含氮化合物在潜江凹陷不同运移模式中的指示作用

彭敏，刘明

（中石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北 武汉 430223）

随着油藏地球化学的兴起和发展，非烃地球化学研究越来越深入，人们越来越认识到原油中中性含氮化合物指示油气运移聚集的实用价值。继国外学者发现含氮化合物可以作为油气二次运移的示踪性有效指标后，从20世纪90年代中后期到目前，国内外科研院所及大专院校相继开展了中性含氮化合物研究工作，在油气运移聚集方向、充注路径、成藏模式等方面开展一系列的研究［1－3］，先后在塔里木、大港等油田的油气勘探研究中取得了良好的应用效果，展现了含氮化合物在油气运移聚集研究方面独特的优势和潜力。潜江凹陷为一复杂叠合盐湖盆地，盆地内的有效烃源岩从低演化到高演化阶段广泛分布，生成的油气形式多种多样［4］。地质构造运动、断层切割和地层的不同接触关系形成了多种形式的油气藏，前人尝试运用饱和烃和生标参数等方法研究了油气的充注运移方向，但成效不大。作为研究油气二次运移示踪性有效指标，中性含氮化合物对油气勘探具有十分重要的作用。为此，笔者对含氮化合物在潜江凹陷不同运移模式中的指示作用进行了研究。

1 样品与试验

样品主要选择了潜江凹陷2个主要油源层的原油样品，以潜北钟市油田为代表的潜江组原油和马王庙油田为代表的新沟嘴组原油 （新下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为新沟嘴组下段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ油层组），各原油样品的地化参数见表1。

表1 研究区各原油样品生物标志化合物参数表

各原油经二步法分离出中性含氮化合物后［5－8］，由色谱－质谱 （GC－MS）进行检测。检测仪器为Agi－lent6890N－5973N色谱－质谱联用仪，色谱柱为长30m，涂层厚度0.25μm，柱内径0.2mm HP－5MS弹性熔融石英毛细柱，载气为氦气，柱升温程序为60℃恒温2min，以8℃／min升温至150℃，再以4℃／min升温至320℃ ，恒温10min，进样口温度为300℃，进样方式为脉冲无分流方式，电子能量是70eV，离子源温度是230℃，色谱－质谱接口温度230℃，多离子扫描方式，样品中加入苯基咔唑为内标。

2 结果与讨论

2.1 钟市油田油气运移

潜江凹陷是一个内陡断陷，特别在潜北断裂带，断裂相当发育。这些断裂带活动强，断层相互切割，有一定的开启程度，易于形成油气运移的通道，能够使油气沿着断层、不整合面作垂向运移。钟市油田处于潜江凹陷潜北断裂带上，发育多套含油层。油源对比研究表明 （见表2），潜二段原油与潜三段原油同属低成熟－成熟原油，各生物标志化合物参数一致，而潜四段原油则为成熟原油，与潜二段、潜三段原油有明显区别。在异戊二烯类烷烃参数、碳同位素、族组成及原油物性等各项指标上，潜二段与潜三段2层原油也基本相同，都与潜四段原油有明显的区别，这些都说明了潜二段、潜三段原油为同源石油。

表2 钟市油田潜江组各段原油地球化学参数对比表

原油的轻重比、镍卟啉分布等常规运移参数可用于研究该区的油气运移，研究发现，当潜三段油气在向潜二段运移过程中，原油轻组分明显增多，其正构烷烃主峰碳数明显前移，∑nC－21／∑nC＋22增加，镍卟啉含量降低，指示出潜三段原油向潜二段发生了运移。

在钟市油田，含氮化合物也表现出明显的运移效应，不仅表现在含氮化合物的总量明显减小，而且在各异构体分布上，屏蔽型二甲基咔唑明显富集，半裸型或全裸二甲基咔唑则相对含量降低。含氮化合物总量从潜三段的91.71μg／g下降为潜二段的74.83μg／g （见表3），屏蔽型与全裸型参数1，8－／2，7－DMC比值从1.66增加到2.43，1，8－／2，6－DMC从5.82上升到9.95，1，8－／∑NEX'S－DMC从0.57上升至0.81，屏蔽型比半裸型1，8－／1，3－DMC则从2.05增加到2.57，1，8－／1，7－DMC也均有不同程度的升高。同时，半裸型比全裸型的异构体1，3－／2，5－DMC也有相对富集的趋势，其比值从1.09上升至1.24。

对苯并咔唑而言，直型苯并咔唑 ［a］由于受储层砂岩空间的阻力小，较易通过砂岩储集体发生运移，运移相对较快一些，而半球型苯并咔唑 ［c］体积大，较难通过砂岩中的微孔隙，运移相对较慢。所以，随着油气的运移，苯并咔唑 ［a］相对富集，在钟市油田，［a］／（［c］＋［a］）从0.44上升至0.45，由于运移距离相对较短，也表现出了微弱的运移效应。

表3 钟市油田含氮化合物运移参数表

油气运移研究结果表明，在潜北钟市油田，随着油气向上运移，无论是常规的轻重比、镍卟啉等地球化学参数，还是含氮化合物运移参数，均指示出油气运移的方向是从潜三段向潜二段发生了明显运移。显示了钟市油田潜二段油藏是潜三段原油沿荆沙组不整合面和断层纵向运移而形成的次生油气藏（见图1），为一种下生上储的成藏模式。

