塔北隆起北缘原油地球化学特征与分布

2013-05-13李洪波

石油天然气学报 2013年4期

塔北隆起北缘为海相、陆相双重油气来源有利指向区［1］，具有孔隙型碎屑岩与溶洞－裂缝网络型碳酸盐岩多种储集层、海相、陆相双重油气来源、双向油气供给与复杂油气成藏过程等诸多特殊性和协调一致性的油气成藏条件。在该区已发现一大批产油气井和海相、陆相的油气田，具有多种油源（海相油、湖相油和煤成油），多种相态－成因类型（凝析油、轻质油、正常原油、重油和超重油）以及多层位（Z、∈、O、J1、下白垩统亚格列木组（K1y）、下白垩统巴西盖组（K1b）、下白垩统巴什基奇克组（K1bs）和渐新统苏维依组（E3s））产油的特征。针对不同含油气层的油源与成藏研究，众多学者进行的油气地球化学研究结论也比较一致［2～7］：塔北隆起北缘东段原油为煤成油，中－西段为湖相油。高波等［8］认为雅克拉油气田原油为典型的海相成因，与塔河油田原油具有相似的母质来源，属于同源油气一次性充注成藏的产物。由此看来，目前对于多源原油（寒武－下奥陶统海相油、上奥陶统海相油、中生界湖相油和煤成油）的认识在塔北隆起北缘这样一个多源原油的运移指向区仍存在歧义。如何区分中生界陆相油源与寒武－下奥陶统和上奥陶统油源，成为一个至关重要的问题。例如：张水昌等［3］和包建平等［7］分析该区的煤系泥岩来源原油 δ13C 值为－24．0‰～－28．0‰，湖相泥岩来源原油δ13C 值为－27．0‰～－31．0‰；而王传刚等［9］分析的典型的寒武系来源油的TD2井原油δ13C值为－28．5‰，柯坪剖面与塔东地区TD2井，巴楚隆起H3井和草湖凹陷KN1井寒武系烃源岩的氯仿沥青 “A”的δ13C值均大于－29．5‰。这就使得仅依据同位素组成，难以区分寒武－下奥陶统油源与中生界陆相油源，更不用说中生界湖相油和煤成油的区别了。另外，将塔北隆起北缘海相、陆相原油进行全面地球化学分析，提出统一划分指标的报道鲜见。因此，塔北隆起北缘原油地球化学及其分布特征的研究仍是值得关注的问题。

1 地质概况与样品分布

塔里木盆地塔北隆起北缘主要指雅克拉断凸及其向西、向北的延伸地带（见图1）。雅克拉断凸为塔北隆起上的一个次级构造单元，夹持于亚南断裂带和轮台断裂带之间，呈NEE向延伸，面积约4400km2。雅克拉断凸及其南缘，古生界呈南倾的单面潜山；断凸以北，则呈断块潜山；雅克拉断凸主体主要为白垩系披覆，局部及周缘地区主要为三叠系、侏罗系超覆覆盖。古近系沉积时，塔北隆起整体转化为北倾斜坡。

笔者主要采集了塔北隆起北缘以及周边地区原油样品18件，主要分布于雅克拉油气田、大涝坝油气田、东河塘油气田、轮台油气田以及库车部分地区（图1）。

图1 塔北隆起北缘油气田分布平面示意图

2 试验条件与方法

原油饱和烃色谱分析使用Agilent 6890GC （美国），载气为99．999%He，载气流速为1ml／min；色谱柱为 HP－5MS，30m×0．25mm×0．25μm；气化进样器温度300℃，升温程序为从100℃开始，以4℃／min升至300℃，然后保持12min；FID检测。

原油饱和烃色谱－质谱分析使用Agilent 6890GC／5975iMS（美国），载气为99．999%He，载气流速为1ml／min；色谱柱为HP－5MS，60m×0．25mm×0．25μm；气化进样器温度300℃，升温程序为80℃保持1min，以3℃／min升至310℃，然后保持16min；MS离子化方式为EI，70eV；数据采集方式为全扫描／多离子（SCAN／SIM）。

3 结果与分析

3．1 正烷烃与类异戊二烯烷烃

正烷烃的分布通常可以较为宏观地指示原油地球化学特征，图2为研究区原油／值与Pr／Ph值相关图。所有原油可分为2个族群：①雅克拉和东河塘原油，具有较高的／与较低的Pr／Ph值；②大涝坝、轮台和库车原油，两参数分布刚好与前者相反。

