利用含氮化合物研究卞闵杨地区油气运移

吴旗，包建平，朱翠山

（油气资源与勘探技术教育部重点实验室 （长江大学））长江大学地球环境与水资源学院，湖北 武汉430100

利用含氮化合物研究卞闵杨地区油气运移

吴旗，包建平，朱翠山

（油气资源与勘探技术教育部重点实验室 （长江大学））长江大学地球环境与水资源学院，湖北 武汉430100

通过对卞闵杨地区各个油田不同层位原油样品含氮化合物质量分数以及各异构体参数比值的相对变化趋势进行研究，探讨了卞闵杨地区原油的运移特征和注入方向。结果表明，墩塘油田南部戴南组“阜四型”原油来自于龙岗次凹阜宁组四段烃源岩；墩塘北部阜宁组二段，杨家坝阜宁组一、二段，卞东阜宁组三段储集层原油均来自于龙岗次凹；而卞东油田阜宁组二段，闵桥油田阜宁组二、三段则均来源于氾水次凹。

卞闵杨地区；含氮化合物；原油运移；龙岗次凹；氾水次凹

随着原油非烃分析技术的迅速发展，含氮化合物在油气运移、油藏充注史等方面的研究中显示出独特的优势和潜力［1］。目前，含氮化合物已被大量应用于油气的二次运移以及成藏规律的研究，其质量分数以及咔唑类各异构体参数比值的变化规律能够有效指示油气充注方向［2～7］。龙岗次凹烃源岩品质好，埋深大，成熟度高，是卞闵杨地区的主要生烃凹陷［8］；而氾水次凹烃源岩成熟度较低，生成油多为 “未熟-低熟”。前人依据成熟度差异这一主要特征，通过油源对比判断卞闵杨地区各油田原油来源。但伴随着烃源岩的持续热演化，后期排出的原油成熟度要高于早期，因此在原油的排烃路径上会造成成熟度梯度的变化，仅依靠成熟度参数进行油源对比已不能解释低熟的原油究竟是来自于龙岗次凹早期生成，或是氾水次凹较低成熟度的原油运聚至此。由鉴于此，笔者对研究区内不同层位的18个原油样品中的含氮化合物进行分析研究，以期较为直观地反映油气来源。

1 地质背景

卞闵杨地区位于金湖凹陷南部断陷内龙岗次凹和氾水次凹所夹的卞闵杨构造带上，南临菱塘桥低凸起 （图1）。卞闵杨构造西带一线是卞东、杨家坝、墩塘油区，为构造主体，断裂少而整齐；东带为闵桥油区，构造较为破碎，不同规模、不同时期的断层十分发育，断裂系统错综复杂。卞东油田为一较完整的北倾断鼻构造，现已探明含油面积5.2km2，地质储量387×104t；杨家坝油田也为一北倾的断鼻构造，四分之三的面积被高邮湖覆盖，含油面积3.8km2，地质储量599×104t；闵桥油田整体为一系列近东西、北东和北西向断层切割而复杂化的背斜构造。

2 原油中含氮化合物运移分馏作用机理

含氮化合物在运移研究中主要使用咔唑类化合物及其衍生物苯，其中属卡唑类化合物最为有效。咔唑类化合物1～8号碳原子都能被烷基取代，不同的取代方式导致极性也不同［9］。根据不同碳位的取代情况可将其分为3大类：①屏蔽型，即1，8碳位全被烷基取代，极性最小，不易与周围岩石发生吸附，因此，随运移距离增大其在原油中的相对含量也增大；②半屏蔽型，即1，8碳位仅有一个碳被烷基取代，极性适中，吸附能力大于屏蔽型小于裸露型；③裸露型，即1，8碳位均未被烷基取代，极性强，易与周围岩石吸附，随运移距离增加其在原油中的相对含量减少。此外，棒形苯并a咔唑（［a］）相对次球型苯并c咔唑（［c］）运移速度慢，随着运移距离的增大［a］／［c］减小［1］。

