塔中Ⅰ号坡折带顺西区块顺7井油气地球化学特征及来源

马安来，金之钧，李婧婧，朱秀香

(1.中国石化 石油勘探开发研究院，北京100083;2.中国石化西北油田分公司石油勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐830011)

1 地质背景

多年的勘探实践表明塔里木盆地塔中I号断裂坡折带是控制地层沉积、储层发育、油气运移及成藏的有利区带［1－5］。顺托果勒西(顺西)区块位于塔中Ⅰ号断裂坡折带西段(图1)。邻区中石油塔中86—塔中45区块在上奥陶统良里塔格组获得高产油气流，中－下奥陶统鹰山组见到良好的油气显示［1－2，4－5］。顺 7 井主要探索奥陶系碳酸盐岩“串珠”状地震响应特征与储层的关系，主探层位是上奥陶统良里塔格组和中、下奥陶统鹰山组。在6 820～6 912 m裸眼酸压获油气流。

2 样品与实验

实验中称取适量原油加入正己烷，加入适量的 nC24D50，D4C27胆甾烷，D10蒽和 D16单金刚烷用于链烷烃、生物标志物、芳烃化合物及金刚烷化合物绝对定量的内标物。静置24 h，分离出沥青质，然后采用柱色层法，依次用正己烷、正己烷和二氯甲烷混合溶液、正己烷和甲醇混合溶液冲洗获得饱和烃、芳香烃和非烃。全油和轻烃色谱是在HP6890色谱仪上进行的，据SY/T 5779—2008进行检测。饱和烃、芳烃色谱－质谱是在HP6890/5975 GC－MS仪器上进行的，HP5色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。饱和烃色－质升温程序:50℃恒温1 min，以20℃/min升温至100℃，以3℃/min升温至315℃，恒温16.83 min。芳烃色－质升温程序为50℃恒温1 min，以3℃/min升温至315℃，恒温15.67 min。载气为氦气，EI电子轰击方式，多离子检测。金刚烷化合物绝对定量方法见文献［6］。天然气测试采用钢瓶气，组分碳同位素检测仪器为MAT253，据GB/T 18340.2—2001进行检测。

3 结果与讨论

3.1 原油地球化学特征

3.1.1 物理性质与族组成

图1 塔中Ⅰ号坡折带顺西区块顺7井井位Fig.1 Location of Well Shun-7 in western Shuntuoguole Block in Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone

表1 塔中Ⅰ号坡折带顺西区块顺7井和卡1区块中1井原油族组成Table 1 Group components of the oils from the Well Shun-7 in western Shuntuoluole Block and the Well Zhong-1 in Katake 1 Block

顺7井原油为凝析油，20℃密度为0.774 9～0.787 0 g/cm3，粘度为 1.61 mPa·s，硫含量为0.11%，蜡含量为5.98%，凝固点为－4℃，原油具有硫化氢气味。

顺7井原油具有饱和烃含量高(＞85%)，芳烃含量低(＜10%)，非烃和沥青质含量低的特点(表1)，原油具有很高的饱芳比和非沥比值。与中石化在卡1区块获得突破的中1井原油相比较，顺7井原油的饱和烃含量明显高于中1井原油，而其芳烃的含量则明显低于中1井。

3.1.2 全油色谱特征

图2是顺7井全油色谱图，从全油色谱图可以看出基线平直，且色谱呈现单峰分布。正构烷烃丰度为180×10－3。从色谱参数来看，顺7井奥陶系原油正构烷烃碳数最高达nC32，CPI值(碳优势指数)为 1.03，为成熟原油，C21－/C22+为 5.92，显示了以低碳数正构烷烃占优势的特点，表明原油的成熟度较高。原油的Pr/Ph值为1.16，显示了弱氧化－弱还原的沉积环境。

图2 塔中Ⅰ号坡折带顺西区块顺7井原油全油气相色谱Fig.2 Gas chromatogram of the whole oil from the well Shun-7 in Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone

