利用含氮化合物的分布探讨潜北周返断裂构造带的油气注入点

何小亢，刘 明，曾立波

(1.武汉大学电子信息学院，湖北武汉 430072;2.江汉油田 勘探开发研究院，湖北武汉 430223)

利用含氮化合物的分布探讨潜北周返断裂构造带的油气注入点

何小亢1，刘 明2，曾立波1

(1.武汉大学电子信息学院，湖北武汉 430072;2.江汉油田 勘探开发研究院，湖北武汉 430223)

根据含氮化合物的分布特征，对周返断裂构造带各层位原油注入点位置与油气运移特征进行研究。结果表明：含氮化合物总含量在周11井到周13井之间呈现为高值，屏蔽型二甲基咔唑明显富集，1，8－/2，7－DMC等比值参数均有所增加，原油的注入位置位于周11井至周13井之间;以这两口井的区域为中心，洼陷内生成的油气向地层抬升方向上发生明显运移，表现出短距离侧向运移的特征，决定了研究区油气运移聚集模式主要为自生自储的成藏模式。

周返断裂带;生物标志化合物;含氮化合物;油气运移

潜北周返断裂带从1967年开始地震勘探工作，经历了普查、详查和精查3个阶段。先后发现和落实了曾家滩背斜、江家台背斜、刘家土地断鼻和后湖断鼻等局部小构造，分别在、及油组获得高产油气流。该地区的油藏类型主要有被断层复杂化的背斜式油藏、断鼻油藏，还有岩性－构造油藏、盐脊鼻状油藏等。研究表明［1］，研究区烃源岩有机质类型好，演化主要以未成熟－低成熟为主，生成的油气主要为中质稀油。地面原油密度为0.859～0.923 g/cm3，黏度为20～145 mPa·s，凝固点为26～35 ℃。前人尝试运用镍卟啉、饱和烃参数等研究油气运移充注方向，由于其低演化、运移距离相对较近的特征，均未取得明显成效。原油中含氮化合物分布研究技术的出现为解决这一问题带来了契机。笔者根据含氮化合物的分布特征，对周返断裂构造带各层位原油注入点位置与油气运移特征进行研究。

1 区域地质特征

周返断裂构造带位于潜江凹陷中部，自北东－南西向横跨了北西向的王场－光明台背斜带南端、蚌湖－周矶－扬市向斜带南段和西南斜坡带的中部(图1)。东部属于王场－光明台背斜带南段延倾没处与潜江构造西部袁桥鼻状构造向西南倾伏的交汇部位，西部为一向西南方向抬升的斜坡，直至丫新低凸起中段的东侧。周矶和返湾湖断层是研究区北东走向的两条主要断裂，均为同沉积断层。周返断裂构造带实质上是一个北西－南东向区域构造起伏背景上被北东向周矶和返湾湖断裂带所复杂化的北西向断裂构造带［1］。

图1 周返断裂带区域构造Fig.1 Regional structures in Zhoufan fault zone

2 样品与试验

选择潜北周矶洼陷内的潜三段、潜四段原油样品，经二步法(图 2)分离出中性含氮化合物后［2－6］由Agilent6890N－5973N色谱－质谱联用仪检测。色谱柱为HP－5MS弹性熔融石英毛细柱(25 m×0.25 μm×0.2 mm)，载气为氦气。柱升温程序为60℃恒温2 min，8℃/min升温至150℃，再以4℃/min升温至320℃，恒温10 min，进样口温度为300℃，为脉冲无分流进样方式。电子能量是70 eV，离子源温度是230℃，色谱－质谱接口温度为230℃，多离子扫描方式，样品中加入苯基咔唑为内标［7－10］。

图2 含氮化合物分离流程Fig.2 Flow chart for separation of nitrogenous compounds

3 结果分析

3.1 周矶洼陷烃源岩地质特征

周矶洼陷的上升盘和下降盘烃源岩的生烃母质类型好，多为Ⅰ型、Ⅱ1型的生烃母质(表1)，有机质丰度较高，转化率高，具有良好的成油物质基础和条件。油源对比研究［1］表明，研究区的烃源岩与原油有密切的亲缘关系，同时潜三段和潜四段砂岩与低成熟、未成熟的烃源岩呈不等厚互层式分布，为油气运移创造了良好的运移通道。

