LD 湾海域JZ25-1地区原油地球化学特征及油源分析

毛 敏,罗小平,周心怀,徐国盛,杨兰君

(1.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室 成都理工大学,四川成都 610059;2.中海油天津分公司,天津塘沽 300452)

1 地质概况

JZ25-1地区油气藏位于LD湾海域LX低凸起北段西支,西南与JZ25-1S地区潜山油(气)田以鞍部相连,北西向为LX生油凹陷(见图1)。该油气藏整体为具有背斜构造背景的复杂断块构造,被LX1号走滑大断层分为东西二盘,其中西盘处于LX凹陷陡坡带上,由七个断块组成,东盘处于凸起上,由四个断块组成。东西二盘新近系和古近系东营组厚度相当,但东盘古近系沙河街组明显薄于西盘。JZ25-1地区共钻井十五口,钻遇地层为新近系明化镇组、馆陶组、古近系东营组、沙河街组一段、二段、三段,基底为上太古界;缺失了古近系沙河街组四段、孔店组、中生界、古生界和元古界之地层[1、2]。JZ25-1地区油气藏主要含油气层位为沙河街组一段和沙河街组二段。沙河街组一段砂体主要为来自于西侧绥中古水系的辫状河三角洲,其上覆湖相泥岩主要为来自于东侧LX低凸起的近物源扇三角洲,上覆湖相泥岩厚度为100 m～200 m。通过对JZ25-1地区原油地球化学特征和油源的分析,对深化该区油气聚集与成藏规律研究,具有重要的指导意义。

图1 LX低凸起JZ25-1构造位置图Fig.1 The structural location of LX bulge,JZ25-1 area

2 原油地球化学特征及油～油对比

2.1 原油物理化学特征

JZ25-1地区原油主要产层是沙河街组二段,少量产层为沙河街组三段。按原油物性,可分为正常原油与凝析油二类,主要为正常原油。正常原油密度中等,为0.840 g/cm3～0.881 g/cm3,低粘度,低含硫,含蜡量为4.46%～21.34%,为中、高含蜡。凝析油分布有限,主要分布在JZ25-1-3、JZ25-1-7井沙河街组二段,具有密度低,粘度低,低含蜡或不含蜡的特点(见表1)。

2.2 原油地球化学特征

(1)原油族组成。在原油族组成中,饱和烃含量较高,低沥青质。饱和烃百分含量在58.25%～76.50%之间;芳烃含量在13.75%～16.75%之间;非烃加沥青质含量较低,为9.25%～15.5%;饱芳比为3.48～5.10(见下页表2)。

JZ25-1原油族组成变化不大,由正常原油族组成,但在剖面上,Es3段原油饱和烃含量要略低于Es2段原油,这表明了Es2段原油运移距离大于Es3段。

(2)原油族组成碳同位素特征。对该区八口井十二个样品进行分析,原油及族组分同位素常同位素分布模式,原油及族组分同位素偏重,原油碳同位素在-26.3‰～-24.3‰之间,主体分布在-26‰左右,原油饱和烃碳同位素分布范围为-27.4‰～-24.9‰,原油族组分碳同位素之间分馏效应小,芳烃碳同位素略偏重饱和烃1‰左右,芳烃、非烃、沥青质三个组分之间基本上没有分离效应。一般来说,陆相盆地有机质来源复杂,既有陆源有机质,也有水生有机质,饱和烃与芳烃、非烃、沥青质分别来源于不同成因的有机质,表现出原油同位素碳较轻,一般小于-29‰,族组分同位素之间分馏效应明显。在海相沉积盆地中,有机质来源较单一,主要为水生浮游生物来源,生成的原油同位素较重,族组分同位素分馏效应较小的特点(见图2)。

表1 JZ25-1地区原油物理化学性质统计表Tab.1 The collection of physical and chemical property for crude oil in JZ25-1 area

表2 JZ25-1地区原油族组分数据Tab.2 The group composition of crude oil for JZ25-1 area

图2 JZ25-1地区原油及族组分同位素对比图Fig.2 The comparison of isotope and group composition for crude oil,JZ25-1 area

图3 JZ25-1地区原油饱和烃、芳烃同位素组成关系Fig.3 The isotope of saturated hydrocarbon and aromatic hydrocarbon for crude oil,in JZ25-1 area

