柴达木盆地七个泉油田原油芳烃地球化学特征研究

肖睿祺，张敏

（长江大学地球环境与水资源学院，湖北 武汉430100）

七个泉地区位于柴西南区，是柴达木盆地油气最为富集地带。七个泉地区属于西部坳陷区尕斯断陷亚区小红山－阿哈堤－七个泉背斜带上的一个三级构造，由红狮凹陷提供油源［1］，主力烃源岩为下干柴沟组下段（E13）烃源岩和下干柴沟组上段（E23）烃源岩［2］。七个泉油田的文献报道主要集中在沉积相、油气运移及成藏模式、烃源岩评价和原油成熟度等方面［2－4］，尚未有原油芳烃地球化学特征的报道。芳烃是煤、原油和烃源岩中的主要烃类组分之一，它可以提供有机质来源、烃源岩沉积环境和热成熟度等信息。

1 样品与试验

选取柴达木盆地西缘南区七个泉油田的10个原油样品，将样品粉碎至100目，用索氏抽提。芳烃色谱－质谱定量分析由 HP6890GC／5973MSD完成，色谱柱为 HP－5MS柱（30m×0.25mm×0.25μm）。进样口温度为300℃。载气为氦气，流速为恒定1.0ml／min。升温程度为40℃恒温2min，然后4℃／min升温至320℃后，恒定20min。扫描范围为50～550amu，质谱检测为多离子检测。

2 芳烃宏观组成

七个泉油田原油样品中检测到萘系列、菲系列、口系列、联苯系列、二苯并呋喃系列、二苯并噻吩系列及芴系列、三芳甾烷系列，同时还检测出微量的苯并 ［a］蒽、萤蒽、芘、苯并藿烷及惹烯，部分样品还检测出卡达烯和蒽。

表1 七个泉油田原油芳烃组成相对百分含量表

七个泉油田原油芳烃组成相对百分含量如表1所示，萘系列化合物丰度最高，占芳烃总量的47.57%～61.61%，平均为55.45%；三芳甾烷通常被认为是单芳甾烷深度受热后芳构化的产物，但也与有机质的原始输入有关，占芳烃总量的14.67%～31.87%，平均21.34%；菲系列相对含量为11.47%～15.07%；三芴系列的相对含量为3.01%～3.43%，平均3.26%（见图1）。萤蒽、芘、惹烯等系列化合物是典型的高等植物输入的芳香烃类生物标志化合物，样品中均有检测到，表明有机质有高等植物的输入。

图1 七个泉油田原油样品芳烃宏观组成分布图

3 芳烃微观组成

3.1 萘系列化合物

萘和烷基萘一般认为来自于萜类，少部分是由它们热降解生成，它的分布与有机质类型、成熟度和沉积环境有关。七个泉地区检测出的萘系列化合物有萘（N）、甲基萘（MN）、二甲基萘（DMN）、三甲基萘（TMN）、四甲基萘（TeMN）和乙基萘，其中二甲基萘含量最多，占萘系列总量的32.46%～34.47%，平均33.34%，萘含量占萘系列的7.45%～11.33%，甲基萘含量占萘系列的24.13%～25.94%，三甲基萘含量占萘系列的21.85%～24.95%，四甲基萘含量最少，占萘系列的7.05%～8.87%（见图2）。

图2 七个泉油田原油萘系列相对含量柱状图

1，2，5 －三甲基萘（TMN）和1，2，5，6－四甲基萘（TeMN）可能源于高等植物生源的五环三萜香树素或树脂生物的双环二萜刺柏酸，可作为高等植物生源的标志物［5］。研究发现［6］，湖相油的1，2，5－三甲基萘占该系列的9.5%左右，海相油的1，2，5，6－四甲基萘占该系列的10%以下。七个泉油田原油1，2，5－三甲基萘占三甲基萘系列的6.5%～10.12%，平均8.5%，1，2，5，6－四甲基萘占四甲基萘系列的7.71%～11.69%，平均9.36%，由此可知，七个泉油田原油形成于咸水湖相环境。