表1 周矶洼陷烃源岩评价结果Table 1 Evaluation on source rocks in Zhouji depression

3.2 原油同源性分析

在周矶油田和高场油田原油的饱和烃参数中，各原油的异戊二烯类烷烃参数基本相同，植烷优势明显，共同表现为w(Pr)/w(Ph)低，都小于10%，w(Ph)/w(nC18)较高，均大于70%，各样品点之间非常接近(图3)，表明这些原油同属于盐湖相沉积环境的产物［11］。

从生物标志化合物甾烷参数对比分析(表2)，代表水生浮游生物生源的C27－20R胆甾烷相对含量为35% ～40%，代表高等植物生源的C29－20R豆甾烷相对含量约为33%，各原油的w(Ts)/w(Tm)基本相同，w(伽马蜡烷)/w(C30藿烷)一般大于1.20，说明周9井、周11井、周13井、周21井Eq41油组原油均为同源石油［1］。

图3 周返断裂带和高场油田原油异戊二烯类烷烃对比图Fig.3 Comparison of isoprene alkane of crude oil between Zhoufan fault zone and Gaochang Oilfield

高3斜－1井原油的甾烷、萜烷参数与高场油田的高12井、高29B井的参数基本相同，只是周30井原油成熟度稍低而高场油田的原油成熟度稍高，母质参数也有差别，但总体上两口井的原油同源。

表2 周返断裂带原油生物标记化合物参数Table 2 Parameters of biomarker compounds of crude oils in Zhoufan fault zone

3.3 油气运移特征分析

原油生物标志化合物参数如w(三环萜烷)/w(藿烷)、C29甾烷异构化参数等不仅受母质影响，而且受成熟度的控制。研究表明，在周矶洼陷内，原油均为未成熟－低成熟原油(见表2)，无论是上盘原油还是下盘原油，这些原油的生标运移参数都主要受成熟作用控制(图4)，运移效应较差，所以在此区域生标化合物参数不能用以研究和指示油气运移。

图4 周返断裂带原油C29甾烷参数指示运移效应图Fig.4 Crude oil C29steranes parameters indicating migration effect in Zhoufan fault zone

随着油气的运移，屏蔽型的二甲基咔唑由于受岩石的吸附作用较弱，相对半裸型、全裸型的二甲基咔唑呈现富集的趋势，Eq41油组的油气运移也有这样的特点(表3，其中总含量表示含氮化合物绝对量，1，8－/2，7－DMC 表示 1，8－二甲基咔唑与 2，7－二甲基咔唑含量比值，1，8－/2，6－DMC 表示 1，8－二甲基咔唑与 2，6－二甲基咔唑含量比值，1，8－/1，4－DMC 表示1，8－二甲基咔唑与 1，4－二甲基咔唑含量比值，1，8－/∑NEX'S－DMC表示1，8－二甲基咔唑与全裸露二甲基咔唑含量之和比值，［a］/(［c］+［a］)表示苯并［a］咔唑与苯并［a］咔唑苯并［c］咔唑含量之和比值。)，随着油气从周11 井向周 9 井运移，1，8－/2，7－DMC 值从 0.98 增加到 1.05，1，8－/∑NEX’S－DMC值从0.37增加到0.38，而在相反方向的周13井向周21 井油气运移过程中，1，8－/2，7－DMC 从 0.87 增加到 0.91，1，8－/∑NEX'S－DMC 值也从 0.33 增加至0.36。对于苯并咔唑系列化合物，近线性苯并［a］咔唑比圆球状的苯并［c］咔唑易于穿过储层孔隙进行运移，相比之下前者的扩散速度远高于后者，所以w(苯并［a］咔唑)/w(苯并［c］咔唑 +苯并［a］咔唑)会随着有效运移距离的增加而增加。在周返断裂带，这一现象表现也较为明显，［a］/(［a］+［c］)从周11井的0.54增加到周9井的0.55，从周13井的0.46增加到周21井的0.52，反映出油气运移方向自周11井、周13之间向东西两个方向发生了运移。