3.1.3 轻烃组成

庚烷值和异庚烷值是常用的轻烃成熟度参数［7－8］。一般成熟原油的庚烷值和异庚烷值分别介于20% ～30%和2～3区间，大于这一数值或低于这一数值的原油被认为是高成熟原油或低成熟原油。但是，这两项参数受生物降解作用的制约，即生物降解油的轻烃成熟度参数且趋于偏小。顺7井原油的庚烷值在33%以上，异庚烷值为3.8，表明顺7井原油为高成熟油范畴。

Bement等［9］在4个不同构造类型盆地中，采用5套不同时代生油岩的C7轻烃资料，利用镜质体反射率(Ro)作为地质温度计，对2，4－/2，3－二甲基戊烷(DMP)轻烃组分的温度参数进行了地质校正，求取生油层的最大埋深温度，建立了生油层最大埋深温度与2，4－/2，3－DMP含量比的函数关系式，并得出该项轻烃温度参数不受盆地类型、热史(有效受热时间)、生油层时代、干酪根类型和岩性等因素影响的结论。

基于 Bement的研究工作，Mango［8］推导出生油层最大埋藏温度(T)与2，4－/2，3－DMP含量比的函数方程，即:

式中:T为生油层最大埋藏温度，℃。

运用Mango(1997)建立的上述函数方程，计算顺7井原油生成温度为135℃。

3.1.4 生物标志物

图3 塔中Ⅰ号坡折带顺西区块顺7井与卡1区块中1井原油m/z 191，m/z 217质量色谱Fig.3 Mass chromatogram of m/z 191 and m/z 217 from the oils of the well Shun-7 in western Shuntuoguole Block and the well Zhong-1 in Katake 1 Block

在甾萜烷生物标志物组成上(图3)，顺7井原油由于成熟度较高，甾烷、藿烷系列基本裂解。在m/z 191质量色谱图中，藿烷系列仅存在C30和C29藿烷，C30藿烷绝对含量仅为4×10－6，Tm 化合物完全消失，Ts/(Ts+Tm)=1，表明原油的成熟度在1.3%左右［10］;三环萜烷系列分布不完整，仅可见C19，C20和C23三环萜烷，且以C19三环萜烷为主峰;甾烷系列仅可检测出C21孕甾烷及少量的C27重排甾烷，C29规则甾烷隐约可见。与卡1区块中1井奥陶系原油相比较，可以看出顺7井原油与中1井原油存在很大区别，中1井原油具有较高的生标绝对含量，C30藿烷绝对含量为137×10-6，中1井原油C28甾烷含量低、重排在烷含量高、C29藿烷含量高、伽马蜡烷含量低，三环萜烷以C23三环萜烷为主峰。

3.1.5 金刚烷类化合物特征

金刚烷类化合物由于具有类似金刚石结构的一类刚性聚合环状烃类化合物，一旦形成，性质极为稳定，具有很强的抗热降解能力和抗生物降解能力。早期应用1－甲基单金刚烷/(1－甲基+2－甲基)－单金刚烷和4－甲基－双金刚烷/(1－甲基+3－甲基+4－甲基)－双金刚烷判断成熟度［11］，Dahl等［12］利用4 － 甲基 +3 － 甲基－ 双金刚烷化合物绝对含量判断原油的裂解程度。顺7井凝析油中1－甲基/(1－甲基+2－甲基)－单金刚烷和4－甲基/(1－甲基+3－甲基+4－甲基)－双金刚烷比值分别为0.73和0.47，折算等效镜质体反射率达1.3% ～1.6%。该原油的3－甲基+4－甲基－双金刚烷含量可达73×10－6，ααα－20RC29甾烷含量基本为0。顺7井原油甲基双金刚烷含量远高于塔河九区奥陶系凝析油及高蜡原油中3－甲基+4－甲基－双金刚烷含量［6］，根据Dahl等提出的原油裂解定量评价模板［12］，顺7井奥陶系原油的裂解程度在70%左右。

