大宛齐油田原油轻烃地球化学研究

纪红,黄光辉 (长江大学地球环境与水资源学院,湖北 武汉 430100)

成定树 (重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆 401331)

大宛齐油田原油轻烃地球化学研究

纪红,黄光辉 (长江大学地球环境与水资源学院,湖北 武汉 430100)

成定树 (重庆科技学院石油与天然气工程学院,重庆 401331)

对库车坳陷大宛齐油田80个原油样品进行了轻烃馏分组分、Mango参数以及成熟度分析,结果表明:原油富含环烷烃,苯及甲基环己烷质量分数总体大于50%,反映其腐殖型陆源母质特征;Mango轻烃参数中K1平均为1.023,表明原油形成的沉积环境类似,三环碳优势大于五环碳和六环碳,原油与陆源湖相沉积环境有关;庚烷与异庚烷质量分数反映原油处于成熟阶段,属正常原油;原油生成温度介于126.3～157.6℃之间。

大宛齐油田;原油轻烃;地球化学

轻烃源于石油化学,是指沸程在200℃以下的汽油馏分,主要为C5～C10的化合物。轻烃是原油中的重要组成部分,通常在原油中轻烃的质量分数约占1/3,而在凝析油中会更高。轻烃的不仅与生烃母质有关,还与烃体系所处的温度、压力有关。因此,通过分析原油轻烃地球化学特征,可对油气成因、沉积环境、母质类型及有机质成熟度等进行有效判别,为原油的生成、运移、成藏及次生蚀变等方面的研究提供理论支持。

大宛齐油田位于新疆拜城县境内西南方向30km处,地势北高南低,地面海拔1430～1560m (见图1),其构造位于塔里木盆地拜城凹陷,北部为吐孜玛扎构造,南部为亚克里克构造,是被古近系下盐丘上拱形成的短轴背斜 (见图2)。大宛齐油田资源丰富,埋藏浅,且主要以轻质油为主,原油中生物标志化合物质量浓度低。

图2 大宛齐油田构造位置

图1 大宛齐油田地理位置图

1 样品与试验

原油样品取自于塔里木盆地拜城凹陷上新统库车组一段至六段 (N2k1～N2k6),共计80个。其中, 44个采自于N2k1,19个采自于N2k2,8个采自于N2k3,7个采自于N2k4,N2k5、N2k6各采1个。

试验采用Agilent 6890N GC型色谱仪,采用恒压模式,载气为氮气,前置压力110k Pa,平均线速度14cm/s;色谱柱为HP-PONA柱(50m×0.25mm×0.5μm);氢火焰检测器温度为280℃。炉温程序:起始温度35℃,恒温10min,以0.5℃/min速率升温至60℃,再以2.0℃/min升至200℃,然后以4℃/min升至280℃,恒温5min,分流比为100∶1。

2 结果与讨论

2.1 原油C4～C7轻烃馏分组分特征

利用C4～C7轻烃馏分中的直链烷烃、支链烷烃、环烷烃的质量分数,可以判断油源类型及其相关性。Leythzeuser等[1,2]研究表明:腐泥型母质的轻烃馏分中,直链烷烃相对支链烷烃占优势,环烷烃质量分数较低;腐殖型母质的轻烃馏分中,支链烷烃相对直链烷烃占优势,环烷烃质量分数较高,同时富含环烷烃也是陆源母质的重要特征。根据样品中C4～C7轻烃馏分组分绘制的三角图 (图3)可见:样品点分布相对集中,反映油源类型较为一致,相关性较好;样品点多分布于图的左下方,说明原油相对贫直链烷烃,富环烷烃、支链烷烃,推测其有机质为腐殖型陆源母质。

2.2 C6、C7化合物组成

胡惕麟等[3]研究认为,轻烃馏分中不同类型的C6、C7化合物有着不同的生源特征和母质来源。C6化合物组分中丰富的苯一般表征腐殖型有机质的生源特征,而环己烷和正己烷则表征腐泥型和腐泥-腐殖型有机质的生源特征。C7化合物中正庚烷 (nC7)主要来自于藻类和细菌类脂;甲基环己烷(MCyC6)主要来自于高等植物木质素、纤维素等;二甲基环戊烷(ΣDMCC5)主要来自于水生生物的类脂化合物。

根据样品中C6化合物(苯、环己烷、正己烷)及C7化合物(nC7、MCy C6、ΣDMCC5)组成特征绘制三角图(图4、5)可见:大宛齐油田原油样品中C6化合物苯的质量分数较高,平均为66.25%,样品点多位于三角图的正上方,表现出典型的腐殖质源油特征;而在C7化合物中,MCyC6占绝对优势,说明原油的母质类型以陆源植物为主,同时也可能为次生作用导致的,原油中nC7质量分数降低。

图4 大宛齐油田原油C6化合物组成三角图

图5 大宛齐油田原油C7化合物组成三角图

图3 大宛齐油田原油C4～C7轻烃组成三角图

2.3 Mango轻烃参数在大宛齐油田的应用

2.3.1 轻烃稳态动力学常数K1

根据Mango[5]经验公式,在同一类原油中轻烃稳态动力学常数K1为一不变的常数值:

