伏龍泉淺層原油飽和烴地球化學特征

朱建峰 徐 文

（中國石化東北油氣分公司勘探開發研究院 吉林長春 130062）

伏龍泉淺層原油飽和烴地球化學特征

朱建峰 徐 文

（中國石化東北油氣分公司勘探開發研究院 吉林長春 130062）

對伏龍泉淺層不同層位6個油砂及原油樣品進行全油色譜-質譜分析，重點對正構烷烴、生物標志物組成分析研究，根據伏龍泉地區原油及油砂樣品飽和烴地球化學特征的差異劃分了原油的成因類型。

伏龍泉斷陷；飽和烴；地球化學；原油類型

伏龍泉斷陷位于松遼盆地東南隆起區（圖1），是斷坳疊置的復合型盆地，斷陷層受到伏龍泉斷層控制，為東斷西超的單斷箕狀盆地，整個斷陷面積約1000km2，最大埋深逾6000m，斷陷層最大厚度可達5000m，地層由東向西部斜坡區逐層超覆。從下至上發育斷陷層火石嶺組、沙河子組、營城組、登婁庫組、坳陷層泉頭組、青山口組和姚家組等地層。目前研究表明伏龍泉斷陷潛在烴源巖主要為中生代下白堊統營城組和沙河子組暗色泥巖，該區主要石油產層位于泉頭組，屬于下生上儲型油藏。

1 樣品與實驗條件

樣品：采取伏龍泉地區（北高點）原油樣品1個（FK14），油砂樣品5個（其中北高點3個，南高點1個，登婁庫1個）。

飽和烴色譜質譜分析：儀器為惠普公司5890臺式質譜儀。色譜柱為HP-5 ms石英彈性毛細柱(30 m×0.25 mm×0.25 m)；升溫程序為50℃恒溫2 min，從50℃至100℃的升溫速率為20℃／min，100℃至310℃的升溫速率為3℃／min，310℃恒溫15.5 min；進樣器溫度300℃，載氣為氦氣，流速為1.04ml／min。檢測方式為多離子掃描。

圖1 伏龍泉斷陷構造區劃圖

2 原油飽和烴生物標志化合物特征

2.1 正構烷烴及類異戊二烯烷烴

原油中正構烷烴的分布特征可以反映生油母質來源，伏龍泉斷陷原油正構烷烴分布模式可分為三種：第一種以FL1井泉二段油砂為代表（包括SN71井），呈雙峰后峰型，碳數分布于nC14～C42之間，主峰碳為C25；第二種呈正態分布,以FL1井泉三段油砂為代表（包括SN361井），碳數分布于nC13～C42之間，主峰碳為C21；而第三種單峰前鋒型分布模式則出現在FK14井泉一段原油和SN210井營城組油砂樣品中，油砂和原油樣品中正構烷烴碳優勢指數CPI值為1.09～1.13，奇偶優勢指數OEP值為1.06～1.19（圖2、表1），反映出原油已達到成熟，輕重比C21-/nC22+基本位于0.34～1.50之間，總體上普遍小于1.00，反映出原油缺乏低碳數正構烷烴，高碳數正構烷烴富集的特征，在一定程度上反映出母質輸入可能以陸源高等植物為主。

圖2 伏龍泉斷陷原油正構烷烴質量色譜圖（TIC）

表1 伏龍泉斷陷原油正-異構烷烴參數表

伏龍泉斷陷原油Pr/Ph比值介于0.72～1.27之間，總體上均表現出還原環境。原油的Ph/nC18和Pr/nC17比值隨著成熟度的增高而降低?？傮w上Ph/nC18介于0.07～0.71之間，Pr/ nC17分布于0.08～0.84之間，表明來源于混合相（Ⅱ/Ⅲ型）有機質。

2.2 補身烷系列

一般來說，重排補身烷含量與成熟度有著密切聯系，二者呈正相關關系。圖3為研究區油樣重排補身烷/8β（H）-補身烷與重排補身烷/8β（H）-升補身烷關系圖，由圖可知，伏龍泉地區的FK14井和SN210井的油樣兩比值明顯高于其他的油樣，表明兩者的成熟度要高于其他油樣。

圖4為油樣m/z 123質量色譜圖，SN71井，SN361井以及兩個FL1井的油樣中補身烷系列的分布較為一致，均表現為8β(H)-升補身烷含量最高，其次為C15補身烷，重排補身烷的含量相對最低，重排補身烷/8β（H）-升補身烷比值介于0.32～0.46，三者多呈“階梯型”；而FK14井及SN210井油樣中重排補身烷的含量十分高，與之前的分布模式相反，其中FK14井原油中重排補身烷含量最高，其次是補身烷，8β（H）-升補身烷含量最低，重排補身烷/8β（H）-升補身烷比值為1.52。SN210井油砂則表現出微弱的“階梯型”，趨勢不明顯，重排補身烷/8β(H)-升補身烷比值為0.94。