图5 周返断裂带油组原油含氮化合物总量分布Fig.5 Distribution of total content of nitrogenous compounds inoil set of Zhoufan fault zone

表3 周返断裂带含氮化合物运移参数Table 3 Parameters of nitrogenous compounds indicating hydrocarbon migration in Zhoufan fault zone

从高3斜－1井和高场油田的原油中含氮化合物总含量分布上看，高3斜－1井的为195.86×10－6，在高 12 井为 101.98 ×10－6，而在高 29B 井则为89.82×10－6，从总含量降低的方向上分析，明显指示出油气从高3斜－1井向高场地区发生了运移。在周30井，含氮化合物总含量却只有49.74×10－6，比高场油田的还低，所以从含氮化合物总含量的分布上也说明了高场地区的原油不是从周30井方向运移过来的，而是来自周矶洼陷的下降盘，分析原因，可能在周30－1与高场油田中间存在干带阻挡了上盘油气的运移。

图6 周返断裂带及高场油田油组原油中含氮化合物总量分布Fig.6 Distribution of total content of nitrogenous compounds of crude oil in oil set in Zhoufan fault zone and Gaochang Oilfield

本区的主控断层周矶－返湾湖断层，产生于晚始新世，渐新世活动强烈，对该区构造的形成起着重要的作用，虽有一定的分隔性，但同时也是油气运移的有效通道。周11井至周13井一带处于周矶洼陷的低部位，在此区域烃源岩更易于进入成熟门槛和生成油气，而生成的油气则可以沿地层抬升方向或沿断层发生运移。本区的砂岩储层物性较好，油组和油组储层孔隙度为18% ～30%，渗透率为(20～1200) ×10－3μm2，油气可以就近运移聚集成藏，由此决定了本区的油气成藏模式主要为自生自储(图7)，在本区的油气勘探上，主要寻找自生自储的油气藏。

图7 周12井至周9井油藏剖面Fig.7 Hydrocarbon profile from well Zhou 12 to Zhou 9

4 结论

(2)总体上，周返断裂带上的油气主要来自于周矶生油洼陷中心，并沿地层抬升方向进行运移，反映出生油洼陷对油气的控制明显。

［1］江继纲，彭平安，傅家谟，等.盐湖油气的形成、演化和运移聚集［M］.广东：广州科技出版社，2004.

［2］王铁冠，李素梅，张爱云，等.利用原油含氮化合物研究油气运移［J］.石油大学学报：自然科学版，2000，24(4)：83－86.

WANG Tie－guan，LI Su－mei，ZHANG ai－yun，et al.Oil migration analysis with pyrrolic nitrogen compounds［J］.Journal of the University of Petroleum，China(Edition of Natural Science)，2000，24(4)：83－86.

［3］LI Mao－wen，YAO Huan－xin，STASINK L，et al.Effect of maturity and petroleum expulsionon pyrrolic nitrogen compound yields and distributions in Buvernay formation petroleum souse rocks in central Alberta，Canada［J］.Org Geochem，1997，26(11/12)：731－744.

［4］黎茂稳.油气二次运移研究的基本思路和几个应用实例［J］.石油勘探与开发，2000，27(4)：11－19.

LI Mao－wen.Quantification of petroleum secondary migration distances：fundamentals and case histories［J］.Petroleum Exploration and Development，2000，27(4)：11－19.

［5］王培荣.非烃地球化学和应用［M］.北京：石油工业出版社，2002.

［6］朱扬明，傅家谟，盛国英，等.塔里木盆地不同成因原油中吡咯化合物的地球化学意义［J］.科学通报，1997，42(23)：2528－2531.