式中:w(2-MH)为2-甲基己烷的质量分数,%;w(2,3-DMP)为2,3-二甲基戊烷的质量分数,%; w(3-MH)为3-甲基己烷的质量分数,%;w(2,4-DMP)为2,4-二甲基戊烷的质量分数,%。

大宛齐油田原油样品K1除极少数异常外,其他均分布于0.79～1.09之间,平均为1.02,具一定相似性,反映其油源类型较为一致。

2.3.2 碳环优势指数

Mango[6]指出,干酪根的类型能控制碳环优势指数,来源于不同烃源岩的原油轻烃具有不同的碳环优势指数,因而可用其区分原油。以高等植物为主要生源的陆相原油轻烃中环己烷 (6RP)占优势;海相原油中环戊烷 (5RP)相对较丰富;而来自湖相生物有机质的原油则富含异构烷烃 (3RP)。由图6可以看出,大宛齐油田的原油中3RP优势非常明显,多分布于55%～75%之间,而5RP、6RP质量分数相对较低,多小于40%,说明其烃源岩主要为陆源湖相沉积形成。

2.4 原油成熟度划分

以Thompson[7]提出的利用庚烷质量分数和异庚烷质量分数来划分原油成熟度的标准为基础,结合程克明等[8]提出的划分原油成熟度的4个等级标准,对大宛齐油田轻烃成熟度进行分类与对比 (见图7),发现绝大部分样品中庚烷质量分数分布在10.8%～27.6%之间,平均为22.8%,异庚烷质量分数绝大部分分布在1%～2.96%之间,平均为2.34%,反映其为成熟的正常原油。另有2个样品位于低成熟降解油区,可能与原油遭受次生蚀变有关。

图6 大宛齐油田原油轻烃碳环优势指数三角图

2.5 原油形成温度

原油从烃源岩排出运移到储层时的埋藏深度称为原油深度,对应的地温称为原油生成温度[9]。对不同构造类型盆地中不同时代生油岩的C7轻烃资料和地温进行校正,确立了生油层最大埋深温度与2,4-/2,3-二甲基戊烷(2, 4-/2,3-DMP)之间的函数关系。而后, Mango对其进一步推导,得出了生油层最大埋藏温度与2,4-/2,3-DMP的函数方程:

图7 大宛齐油田原油成熟度分类

利用该方程计算大宛齐油田原油的生成温度主要分布于126.3～157.6℃,平均为152℃(图8)。

图8 大宛齐油田原油形成温度直方图

3 结论

1)对大宛齐油田原油样品的C4～C7轻烃馏分特征及C6、C7化合物组成进行分析发现,原油相对贫直链烷烃,富环烷烃、支链烷烃,C6化合物中苯的含量占优势,C7化合物中甲基环己烷含量占优势,均反映其有机质来源于腐殖型陆源母质。

2)Mango轻烃稳态动力学常数K1分布相对集中,具有较好的相关性,表明大宛齐油田油源相似性良好;原油样品碳环优势中,三环优势大于五环和六环优势,具明显的湖相沉积特征。

4)根据庚烷与异庚烷质量分数来划分成熟度成熟度,大宛齐油田原油多为成熟的正常原油,极少为低熟的降解油,而原油生成温度分布于126.3～157.6℃之间。

[1]Leythzeuser D,Schaefer R G,Cornford C,et al.Generation and migration of light hydrocarbon(C2-C7)in sedimentary basins[J]. Organic Geochemistry,1979,1(14):191～204.

[2]Snowdon L R.Immature oil and condensate-modification of hydrocarbon generation model for terrestrial organic matter[J].AAPG Bulletin,1982,66(6):775～788.

[3]胡惕麟,戈葆雄,张义则,等.源岩吸附烃和天然气轻烃指纹参数的开发和应用[J].石油实验地质,1990,12(4):375～393.

[4]张敏,林壬子,梅博文.油藏地球化学——塔里木盆地库车含油气系统研究[M].重庆:重庆大学出版社,1997.

[5]Mango F D.The light hydrocarbons in petroleum:A critical review[J].Organic Geochemistry,1997,26(7/8):417～440.

[6]Mango F D.The origin of light hydrocarbon in petroleum:Ring preference in the closure of carboncyclic rings[J].Geochimical et Cosmochimica Acata,1994,58(2):895～901.

[7]Thompson K F.Classification and thermal history of petroleum based on light hydrocarbons[J].Geochimica et Cosmochimiea Acta, 1983,47(2):303～316.

[8]程克明,金伟明,何忠华,等.陆相原油及凝析油的轻烃单体组成特征及地质意义[J].石油勘探与开发,1987,14(1):34～43.

[9]朱扬明.油气生成温度计算及其在勘探中的应用[J].石油实验地质,2000,22(2):167～171.

[编辑]邓磊

TE122.1

A

1000-9752(2014)02-0023-04

2013-10-03

纪红(1988-),女,2011年大学毕业,硕士生,现主要从事油气地质地球化学方面的研究工作。