JZ25-1井区的原油同位素较重,族组分同位素之间分馏效应小,烃源岩发育期水体较深,来源陆源有机质生源比例较小。据Zvi Sofer研究(1984;1992)发现,原油的饱和烃与芳烃的同位素有一定的相关性,可以用δ13C芳烃=1.14δ13C饱和烃+5.46来区分(见图3),该直线左边为非海相原油,分布在直线的右边为海相原油。从JZ25-1地区各井原油同位素的分布区间来看,表现出的海相原油特点,可能与烃源岩沉积时期近海湖盆有机质具有海相烃源岩特征或与该时期海侵事件相关。

(3)原油饱和烃色谱特征。该区原油具有较为完整的正构烷烃序列,这表明原油没有受到生物降解作用的影响。Pr/nC17一般在0.5左右,Ph/nC18一般小于0.5,Pr/Ph在1.17～1.49之间,具有较弱的植烷优势(见下页表3和图4)。原油正构烷烃表现为C19前峰型的特点,具有微弱的奇偶优势的特点。JZ25-1地区原油的正构烷烃特征,表现出了该区原油为成熟原油,且来源于水体较深且还原环境沉积的有机质,在母质中水生生物输入比例较高,陆源有机质的输入比例较低的特征。

(4)原油生物标志化合物特征。JZ25-1地区沙河街组二段、沙河街组三段正常原油的萜烷(M/Z191)、甾烷(M/Z217)指纹特征,表现为一定的相似性。在萜烷序列中,三环萜含量低,三环萜/藿烷在0.2左右,TS>T M,中等伽马蜡烷丰度,升藿烷中22S大于22R,这表明原油已经成熟;在甾烷系列中,C304-甲基甾烷含量较高,甲藻甾烷丰富的特点。4-甲基甾烷与甲藻甾烷指示原油来源淡水～微咸水富沟鞭藻母质环境[3];在规则甾烷C27、C28、C295α(H)、14α(H)、17α(H)指纹分布方面,呈现出C27>C29的偏“V”字形或“L”型的分布特征,表明原油母质水生生物输入占优势,这说明JZ25-1地区原油的母源是一致的,表现出湖相的沉积环境,其母源沉积水体具有一定的盐度[3](见下页图5、表4)。在JZ25-1-3井中,Es2凝析油表现与本区主体原油生物标志化合物有一定的差异性,主要表现在该凝析油具有较高的三环萜/藿烷与高的甾烷/藿烷比,γ蜡烷/HC30也比主体原油高,规则甾烷C27、C28、C295α(H)、14α(H)、17α(H)呈“L”分布,C304-甲基甾烷相对较低,这说明了凝析油与该区主体原油来源有一定的差别。

表3 JZ25-1地区原油饱和烃色谱特征Tab.3 The characteristic of saturated hydrocarbon chromatogram for crude oil,in JZ25-1 area

图4 JZ25-1地区部分井原油饱和烃色谱对比Fig.4 Cmparison of saturated hydrocarbon chromatogram for some crude oil,in JZ25-1 area

C29甾烷α α20S/(20S+20R)、β β/(β β+α α)值是原油重要成熟度参数,但其适用范围分别在镜质体反射率值为0.8%和0.9%的中等成熟阶段之前。JZ25-1地区原油的C29甾烷α α20S/(20S+20R)值分布在0.32～0.38范围内,C29甾烷β β/(β β+α α)值在0.36～0.52之间,总体来说都基本处于成熟阶段,沙河街组二段凝析油的成熟度比正常原油略低,为低熟凝析油[4、5](见下页表4及图6)。

经综合分析可知,JZ25-1地区Es2、Es3正常原油具有相似的地球化学特征。原油正构烷烃保存完整,未受到生物降解作用的影响,并以C17～C19和C22～C23的双峰型为主,有微弱的奇偶优势。原油同位素偏重,有海相原油的同位素特征,甾萜烷主要表现为中等丰度的伽马蜡烷含量,α α2 0 RC27、C28、C29呈“L”或偏“V”字型分布,C304-甲基甾烷含量高,甲藻甾烷含量高,为成熟型原油。Es2凝析油与主体原油的地球化学特征有一定差异,表明具有不同的成因。

图5 JZ25-1地区部分井主要层段甾烷、萜烷指纹对比图Fig.5 The fingerprint of terpane and sterane biomarker for crude oil,in JZ25-1 area

表4 JZ25-1地区原油饱和烃甾烷、萜烷参数Tab.4 The terpane and sterane biomarker parameters for crude oil,in JZ25-1 area

图6 JZ25-1地区原油C29甾烷α α α20S/(20S+20R)与α β β/(α β β+α α α)关系图Fig.6 The relationship between C29-α α α20S/(20S+20R)andα β β/(α β β+α α α)of crude oil

