准南霍玛吐背斜带原油地球化学特征及油源分析

2014-06-27倪倩刘建长江大学地球科学学院湖北武汉430100

长江大学学报(自科版) 2014年32期

关键词：甾烷源岩白垩

倪倩,刘建 (长江大学地球科学学院,湖北武汉 430100)

赵智鹏,关小曲 (中石油华北油田分公司地球物理勘探研究院,河北任丘 062552)

准南霍玛吐背斜带原油地球化学特征及油源分析

倪倩,刘建 (长江大学地球科学学院,湖北武汉 430100)

赵智鹏,关小曲 (中石油华北油田分公司地球物理勘探研究院,河北任丘 062552)

准噶尔盆地南缘霍玛吐背斜带油源丰富,成藏条件良好,在古近系、新近系均获高产工业油气流。通过对准噶尔盆地南缘霍玛吐背斜带原油或油砂抽提物饱和烃与芳烃气象色谱-质谱分析,研究了原油及油砂抽提物中的族组成、正构烷烃、类异戊二烯烷烃以及甾萜烷系列化合物的分布特征,并结合碳同位素特征,对原油类型进行了划分,且对油源做了初步的分析。研究表明,霍玛吐背斜带原油可划分为2种类型:A类原油主要分布于霍尔果斯背斜、玛纳斯背斜、吐谷鲁背斜、安集海背斜、呼图壁背斜,其地球化学特征与白垩系烃源岩相似;B类原油主要分布在独山子背斜,主要来源于古近系安集海河组烃源岩。

霍玛吐背斜带;地球化学特征;原油;碳同位素特征

准南霍玛吐背斜带位于准噶尔盆地北天山山前断褶带的二级构造单元上,西邻四棵树凹陷,北靠昌吉凹陷,南接齐古断褶带,东至阜康断裂带。主要构造包括独山子背斜、安集海背斜、霍尔果斯背斜、玛纳斯背斜、吐谷鲁背斜、呼图壁背斜。准噶尔南缘前陆盆地为晚古生代-中、新生代的挤压复合叠加型前陆盆地。自形成至今,经历了复杂的构造变形,断裂普遍发育,圈闭类型繁多,形成了多种类型的油气藏[1-2]。露头及钻孔资料表明,该区主力烃源岩为侏罗系煤系地层及白垩系湖湘泥岩,此外,古近系安集海河组烃源岩也具有一定生烃潜力[3-4]。笔者在前人研究的基础上,从原油族组分、饱和烃气相色谱、碳同位素、生物标志化合物等方面,综合剖析了准噶尔盆地南缘霍玛吐背斜带原油的地球化学特征,探讨了霍玛吐背斜带油气来源。

1 原油地化特征

1.1 原油族组成

表1 研究区原油族组分一览表

霍玛吐背斜带原油族组成均以饱和烃、芳烃为主,而非烃、沥青质含量较低;饱和烃质量分数大多大于70%,饱芳比一般大于10%(见表1)。总的来说,霍玛吐背斜带原油族组成具有“两高一低”的特征,即高饱和烃含量、高饱芳比和低“非烃+沥青质”含量。整体呈现成熟度较高、有机质为腐泥型的特点。可推断其生油母质较好,且没有经历过明显的生物降解作用。

1.2 饱和烃特征(正构烷烃、类异戊烷烃分布特征)

图1 研究区原油OEP频率分布直方图

霍玛吐背斜带正构烷烃曲线分布型式为双峰型,主峰碳为nC17～nC19、nC23～nC25,OEP(奇偶优势指数)大多在1～1.1(见图1),∑C21-/∑C22+平均值为1.05,这些指标指示原油母质来源既有低等水生生物也有高等陆生植物,且原油均为成熟油。

除独山子背斜原油外,研究区其他背斜原油姥植比Pr/Ph均小于1,大多为0.4～0.8,Pr/nC17大多

为0.2～0.4,Ph/nC18大多为0.3～0.7,且含有β胡萝卜烷和γ胡萝卜烷,表明沉积环境为缺氧的超盐度环境。而独山子背斜原油姥植比Pr/Ph为0.4～1.7,且多大于1,Pr/nC17为0.3～1.5,Ph/nC18为0.2～1.0,不含β胡萝卜烷和γ胡萝卜烷。这些指标表明除独山子背斜原油较研究区其他背斜原油成熟度低,且独山子背斜原油母质沉积环境为弱氧化-弱还原环境[5-6]。因此,独山子背斜原油与其他背斜原油可能来源于不同的烃源岩(见表2)。

