鄂尔多斯盆地下寺湾油田原油地球化学特征及油源对比

陈立军，王 乐，何文忠，冷丹凤，段玉良

(1.延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心，陕西延安 716000；2.延长油田股份有限公司下寺湾采油厂)

下寺湾油田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的南部(延安市甘泉县境内)，整体构造为西倾单斜，油区无大的构造，局部发育小型鼻状隆起构造[1-2]。本次采集9口井的原油(长3和长6油藏)，分别从原油的族组成、饱和烃馏分及稳定碳同位素等方面开展原油的地球化学特征及油源对比研究，对明确油气成藏规律和指导进一步勘探具有重要意义。

1 原油族组分特征

原油族组成可反映原油的化学组成、生油母质类型、成熟度、运移效应以及水洗-生物降解作用等信息。

研究区延长组长3、长6原油饱和烃的相对含量较高，其中长3原油的饱和烃相对含量为73.68%～80.31%，长6原油的饱和烃相对含量较长3原油的含量高，为77.04%～82.22%。长6原油的芳烃相对含量为13.94%～17.5%，长3的原油芳烃相对含量为13.13%～16.77%。饱/芳比长6原油为4.45～5.80，长3原油为4.40～6.12。“非烃+沥青质”相对含量长6原油为2.5%～3.33%，长3原油为2.81%～2.9%。

从原油族组分特征来看，原油族组分相似，饱和烃含量高，表征原油未遭受到生物降解作用[3-4]。

2 原油碳同位素特征

原油基本上继承其生烃母质的稳定碳同位素组成特征，但是在烃源岩成熟、生烃和油气运移过程中，还会发生碳同位素的分馏效应，导致原油与烃源岩之间同位素组成存在一定的差异[5-6]。本次研究选择对长3、长6分别做了原油和馏分(饱和烃、芳烃、非烃)的稳定碳同位素组成分析(图1)。

图1 研究区延长组长6、长3油层原油全油及馏分稳定碳同位素分布

长3和长6原油及其族组成的碳同位素都比较轻，原油碳同位素主要分布范围在-32.72‰～-32.05‰之间，饱和烃碳同位素比原油略轻或相等，分布在-32.86‰～-31.62‰之间；芳香烃碳同位素比原油稍重，主要在-30.59‰～-30.18‰之间；非烃同位素比芳烃碳同位素稍重，分布在-30.62‰～-30.00‰之间。原油及其族组成碳同位素分布呈现规律：非烃>芳烃>原油≥饱和烃，这是由于同位素分馏作用，原油组分随其极性增强碳同位素δ13C值增大。

从图1可以看出，除CH331井和CH41井长3原油略有差异，其他原油样品的原油及其族组成碳同位素值相近，表现出一致的同源性。

3 原油生物标志化合物特征

3.1 链烷烃类及规则类异戊二烯烃类

研究区延长组油样饱和烃馏分中，绝大多数油样主峰碳数为nC14、nC18、nC19(表1)，均呈单峰态分布型式，正构烷烃序列分布完整，表明未受到明显的生物降解作用，其中长3原油样品3个，主峰碳数为nC18和nC19，略具偶奇优势，CPI为0.95～1.02，平均值为0.97；OEP为0.93～0.95，平均值为0.94；Pr/Ph为1.07～1.16，平均值为1.12。 长6原油样品6个，主峰碳数为nC14和nC18，略具偶奇优势，CPI为0.95～1.01，平均值为0.99；OEP为0.93～0.96，平均值为0.95；Pr/Ph为1.09～1.21，平均值为1.17。

研究区延长组油样Pr/Ph值都比较低，而且比较一致，分布范围为1.07～1.21，平均1.15；Pr/nC17分布范围0.24～0.28；Ph/nC18分布范围0.20～0.24，两个油层的油样非常相近，表明来源一致，指示原油为淡水湖相成因的原油[7]。

3.2 甾烷类

表1 研究区延长组原油和烃源岩饱和烃色谱参数

原油的饱和烃馏分中，检测出完整的甾烷系列化合物，包括C21～C22孕甾烷、C27～C29重排甾烷和规则甾烷(图2)。

在甾烷m/z217质量色谱图上，研究区所有原油样品(长3、长6)的规则甾烷αααRC27-C28-C29构型都非常一致，都是标准的“V”字型，即C27>C28

甾烷成熟度参数αααC29甾烷20S/(20S+20R) 和C29甾烷ββ/(ββ+αα) 值为0.4即为低熟油成熟度的上限，相当于烃源岩Ro值0.60%～0.65%；当αααC29甾烷20S/(20S+20R)和C29甾烷ββ/(ββ+αα) 值为0.55～0.65时，即达到这两项成熟度参数的平衡终点，处于烃源岩的生烃高峰，相应的Ro值为0.8%；这两项参数值一旦达到平衡终点(>0.55)，除了表征原油已经达到生烃高峰阶段之外，也已经失去成熟度参数的表征意义[4，10]。在研究区长3和长6原油中，αααC29甾烷20S/(20S+20R)值分布在0.55～0.59，C29甾烷ββ/(ββ+αα) 值为0.56～0.57，均在这两项成熟度参数的平衡终点0.55～0.65之中，已经进入烃源岩的生烃门限，达到生烃高峰，表明原油相应的Ro值达到了0.8%，属于中等成熟原油(表2)。