ZHU Yang－ming，FU Jia－mo，SHENG Guo－ying，et al.Geochemical significance of different causes of pyrrole nitrogen compounds of crude oil in Tarim Basin［J］.Chinese Science Bulletin，1997，42(23)：2528－2531.

［7］张敏，梅博文，向廷生.原油中的咔唑类化合物［J］.科学通报，1997，42(22)：2411－2414.

ZHANG Min，MEI Bo－wen，XIANG Ting－sheng.Carbazole in oil［J］.Chinese Science Bulletin，1997，42(22)：2411－2414.

［8］包建平，马安来.原油中烷基酚和中性含氮化合物的快速分离与分析［J］.江汉石油学院学报，1998，20(2)：21－26.

BAO Jian－ping，MA An－lai.Rapid separation and analysis of Phenols and Neutral Nitrogen compounds in crude oils［J］.Journal of Jianghan Petroleum Institute，1998，20(2)：21－26.

［9］李素梅，刘洛夫，王铁冠.生物标志化合物和含氮化合物作为油气运移指标有效性的对比研究［J］.石油勘探与开发，2000，27(4)：95－98.

LI Su－mei，LIU Luo－fu，WANG Tie－guan.Comparative study of the effectiveness of biomarker and Nitrogen－containing compounds for the effectiveness of hydrocarbon migration［J］.Petroleum Exploration and Development，2000，27(4)：95－98.

［10］李素梅，王铁冠，张爱云.原油中吡咯类化合物的地球化学特征及其意义［J］.沉积学报，1999，17(2)：312－317.

LI Su－mei，WANG Tie－guan，ZHANG Ai－yun.Geochemistry characteristics and significance of the Pyrrolic compounds in petroleum［J］.Acta Sedimentologica Sinica，1999，17(2)：312－317.

［11］侯读杰，王铁冠，孔庆云，等.松辽盆地朝长地区原油的地球化学特征［J］.石油大学学报：自然科学版，1999，23(2)：27－29.

HOU Du－jie，WANG Tie－guan，KONG Qing－yun.et al.Geochemical characteristics of crude oils in Chaochang region，Songliao Basin［J］.Journal of the University of Petroleum，China(Edition of Natural Science)，1999，23(2)：27－29.

［12］侯读杰.混源油运移方向的地球化学识别［J］.石油大学学报：自然科学版，2002，24(4)：87－90.

HOU Du－jie.Determination of migration direction of mixed petroleum by using geochemical method［J］.Journal of the University of Petroleum，China(Edition of Natural Science)，2002，24(4)：87－90.

Discussion of hydrocarbon charging point in Zhoufan fault zone of northern Qianjiang area based on distribution of nitrogen compounds

HE Xiao－kang1，LIU Ming2，ZENG Li－bo1
(1.Electronic Information School of Wuhan University，Wuhan 430072，China;2.Research Institute of Exploration and Development，Jianghan Oilfield，Wuhan 430223，China)

Based on the distribution characterization of nitrogen compounds，the crude oil charge position and migration characterization in each layer of Zhoufan fault zone were studied.The results show that the total nitrogenous compounds content from wells Zhou 11 to Zhou 13 is high and screened dimethyl carbazole tends to concentrate with 1，8－/2，7－DMC values increasing significantly.The hydrocarbons are charged between wells Zhou 11 and Zhou 13.Around the area of the two wells，the hydrocarbon generated in the depression migrates towards the stratigraphically uplifting direction，as it is characterized by laterally migrating for a short distance，and it determines that the migration and concentration of hydrocarbon in this area is self－generated and self－accumulated model.

Zhoufan fault zone;biomarker;nitrogenous compound;hydrocarbon migration

P 632.8;TE 122.12

A

10.3969/j.issn.1673－5005.2012.02.007

1673－5005(2012)02－0039－06

2011－07－19

中国石油科技创新基金项目(2009D－5006－01－06)

何小亢(1984－)，男，(汉族)，山东济南人，博士研究生，主要从事油气地质研究。

(编辑 徐会永)