鄂尔多斯盆地彬长区块延长组原油地球化学 特征及成因分析

陆 骋

（中国石化华北油气分公司勘探开发研究院，河南郑州 450006）

彬长区块位于鄂尔多斯盆地西南缘，横跨伊陕斜坡、天环坳陷及渭北隆起三个二级构造单元（图1），主力含油层长6-长8 油层组主要为裂缝型致密油藏[1]，具有基质储层致密、含油丰度低、储层裂缝发育的特点[2]。相较于鄂尔多斯盆地南部中国石化其他区块，彬长区块延长组原油密度大、黏度高，成为制约彬长区块开发建产的重要因素之一。以往鄂尔多斯盆地南部石油地质的研究主要集中在储层评价和成藏方面，对原油地球化学方面的研究非常少，本文在前人研究的基础上系统地分析了延长组原油的地球化学特征及其稠化原因，为探区深化勘探开发提供了依据。

1 样品分析

图1 鄂尔多斯盆地彬长区块位置

采集彬长区块延长组长6-长8 油层组原油样 品17 个，以及鄂尔多斯盆地南部镇泾、旬宜、富县区块延长组不同层段的原油样品27 个，并对这些油样进行密度、黏度、含蜡、凝固点、馏程等常规物性分析测定；又选取各区块16 个油样进一步开展原油族组分、饱和烃气相色谱-质谱、芳香烃气相色谱-质谱等项目分析，研究原油成因。

2 原油常规物性及地球化学特征

2.1 原油物理性质及族组分

根据常规物性分析（表1），彬长区块的原油与鄂尔多斯盆地南部中国石化其他区块的原油相比，具有密度大、黏度高、凝固点高、含蜡量高的特点。彬长区块原油密度为0.872 ～0.927 g/cm3，平均值为0.894 g/cm3；原油黏度为12.0～109.1 mPa·s，平均值为53.5 mPa·s，所取油样在常温下流动困难。根据原油物性分类标准[3]和族组分分析资料，认为彬长区块原油具有饱和烃含量低、非烃和沥青质含量高的特征（图2），为中质高黏度油。

2.2 原油地球化学特征

彬长区块原油发育完整的正构烷烃以及异戊间二烯烷烃系列，正构烷烃呈现明显的奇偶优势；Pr/Ph 值为0.55～0.72，表明原油形成于还原环境；Ts/（Ts+Tm）值为0.12～0.24，C29甾烷ααα20S/（20S+20R）值为0.45～0.49，C29甾烷ββ/（ββ+αα）值为0.36～0.57，表明生成原油的烃源岩处于低熟-成熟阶段[4]；ααα20RC27、ααα20RC28、ααα20RC29甾烷相对含量分布呈近“V”字型，C30重排藿烷含量非常低，C29降藿烷含量相对较高，Ts 低于Tm，与半深湖-深湖相沉积环境的长7 油层组的油页岩具有非常好的亲缘关系[5]（图3）。

表1 鄂尔多斯盆地南部各区块原油物性统计结果

图2 鄂尔多斯盆地南部各区块原油族组分分布

彬长区块芳烃化合物分布以菲为主，含有一定量的联苯和芘（图4）；三芴系列中，以芴为主，且硫芴含量高于氧芴，进一步表明原油形成于还原的沉积环境中；三芳甾烷和甲基三芳甾烷丰度均较高，检测出的三芳甾烷有C20、C21、C26-C28（图5），检测出的甲基三芳甾烷有C21、C22、C27-C29，其中，C26-三芳甾烷（20S）/C28-三芳甾烷（20S）平均值为0.12，表明原油生烃母质形成于淡水沉积环境[6]。

3 原油成因分析

图3 彬长区块原油与长7 油页岩部分生物标志物对比图谱

图4 彬长区块原油典型多环芳烃化合物分布特征

高黏度原油按其形成的主要因素（原生因素和次生因素）可以分为原生型原油和次生型原油两大类。原生型原油主要指烃源岩在低演化阶段所形成的低熟油；次生型原油主要指油藏遭受后期改造，生物降解、水洗与氧化等多种作用[7-9]后形成的重质油。本文研究认为彬长区块延长组的高黏度原油是原生因素和次生因素共同作用的结果。

