准噶尔盆地乌夏地区稠油稠变过程及成藏特征

白振华

摘要：鸟夏地区稠油分布于距油源玛湖凹陷远距离的断裂上盘中生界超覆尖灭带上，与正常原油呈弧状分布。稠油具有高密度、高粘度、高沥青质、高酸值、低蜡、较高凝固点的特征，体现了生物降解原油的基本特征。根据其物性、地球化学特征将其稠变过程划分为4个阶段，其中长距离通过不整合面运移遭受水洗和生物降解是导致原油稠变的主要因素。其成藏主要与不整合和浅部正断层有关。

关键词：稠油；稠变过程；生物降解；成藏特征；成藏模式；准噶尔盆地；鸟夏地区

中图分类号：TEl22.3文献标识码：A

前言

准噶尔盆地西北缘是一个在晚石炭纪一三叠纪发育起来的NE向隐伏展布的大型叠瓦逆掩断裂带，在侏罗一白垩纪逐渐被掩埋成为向盆地内倾伏的前缘单斜，经历了完整的前陆盆地旋回及多个阶段的演化而形成现今的面貌。乌夏地区位于西北缘冲断带东段，截至2003年底，探明稠油含油面积12.5km²，石油地质储量3320×10⁴t，占整个盆地稠油储量的11％，占整个乌夏地区探明储量的20％。平面上主要分布于断裂带上盘超覆尖灭带上，在纵向主要分布于侏罗系下统的八道湾组和上统的齐古组。乌夏稠油藏有分布散，埋藏浅，构造简单，受构造及岩性控制，含油层系多等特点，多数稠油油层埋深在120—600m之间。

1稠油物性及地球化学特征

1.1物性及族组分

乌夏地区稠油密度最大值为0.9779g／cm³，最小值为0.9163/cm³，平均值为0.9484/cm³。八道湾组(J，6)稠油密度最大值为0.9679g/cm³，最小值为0.9163g／cm³，平均值为0.9369g/cm³；齐古组(J3g)稠油密度最大值为0.9779g／cm³，最小值为0.9495/cm³，平均值为0.9598g／cm³。乌夏稠油凝固点一般较高，八道湾组(J。6)稠油凝固点最大值为28℃，最小值为-11.5℃，平均值为8.25℃；齐古组(J.q)原油凝固点最大值为32qC，最小值为5℃，平均值为15.33℃。乌夏地区稠油粘度均在700 mPa·s以上，平均为2981.34 mPa·s；含蜡量都低于3.5％，平均1.91％，属于低含蜡油。酸值含量为0.39～7.84 mgKOH／g，平均为3.45mgKOH／g。

乌夏稠油饱和烃含量普遍小于40％，平均含量39.62％，芳烃平均含量16.96％，非烃平均含量26.38％，对比于正常原油饱和烃大量损失，非烃和沥青质明显富集。

总体上乌夏地区稠油有高密度、高粘度、高沥青质、高酸值、低蜡、较高凝固点的特征，体现了生物降解原油的基本特征。

1.2地球化学特征

一般情况下，蚀变作用产生的稠油正构、异构烷烃部分损失，色谱基线严重向上漂移，色谱残留峰主要为环烷烃。乌夏地区稠油正构烷烃几乎完全消失，姥鲛烷和植烷也严重缺失，胡萝卜烷也基本没有发现，说明其遭受了严重的降解。此外，甾、萜类环状化合物具有较好的稳定性和抗降解能力，保存相对较好，但不同类化合物在不同降解稠变过程中仍有区别。

1.2.1萜烷特征

乌夏稠油中三、四环萜烷、藿烷和伽马蜡烷的平均含量分别为56.70％、38.02％、5.28％，正常原油中三、四环萜烷、藿烷和伽马蜡烷的含量分别为38.37％、59.26％和2.46％，显然萜烷中藿烷的稳定性较低，经降解后其含量明显下降，而三、四环萜烷和伽马蜡烷相对耐生物降解，相对含量呈增加趋势。乌夏稠油中多数显示25一降藿烷系列化合物，其中部分稠油25一降藿烷系列化合物遭受严重降解，部分稠油中25一降藿烷系列化合物已经消耗殆尽，说明其遭受了较严重的降解。另外，从伽马蜡烷指数高达0.77，平均为0.49，m(Ts)／m(Tm)最大为6.57，平均为3.5来看，也表明乌夏稠油是由高成熟度原油经受降解稠变而成。

1.2.2甾烷特征

乌夏稠油妊甾烷平均含量为34.26％、重排甾烷为20.70％、规则甾烷为44.31％，与未降解正常原油比较其妊甾烷、重排甾烷含量分别增加27.27％、5.12％，规则甾烷含量则相对减少19.63％，因为生物降解过程中规则甾烷最容易被降解。m／z217质量色谱图中重排甾烷表现为C29为主峰的上升型分布C_{272829，甾烷C29omta20S／(20s+20R)指数平均值为0.594，C29αββ／(C29ααα+C29αββ)指数平均值为0.503，表明其具有较高成熟度。在乌夏地区生物降解油中孕甾烷和升孕甾烷的降解程度相对较弱，与规则甾烷和重排甾烷相比，原油发生生物降解之后孕甾烷和升孕甾烷的含量出现了异常高的现象。}