图1 卞闵杨工区构造图

笔者在变化趋势显著的咔唑类化合物中选取5个参数：含氮化合物及其异构体的质量分数w（KC）、屏蔽型二甲基咔唑与2，4裸露型二甲基咔唑质量分数之比（1，8-／2，4-DMC）、屏蔽型二甲基咔唑与所有裸露型二甲基咔唑质量分数之比（1，8-／NEX' s-DMC）、屏蔽型与1，6半屏蔽型二甲基咔唑质量分数之比（1，8-／1，6-DMC）、［a］／［c］，其中1，8-／2，4-DMC、1，8-／NEX' s-DMC、1，8-／1，6-DMC随油气运移距离增大而增大，而w（KC）、［a］／［c］则相反。以期通过对以上参数 （表1）的研究，深入剖析卞闵杨地区内的原油运移规律，了解该区原油充注方向。

表1 卞闵杨地区原油样品相关数据

3 运移分析

不同成因油含氮化合物质量分数及组成受到诸如生烃母质、沉积环境等地质因素的影响。因此，为突出运移对含氮化合物质量分数及组成的影响，将卞闵杨地区内的 “阜四型”与 “阜二型”油区分开处理。

3.1 墩塘油田南部 “阜四型”油区

研究显示，墩塘南部地区Ed1储集层中原油应该为来自龙岗次凹的 “阜四型”［8］，其成熟度为低熟。由表1可得，墩塘南部的墩2-18与D2-2样品中的w（KC）分别为2.26、6.98μg／g；1，8-DMC／2，4-DMC分别为1.15、0.88；［a］／［c］分别为1.0、1.11；1，8-DMC／NEX' S-DMC分别为0.36、0.33。以上数据均指示Ed1原油由墩2-2井向墩2-18井方向运移，即由西至东运移 （图2）。由此可判断，该区原油应来自龙岗次凹中心地区的阜宁组四段 （Ef4）烃源岩，与前人油源对比研究相符。

图2 墩塘油田油气运移路线图

3.2 墩塘北部、杨家坝、卞东、闵桥 “阜二型”油区

油源对比表明，该区Ef1、Ef2、Ef3段储集层中原油均来自于Ef2烃源岩［8］，其沉积环、原始有机质等具有较好的一致性，因此地质因素对含氮化合物质量分数及组成影响较小。含氮化合物质量分数及组成的差异主要是运移分馏作用造成的。

1）墩塘北部油田 原油样品采自墩2-14井，位于Ef2储集层中，从成熟度上看，其甾烷参数C29（20S／20S＋20R）达 到 0.47， 成 熟 度 高（C29（20S／20S＋20R）＞0.4），这与龙岗次凹成熟原油相类似。同时，根据该区油气就近运移聚集的规律［8］，判断原油来自龙岗次凹 （图2、3）。

图3 卞闵杨地区油气运移整体趋势图

2）杨家坝油田 受南部一级断层的阻隔，形成典型的断鼻构造圈闭，适合油气聚集。从该区Ef1、Ef2储集层选取3个原油样品，分别来自于Ef1的杨8-1井、杨42井、杨7-1井，Ef2的杨10-5井、杨33井、杨8-3井。样品中w（KC）与［a］／［c］显示，Ef2样品中杨10-5井最高，分别为74.5与1.32，且运移参数1，8-／2，4-DMC、1，8-／1，6-DMC、1，8-／NEX’s-DMC均最低，表明杨家坝油田Ef2油气由西北往东南方向运移。Ef1样品中w（KC）与［a］／［c］均显示杨8-1井最高，杨42井与杨7-1井较低，而1，8-／2，4-DMC、1，8-／1，6-DMC、1，8-／NEX’s-DMC则正好相反，反映杨家坝油田Ef1油气运移方向与Ef2相同。综上，油气在Ef1、Ef2储集层中由西北注入后向东南运移，后遇南部断层阻隔在圈闭中形成油气藏 （图4）。结合地质背景及油气运移方向的分析，杨家坝油田油源区位于西部的龙岗次凹（图3）。

