烯烷烴＞藿烷系列＞甾烷系列。因而研究樣品中藿烷參數現象比甾烷成熟度有明顯的提前現象，說明在淺部500m～2750m深度范圍內，有機質經歷過微生物的降解。

圖 臺深1井烴源巖C29αα20S/(20S+20R)、C3122S/ (22S+22R)和規則甾烷/17α-藿烷剖面

研究表明，甾烷表征真核生物（主要是藻類和高等植物）輸入，藿烷表征原核生物（主要指細菌和古菌）的貢獻。規則甾烷/17α(H)-藿烷的比值反映真核生物與原核生物對烴源巖的貢獻，細菌、古菌活動越強，比值越小，菌類輸入越豐富。從圖1中可以看出規則甾烷/17α(H)-藿烷的比值在500m～1000m和1750m～2750m兩個深度段較小，其他深度段比值較大，總體上隨著地層深度的增加而增大的趨勢，說明在淺部500m～1000m和1750～2750m深度范圍內，微生物活動強烈，菌類生源輸入豐富，而在1000m～1750m和2750m以下深部地層微生物活動強度相對較少。

3.結論

(1)臺深1井烴源巖中高的(C20+C21)/C23三環萜烷和C24四環萜烷/C26三環萜烷以及C27、C28和C29甾烷呈反“L”形分布，表明有機質以陸源高等植物輸入為主，同時也有低等水生生物的貢獻，為生物氣生成的有利母質；Pr/Ph介于0．26～1．25，伽馬蠟烷/C30藿烷均小于0．60，反映形成于淡水—微咸水還原環境，為微生物有利的發育環境。

(2)烴源巖中甾烷成熟度參數C29ββ/(αα+ββ)、C29αα20S/(20S+20R)和藿烷成熟度參數C3122S/(22S+22R)的不一致性，表明烴源巖成烴環境微生物發育，有機質遭受過微生物降解作用，有利于生物氣的形成。

(3)對烴源巖中正構烷烴、孕甾烷、重排甾烷、Ts、Tm、重排藿烷、甾烷成熟度C29αα20S/(20S+20R)的特征分析說明，臺深1井烴源巖處于未熟—低熟階段，為生物氣形成的主要階段，有利于生物氣的產生。由于微生物降解作用，烴源巖的一些特征（甾烷C29ββ/(αα+ββ)和藿烷C3122S/(22S+22R)）顯示為成熟有機質特征。

(4)通過對臺深1井不同深度有機質豐度，有機質母質來源、有機質成熟度、水體鹽度、氧化還原環境和微生物活動的強弱的綜合研究，認為500m～1000m和1750～2750m有機質豐度高、類型好、成熟度低、水體鹽度較低、環境較還原、微生物活動強，為生物氣有利的產氣層位。

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李佳陽（1991～），女，長江大學，資源與環境學院，研究方向：油氣地球化學。

(責任編輯高鎮峰）

Biomakers of the Hydrocarbon Source Rock of Tainan area in Qaidam Basin

Li Jiayang
（School of Resourse and Environment, Yangtze University, Hubei, 430100）

The results show that samples of the well stay in immature-low mature stage. The C30nosesquiterpanes is indicator which reflects organic matters with low maturity. Lower aquatic organisms mixed with higher terrigenous plants are proven to be the organic material of hydrocarbon source rocks. Source rocks are developed in a fresh-brackish water and reductive lacustrine environment. Considering the organic matter abundance, type, maturity, sedimentary environment, microbial growth, combined with the conditions of biogas generation, 500m～1000m and 1750～2750m were the favorable layer for the biogas generation.

Tainan area；Source rock；Biomaker

T

A