文昌13-1/2油田原油地球化学特征研究

康 凯 ,冯 敏

(中海石油(中国）有限公司天津分公司,天津 300452）

文昌13-1/2油田原油地球化学特征研究

康 凯 ,冯 敏

(中海石油(中国）有限公司天津分公司,天津 300452）

运用族组分、色谱、色谱—质谱等地化测试手段,总结了文昌13-1/2油田原油物性、母质类型及成熟度等地化特征,并分析了原油的来源。认为文昌13-1/2油田原油为典型的低硫、中高蜡陆相油源特征的正常成熟原油,推断原油主要来自文昌B凹陷文昌组滨浅湖相烃源岩。

文昌13-1/2油田;地球化学特征;原油来源

珠三拗陷位于珠江口盆地西部,面积1.1×104km2,是中国海上重要的含油气地区之一。珠三拗陷是一个北缓南陡的半地堑式裂谷盆地。拗陷由文昌A凹陷、文昌B凹陷、文昌C凹陷、琼海凹陷、阳江A凹陷及琼海凸起、阳江低凸起7个次级单元组成。拗陷内地层从下至上分别为:古新统神狐组、始新统文昌组、下渐新统恩平组、上渐新统珠海组、下中新统珠江组、中中新统韩江组、上中新统粤海组。拗陷的主要烃源岩有文昌组湖相泥岩和恩平组湖沼相煤系地层。其中,文昌组地层主要为中深湖相沉积和滨浅湖相沉积,以生油为主,是拗陷重要的油源岩。恩平组煤系地层主要为湖沼相沉积,以生气为主,兼产少量轻质油。自1984年勘探以来,已经在珠三拗陷内成功发现了一系列含油气构造和油气田。其中,在1997年勘探成功的文昌13-1和文昌13-2合计地质储量达4 000多万吨,具备商业开采价值。

一般而言,烃源岩的有机组成和沉积环境是影响原油组成的内在因素;而原油在成藏过程中经历的次生变化也在很大程度上影响着原油的组成和性质。因此,对原油组成的认识,可以为原油的形成过程、聚集历史和演化变迁提供重要的地质和地球化学信息。本文旨在通过对文昌13-1/2油田开展原油地球化学研究,揭示该地区的原油特征及形成、聚集规律,以期为油田周边的滚动勘探开发提供指导。

图1 珠三拗陷油气分布示意Fig.1 Hydrocarbon distribution of Zhusan depression

1 实验条件

本研究所用实验条件如下:

饱和烃 GC:HP公司 HP6890GC/Hpchemstation,HP-5,25 m×0.25 mm×0.25μm毛细柱。载气:1.1 mL/min,Det(FID）:300℃,进样器:300℃。Oven:60 ℃(恒 2 min）,以 5 ℃/min升至 300℃/min(恒 30 min）,Split。

饱和烃 GC/MS:HP公司 HP6890GC/5973MS配有 G15/2A自动进样器:HP5-MS,30 m×0.25 mm×0.25μm毛细柱。载气He:1 mL/min,进样器温度300 ℃,进样方式:PSL,脉冲压力:18 psi,脉冲时间1.0 min,柱温为 50 ℃(恒 2 min）,以 20 ℃/min升至100℃/min,再以3℃/min升至300℃/min(恒 17 min）。

芳烃 GC/MS:HP公司 HP6890GC/5973MS配有G15/2A自动进样器:HP5-MS,30 m×0.25 mm×0.25μm毛细柱。载气He:1 mL/min,进样器温度280 ℃,进样方式:PSL,脉冲压力:18 psi,脉冲时间为1.0 min。柱温为60 ℃(恒2min）,以8 ℃/min升至150℃/min,再以4℃/min升至320℃/min(恒 10 min）。