3.1.6 芳烃组成

顺7井原油芳烃化合物主要以萘、菲、硫芴、芴、联苯、氧芴系列为主，其他化合物含量相对较低，总芳烃化合物绝对含量为8 710×10－6，这一含量基本与中1井芳烃化合物总量为9 210×10－6相当。在三芴系列组成中，以高含硫芴、低氧芴含量为特征。相对组成与塔河奥陶系原油没有明显的差别，但在绝对含量上，顺7井原油硫芴系列含量为1 310×10－6，高于塔河油田奥陶系原油硫芴含量平均值为866×10－6。反映原油成熟度的甲基菲指数 MPI1［1.5(2-甲基菲 +3-甲基菲)/(菲+1-甲基菲+9-甲基菲)］为1.74，换算等效的镜质体反射率为1.03%，而中1井甲基菲指数MPI1为 0.74，换算的等效镜质体反射率为0.84%。

3.1.7 碳同位素组成

顺7井原油最为重要的特征是原油碳同位素偏重，全油碳同位素、饱和烃、芳烃、非烃与沥青质稳定碳同位素分别为－29.6‰，－30.3‰，－28.0‰，－29.6‰和 －29.2‰(图 4)。这一结果与塔里木盆地公认的寒武系生源的TD2井原油、乌鲁桥油苗馏分碳同位素值分布在相近的范围［13－14］。而与中 1井原油碳同位素比值明显不同，中1井原油及组分碳同位素分别为－33.2‰，－33.5‰，－32.7‰，－30.5‰和－30.8‰。

3.1.8 原油来源

塔里木盆地发育3套烃源岩:寒武系、中－下奥陶统(黑土凹组和萨尔干组)和上奥陶统烃源岩(良里塔格组和印干组)。中－下奥陶统分子标志物特征组成上与寒武系具有较强的相似性，上奥陶统良里塔格组烃源岩在分子标志物组成上与寒武系、中－下奥陶统具有最为明显的差异［15］。寒武系、中－下奥陶统烃源岩在分子标志物组成上具有“六高一低”的特征:甲藻甾烷、三芳甲藻甾烷、24－降胆甾烷、伽马蜡烷、4－甲基－24－乙基－胆甾烷和C28甾烷含量高，重排甾烷含量低;而上奥陶统良里塔格组烃源岩则具有相反的特征［13－19］。然而由于在塔中地区不少原油的生物标志物含量低，用上述生物标志物判识油源存在困难。李素梅等［19－20］运用正构烷烃单体烃同位素结合分子化合物组成将塔中地区的原油分为4类:第一类原油具有寒武系－下奥陶统成因特点，以TZ62井志留系残留古油藏为代表，具有C28甾烷含量高和重碳同位素的特点，特别是正构烷烃不同碳数碳同位素值介于－29.0‰～－30.0‰，与TD2井原油碳同位素相近;第二类原油具有中－上奥陶统(即良里塔格组)来源，塔中仅以TZ825井奥陶系储层方解石包裹体为代表;第三类原油为高含二苯并噻吩的原油，以TZ4井区原油为代表;第四类原油为Ⅰ和Ⅱ类原油的混源油，识别依据是正构烷烃单体碳同位素介于Ⅰ和Ⅱ类原油之间，与中－上奥陶统成因原油更为接近，一般为 －33.4‰ ～－32.0‰。进一步可将第Ⅳ类原有划为3个亚类:Ⅳ－1类原油主要分布在塔中Ⅰ号坡折带，主要特征是原油链烷烃绝对丰度高、甾烷和藿烷类浓度总体不高、重排甾烷与重排藿烷丰度较高、三芴系列绝对浓度较高、饱和烃Ts/(Ts+Tm)相对较高，三甲基萘和四甲基萘比值较高;Ⅳ－2类原油主要分布在TZ47至塔中15井区，分子标志物特征与Ⅳ－1类特征相反;Ⅳ－3类原油生物标志物与寒武系成因原油更为接近，但正构烷烃单体烃同位素明显偏轻。

由于顺7井原油中寒武系－奥陶系的分子标志物含量很少，根据全油及组分的碳同位素与寒武系来源的TD2井原油具有较强的相似性，认为顺7井原油来源于寒武系烃源岩。

图4 塔中Ⅰ号坡折带顺7井和中1井等原油组分碳同位素分布Fig.4 Carbon isotope of oil components of well Shun-7 and Zhong-1 from Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone

