东濮凹陷地区东营组低熟原油地球化学特征及油源分析

张庆峰 沈忠民 罗小平 常振恒

(1.“气藏地质及开发工程”国家重点实验室(成都理工大学),成都 610059;2.中国石化中原油田分公司勘探开发科学研究院,河南濮阳457001)

图1 文留地区井位分布图Fig.1 Well location map of the Wenliu area

东濮凹陷中央隆起带北部的文留地区(图1)是东濮凹陷油气最富集的地区,已发现多套含油气层系并投入开发。目前的研究工作主要集中在古近系沙河街组(Es)油气藏,对于古近系东营组(Ed)油藏的认识还比较薄弱[1～8]。随着近年来东濮凹陷浅层油气勘探的不断深入,有必要对东营组原油的地球化学特征进行系统的研究。东濮凹陷北部地区浅层存在着丰富的次生油气藏,尤其是在东营组中发现了多套油层并已被钻井证实,在北部的濮卫、文留和河岸等地都有存在,其中文留地区最为富集。

1 油砂抽提物族组分及碳同位素特征

文留地区东营组原油黏度大、密度大,原油密度一般大于0.9 g/cm3。原油族组分具有芳烃与非烃的质量分数高、沥青质的质量分数低的特点,饱和烃一般在50%左右,非烃+芳烃为50%,沥青质一般小于5%。油砂抽提物族组分同位素在-28.1‰～-26.5‰之间,各组分同位素分馏效应较小。样品中饱和烃同位素变化范围为-27.3‰～-28.1‰,变化幅度小,仅有0.8‰,且最大分馏出现在饱和烃与芳烃之间：这与徐永昌(2001)等统计的未熟-低熟油特征[9]基本一致(表1)。

2 油砂抽提物饱和烃色谱特征

从梁2井色谱特征参数表(表2)可以看出：(1)CPI和OEP接近1,呈偶碳优势,原油一般来源于盐湖相的烃源岩。(2)Pr/Ph较小,在0.35左右,具有明显的植烷优势,为强还原环境。(3)一般小于0.50,说明原油中陆源有机质含量较高,可能以混合型为主的源岩有关。(4)主峰碳位置靠后,表明陆源有机质占有重要的比例及原油的热演化程度较低。文221与梁2井色谱特征参数变化较大,可能受到生物降解作用的影响。根据包建平等[10]研究,原油被生物降解正构烷烃系列优先被细菌利用消耗,此时姥鲛烷和植烷基本还没受影响,结果导致比值与比值增加;当生物降解作用达到一定程度以后,不但正构烷烃系列继续被消耗,而且植烷系列也开始被细菌消耗,结果致使Ph/nC18比值与比值下降,并且姥鲛烷较植烷对生物降解作用更为敏感。在文 221井深度为1896.08 m的样品,和与浅层其他2个样品差别比较大,表明在浅层生物降解作用更为强烈,浅层姥鲛烷和植烷都被细菌消耗;而在深度为1896.08 m的样品中姥鲛烷被细菌消耗。根据K.E.Peters等对生物降解原油降解级别的分类[11],我们把文221井东营组原油分为中等降解4～5级。从东营组油砂抽提物饱和烃色谱资料可以看出,井深在2 km左右是文留地区东营组生物降解门限深度。

3 油砂抽提物生物标志化合物特征

表1 文留地区东营组的油砂族组分及碳同位素特征表Table 1 The character of the race component and the carbon isotope of the oil sand of Dongying Formation in Wenliu

表2 文留地区东营组油砂饱和烃色谱特征Table 2 Chromatogram character of the saturated hydrocarbon of the oil sand of Dongying Formation in Wenliu

图2 梁2井、文221井东营组原油M/Z 191与M/Z 217特征Fig.2 The character of M/Z 191 and M/Z 217 of the crude oil of Dongying Formation from Well Liang 2 and Well Wen 221

文留地区东营组油砂抽提物藿烷系列M/Z 191(图2)指标分布特征总体表现为三环萜烷、四环萜烷含量低。其中以C23,C24,C25三环萜烷含量高三环萜烷呈升高的趋势。18α(H)-三降藿烷(Ts)大于17(H)-三降藿烷(Tm)。一般来讲,Ts与Tm受源岩有机质类型和成熟度双重因素的影响,随着原油的成熟度升高,Tm向Ts转化。东营组原油成熟度较低,Ts高于Tm主要是受源岩相的控制;重排藿烷含量低,奥利烷含量较高,γ蜡烷含量高;γ蜡烷为M/Z 191中第二高峰,仅次于C30藿烷;说明原油与盐湖相烃源岩有关。升藿烷的22S构型大于22R构型,甾烷为 0.29 ～ 0.30,表现为未熟-低熟原油的特征[13]。