表2 研究区原油饱和烃色谱参数

2 原油类型划分

根据原油地球化学特征(见表3),霍玛吐背斜带原油可划分为2类(A类、B类)。

表3 原油地化参数分类表

2.1 A类原油地化特征

A类原油分布范围较广,主要见于霍玛吐地区以及安集海和呼图壁地区,出油层位以古近系紫泥泉子组为主。该类原油碳同位素较轻,大多在-27.94‰～-30.75‰之间,全油及族组分碳同位素组成芳烃＞非烃＞原油＞烷烃;Pr/Ph一般为0.47～1;三环萜烷含量较高,且三环萜烷中C19＜C20＜C21＜C23;C24四环萜烷含量低,C24四环萜烷/C26三环萜烷比值为0.25～0.79,均小于1.0;三环萜烷较五环萜烷含量高,比值一般为0.4～2.5,表示水生生物对母质的贡献较大;ααα-20R规则甾烷中C27、C29含量较高,C27、C28、C29呈“V”形分布,重排甾烷、孕甾烷有一定丰度,表明母质以藻类等水生生物为主,且陆源有机质也有贡献;此外,五环三萜烷中γ蜡烷/C30藿烷大于0.2,γ蜡烷指数较高,代表沉积环境为还原环境;C29甾烷20S/(20S+20R)为0.41～0.58,平均0.47;C29甾烷ββ/(ββ+αα)为0.46～0.63,平均0.57,表明该类原油成熟度较高。

2.2 B类原油地化特征

B类原油目前只见于独山子背斜,出油层位以古近系沙湾组为主。该类原油全油碳同位素为-27.14‰～-27.82‰,全油及族组分碳同位素组成芳烃＞非烃＞原油＞烷烃;Pr/Ph值为0.78～1.78,一般大于1.0;三环萜烷中C19、C20、C21主要呈下降型分布,部分样品为C19三环萜烷含量略低于C20、C21三环萜烷;五环三萜烷中的γ蜡烷/C30藿烷值一般为0.2 ～0.3,γ蜡烷含量较A类原油低;根据姥植比和γ蜡烷含量综合判断B类原油母质沉积环境为弱氧化-弱还原环境; C24四环萜烷含量较A类原油高,C24四环萜烷/C26三环萜烷的比值0.74～2.35,一般大于1.0;三环萜烷较五环萜烷低,比值0.04～0.34;藿烷系列Ts/Tm值大致在0.6左右;规则甾烷呈C29＞C27＞C28的“V”字型分布模式,且藻甾烷含量高,C29甾烷20S/(20S+20R)值为0.33～0.43,平均值为0.38,C29甾烷ββ/(ββ+αα)为0.38～0.61,平均值为0.44,成熟度偏低,较A类原油小(见图2)。

图2 研究区原油成熟度图

3 油源分析

图3 A类原油与白垩系烃源岩碳同位素类型曲线对比

3.1 碳同位素(δ13C)组成对比

稳定碳同位素δ13C在油源对比中被广泛应用。石油的同位素组成取决于原始有机质性质、生成环境和演化程度,不同成因的石油其同位素组成有较大差异[7]。A类原油碳同位素为-27.94‰～-30.75‰,比二叠系湖相源岩原油重,比古近系原油轻,与白垩系烃源岩更接近;B类原油碳同位素为-27.14‰～-27.82‰,较二叠系和白垩系源岩原油重,与古近系安集海河组烃源岩更接近。

碳同位素类型曲线对比结果显示,霍002井紫泥泉子组原油可能与西5井白垩系烃源岩具有良好亲缘关系;独001井沙湾组原油可能与独深1井安集海河组烃源岩具有良好亲缘关系(见图3～4)。

3.2 生物标志化合物对比

白垩系烃源岩Pr/Ph较低,一般在0.7～1.0,Pr/nC17在0.3～0.4,Ph/nC18在0.3～0.4,m/z=91质量色谱图(见图5)显示伽马蜡烷含量高,γ蜡烷/C30藿烷一般大于0.2,C30藿烷含量高而莫烷含量低,Tm有一定含量;m/z=217质量色谱图(见图5)显示ααα-20R规则甾烷中C29与C27含量几乎相等,C27、C28、C29呈“V”形分布,有一定量的重排甾烷,β-胡萝卜烷、孕甾烷亦很丰富;且根据盆地模拟结果白垩系烃源岩在新近纪已达成熟;整体来看,白垩系烃源岩质量色谱图与A类原油质量色谱图极为相似,都表现为低等水生生物贡献为主的母质来源和偏还原的沉积环境以及相对较高的成熟度。

图5 综合油源对比图

古近系安集海河组烃源岩Pr/Ph为0.4～1.9,Pr/nC17在0.4～0.8,Ph/nC18在0.4～1.5,m/z=191质量色谱图(见图5)显示伽马蜡烷含量较低,γ蜡烷/C30藿烷在0.2左右,莫烷有一定含量,Ts含量较低;m/z=217质量色谱图(见图5)显示ααα-20R规则甾烷中C27与C29含量几乎相等,C27、C28、C29呈“V”形分布,重排甾烷含量极低,甲藻甾烷含量高。总体来说,安集海河组烃源岩质量色谱图与B类原油极为相似,都表现为水生生物和陆源有机质的共同来源和弱氧化-弱还原的沉积环境以及相对偏低的成熟度。