虎林盆地古近系原油的地球化学特征

薛海涛,许 淼,徐庆霞,王泽淼

(1.东北石油大学地球科学学院,黑龙江大庆 163318; 2.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆163712; 3.大庆油田有限责任公司第三采油厂,黑龙江大庆 163113)

虎林盆地古近系原油的地球化学特征

薛海涛1,许 淼1,徐庆霞2,王泽淼3

(1.东北石油大学地球科学学院,黑龙江大庆 163318; 2.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆163712; 3.大庆油田有限责任公司第三采油厂,黑龙江大庆 163113)

通过对虎林盆地古近系原油物性、族组成、色谱、色谱-质谱、碳同位素进行分析,发现该原油具有两高两低特征,即高蜡、高饱和烃含量、低非烃和沥青质含量、低密度.饱和烃色谱分析结果表明:虎林盆地古近系原油具有异常高的姥鲛烷/植烷比值,生物标志化合物中伽马蜡烷含量低,甾类以C29甾烷为主,同时古近系原油碳同位素组成相对偏重,其碳同位素值约为-27‰,具有典型煤成油特征.

虎林盆地;煤成油;古近系;碳同位素;生物标志物

自18世纪以来,随着油气勘探的不断深入,在越来越多的含煤盆地发现具有工业价值的煤成油藏[1]. 20世纪60年代中期,在澳大利亚吉普斯兰盆地白垩-第三系含煤岩系、库伯盆地、苏拉特-博恩盆地、印度尼西亚马哈坎三角洲盆地及加拿大鲍弗-马更些盆地发现煤成大油田[2].20世纪80年代末,吐哈盆地侏罗系煤成油田的发现结束了我国无大型煤成油田的历史[3-4].目前国内外对煤系含油气盆地的研究较多,证实煤系地层可以生油[5-7].煤成油是指“煤和煤系地层中集中和分散的陆源有机质,在煤化作用的同时所生成的液态烃类(石油)[8]”.虎林盆地位于黑龙江省东部,面积为6500km2.虎林盆地勘探程度较低,早期钻探2口地质浅井.1995年,在七虎林河拗陷钻探1口参数井,并发现较好的烃源岩.2007年,优选有利目标部署1口探井,目的是了解七虎林河拗陷的生储盖组合特征及古近系和白垩系含油气情况.虎林盆地古近系虎林组一段的含煤岩系钻遇油气显示,试油获少量原油.为了认识虎林盆地古近系原油的特征,利用原油物性、族组成、色谱、色谱-质谱、碳同位素等分析技术,对虎林盆地古近系原油的有机地球化学特征进行分析,为下步勘探提供参考.

1 地质背景

虎林盆地为第三系及白垩系的叠合盆地,构造上呈边部断裂控制的中间凹四周隆起的拗陷形态,西部构造相对简单,东部断裂发育,北部地层倾角相对较小,南侧较陡.

钻遇地层从下到上依次为白垩系下云山组、上云山组、珠山组、古近系虎林组、新近系富锦组、新近系道台桥组及第四系.其下云山组岩石粒度较粗,主要为各粒级砂岩夹砂砾岩、砾岩与火山碎屑岩,上云山组下部岩石粒度较细,为砂岩夹粉砂质泥岩,中、上部较粗,为中、细粒长石砂岩、中酸性火山角砾岩等,珠山组为灰色灰绿色泥岩、粉砂质泥岩与灰白色灰绿色粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、砂砾岩呈不等厚互层偶夹煤线,古近系虎林组中下部及下部岩性主要为深灰色、灰色泥岩与灰色泥质粉砂岩,粉砂岩呈不等厚互层夹杂色砂砾岩及数十层煤,主要为成煤的沼泽环境及滨浅湖特点.中上部为厚层深灰色泥岩,上部为灰绿色泥岩、粉砂质泥岩与粉砂岩、泥质粉砂岩互层夹杂色砂砾岩及数层煤.

钻井显示虎林盆地内第三系煤和碳质泥岩较发育,虎参1井虎林组暗色泥岩累计厚度为702.5m,煤和碳质泥岩累计厚度为86m,煤/地厚度比为14%;虎1井虎林组暗色泥岩累计厚度为920m,煤和碳质泥岩累计厚度为220m,煤/地厚度比为20%,这为煤成烃提供了良好的物质基础.

2 原油物性及地球化学特征

2.1 物理性质

虎林盆地古近系原油为低含硫量、中等黏度、高凝固点、高含蜡量的轻质原油,原油地面密度为0.84～0.86g/cm3,地面黏度为31～63mPa·s,地面凝固点为45～58℃,具有轻质油特征,其原油含蜡量较高,含蜡质量分数均大于30%,最高达42.9%,属典型的高蜡原油.

2.2 族组成

我国煤成油具有饱和烃含量高(质量分数为50%～80%)而非烃和沥青质含量低的特点[3].与腐泥型生油岩生成的原油比较,煤成油中芳烃组分和质量分数相对较高,多大于16%,有的超过40%.虎林盆地古近系原油饱和烃质量分数为55.4%～80. 7%,芳烃为9.3%～30.0%,非烃+沥青质为7.3%～14.5%(见图1),原油的族组成特征与煤系烃源岩的排烃特征有关[9-10].

