伊拉克A油田中白垩统原油地球化学特征及油源对比

刘敬强 中国石油大学（北京）地球物理与信息工程学院，北京102249

振华石油控股有限公司，北京100031

黄海平，卢立泽，蒋利平，臧克一，李鑫 振华石油控股有限公司，北京100031

成都北方石油勘探开发技术有限公司，四川成都610500

美索不达米亚盆地地处阿拉伯台地扎格罗斯褶皱带北部，地层保存相对比较完整，成藏配置较好。部分学者［1］对伊拉克南部油田中白垩统原油地球化学特征做了大量研究工作，认为Mishrif组原油主要来自上侏罗统－下白垩统Sulaiy组和下白垩统Yamama组烃源岩，但对伊拉克A油田中白垩统原油的地球化学特征研究却鲜有报道。虽然伊拉克A油田中白垩统发现了多套成藏组合，具有丰富的油气资源，但油气成因一直是困扰勘探开发的重大问题。笔者通过对现有井取样，应用GC（气相色谱）和GC－MS（气相色谱－质谱）等分析手段，分析原油地球化学特征，研究了伊拉克A油田中白垩统原油母质有机质类型、沉积环境、岩性、成熟度和油气来源，对进一步了解伊拉克A油田中白垩统油气的形成机理及分布规律具有重要意义。

1 地质背景

伊拉克A油田位于伊拉克东南部，构造上属于美索不达米亚盆地底格里斯亚带的南部，是美索不达米亚盆地埋藏最深、沉积厚度最大、构造最稳定的部分。该油田为一完整的、平缓的长轴背斜构造，轴部走向NWW－SEE，两翼产状十分平缓，北翼产状陡于南翼，构造倾角小于2°。

钻井自下而上揭示了白垩系、古近系、新近系、第四系等，白垩系和古近系以海相沉积为主，新近系上部至第四系主要为海陆交互相和陆相沉积，其中白垩系发育多套生储盖组合。

2 样品与分析试验

样品为系统采集的油浸灰岩，具有较好的代表性。其中Mishrif组含油灰岩样品3个、Rumaila组含油灰岩样品11个、Mauddud组含油灰岩样品4个。

采用美国安捷伦科技公司制造的GC－MS联用仪进行分析鉴定。色谱柱为 DB5－MS（60m×0.25mm×0.25μm）。升温程序：柱始温为100℃，升温速率为4℃／min，柱终温为315℃，恒温22min；采用氦气载气，电子轰击，全扫描，扫描速率 为 0.46scan／s，多离子检测（SIM）。

3 原油地球化学特征

3.1 饱和烃气相色谱特征

从原油饱和烃气相色谱（图2）分析看出，正构烷烃的分布总体相似，为前高单峰型分布，正构烷烃保存较为完整，碳数分布范围多为C16～C25，主峰碳介于 C18～C22，主要集中在C18，表明原油生物降解作用很弱，母质类型较好，主要为藻类贡献；色谱基线均呈现了轻微上扬，反映有一定数量的异构烷烃和环烃分布；Pr／Ph为0.13～0.60，平均为0.45，Pr／nC17为0.22～0.77，平均为0.31，Ph／nC18为0.37～1.15，平均为0.47（表1），有明显的植烷优势特征，表明母质形成于强还原环境；原油碳优势指数（CPI）为0.95～1.18，平均为0.99，奇偶优势（OEP）为0.91～1.02，平均为0.95，∑n／∑n为0.38～1.94，平均为1.05，奇偶优势不明显，反映了原油的低成熟特征。

图1 伊拉克A油田构造位置图

图2 伊拉克A油田中白垩统原油饱和烃色谱图

表1 伊拉克A油田中白垩统原油饱和烃色谱参数

3.2 母质类型和沉积环境

原油中的Pr／nC17和Ph／nC18关系图（图3）、Pr／Ph和伽马蜡烷／C30藿烷关系图（图4）通常用来分析母源的有机质类型和沉积环境［2］。

由图3可知，伊拉克A油田中白垩统原油的Pr／nC17与Ph／nC18均比较低，且分布在一个比较窄的范围内，反映原油生物降解作用弱，有机质类型为Ⅱ型干酪根，主要来源于海相藻类。原油重排甾烷含量相对较低，规则甾烷含量相对较高，5ααα规则甾烷分布呈C27＞C28＞C29，形态呈“V”字型，反映了原油母质主要以低等水生植物为主。

