梨树断陷秦家屯－七棵树油田原油饱和烃地球化学特征研究

曾威，张敏，刘海钰 （长江大学地球环境与水资源学院，湖北 武汉430100）

松辽盆地是中国东部大型中、新生代沉积盆地，是我国最大的陆相含油气盆地之一。梨树断陷位于松辽盆地东南隆起区的南部，是一个晚侏罗世至早白垩世早期发育的断陷盆地，属于一独立的生烃坳陷。秦家屯油气藏位于梨树断陷东部斜坡区秦家屯构造上，为北东走向大型鼻状构造，该构造带上浅层泉头组 （K1q）和登娄库组 （K1d）是秦家屯地区的主力产油层系。七棵树油田沙河子组 （K1sh）油气藏位于梨树断陷中央隆起带边缘，西邻十屋油田，东临秦家屯油田。

松辽盆地梨树断陷秦家屯－七棵树油田的勘探程度较低，勘探前景广阔。目前已有关于梨树断陷沉积相储层特征以及资源评价、烃源岩评价、成藏期次、油砂的地球化学特征等方面的报道［1～6］，但是有关秦家屯－七棵树油田原油地球化学特征及成因类型未见报道。针对油气成藏过程中的地球化学特征等基础性研究程度低，研究不够系统，现有的有些认识有待深入探讨。从而对该区油源认识不清，严重限制了该区的油气勘探进程，因此，通过研究秦家屯－七棵树油田原油的地球化学特征及其成因分类，找出该区主要油源岩，具有一定的勘探指导意义。

1 样品与试验

采集了27个位于秦家屯－七棵树地区的原油样品，其中22个样品分布在秦家屯油田SN106、SN107、SN121、SN122、SN142、SN143和SN106区块的K1q和K1d，5个样品分布于七棵树油田SW8井、SW9井、SW11井的K1sh。对研究区原油样品进行了族组分分离和饱和烃生标GC－MS分析。色质分析条件：仪器为Agilent 6890N色谱仪和5975IMSD质谱仪联用，色谱柱为HP－5MS石英弹性毛细管柱 （30m×0．25mm×0．25μm）；进样器温度为300℃，恒温脉冲不分流进样；载气为氦气，流速为1．0ml／min。升温程序为：先50℃恒温1min，然后以20℃／min的升温速率从50℃至100℃，最后再以3℃／min的升温速率升至315℃，并在这个温度恒温18min。质谱电离方式为EI，电子能量为70eV，接口温度为280℃，采用Scan－SIM数据采集模式，原子质量全扫描范围50～550amu。

2 原油物性特征

分析样品中，绝大多数原油颜色为黑色，少数为黄色，主要集中分布秦家屯油田的K1q和七棵树油田K1sh。根据秦家屯－七棵树油田原油物性分析数据统计，绝大多数原油密度介于0．83～0．90g／cm3（20℃）；原油含蜡量较高，含蜡质量分数普遍介于19．1%～39．56%之间，属于高蜡原油；原油黏度集中在6．26～24．77mPa·s（50℃），原油凝固点均在11～24℃之间；含硫量较低，多数在0．1%以下，属低硫原油。综合来看，秦家屯－七棵树油田原油为中黏度含蜡质量分数较高的原油。

3 结果与讨论

3．1 链烷烃系列

在m／z＝85的质量色谱图 （图1）中，研究区原油正构烷烃呈现 “单峰”或者微弱 “双峰”型，主峰碳主要为nC19、nC21或nC23。其中，SW11井K1sh原油正构烷烃为单前峰型分布，主峰碳为nC10，显示出典型的凝析油正构烷烃分布特征。研究区原油的正构烷烃奇偶优势不明显，OEP（奇偶优势指数）和CPI（碳优势指数）分布范围均在1～1．2之间，原油轻重比 （／）普遍大于1，Pr／Ph值为0．86～1．76，表明原油总体为正常成熟油，母源沉积在还原－弱还原的沉积环境。

3．2 补身烷系列

补身烷系列主要来源于原核生物细菌，而重排补身烷的形成机理与重排甾藿烷类似，其相对丰度的变化可以反映沉积成岩环境的氧化还原性［7］。研究区绝大多数原油样品在补身烷系列分布特征上呈现出重排补身烷含量较低，C15补身烷占绝对优势的特点 （图1），两者比值 （diaC15／C15）介于0．41～0．69之间；而七棵树油田SW11井原油比较富集重排补身烷，其相对丰度较补身烷系列其他化合物占绝对优势 （图1），重排补身烷／8β－补身烷比值为3．35。两种不同的补身烷系列分布特征暗示着沉积环境的差异，SW11井原油样品有着还原性相对较弱的沉积环境。

图1 秦家屯－七棵树油田典型原油正构烷烃及倍半萜分布特征图

3．3 萜烷类化合物

研究区原油萜烷类生物标志物以五环萜烷为主，三环萜烷的相对丰度较低 （见图2）。所有原油样品三环萜烷分布较完整，呈现以C23三环萜为主峰的近正态分布，表现出源于半咸水湖相烃源岩的原油特征［7］。一般认为三环萜烷来自菌藻类，C24四环萜一般在陆源有机中含量较高［8］。秦家屯原油C24四环二萜／C26三环萜烷比值为0．4～0．5；三环萜烷／藿烷值介于0．1～0．15。七棵树油田原油中C24四环二萜／C26三环萜烷比值较低，介于0．14～0．25；三环萜烷／藿烷值较高，为0．47～4．17。