圖3 伏龍泉斷陷原油補身烷關系圖

圖4 伏龍泉斷陷原油倍半萜質量色譜圖（m/z 123）

2.3 五環三萜烷系列

圖5為研究區油樣m/z191質量色譜圖，原油藿烷系列化合物分布完整，均檢出C27～C35藿烷系列化合物，C30藿烷占絕對優勢，C31～C35升藿烷呈逐步遞減趨勢分布，但所取油樣中藿烷系列化合物分布存在差異，不同層位油樣藿烷系列分布也不盡相同。SN71井與FL1井泉三段的油砂樣品藿烷分布較為一致，C30藿烷占絕對優勢，伽馬蠟烷豐度中等，C29降藿烷含量較高，C29Ts、C30重排藿烷豐度低，表明兩者的原油物理化學性質相似，同源性特征非常明顯。

圖5 伏龍泉斷陷原油萜烷類化合物質量色譜圖（m/z 191）

表2 伏龍泉斷陷原油萜烷類化合物部分參數表

而FL1井、FK14井以及SN361井油樣的藿烷系列分布與之前的兩個油樣有所不同，表現為具有較高含量的C29降藿烷和C29Ts，和較低含量的C30重排藿烷和伽馬蠟烷豐度，且Ts豐度很高，Tm含量很低。而SN210井的油砂中藿烷的分布與其他樣品都不相同，C30重排藿烷和Ts的含量異常高，而C30重排藿烷/C30藿烷比值為1.47，C30藿烷的含量遠低于C30重排藿烷，C29降藿烷和C29Ts的含量極低，表明其成因可能與其他油樣不同。伽馬蠟烷來源于原生動物四膜蟲醇，其含量的高低可以很好的指示水體鹽度或分層現象。上述討論中發現各區塊原油伽馬蠟烷含量普遍較低，伽馬蠟烷指數較為相近總體分布在0.1～0.28之間（表2），指示源巖形成于淡水-微咸水沉積環境。

2.4 甾烷系列

研究認為C27規則甾烷和C28規則甾烷主要來源于藻類等低等水生生物，而C29規則甾烷主要來源于高等植物，但也有研究認為C29規則甾烷也可來源于藻類物質，與特殊的藻類水生生物有關。

從甾烷系列化合物分布圖上可以看出（圖6），所有的油樣呈現出重排甾烷為優勢的分布特征，相對而言，規則甾烷的含量普遍較低。甾烷的分布特征大體可劃分為3類，第一類以SN71井的泉三段油砂為代表，其C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R相對組成分布呈反“L”字型，C29α α α占據絕對優勢，C28α α α R峰略低于C27α α α R，C29β β構型甾烷含量較高；第二類以FL1井的泉二段油樣為代表，C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R相對組成分布呈不對稱“V”字型且含量明顯低于前者，C27α α α R峰略低于C29α α α R，但C29β β構型甾烷含量較低；第三類則以SN210井營城組的油砂為代表，表現為規則甾烷的含量極低，且C29β β構型甾烷含量也很低，與之前的油樣所呈現的特點不一致。

圖6 伏龍泉斷陷原油甾烷類化合物質量色譜圖（m/z 217）

甾烷中C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R規則甾烷的分布可以很好的確定原油的母質類型。研究區的油樣中C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R含量較為接近，C27α α α R甾烷分布在19.27%～37.80%，平均為24.66%；C28α α α R 甾烷介于16.41%～19.94%，平均為18.35；C29α α α R甾烷介于43.79%～61.86%，平均為56.99%，所有油樣均顯示出C29α α α R甾烷優勢（表3）。如圖7所示，其中SN210井的C27α α α R甾烷與C29α α α R甾烷相對比較均勢，反應處其成油母質類型可能既有陸源高等植物的注入，也有低等水生生物混合的特征。此外，其他所取油樣點的分布都相對較為集中，表明成油母質類型可能并沒有太大的差別，整體顯示出高等陸生植物對有機質輸入的貢獻。

表3 研究區油樣甾烷類化合物部分參數表

圖7 研究區油樣C27-C28-C29ααα（R）甾烷分布三角圖

C29甾烷α β β/（α β β+α α α）和C29甾烷20S/ (20S+20R)可以很好的來表征原油的成熟度。

油樣的甾烷成熟度參數相關圖正相關性良好（圖8），原油C29甾烷異構化參數C29甾烷20S/(20S+20R)在0.41～0.54之間，平均值為0.46，C29甾烷α β β/(α α α+α β β)分布于0.40～0.56之間，平均值為0.46，均接近和未達到異構化終點。從圖中可以看出，絕大多數油樣兩比值變化表現出很好的同步性，且研究區油樣均顯示出成熟原油的性質，相比較而言，SN210井和FK14井的成熟度略高一些，這與之前的討論相一致。