在中东地区，一般认为，Pr／Ph＜1反映了还原沉积环境；Pr／Ph＞1反映了氧化沉积环境；Pr／Ph＞3反映了陆源有机质输入的氧化环境或未成熟烃源岩；Pr／Ph＜0.8反映了常见的高盐度还原环境或碳酸盐岩还原环境［3～5］。伽马蜡烷是一个异常盐度或稳定水体分层的标志，其含量变化常与沉积水体的盐度密切相关，只有在超盐度环境中才具有异常高的伽马蜡烷，在淡水沉积中其含量一般很低［6，7］。从图4可知，伊拉克A油田原油样品中Pr／Ph分布范围及伽马蜡烷／C30藿烷分布范围反映了母源为一定盐度的海相强还原环境。

3.3 母源岩性

原油中三环萜烷的C22／C21与C24／C23关系图（图5）和藿烷C31R／C30与C29／C30关系图（图6）可用来判断原油母源的岩性［8，9］。由图5和图6可知，伊拉克A油田中白垩统原油母源的岩性为碳酸盐岩。

3.4 成熟度特征

原油饱和烃中Ts／Tm、C29甾烷ααα20S／（20S＋20R）与C29甾烷αββ／（ααα＋βββ）参数均是常用的且可靠的指示成熟度的指标［10～12］。C29甾烷ααα20S／（20S＋20R）与C29甾烷αββ／（ααα＋βββ）随成熟度增加均增大，其平衡值分别为0.52～0.55和0.67～0.71［13］。从图7和图8可知，Ts／Tm 为0.18～0.89，平 均 为 0.29；C29甾 烷 ααα20S／（20S ＋ 20R）为 0.35 ～ 0.46， 平 均 为 0.43；C29甾烷αββ／（ααα＋βββ）为0.43～0.58，平均为0.54，上述参数均反映伊拉克 A油田中白垩统原油处于低成熟阶段，与该油田镜质体反射率特征结果基本一致。

4 油源对比

前人［14～18］对伊拉克东南部上侏罗统 下白垩统烃源岩做了大量研究工作。其主力烃源岩为海相沉积

的上侏罗统－下白垩统Sulaiy组和下白垩统Yamama组，有机质丰度高，有机质类型以来自海相藻类的Ⅱ型干酪根为主，处于低成熟－成熟阶段；其次为海陆过渡相沉积的下白垩统Ratawi组，有机质丰度一般，有机质类型为Ⅱ型和Ⅲ型干酪根，处于低成熟阶段；潜力烃源岩为海陆过渡相沉积的下白垩统Zubair组和下白垩统－中白垩统Nahr Umr组，有机质丰度较高，有机质类型以Ⅲ型干酪根为主，处于未成熟－低成熟阶段。

图3 伊拉克A油田Pr／nC17与Ph／nC18关系图

图4 伊拉克A油田Pr／Ph与伽马蜡烷／C30藿烷关系图

图5 伊拉克A油田三环萜烷C22／C21与C24／C23关系图

图6 伊拉克A油田藿烷C31R／C30与藿烷C29／C30关系图

图7 伊拉克A油田Ts／Tm与C29甾烷ααα20S／（20S＋20R）关系图

图8 伊拉克A油田C29甾烷αββ／ （ααα＋βββ）与C29甾烷ααα20S／（20S＋20R）关系图

根据上述原油地球化学结论推断，伊拉克A油田中白垩统Mishrif组、Rumaila组和Mauddud组原油具有类似的母质来源。其母质类型、母源沉积环境、岩性及成熟度均与上侏罗统 下白垩统Sulaiy组和下白垩统Yamama组烃源岩相似，且具有很好的亲缘关系（图9）。因此，伊拉克A油田中白垩统Mishrif组、Rumaila组和 Mauddud组原油主要来源于上侏罗统- 下白垩统Sulaiy组和下白垩统Yamama组烃源岩。