2稠油稠变过程

原油稠变是一个与研究区的构造运动有关的动态过程。乌夏地区经历多期构造运动、地层剥蚀厚度大，不整合发育，后期浅部正断层部分断达地表，导致原油轻质组分散失，遭受地表水淋滤和生物降解发生原油稠变。根据饱和烃色谱、质谱特征，正、异构烷烃和生物标志化合物降解程度，三环萜烷和孕甾烷等的含量，将乌夏地区原油降解稠变过程划分为以下4个阶段。

(1)轻度降解阶段。饱和烃色谱基线上漂，已经表现出一定的稠变，正、异构烷烃部分消失，表现为单前峰型或双峰型(图1a、b)，烷烃的高碳数部分含量低于低碳数部分，异构烷烃含量升高，萜、甾烷烃无明显变化。全烃色谱图中三环萜烷含量小于45％，孕甾烷含量小于10％。

(2)中度降解阶段。此类原油正构、异构烷烃全部被降解，稠变程度较高，饱和烃色谱图表现为后峰型，藿烷、规则甾烷和重排甾烷遭受降解图1c、d、e)，25一降藿烷系列化合物较完整(图1f)。全烃色谱中三环萜烷含量为45％～70％，孕甾烷含量为10％～25％。

(3)高度降解阶段。藿烷被严重降解，规则甾烷和重排甾烷中度降解(图1g、h)，25一降藿烷系列化合物损失殆尽。全烃色谱图中三环萜烷含量为75％90％，孕甾烷含量为30％～70％。

(4)过降解阶段。孕甾烷发生较重降解，藿烷、规则甾烷和重排甾烷严重降解或已经损耗殆尽(图1i、j)，全烃色谱图中三环萜烷含量大于90％。

3稠化与成藏模式

乌夏地区稠油组分损失严重，反映其成因主要是由于后期保存条件差或遭受破坏，导致轻组分散失、遭受生物降解或氧化作用。该区稠油油

藏主要分布于侏罗系，在白垩系也发现了沥青脉和油砂，推测主要形成于燕山期。侏罗纪晚期受燕山构造运动影响，乌夏地区受挤压抬升，造成下侏罗统八道湾组的超覆不整合，中侏罗统不同程度的剥蚀，以及上侏罗统齐古组超覆不整合于三叠系。同时深部断裂再次活动，油气沿断裂向上运移至侏罗系底部不整合后，一部分油气沿不整合面向断裂带上盘超覆尖灭带运移；一部分油气沿后期形成的张性正断层进入侏罗系或散失地表。沿不整合运移至尖灭带的油气由于缺少封盖条件，轻组分不断散失，同时遭受水洗和生物降解作用不断稠变，形成稠油带，乌夏地区断裂带上盘稠油大部分是这种成因，这已被勘探成果所证实。沿正断层运移的油气，进入上盘超覆带的一些断块型圈闭以及超覆沉积的地层圈闭中，由于埋藏浅，温度和压力低，系统处于开启状态，生物细菌活动频繁，加上地表水沿断裂渗入，导致水洗、氧化和生物降解等作用，轻质组分大量散失，在断层遮挡下，形成了现今油藏的分布格局；散失地表的部分油气组分大量散失，形成沥青脉，乌尔禾地区沥青村附近的沥青脉与凤城地区魔鬼城内沥青脉即为该成因。

4成藏后期中的作用

稠油本身是一种重要的油气资源，另外，稠油对晚期的成藏还具有重要的封堵作用，可以充当遮挡物，阻止油气的散失或遭受进一步破坏。乌夏地区稠油油藏多为断层遮挡的地层一岩性油藏，原油在运移稠变的过程中沥青质含量增加，部分滞留于断裂带和不整合内，占据了断裂和不整合中的空间，使得断裂与不整合的渗透性变差，形成封堵，在与适当的构造背景相配合形成封堵圈闭。这样，后期运移来的正常原油在早期稠油的封堵下，在有利的圈闭内聚集成藏。白垩纪末期燕山Ⅲ幕运动导致浅部油气重新调整，是乌夏地区最晚一次成藏，油气沿不整合和部分活动断裂发生运移，在稠油遮挡下成藏。因此，稠油封堵作为一种封堵类型对乌夏地区后期油气成藏起到了重要的封堵作用。例如夏9井区侏罗系油藏，位于八道湾组底部，构造背景为一端倾伏的鼻状构造，储层为冲积扇相的厚层砂砾岩体，与上倾方向的夏64井、夏49井八道湾组底部砂砾岩体连通，且无明显的岩性边界，夏49井在1371～1387m处的稠油密度为0.9319g／cm^{3，其下部尽管未试油，但有很强的荧光显示，推测也是稠油层，或者残留部分稠油沥青物质，对下倾方向上的稀油起遮挡作用。}

5结论

(1)乌夏地区稠油体现了生物降解原油的基本特征，根据饱和烃色谱、质谱特征，正、异构烷烃和生物标志化合物降解程度，三环萜烷和孕甾烷等含量，将乌夏地区原油降解稠变过程划分为4个阶段。

(2)乌夏地区稠油的稠化模式主要有2种：与不整合相关的水洗和生物降解作用不断稠变，形成稠油带；与正断层相关的生物细菌活动和水洗、氧化和生物降解等作用发生稠变。

(3)由于原油在运移稠变的过程中会形成一些沥青物质，加强了断层和不整合的封堵能力，稠油封堵对乌夏地区后期油气成藏起到了重要的作用。

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