2.2 马王庙油田油气运移

马王庙油田位于潜江凹陷南部，油气产层为新沟嘴组，是一个受基底隆起控制、继承性发育的鼻状构造，其西南侧面临总口、潘场生烃向斜。地质研究表明，马王庙地区属过剩压力低值区（2～4MPa），而西南侧周矶－总口－潘场一带均为过剩压力高值区 （6～14MPa），油气将从高过剩压力的总口、潘场向马王庙一带运移。同时，伴随马王庙地区古鼻状构造形成所派生的一系列北东向断裂系统和裂缝体系，为油气运移创造了良好的条件。在油源关系上，马王庙地区具有双重油源，一是本区新沟嘴组下段提供的未成熟－低成熟原油，二是由西南侧总口－潘场向斜一带运移而来的高成熟原油，而以西－南侧的供油面积多，油源丰富，是主要的供油区。

图1 含氮化合物总量指示钟市油田油气运移方向

从马王庙及拖市、总口新沟嘴组下段原油的有机地球化学参数 （见图2）来看，各原油异戊二烯类烷烃Pr／Ph相对较低，都小于25%，Ph／nC18 相对较高，均大于50%，各样品点之间非常接近，各个区的原油同属于半咸水－咸水湖相沉积环境的产物，原油之间表现了良好的亲缘性。

从马王庙油田及拖市、总口地区新沟嘴组下段原油的生物标志化合物参数对比分析 （见表1），表征原油成熟度的主要参数C29甾烷20S／ （20S＋20R）均大于0.40，C29甾烷aββ／ （aββ＋aaa）除马30井较低外，其他原油均在0.4以上，C32藿烷22S／（22S＋22R）均大于0.50，说明各个原油同为成熟原油，只是在洼子中的总3X和拖3井原油成熟度较高。原油都含有丰富的伽马蜡烷，伽马蜡烷／C30霍烷大于0.75，各个原油表现为具有相同的沉积环境，同为半咸水－咸水湖相。三环萜烷较为丰富，三环萜烷／总萜多在0.28以上，可能说明原油经过了较长距离的运移。各项生标参数说明了在马王庙地区产自不同断块、不同层位、不同埋深以及曾受生物降解的新沟嘴组原油，属于同一种原油类型，与总口、拖市地区的原油有良好的亲缘关系。

生物标志化合物参数由于受原油成熟作用和运移效应的双重影响，有时在油气运移研究中有多解性，如位于洼子内部的拖3井，其C29甾烷运移参数和马王庙地区原油混合在一起，无法判断运移方向 （见图3）。研究结果表明，潜南地区原油中含氮化合物的分布受成熟作用的影响却较小，油气从总口、拖市向马王庙油田运移过程中，含氮化合物的总量、1，8－／2，7－DMC和1，8－／1，3－DMC等参数均表现出明显的运移效应。在靠近总口生油洼陷的总口、拖市地区，原油中含氮化合物总量表现出明显的高值，达27.3～34.82μg／g以上，随着油气沿着北东向断裂系统和裂缝体系运移，到达马13井区、马16井区时，含氮化合物总量明显降低，在马13井为25.72μg／g，而到马16井区则降到16.74μg／g。但在距离生油中心相对较近的马30井含氮化合物的总量为21.00μg／g，而到马36井区 的 马 36 斜 9－3 井 和马36斜4－71 井 则 降 低 至16.28μg／g 和 16.17μg／g，都反映了油气运移方向确实自西南向东北方向运移。

但在马24井区，含氮化合物的总量却出现了异常高值 （65.94μg／g），经分析研究后认为，马24井油层由于埋深较浅，当油气运移至马24井区时，保存条件变差，由于受生物降解和水洗作用的影响，原油正构部分被降解，非烃富集，使单位质量的原油中含氮化合物含量显著增大，使分析结果呈现异常高值。

含氮化合物的异构体在较长距离的运移过程中，同样表现出较好的运移效应 （见图4）。具体表现在屏蔽型的1，8－DMC有富集趋势，而全裸型的二甲基咔唑如2，7－DMC受储层的吸附而明显减少，所以1，8－／2，7－DMC随油气运移距离的增加比值逐渐增大，从总口、拖市地区的1.40左右，到马13井增加到1.62，至马24井增至1.70。同样，马30井区此值为1.67，油气运移至马36井区增加至2.50左右。屏蔽型的1，8－DMC相对于半裸型的二甲基咔唑如1，3－DMC也有富集趋势，该比值从总口、拖市地区的1.20左右，到马13井增大为1.29，至马24井增至1.38，当运移至马36井区则已增加至2.10以上。

图3 马王庙、总口及拖市地区原油C29甾烷参数指示运移效应图

图4 1，8－／2，7－DMC指示油气运移图

3 结论

1）在钟市油田的潜江组原油运移中，含氮化合物各项参数明显变化，总体表现为总量的减少和屏蔽型二甲基咔唑富集，指示出钟市油田的潜二段原油来源于潜三段，说明含氮化合物在指示油气的垂向运移聚集中应用效果好。

2）油源研究表明，马王庙油田的新沟嘴组原油主要来自总口－潘场向斜，含氮化合物的分布明显指示出油气运移的方向是从总口－潘场地区向马王庙地区，说明潜江凹陷油气的侧向运移对含氮化合物分布有一定的控制作用。

3）在潜江凹陷不同的油气勘探层位、不同的油气运移聚集模式中，含氮化合物均能较好的指示油气的运移方向，在油源对比前提下，分析含氮化合物的分布有利于指导油气勘探。

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