图2 研究区延长组原油甾烷质量色谱

3.3 萜烷类

原油萜类化合物主要由三环萜烷系列、藿烷类系列和伽马蜡烷所组成(图3)。其中，藿烷类是原核生物(细菌)的生源产物；三环萜烷是微生物(细菌或藻类)的生源产物；伽马蜡烷具有原生动物生源[10]。原油萜类化合物三环萜烷系列相对藿烷系列分布较低，藿烷类系列主要分布Ts、Tm、C29、C30、C31、C32(图2)，分布稳定，可用于油-源对比。

γ蜡烷是一种C30三萜烷，γ蜡烷指数(γ蜡烷/αβC30藿烷)对超盐环境具有高效性，源岩沉积时水体盐度的提高会导致高γ蜡烷指数和低Pr/Ph，大量γ蜡烷指示有机质沉积时的强还原超盐度条件。研究区长3和长6原油γ蜡烷指数分布在0.08～0.09之间，均较低，表征原始有机质的沉积水体咸度较低，为陆相沉积环境，原油来自陆相烃源岩(表2)。

藿烷成熟度参数C31藿烷22S/(22S+22R)值的平衡终点值的范围为0.55～0.65，相应的Ro值为0.6%，相当于烃源岩的生烃门限值[4，10]。长3和长6原油的C31藿烷22S/(22S+22R)值分布在0.53～0.56之间，均处于该项参数的平衡终点范围附近，表明两油层原油的成熟度相当，相应的Ro值达到了0.6%，属于中等成熟原油(表2)。

图3 研究区延长组原油萜烷质量色谱

表2 研究区三叠系延长组原油生标参数

4 油源对比

从原油生物标志物以及其同位素特征，可以看出长3和长6原油为同一类型原油，原油特征相似，为同一油源。

4.1 正构烷烃特征对比

正构烷烃的组分和分布特征受母质类型、有机质演化程度等多种因素的影响，如果原油和烃源岩有亲缘关系，原油和烃源岩的正构烷烃分布特征具有相似性。色谱峰型皆为低碳数单峰型，有一定的相似性，有机质来源相似，为低等水生生物来源；CPI、OEP参数皆接近，原油和各层源岩皆处于成熟阶段，奇碳优势不再明显。但是主峰碳以及Pr、Ph等参数有差异，Pr/nC17、Ph/nC18、Pr/ Ph差异大，相比与长7部分源岩样品有近相似特征(表1)。

4.2 甾萜类生物标志物组合特征对比

根据烃源岩与原油的甾萜烷生物标志物指纹特征分析，各油层原油与烃源岩规则甾烷αααRC27-C28-C29构型都是的“V”字型，而甾烷特征以长7甾烷特征尤为相似，萜烷以长6、长7有一定相似特征(图4)。

4.3 生物标志物参数相关图对比

选择了反映成熟度、生物来源和沉积环境方面的多项生物标志物参数[11-12]，对研究区各层原油与不同层位烃源岩进行了对比研究(图5)。

通过相关对比，除Tm/Ts和甾烷ααα20RC27/C29参数存在差异外，原油与烃源岩有较好的可比性。

图4 研究区延长组烃源岩抽提物萜烷和甾烷质量色谱

图5 生物标志物油-源对比图P1-Tm/Ts，P2-αααC29(S/S+R)，P3-C29ββ/(αα+ββ)，P4-γ蜡烷/αβC30藿烷，P5-C31藿烷(22S /22R+22S)，P6-ααα20R C27/C29

从生储盖配套组合关系上来看，长3油层位于长4+5、长6、长7烃源岩的上部，而长6油层位于长6和长7烃源岩的上部。从烃源岩品质来看，长4+5烃源岩品质较差，有机碳含量分布在0.03%～1.39%，长6烃源岩品质中等，有机碳含量分布在0.10%～8.38%，两层有机质类型皆为Ⅲ-Ⅱ2型。而长7烃源岩品质较高，有机碳含量分布在1.04%～4.95%，有机质主要为Ⅰ-Ⅱ1型。各层源岩有机质皆处于成熟阶段，结合油源对比特征，认为长3油层可能为长4+5、长6、长7烃源岩的混源，而长6油层为长6和长7烃源岩的混源；从烃源岩品质来看，长7烃源岩为主要油源。

5 结论

(1)从原油族组分特征来看，原油族组分相似，饱和烃含量高，芳烃含量较低，原油未遭受到降解作用。原油及其族组分碳同位素值相近，表现出好的同源性。

(2)饱和烷烃色谱特征为低碳单峰型，偶奇优势表现为成熟原油。

(3)原油甾烷特征表现为腐泥型有机质来源，萜烷特征表现为原始有机质的沉积水体咸度较低的陆相沉积环境。生物标志物成熟度参数表征原油为中等成熟度。

(4)通过油-油，油-源对比，结合生储盖配套关系，长3、长6原油来自同一源岩，属于混源，长7烃源岩为主力油源。

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