圖8 研究區油樣甾烷成熟度參數相關圖

2.5 原油類型

根據原油飽和烴地球化學特征的差異可將伏龍泉斷陷原油分成三類：I類油主要為泉三段的油樣，包括SN71井與FL1井，此類油樣中升補身烷含量最高，其次是補升烷，重排補身烷的含量最低，重排補身烷/補身烷介于0.49～0.56，平均0.52；C24四環二萜/C26三環萜比值較高，介于0.71～0.78，平均為0.74，C28三環萜烷和C29三環萜烷含量低或不含；規則甾烷C27、C28、C29以C29甾烷為絕對優勢，呈“階梯型”分布，C27規則甾烷相對含量遠低于C29規則甾烷，說明生油母巖有機質來源中高等植物占優勢；伽馬蠟烷含量低，伽馬蠟烷/C30藿烷分布在0.10～0.12，平均為0.11，說明源巖形成于淡水環境；C29降藿烷＞C29Ts＞C30重排藿烷，C29Ts/C29降藿烷介于0.54～0.67之間，平均為0.60，C30重排藿烷/C30藿烷比值均為0.15；Ts/Tm值介于1.90～2.82，平均為2.36；C29α β β/（α β β+α α α）值較低，介于0.40-0.41間，平均為0.41，成熟度剛進入門限值。

II類油僅為伏龍泉地區的SN210井營城組的油砂，重排補身烷、補身烷和升補身烷呈“階梯型”分布，重排補身烷/補身烷為0.84；C24四環二萜/C26三環萜比值為0.57；規則甾烷C27、C28、C29含量極低，呈不對稱“V”型分布，三者相對百分含量較為均勢；說明源巖中有機質高等植物與低等水生生物輸入較均衡，伽馬蠟烷/C30藿烷值為0.21；C29降藿烷＞C29Ts，同時C30重排藿烷的含量異常高，C29Ts/C29降藿烷和C30重排藿烷/C30藿烷分別為0.78和1.47；Ts＞Tm，兩者比值為4.90；C29α β β/（α β β+α α α）值較高，達到0.56，說明其成熟度比較高。

III類油主要為伏龍泉地區的FL1井的泉二段油砂和FK1 4井泉一段的原油，以及登婁庫地區的SN361井登婁庫的油砂。除了FK1 4井原油由于其成熟度較高致使重排補身烷含量較高，重排補身烷/補身烷比值達到1.30。總體上，重排補身烷、補身烷和升補身烷呈“階梯型”分布，重排補身烷/補身烷介于0.51～0.54，平均0.52；C24四環二萜/C26三環萜比值介于0.60～0.81，平均為0.68；規則甾烷C27、C28、C29呈不對稱“V”型分布，C27規則甾烷和C28規則甾烷相對含量較為均勢，但都均小于C29規則甾烷；伽馬蠟烷含量較高，伽馬蠟烷/C30藿烷分布在0.1 6～0.28，平均為0.23，說明形成此類原油的源巖形成環境鹽度較高；C29降藿烷≤C29Ts>C30重排藿烷，C29Ts/C29降藿烷和C30重排藿烷/C30藿烷比值分別介于0.96～1.1 5和0.39～0.55之間，平均值分別為1.09和0.46；Ts的含量遠遠大于Tm，Ts/Tm值介于8.09～1 1.49之間，平均為9.74；C29α β β/（α β β+α α α）值較高，介于0.44～0.51之間，平均為0.47，成熟度適中。

3 結論

（1）伏龍泉斷陷原油Pr/Ph比值介于0.72～1.27之間，總體上均表現出正常的還原環境。正構烷烴分布形態表明原油主要來源于陸源高等植物。

（2）原油中甾、萜類生物標志化合參數均顯示伏龍泉斷陷原油已達到成熟，為成熟烴源巖所生成，但不同層位及地區的原油成熟度還存在一定的差異，

（3）通過原油和油砂樣品的C29降藿烷、C29Ts、C30重排藿烷、C30藿烷、Ts、規則甾烷及重排甾烷等分子組成特征的剖析，將研究區的原油劃分為三類，I類原油、II類原油和混源油。

［1］趙玉婷，單玄龍.松遼盆地南部伏龍泉斷陷烴源巖地化特征［J］.長春：東北油氣勘探開發，2009，40-45.

［2］陳孔全，吳金才，唐黎明等.松遼盆地南部斷陷成藏體系［M］.武漢：中國地質大學出版社，1999，93-97.

［3］崔鳴，朱戰軍，王雁冰等.松遼盆地東嶺區塊烴源巖成熟度［J］. 斷塊油氣田. 2009（04）： 40-42.

［4］高瑞祺，蔡希源.松遼盆地油氣田形成條件與分布規律［M］.北京：石油工業出版社，1997，103-106.

［5］王東波，劉招君，劉 立.松遼盆地演化與海平面變化［M］.北京：地質出版社，1994.

［6］熊海河.松遼盆地南部天然氣勘探開發現狀及展望［J］.天然氣工業.2000，20（增刊）：1-2.