通过Pr／nC17与Ph／nC18参数图版，可以较好地区分不同类型干酪根生烃母质。图3表明，雅克拉与东河塘原油靠近于Ⅰ型干酪根区域，大涝坝、轮台与库车原油靠近于Ⅲ型干酪根区域。两者之间显现出明显的差异性。

3．2 萜烷类化合物

前人提出［10］，可依据三环萜烷系列分布特征，区分塔里木盆地台盆区油源：上奥陶统良里塔格组（O3l）烃源层具有三环萜烷相对于藿烷的丰度优势，寒武系烃源层则反之，且前者三环萜烷系列以C23三环萜烷为主峰，后者以C19或C21三环萜烷为主峰。基于塔北隆起北缘18口探井的油样剖析，作者提出采用（C20＋ C21）／（C23＋ C24）三环萜烷（（C20＋C21）／（C23＋C24）TT）与C24四环萜烷／C26三环萜烷（C24Te／C26TT）两项分子参数，作为区分油源与划分原油族群的标志（表1、图4）。

图2 原油／值与Pr／Ph散点图

图3 塔北隆起北缘原油Pr／nC17与Ph／nC18参数散点图

表1 塔北隆起北缘原油地球化学参数表

图5以（C20＋C21）／（C23＋C24）TT与C24Te／C26TT两项参数，对塔北隆起北缘18口井的油样作聚类分析。为显示与寒武系来源原油的差异性，特选取了塔东地区2口寒武系来源样品作为参考［11，12］。可得出上述寒武系、上奥陶统海相油源与中生界陆相油源的3类原油聚类结果，库车与轮台原油明显具有最高的（C20＋C21）／（C23＋C24）TT与C24Te／C26TT值，其次为大涝坝原油具有较高的该值，雅克拉、东河塘与塔东原油该值最低；但是雅克拉与东河塘原油明显较塔东原油具有更低的（C20＋C21）／（C23＋C24）TT。因此，上述两参数构建的图版为研究区的原油族群划分提供了重要依据。

3．3 甾烷类化合物

图6为塔北隆起北缘典型原油饱和烃甾烷（m／z＝217）化合物谱图，其典型特征为孕甾烷的组成分布。结合甾烷／藿烷的分布特征，计算孕甾烷／甾烷与规则甾烷／17α（H）－藿烷值，并绘制图7。图7同样也引入了塔东地区2口寒武系来源样品作为参考［11，12］。图中原油明显分为3个族群：①大涝坝原油，孕甾烷／甾烷与规则甾烷／17α（H）－藿烷均较低，2参数值分别介于0．03～0．10与0．07～0．14之间（表1），与大涝坝陆相原油特征相符；②雅克拉、东河塘原油，2参数值较高，分别介于0．15～0．38与0．62～2．38之间，其中YK11井规则甾烷／17α （H）－藿烷值高达2．38（表1）；③塔东原油，分布介于前两类之间，两参数值分别介于0．13～0．15与0．24～0．56之间。可以看出，雅克拉和东河塘原油与塔东原油具有明显差异。

图4 塔北隆起北缘典型代表原油萜烷化合物（m／z＝191）谱图

3．4 原油成因类型划分与分布

图5 塔北隆起北缘原油（C20＋C21）／（C23＋C24）TT与C24Te／C26TT相关图

图6 塔北隆起北缘典型代表原油甾烷化合物（m／z＝217）谱图

通过原油地球化学特征的剖析，综合各类分子指标可以看出塔北隆起北缘原油主要分为两大类：分别为大涝坝、轮台与库车的陆相油与雅克拉和东河塘的海相油。前者具有较高的Pr／Ph、（C20＋C21）三环萜烷、C24四环萜烷、较低的甾烷含量，而后者刚好与其相反。更进一步，陆相原油可以根据（C20＋C21）三环萜烷与C24四环萜烷的含量分布区分开大涝坝的湖相原油与轮台和库车的煤成油，笔者研究的结论与前人研究不谋而合［2～8］。

不同类型原油分布特征明显，由以上样品分布来看，海相原油基本上位于研究区的南侧，沿轮台断裂分布；陆相原油主要位于研究区的北侧，沿亚南断裂分布，其中湖相油主要位于中西部，而煤成油主要位于东部。