2 结果与讨论

2.1 原油宏观组成特征及其地球化学意义

原油的物性和族组成特征是原油平均化学组成的综合表现,跟原油的成藏地质过程及油藏在保存时间内所经历的物理化学和生物化学作用过程紧密相关。

2.1.1 原油物性特征

文昌13-1/2油田的原油呈黑色,常温下流动性差。由表1可见,文昌13-1/2油田原油密度分布于0.78～0.83之间,属中质原油;含硫量界于0.07%～0.12%之间,属低硫原油;含蜡量界于5.01%～9.89%之间,属中高蜡原油,具有陆相生源油低硫、高蜡的典型特征。

2.1.2 原油族组成特征

由表1可见,文昌13-1/2油田原油的饱和烃含量大于50%,而沥青质含量小于10%,具有陆相生源富饱和烃、贫沥青质的特征。各油样的族组成分布如图2所示。由图2可以看出,文昌13-1/2油田原油的族组成分布具有较好的相似性。

综合上述原油物性及族组成资料,文昌13-1/2油田原油均具有陆相生源特征,且宏观组成特征相似性较好,说明文昌13-1/2油田原油可能来自同一烃源岩或成因相似,且具有相似的成藏特征。

表1 文昌13-1/2油田原油的宏观组成特征Tab.1 Macroscopic compositional properties of the crude oil of Wenchang13-1/2 oilfields

图2 文昌13-1/2油田原油族组成分布Fig.2 Group composition of the crude oil of Wenchang 13-1/2 oilfields

2.2 原油色谱分布特征

气相色谱图中蕴藏着很多有用的地质信息,包括原油的母质来源、热演化程度、沉积环境及次生变化等。从表2和图3可以看出,文昌13-1/2油田原油的正构烷烃大都界于nC11～nC35之间,碳数分布范围较宽;分布形态为单峰前峰型,主峰碳数为C15～C17;低碳数分子含量较高,nC21-/nC22+值界于2.37～5.60;CPI和OEP分别界于0.99～1.17和0.95～1.05之间,无奇偶优势。结合前面原油的宏观性质及族组成分布,初步判断文昌13-1/2油田的原油生源以陆源高等植物为主,随着成熟度的增高,轻重比增大,主峰碳前移,奇碳数优势消失。

Pr/Ph比值是一个反映沉积环境氧化、还原条件的指标。一般而言,湖相原油形成于还原环境,Pr/Ph比值界于1～3之间;湖沼相原油形成于弱氧化—还原环境,Pr/Ph＞3;煤系地层中 Pr/Ph值会更高[1,2]。文昌13-1/2油田原油的Pr/Ph值界于2.38～3.29之间,落入湖相范围。

表2 文昌13-1/2油田原油饱和烃气相色谱参数Tab.2 GC parameters of saturated hydrocarbons of the crude oil of Wenchang 13-1/2 oilfields

图3 文昌13-1/2油田部分原油饱和烃气相色谱图Fig.3 GC chart of saturated hydrocarbons of crude oil of Wenchang 13-1/2 oilfields

2.3 原油饱和烃生物标志物及芳烃的地球化学特征

以文昌13-1/2油田原油的饱和烃和芳烃GC/MS分析资料为基础,主要就原油的形成环境及成熟度展开研究。原油色质参数见表3,典型色质图见图4。

表3 文昌13-1/2油田原油色质参数Tab.3 GC-MS parameters of saturated hydrocarbons of the crude oil of Wenchang 13-1/2 oilfields

图4 文昌13-1-1井1 412～1 420 m油样M/Z191、M/Z217色质图Fig.4 GC-MS chart of 1 412-1 420 m oil sample M/Z191、M/Z217 in WC13-1-1 well

C27-C28-C29α α α(R）甾烷的相对组成是较好的生源指标参数。较高的C27甾烷和C28甾烷是低等水生生物输入的标志,而高的C29甾烷通常代表生源以陆生高等植物为主[3,4]。文昌13-1/2油田原油的规则甾烷以C29甾烷为主,其相对含量高达65%以上,而 C27甾烷和 C28甾烷相对丰度很低,两者相对含量均小于20%,由此可以看出,原油母质组成中可能有较大比例高等植物的输入。