1，2，5 －／1，3，6－TMN值在塔里木海相原油中较低，而陆相原油比值较高，高者达1.48，其中煤成油最高，为0.71～1.48［7］。七个泉油田原油的1，2，5－／1，3，6－TMN值在0.34～0.51（见表2），表示有机质输入即有菌藻类也有高等植物的输入，卡达烯的检出是该区源岩有陆源有机质输入的重要证据。

表2 七个泉油田原油芳烃和饱和烃参数表

3.2 菲系列化合物

菲系列化合物主要用于原油和烃源岩的成熟度研究［8］，是原油中主要的三环芳烃化合物。七个泉地区原油样品检测到的菲系列化合物有：菲（P）、甲基菲（MP）和二甲基菲（包括乙基菲）（DMP），其含量占芳烃总量的13%左右，均检测到惹烯，说明该区原油的母源有高等植物的贡献。

甲基菲有4个异构体，即3－MP、2－MP、9－MP和1－MP，随着演化程度的增加，9－MP和1－MP的相对含量逐渐减少。研究区原油样品的1－MP／9－MP比值在0.8左右，这10个样品笔者也做了饱和烃色谱分析，其常规甾烷C27／C29αααR值均大于1，甾烷C2920S／（20S＋20R）值均小于0.4，这种高C27／C29αααR值、低甾烷C2920S／（20S＋20R）值和低1－MP／9－MP值的分布特征，表征七个泉油田原油为低熟油。

3.3 三芴系列化合物

三芴系列化合物是指芴（F）、硫芴（SF）和氧芴（OF），常用于指示重要的沉积环境和进行油源对比。氧芴含量在弱还原和弱氧化环境中较高；在正常还原环境中，芴含量较丰富；在强还原环境，如海相、盐湖相中，硫芴占优势。硫芴和氧芴两者化学结构相似，但所含杂原子不同，因此硫芴／氧芴（SF／OF）比值［9］能准确的反应氧化还原环境。七个泉油田原油硫芴系列／氧芴系列与Pr／Ph关系图如图3所示，七个泉油田原油的硫芴／氧芴（SF／OF）比值大于0.8，Pr／Ph值小于0.3，形成于弱氧化－还原环境。

图3 七个泉油田原油硫芴系列／氧芴系列与Pr／Ph关系图

3.4 三芳甾烷系列化合物

较高丰度的三芳甾烷系列的检出可能是盐湖环境和低成熟原油的反映［10］，七个泉地区第二大优势组分是三芳甾烷系列，其含量占芳烃总量的20%左右。在咸水、半咸水环境中形成的有机质C26三芳甾烷的丰度较高，而在淡水环境中形成的有机质C28三芳甾烷占优势，所以C26三芳甾烷（20S）／C28三芳甾烷（20S）比值是物源输入或沉积环境的有效标志，如济阳坳陷半咸水、咸水湖相烃源岩的该比值为0.57～0.94，在淡水、微咸水样品中为0.2～0.45［8］，研究区原油该比值为0.55～0.93，表明七个泉油田原油主要形成于半咸水、咸水环境（见图4）。

图4 七个泉油田原油三芳甾烷质量色谱图

3.5 其他芳烃系列化合物

七个泉油田原油中检测出了联苯系列化合物，包括：联苯、甲基联苯、二甲基联苯及乙基联苯，它们被认为来源于高等植物的木质素［11］，其质量分数占芳烃总量的3.4%～5.4%，平均为4.3%。荧蒽和芘系列化合物是典型的高等植物输入的芳烃类生物标志化合物，七个泉油田原油中均有荧蒽和芘系列化合物检出，表明该地区源岩有高等植物输入。

4 结论

1）七个泉地区原油芳烃萘系列中1，2，5－／1，3，6－TMN比值在0.34～0.51，表示有机质来源菌藻类，原油成熟度较低。卡达稀、荧蒽和芘的检出，说明有机质有一定的高等植物的输入。

2）三芳甾烷丰度较高，源岩还处在强烈的芳构化过程中，七个泉油田原油为低熟油，同时，高C27／C29αααR值、低甾烷C2920S／（20S＋20R）值和低1－MP／9－MP值也映证了这一特征。

3）七个泉油田原油的SF／OF比值大于0.8，Pr／Ph小于0.3，C26三芳甾烷（20S）／C28三芳甾烷（20S）在0.55～0.93，表明该区原油形成于咸水湖相环境。

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