根据文留地区文221、梁2井东营组油砂抽提物化验结果分析,两者油砂抽提物的饱和烃色谱差异较大。文221井东营组原油经历了中等程度生物降解,饱和烃生物标志化合物特征与梁2井极其相似,具有三萜烷含量低,γ蜡烷含量高,甾烷呈“V”字形分布的特征,并且甾烷S构型低于 R构型。这些特征表明文留地区东营组的原油主要来源于盐湖相的烃源岩;甾烷C2920S/(20S+20R)为0.29～0.30,表现为未熟-低熟原油的特征。

4 油源对比

4.1 萜烷特征对比

文留地区的源岩分别取自沙河街组第一段(Es1)和第三段(Es3),两者在三环萜烷、四环萜烷与藿烷特征方面相差较大(表3)。Es1源岩的三环萜烷和四环萜烷含量低,T/H小于0.1,三降霍烷比(Ts/Tm)大于1,重排藿烷含量低,莫烷含量高,缺乏C29Ts,γ蜡烷含量低,γ蜡烷/H30为0.13～0.33,升藿烷系列含量低,以后藿烷基本缺失。文128井Es3段泥岩Ts含量极高,Ts/Tm达7.65,C29Ts和重排藿烷含量较高,莫烷含量低,γ蜡烷含量异常高,γ蜡烷/高达1.52;该泥岩表现为超盐环境沉积的有机质,热演化程度较高。

文留中央隆起带文西断层附近的文255井、文256井Es3段泥岩三环萜烷、四环萜烷、γ蜡烷、奥利烷含量高的特点,与东营组原油萜烷特征基本相似,说明二者存在很好的亲缘关系。

4.2 甾烷特征对比

文留地区Es1段文164井与前参1井甾烷特征差异大(表4)。前者基本不含重排甾烷,/为和分布特征呈反“L”形,表现以水生生物为主的母源,说明有机质沉积时期该位置离物源区远,陆源高等植物有机质所占比例较少;后者泥岩的重排甾烷含量高,为和分布特征呈“L”形 ,表现以陆源有机质占绝对优势。中央隆起带东缘的文128井Es3段泥岩,重排甾烷含量极高,为和分布特征呈标准的“L”形,表现出水生生物有机质输入占绝对优势(图3)。

表3 文留地区东营组油砂抽提物与沙一、沙三段泥岩萜烷参数对比Table 3 The parameter comparison of the terpanes between the extractable matter in oil sand of Dongying Formation and the mudstone of Shahejie Formation in Wenliu

表4 文留地区东营组油砂抽提物与沙一、沙三段泥岩甾烷参数对比Table 4 The parameter comparison of the steranes between the extractable matter of oil sand of Dongying Formation and the mudstone of Shahejie Formation in Wenliu

通过梁2井和文221井东营组油砂与上述泥岩的甾萜烷特征对比,我们发现文西地区文164井与前梨园洼陷前参1井Es1泥岩地球化学特征与文留地区Ed组原油差别较大;文东地区文128井Es3段泥岩与文留Ed组油藏地球化学特征差异较大,油岩之间对比性差,亲源关系较远;文西地区的文255井、文256井Es3段泥岩地球化学指标与Ed组原油接近,有很好的亲源关系。

5 结论

a.文留地区东营组原油是高盐度沉积环境下形成的未熟-低熟原油,含油砂岩抽提物饱和烃的质量分数一般在50%左右、非烃+芳烃的质量分数为50%、沥青质的质量分数一般小于5%;饱和烃同位素变化范围为-27.3‰～-28.1‰之间,族组分之间的碳同位素分馏效应小。含油砂岩抽提物饱和烃色谱特征差别较大,这主要是由于原油不同深度时生物降解作用的程度有关。

图3 文留地区沙河街组泥岩甾、萜烷质量色谱图Fig.3 M ass chromatogram of the sterane and terpane in the mudstone from Shahejie Formation in the Wenliu area

c.油源对比表明文西地区Es3段泥岩与东营组油藏关系密切,具有较好的亲源关系。

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