2.3 饱和烃色谱

姥鲛烷/植烷的丰度比(Pr/Ph)是反映沉积环境的氧化还原性和确定原油成因类型的重要参数.通常,Pr/Ph小于1或大于1可分别为还原性和氧化性沉积环境.通常,Pr/Ph<0.5为强还原性膏盐沉积环境,0.5≤Pr/Ph<1.0为还原环境,1≤Pr/Ph<2为弱还原—弱氧化环境,Pr/Ph>2为偏氧化性环境,如河湖及滨海沼泽或浅湖/海沉积,典型煤系地层有机质以Pr/Ph>2.5为特征,高者可达8以上,弱氧化偏酸性的成煤环境是煤系烃源岩和煤成油中具有高姥植比的内在原因,因此,高的Pr/Ph常作为判别煤成油的重要地化指标[11].

虎林盆地古近系原油的饱和烃色谱分析见有丰富的类异戊二烯化合物,以姥鲛烷和植烷为主,其中姥鲛烷呈优势分布,其相对含量大于相邻的正构烷烃的含量,Pr/Ph为10.0～12.4,代表源岩沉积于氧化环境,具煤成烃的典型特征.虎林盆地古近系原油饱和烃色谱图见图2.由图2可知,原油正构烷烃系列具明显的奇数碳优势,主峰碳数在nC25～nC27之间,SnowdonLR等认为陆相原油中的主要成分石蜡(nC21～nC35)都是起源于高等植物蜡质和角质的成分,是一种高级有机化合物[12].

图1 虎林盆地原油族组成特征

2.4 甾、萜类生物标志化合物

虎林盆地原油萜类、甾类分布特征见图3.由图3可知,萜类化合物中,伽马蜡烷含量低,说明生油有机质沉积水体为淡水环境;Ts含量极低,Tm含量较高,这可能主要与成油母质煤和煤系泥岩的氧化-还原条件有关.甾类化合物中以C29甾烷为主,上述特征说明淡水氧化环境下的陆源高等植物对有机质生油贡献较大.

2.5 碳同位素

一般湖相烃源岩富含藻类化合物,其形成的原油碳同位素较轻,煤系烃源岩富含陆源高等植物,形成的原油碳同位素较重.成岩作用、油气运移等地质条件对原油碳同位素的影响相对较小,在成岩演化过程中,碳同位素保持相对的稳定,因此,应用原油或岩石抽提物中的碳同位素和分布可以判断有机质的来源.

图2 虎林盆地虎1井原油饱和烃色谱图

我国煤成油的δ13C值为-24.5‰～-28.4‰,平均为-26.3‰,但由于沉积环境、沉积母质组分及成熟度的影响,不同地区煤成油的δ13C值范围存在一定差异,其中东濮为-24.5‰～-26.2‰,冀中为-26.6‰～-28.1‰,四川为-25.1‰～-28.9‰,鄂尔多斯盆地为-25.4‰～-27.6‰[4],虎林盆地已发现的古近系原油碳同位素组成也相对偏重.虎1井2365m处砂岩抽提物的族组成与碳同位素及分布见图4.由图4可知,饱和烃的碳同位素为-27.41‰,芳烃的碳同位素为-26.81‰,非烃的碳同位素为-25.53‰,估算砂岩抽提物的碳同位素约为-27‰,具煤系源岩(煤系泥岩、碳质泥岩和煤)成油的特征.

图3 虎林盆地虎1井原油萜类、甾类分布

图4 虎1井2365m处砂岩抽提物的各组分碳同位素

3 结束语

虎林盆地古近系原油为典型的高蜡轻质油,原油具有异常高的姥鲛烷优势,原油生物标志化合物特征显示伽马蜡烷含量非常低,甾类以C29甾烷为主,说明淡水氧化环境下的陆源高等植物对有机质生油贡献大.同时古近系原油碳同位素组成相对偏重,其碳同位素约为-27‰,综合各种特征,说明原油具煤系源岩成油的特征.虎林盆地古近系虎林组一段煤层较发育,主要为成煤的沼泽和滨浅湖环境,如此发育的煤层,为寻找煤层气和煤成油提供了勘探方向.

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Geochemistry character of crude oil of Palaeogene in Hulin basin/2010,34(4):27-29,61

XUE Hai-tao1,XU Miao1,XU Qing-xia2,WANG Ze-miao3
(1.College of Geoscience , Nort heast Petroleum University , Daqing , Hei long jian g 163318 , China;2. Exploration and Development Institute of Daqing Oil field Corp . Ltd. , Daqing , Hei long jiang163712 , China; 3. Oil Recovery Plant No. 3 , Daqing Oil field Corp . Ltd. , Daqing , Hei long jiang163113 , China)

Through the analysis of crude oil of Palaeogene in Hulin basin on physical properties,groupcomposition,chromatogram,chromatography-mass spectrometry,carbon isotope,we find that the oil is characteristic of two high and two low,that is high wax,high saturated hydrocarbons,low non-hydrocarbon and bitumen,low density.The results of chromatogram show that the crude oil of Palaeogene in Hulin basin has extraordinarily high Pr/Ph,the content of gammacerane in biomarker is very low,the steroid is mainly of C29steranes.And the carbon isotope composition of crude oil of Palaeogene is relatively heavier.The carbon isotope value is about-27‰with the typical characteristics of coal-formed oil.

Hulin basin;coal-formed oil;paleogene;carbon isotope;biomarker

book=4,ebook=358

P595

A

1000-1891(2010)04-0027-03

2009-09-11;审稿人:申家年;编辑:陆雅玲

黑龙江省普通高等学校新世纪优秀人才培养计划项目(1155-NCET-002);国家自然科学基金项目(40972101)

薛海涛(1975-),男,博士,副教授,主要从事油气地球化学方面的研究.