图4 杨家坝油田原油运移路线平面图

3）卞东油田 卞13-4井原油样品中Pr／nC17、Ph／nC18明显高于其他样品，反映出该区原油可能发生轻微的生物降解。黄海平等［10］研究显示，生物降解对苯并咔唑含量和分布有着较强的控制作用。因此，在卞东油田的油气运移研究中不使用参数［a］／［c］。样品卞4-3与卞13-4取自Ef3储集层，而侧卞6-4与卞13-5则取自Ef2储集层。由表1与图4可以看出，卞13-4井的w（KC）小于卞4-3井，而1，8-／2，4-DMC、1，8-／NEX’s-DMC、1，8-／1，6-DMC均大于卞4-3井，反映出卞东油田Ef3原油运移方向为自西向东；卞13-5井的w（KC）大于侧卞6-4井，而在1，8-／1，6-DMC等参数上则小于卞6-4井，反映出Ef2原油的运移方向为自东向西 （图5）。结合地质背景及油气双向运移显示，卞东油田Ef3储层中原油可能来自于西部的龙岗次凹；而Ef2储层中原油可能来自于东部的氾水次凹 （图3）。

图5 卞东油田原油运移路线图

4）闵桥油田 Ef3储集层原油样品来自于闵18-18井、闵40-1井、侧闵15-3井。从w（KC）与［a］／［c］上看，侧 闵15-3井 最 大。从 各 含 氮 化 合 物 参 数 上 看，侧 闵15-3井 的1，8-／2，4-DMC、1，8-／1，6-DMC、1，8-／NEX’s-DMC均小于闵40-1井与闵18-18井。由此判断，平面上Ef3油气由侧闵15－3井分别向闵18-18井及闵40-1井运移。Ef2储层中原油样品来自闵18-5井与闵18-3井，其w（KC）及运移参数等反映油气由闵18-5井向闵18-3井运移，与Ef3相一致 （图6）。结合地质背景判断，闵桥油田原油来自于氾水次凹 （图3）。

图6 闵桥油田油气运移路线图

4 结论

1）卞闵杨地区为龙岗次凹、氾水次凹双向供油，墩塘油田南部戴南组 “阜四型”原油来自于龙岗次凹阜宁组四段烃源岩。

2）墩塘油田北部阜宁组二段、杨家坝阜宁组一段、二段以及卞东阜宁组三段储集层中 “阜二型”原油来自于龙岗次凹阜宁组二段烃源岩。

3）卞东油田阜宁组二段以及闵桥阜宁组二、三段储集层中 “阜二型”原油来源于氾水次凹阜宁组二段烃源岩。

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［编辑］ 邓磊

Study of Oil-gas Migration in Bianminyang Area by Using Nitrogenous Compounds

WUQi，BAOJianping，ZHUCuishan（FirstAuthor' sAddress：KeyLaboratoryofExplorationTechnologiesforOiland GasResources（YangtzeUniversity），MinistryofEducation；SchoolofGeosciences；SchoolofEarthEnvironmentandWaterResources，YangtzeUniversity，Wuhan430100，Hubei，China.）

According to the study of the concentration and relative changing trend of some parameters of nitrogen compounds oil samples in different strata and different oilfields in Bianminyang Area，the hydrocarbons migration and injection direction in Bianminyang Area were discussed.The results show that the E1f4oil of Dainan Formation in the south of Duntang Oilfield comes from E1f4hydrocarbon source rock in Longgang Subsag；the oils of E1f2in the north of Duntang Oilfield，E1f1，E1f2in the Yangjiaba Oilfield and E1f3in Biandong Oilfield are all from Longgang Subsag；while the oil of E1f2in Biandong Oilfield and the E1f2，E1f3in Minqiao Oilfield come from Fanshui Subsag.

Bianminyang Area；nitrogen compound；hydrocarbons migration；Longgang Subsag；Fanshui Subsag

TE122.1

A

1000-9752（2014）04-0021-05

2013-08-12

吴旗 （1987-），男，2011年大学毕业，硕士生，现主要从事油气地球化学方面的研究。