3.2 天然气地球化学特征

3.2.1 组成特征

顺7井天然气甲烷含量为83.14%(表2)，略低于卡1区块中1井奥陶系天然气，顺7井天然气C2+含量较高，为6.64%，高于中1井2.47% ～2.52%的C2+含量。顺7井天然气C1/(C1—C5)比值为0.926，低于中1井0.980的C1/(C1—C5)比值。按照天然气划分标准［21］，把甲烷含量大于95%，C2+重烃含量不超过1% ～4%，干湿指数大于19的烃类气体划分为干气。顺7井天然气为湿气，而中1井原油为干气。

3.2.2 碳同位素组成

天然气乙烷和丙烷碳同位素值δ13C2和δ13C3是区别油型气和煤型气的重要标志之一。国内研究者多以δ13C2=－28.0‰为区分腐殖型气与腐泥型气的标准［21］。顺7井奥陶系天然气乙烷同位素为－32.5‰，低于－28.0‰的油型气的界限值(表3)，丙烷碳同位素值为－28.2‰，也远小于－23.2‰的油型气的界限值。从乙烷和丙烷碳同位素来看，顺7井奥陶系天然气为典型的油型气。利用前人提出的天然气成因类型的模板，均可将顺7井天然气划分为油型气(图5)。

顺7井奥陶系天然气烷烃碳同位素值分布呈现正碳同位素分布序列。

图6是顺7井天然气烃类1/n与δ13Cn之间的关系。从图中可以看出，顺7井天然气烃类的δ13Cn与1/n之间呈现近似的线性关系，表明天然气为单一来源，是相同母质在单一营力作用下的产物。

3.2.3 天然气气源

顺7井天然气中，甲烷碳同位素偏轻，仅为－51.7‰，甲烷、乙烷碳同位素差值大，δ13C2－δ13C1为－18.0‰。目前塔中北坡地区中－上奥陶统地层的成熟度在0.9% ～1.2%，而寒武系地层成熟度在 1.5% 以上［22－28］。从天然气组分组成来看，气源岩的成熟度不高，不可能来源于寒武系烃源岩。对塔中北坡TZ45井奥陶系天然气具有异常偏轻的甲烷碳同位素，郭建军等［22］提出TZ45井天然气混入了少量的生物气。但从油气藏地质特征来看，不支持顺7井天然气为生物气。顺7井奥陶系天然气甲烷、乙烷碳同位素数据点分布在海相偏腐殖型天然气范围内，反映天然气可能来源于塔中北斜坡的中－上奥陶统偏腐殖型烃源岩。

表2 塔中Ⅰ号坡折带顺西区块顺7井和卡1区块中1井天然气组成Table 2 Natural gas components of Well Shun-7 in West Shuntuoguole Block and Well Zhong-1 in Katake 1 Block

表3 塔中Ⅰ号坡折带顺7井和TZ45井天然气稳定碳同位素分布Table 3 Stable carbon isotopes of natural gas from the well Shun-7 and the well TZ-45 in Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone

图5 塔中Ⅰ号坡折带顺7井天然气与塔河油田奥陶系天然气δ13C1和δ13C2－δ13C1之间的关系Fig.5 Correlation of δ13C1and δ13C2 － δ13C1between natural gas from the well Shun-7 in Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone and that from the Ordovician in Tahe oilfield

图6 塔中Ⅰ号坡折带顺7井奥陶系天然气组分1/n与δ13Cn 之间的关系［22－23］Fig.6 Relations between the 1/n component and δ13Cnof natural gas from the well Shun-7 in Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone

4 结论

1)顺7井鹰山组原油为凝析油，庚烷值和异庚烷值表明原油具有较高的成熟度。由于原油成熟度较高，生物标志物藿烷系列裂解。凝析油具有较重的碳同位素值，与目前塔里木盆地公认的寒武系生源的TD2井原油具有可比性，从同位素组成上看，顺7井原油来源于寒武系烃源岩。

2)顺7井中－下奥陶统鹰山组天然气为湿气，天然气为有机成因的油型气。其组分碳同位素特征与塔中I号坡折带的TZ45井奥陶系天然气具有较强的相似性。根据天然气组成、同位素以及塔中地区烃源岩的演化程度，认为顺7井鹰山组天然气来源于中－上奥陶统烃源岩。

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