从表1和图2可以看出，五环三萜烷分布形式有2种：一种是重排藿烷化合物含量异常高，有的甚至以C30重排藿烷为主峰，而正常藿烷系列丰度较低，为七棵树油田原油五环三萜烷的主要分布模式；另一种是具有较高的重排藿烷类化合物，但以正常的藿烷系列为主，C30藿烷为主峰，为秦家屯油田原油的主要分布模式。一般认为，重排藿烷起源于含有黏土并沉积在弱氧化到氧化环境的沉积物，含量高指示着弱还原－弱氧化条件下黏土矿物的催化作用［9］。不同地区原油中重排藿烷系列相对丰度上的差异无疑反映出七棵树地区沉积环境还原性较弱或富含黏土矿物。研究区伽马蜡烷含量较高，表明研究区原油来源于半咸水环境［7］。作为成熟度参数的C31升藿烷指数22S／ （22S＋22R）－C31藿烷分布范围为0．58～0．6，Ts／ （Ts＋Tm）值介于0．47～0．77之间，均接近或达到异构化终点，表明为研究区原油成熟度较高［7］。对比不同地区原油成熟度参数 （表1）可以看出，七棵树油田原油成熟度高于秦家屯油田原油。

图2 秦家屯－七棵树油田典型原油甾萜类化合物分布特征

表1 梨树断陷秦家屯－七棵树油田典型原油生物标志物参数表

3．4 甾烷类化合物

一般认为C27规则甾烷和C28规则甾烷主要来源于藻类等低等水生生物，而C29规则甾烷主要来源于高等植物［7］。在甾烷系列化合物分布上，如图2所示，秦家屯－七棵树油田原油规则甾烷的分布特征大体上都呈现以C29规则甾烷为明显优势的反 “L”形分布，整体显示出高等陆生植物对有机质输入的贡献。原油C29甾烷异构化参数20S／ （20S＋20R）－C29甾烷在0．48～0．60之间，平均值为0．52；αββ／（αββ＋ααα）－C29甾烷分布于0．35～0．54之间，平均值为0．4，均接近或达到异构化终点，表明秦家屯油田和七棵树油田的原油均达到成熟阶段。表1中不同地区原油成熟度参数对比发现，七棵树原油成熟度要高于秦家屯油田原油。

在秦家屯油田中，C27重排甾烷／C27规则甾烷值分布于0．38～0．51之间；相对而言，七棵树油田的原油中该比值相对较低，除SW11井原油较高外，比值均分布于0．30～0．32。经前面论述得知，七棵树油田的原油成熟度明显高于秦家屯油田的原油，据此，推测重排甾烷出现可能受成熟度的影响不大。

4 原油类型特征及划分

新藿烷及重排藿烷参数同时具有成熟度和沉积－有机相双重地球化学属性，故可作为油源对比和原油族群划分的有效参数［10］。图3中 C29Ts／C29降藿烷与C30重排／C30藿烷参数关系图也很好地将秦家屯－七棵树油田原油分成3类。

图3 秦家屯－七棵树油田原油类型参数关系图

每类原油都有不同的生物标志物组合特征，预示着各自具有不同的成因。Ⅰ类原油储层于秦家屯油田的K1q与K1d，具有较高的C24四环萜／C26三环萜烷，较低的三环萜烷／藿烷、伽马蜡烷／C30藿烷、Ts／Tm、C29Ts／C29降藿烷、C30重 排／C30藿 烷 和 αββ／ （αββ＋ααα）－C29甾烷比值，来源于半咸水湖相沉积环境的源岩；而Ⅱ类原油储层于七棵树油田K1sh，具有较低的C24四环二萜／C26三环萜烷，较高的三环萜烷／藿烷、伽马蜡烷／C30藿烷、Ts／Tm、C29Ts／C29降藿烷、C30重排／C30藿烷和αββ／（αββ＋ααα）－C29甾烷比值，来源于弱还原半咸水湖相沉积环境或富含黏土矿物的源岩；Ⅲ类原油各参数介于Ⅰ类和Ⅱ类原油之间，为Ⅰ类和Ⅱ类原油的混合。

5 结论

1）梨树断陷秦家屯－七棵树油田存在3种类型的原油：Ⅰ类原油具有较高的C24四环二萜／C26三环萜烷，较低的三环萜烷／藿烷和αββ／（αββ＋ααα）－C29甾烷比值，C30重排藿烷、C29Ts及Ts等重排系列化合物不发育，伽马蜡烷相对含量较低；而Ⅱ类原油则与之相反，比较缺乏C24四环而萜而富集C26三环萜，具有较高的三环萜烷／藿烷和αββ／（αββ＋ααα）－C29甾烷比值，富含重排藿烷系列化合物，C30重排藿烷、C29Ts及Ts相对丰度都较高，而且伽马蜡烷相对含量较高；Ⅲ类原油的这些参数则是高于Ⅰ类原油但低于Ⅱ类原油，为Ⅰ类和Ⅱ类原油的混合。

2）平面上，Ⅰ类原油储层于秦家屯油田的K1q与K1d，来源于半咸水湖相沉积环境的源岩；Ⅱ类原油储层于K1sh，来源于弱还原半咸水湖相沉积环境的且富含黏土矿物的源岩，而Ⅲ类原油是混源油，是上述两种原油混合的产物。

3）原油中甾烷、藿烷等成熟度参数指标表明梨树断陷秦家屯－七棵树油田原油为成熟原油，为烃源岩成熟阶段的产物。原油C27～C29规则甾烷分布中，表现出C29甾烷优势，表明研究区原油中高等陆生植物对有机质输入的贡献。

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