3 烃源岩生物标志物特征及油源分析

LX凹陷为富烃凹陷,分布三套富含有机质泥页岩层,从下到上分别为沙河街组三、沙河街组一与东营组三段,其中东营组三段烃源岩还处于未熟状态,因此,该区的烃源岩层为沙三段与沙一段。

从LX凹陷沙河街组一段烃源岩生物标志化合物分析可知,在烃源岩中,伽玛蜡烷含量高,C27、C28、C295α(H)、14α(H)、17α(H)呈“L”构型,表现为水生生物输入占绝对优势;C304-甲基甾烷含量较低,甲藻甾烷含量丰富;沙河街组一段有机质为强还原及咸水-微咸水沉积环境(见图7、表5)。

表5 LX凹陷烃源岩甾烷、萜烷指纹特征表Tab.5 The fingerprint of terpane and sterane biomarker for source rocks,in LX sag

LX凹陷沙河街组三上段,烃源岩伽玛蜡烷含量低,C27、C28、C295α(H)、14α(H)及17α(H)指纹呈C27>C29偏“V”字构型,4-甲基甾烷含量低,甲藻甾烷含量丰富。在沙河街组三中段,伽玛蜡烷值含量中等,甾烷指纹普遍显示出C27>C29的偏“V”字型构型,4-甲基甾烷含量低,甲藻甾烷含量丰富。在沙河街组三下段,在LX凹陷具有伽玛蜡烷含量很低,4-甲基甾烷含量丰富,甲藻甾烷含量低的特征。沙河街组三段沉积期水体盐度较低,为淡水、还原环境,有机质输入为富沟鞭藻的以水生生物输入为主的混合型有机相。

图7 LX凹陷Es1、Es3泥岩典型甾萜烷特征Fig.7 The characteristic of terpane and sterane biomarker formudstone,in LX sag,JZ25-1 area

JZ25-1地区沙河街组二段与沙河街组三段正常原油特征一致,表现出中等伽玛蜡烷丰度,4-甲基甾烷含量较高,甲藻甾烷丰富的特点,在规则甾烷C27,C28,C295α(H),14α(H),17α(H)指纹分布方面,呈现出C27>C29的不对称“V”字型分布特征,这代表水生生物有机质占优势,说明了JZ25-1地区原油的母源是一致的,其母源沉积水体具有一定的盐度。

从JZ25-1地区原油与LX凹陷沙河街组一、沙河街组三段烃源岩的甾、萜烷生物标志化合物数据对比可知,JZ25-1沙河街组二段和沙河街组三段正常原油,与LX凹陷的沙河街组三段烃源岩生物标志化合物有很好的相关性,原油生标融合了LX凹陷沙河街组三上、中、下亚段的共同特征:沙河街组三中段的中等伽玛蜡烷含量,沙河街组三下段的高4-甲基甾烷,以及沙河街组三上、中段丰富的甲藻甾烷含量。从这一特点说明了JZ25-1地区原油应该主要来源于LX凹陷的沙河街组三段烃源岩。同时,原油中较高的伽玛蜡烷又是LX凹陷Es1段烃源岩的主要特征,因此沙河街组一段烃源岩也对该区主体原油有少量的贡献。

JZ25-1-3井沙河街组二段凝析油主要反映了LX凹陷带沙河街组一段烃源岩的生物标志化合物特征,主要来源于LX凹陷沙河街组一段烃源岩,也有少量来源于LX凹陷沙河街组三段烃源岩,主要为沙河街组一段烃源岩生成的低熟凝析油。

4 结论

(1)LD湾海域JZ25-1地区原油在物性特征上具有很大的相似性,都具备低硫、中～高含蜡量、凝析油～轻质油的特点。原油正构烷烃保存完整,没有遭受生物降解作用,原油及族组分同位素偏重,有海相环境原油的特征。原油的甾萜烷中具有中等含量的伽玛蜡烷,4-甲基甾烷含量高、甲藻甾烷丰富,规则甾烷C27、C28、C295α(H)、14α(H)及17α(H)指纹呈C27>C29不对称的“V”字型分布特点,甾烷异构化参数表明了原油为成熟原油。原油主要来源于还原环境,反映淡水～微咸水,富沟鞭藻以水生生物输入为主混合有机相。

(2)根据油、岩的甾烷序列对比,JZ25-1地区沙河街组二段、沙河街组三段主体原油,主要与LX凹陷沙河街组三段有很好的亲缘关系,其主要来源沙河街组三段烃源岩,也有少量沙河街组一段烃源岩生成的原油的贡献。沙河街组二段凝析油主要为LX凹陷沙河街组一段生成的低熟凝析油,三段烃源岩也有少量的贡献。

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