3.1 原生因素

长7 油层组的油页岩是彬长区块中生界的主力烃源岩，其有机质丰度高（TOC 大于10%），有机质类型好（普遍为Ⅰ型-Ⅱ1型），Ro值为0.5%～0.8%，整体处于低熟-成熟阶段，生烃转化率较低，导致生成原油重质组分偏高[10-12]。通过彬长区块正2 井长7 油页岩的封闭模拟实验结果可知，当模拟温度升高至300 ℃时，干酪根开始大量裂解生烃，340 ℃时达到生烃高峰；340 ℃以后沥青质进一步裂解生烃，导致沥青质的含量下降，而饱和烃和芳烃的绝对含量继续增大（图6）。说明烃源岩在不同的生油阶段生成的原油在化学组成与物理性质上都存在差异，早期生成的低熟原油中非烃、沥青质的含量偏高，而成熟度较高的烃源岩生成的原油中非烃、沥青质的含量会降低。

一般情况下，生物降解形成的稠油正构烷烃和异构烷烃会部分损失，致使基线向上漂移[7-8]。彬长区块原油的色谱图表现出正构烷烃齐全（nC11-nC35），主峰碳在nC15-nC19之间，甾、萜类化合物系列完整，未检测出25-降藿烷的特征，一定程度上显示出原生稠油的特征，未遭受到严重的生物降解作用（图3）。

3.2 次生因素

彬长区块断裂、裂缝普遍发育，油藏易遭受后期破坏改造，受到一定的水洗和物理逸散作用。彬长区块原油黏度分布呈现出断层发育规模越大，距离断层越近，黏度越大的特征，从而验证了断裂发育对原油黏度的影响（图7）。

图5 彬长区块原油三芳甾烷和甲基三芳甾烷分布特征（1～15 为三芳甾烷-1～三芳甾烷-15）

图6 彬长区块封闭实验样品族组分随温度变化特征

断层沟通地层水导致原油易发生水洗作用。相同条件下，芳烃的溶解度最大，水中溶解了轻芳烃甲苯和苯后，会提高其对正构烷烃的溶解能力[13]；甾、萜烷比较稳定，不易被水溶解。彬长区块原油的规则甾烷/正构烷烃平均值为0.028，三萜烷/正构烷烃平均值为0.038；而邻区镇泾区块断裂、裂缝发育程度相对较低，原油密度、黏度均较低，其规则甾烷/正构烷烃平均值为0.005，三萜烷/正构烷烃平均值为0.004（表2）。说明彬长区块原油因遭受水洗作用，正构烷烃的保留程度明显低于镇泾区块，可溶性烃类被地层水溶解后导致了彬长区块原油的密度、黏度变大。而水洗作用使原油稠化的同时，也会使地层水淡化[14]，彬长区块长8 的地层水矿化度较低，平均为22 000 mg/L；镇泾区块长8 的地层水矿化度则明显高于彬长区块，平均为45 000 mg/L，进一步验证了彬长区块原油遭受了水洗作用影响。

表2 镇泾、彬长区块长8 原油饱和烃气相色谱分析数据统计

4 结论

（1）彬长区块的原油具有密度大、黏度高、凝固点高、含蜡量高的特点，原油饱和烃含量低、非烃和沥青质含量高。

（2）依据饱和烃、芳烃生物标志物特征，认为彬长区块原油形成于还原环境中，生成原油的烃源岩处于低熟-成熟阶段。

（3）彬长区块高黏度原油是原生因素和次生因素共同作用的结果。一方面是烃源岩长7 油页岩处于低熟-成熟阶段，导致生成原油重质组分偏高；另一方面是断层沟通地层水导致原油中可溶性烃类被地层水选择性地溶解，以及原油在沿断层运移过程中轻质组分散失使得原油稠化。