奥利烷一般作为陆生高等植物输入的标志。在文昌13-1/2油田的原油中检测到一定丰度的奥利烷,奥利烷/C30霍烷的比值界于0.14～0.20之间。

从文昌13-1/2油田原油的色谱—质谱资料中也发现了一定的水生生物的表征。该区原油中含有较高丰度的C29Ts和C30重排藿烷,这两类化合物通常在湖相沉积环境中较丰富,而在湖沼沉积环境中几乎没有[5]。另外从该区原油中检测到了一定丰度的4-甲基甾烷,其4-甲基甾烷/藿烷比值大于0.2。众所周知,4-甲基甾烷主要发现于湖相有机质中,而在湖沼地层缺乏。除此以外,还检测到了一定含量的伽马蜡烷,该化合物是盐湖沉积环境的标志物,而湖沼沉积环境温暖潮湿、雨量充沛,不大可能形成干旱气候条件下才可能形成的盐湖沉积环境,从而湖沼相地层中几乎没有伽马蜡烷。所以我们排除文昌13-1/2油田的原油来自恩平组湖沼相地层的可能。从原油中可以检测到特殊树脂化合物“W、T”,但是其含量较低,综合推断文昌13-1/2油田的原油主要来自文昌B凹陷文昌组滨浅湖相烃源岩。

至于原油的成熟度,由该区原油的 C32藿烷22S/22R,C29甾烷 20S/20S+20R 和β β/α α+β β参数可以看出文昌13-1/2原油已进入成熟阶段,而较高的 Ts/Tm和8β补身烷/8α补身烷也指示该区原油属于正常成熟原油。按照Radke等提供的甲基菲指数MPI1与镜质体放射率 Ro的换算公式知,原油的成熟度相当于 Ro为0.85%～0.95%。综合以上各类成熟度参数和饱和烃气相色谱,可清楚地看出该区原油属正常成熟原油,是烃源岩生油高峰阶段的产物。

3 结论

文昌13-1/2油田的油藏地球化学研究表明,该区原油低硫、中高蜡,具有陆相油源的典型特征;综合饱和烃、芳烃生物标志物等地球化学特征,推断该区原油主要来自文昌B凹陷文昌组滨浅湖相烃源岩;综合各类成熟度参数和饱和烃气相色谱,该区原油是烃源岩生油高峰阶段的产物,属正常成熟度原油。

[1]K.E.彼得斯,J.M.莫尔多万.生物标记化合物指南[M].姜乃煌,张水昌,林永汉,等译.北京:石油工业出版社,1995.

[2]王培荣,周光甲.生物标志物地球化学(石油地质家培训讲义）[M].江汉石油学院分析测试研究中心.

[3]曾宪章.中国陆相原油和生油岩中的生物标志物[M].甘肃兰州:甘肃科学技术出版社,1989.

[4]陈建平,王东良,秦建中,等.银根—额济纳旗盆地原油的发现及其地球化学特征[J].地球化学,2001,30(4）:335-342.

[5]朱翠山,郭稚弧,包建平,等.三塘湖盆地煤成油地球化学特征[J].江汉石油学院学报,2001,23(1）:9-13.

The study of geochemistry characteristics of the oil of Wenchang 13-1/2 oilfields

Kang Kai,Feng Min
(Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin300452）

By using group analysis,chromatography,chromatography-mass spectrometry and other meansof testing and research,the geochemical characteristics of Wenchang 13-1/2 oilfields such as crude oil properties,parent material types and maturity are summarized,and crude oil sources are analysed.The crude oil of Wenchang 13-1/2 oilfields are typical terrestrial source rock with the characteristicsof low sulfur,high wax,and normal maturity,which are inferred mainly come from shallow lacustrine source rocks of Wenchang Group in Wenchang B depression.

Wenchang 13-1/2 oilfields;geochemistry characteristics;oil resources

TE135+.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2011.01.048

1008-2336(2011）01-0048-05

2010-09-09;改回日期:2010-11-04

康凯,男,1978年生,2003年毕业于江汉石油学院,获硕士学位,主要从事油气田开发方面研究。E-mail:kangkai@cnooc.com.cn。