图9 伊拉克A油田中白垩统原油与烃源岩对比图

5 结论

1）伊拉克A油田中白垩统原油饱和烃气相色谱为前高单峰型，生物降解作用弱，正构烷烃保存较为完整，异构烷烃和环烷烃含量相对较高，原油母质以海相藻类为主，母质有机质类型以Ⅱ型干酪根为主，原油具有低成熟特征。

2）根据饱和烃色谱及萜烷、甾烷等生物标志化合物特征，伊拉克A油田中白垩统原油母质沉积环境以一定盐度的海相强还原环境为主，母源岩性为碳酸盐岩，有机质处于低成熟阶段。

3）伊拉克A油田中白垩统Mishrif组、Rumaila组和Mauddud组原油具有相似的母质来源，主要来源于上侏罗统－下白垩统Sulaiy组和下白垩统Yamama组烃源岩。

［1］Thamer K，AmerJassim A，John Z.Petroleum system analysis of the Mishrif reservoir in the Ratawi，Zubair，North and South Rumaila oil fields，southern Iraq［J］.GeoArabia，2009，14（4）：91～108.

［2］Hunt J.Petroleum geochemistry and geology［M］.New York：W.H.Freeman and Company，1996.

［3］Didyk B M，Simoneit B R T，Brassell S C.Organic geochemical in dicators of palaeo environmental conditions of sedimentation［J］.Nature，1978，（1）：16～22.

［4］Sofer Z.Stable carbon isotope compositions of crude：application to source depositional environment and petroleum malteration［J］.A－merican Association of Petroleum Geologists Bulletin，1984，（1）：31～49.

［5］TenHaven H L，DeLeeuw J W，Rollkotter J.Restrict edutility of the Pristane／Phytane ratioasa palaeo environmental indicator［J］.Nature，1987，（6）：641～643.

［6］Moldowan J M，Seifert W K，Gallegos E J.Relationship between petroleum composition and depositional environment ofpetroleum source rocks［J］.American Association of Petroleum Geologists Bulletin，1985，（12）：1255～1268.

［7］Philp R P，Fan P，Lewis C A，et al.Geochemical characteristics of oils from Chaidamu，Shanganning and Jianghan basins，China［J］.Journal of Southeast Asian Earth Science.1991，（4）：351～358.

［8］Peter A，Keneth E，Cliford C.The biomarker guide，volume 2——Biomarkers and isotopes inpetroleum exploration and earth history［M］.London：Cambridge University Press，2005.

［9］Zumberge J E，Russell J A，Reid S A.Charging of Elk Hills reservoirs as determined by oil geochemistry［J］.AAPG Bull.2005，（16）：1347～1371.

［10］马安来，张水昌，张大江，等 .生物降解原油地球化学研究新进展 ［J］.地球科学进展，2005，20（4）：449～453.

［11］张敏，朱扬明 .塔里木盆地库车油气系统原油地球化学特征 ［J］.地质论评，1996，42（增刊）：229～234.

［12］赵孟军，张宝民，肖中尧，等 .塔里木盆地奥陶系偏腐殖型烃源岩的发现 ［J］.天然气工业，1998，18（5）：32～38.

［13］Seifert W K，Moldowan J M.Use of biological markers in petroleum exploration ［M］.Amsterdam：Elsevier，1986.

［14］AmerJassim A.The Mishrif，Yamama，and Nahr Umr reservoirs petroleum system analysis，Nasiriya oilfield，Southern Iraq［J］.Arab J Geosci，2014，（5）：511～523.

［15］ThamerKhazaal A，FuratAta'a A.Hydrocarbon generation potential of the uppermost Jurassic－basal Cretaceous Sulaiy formation，South Iraq［J］.Arab J Geosci，2011，（1）：53～58.

［16］Abdul－Mutalib H，Al－Marsoumi，Abdul－Wahab D S，et al.Evaluation of organic matter in the Yamama Formation at West Qurna Oil Field，Southern Iraq［J］.Iraqi Jour Earth，2005，5（1）：9～17.

［17］RyadhYounis A，ThamerKhazal A，AmerJassim A.Palynofacies，palaeoenvironment，and source rocks evaluation of Ratawi Formation，Southern Iraq ［J］.Arab J Geosci，2013，（3）：303～312.

［18］Hamer K A，Janet P，Madhat E N，et al.Programed oil generation of the Zubair Formation，Southern Iraq oil fields：results from Petromod software modeling and geochemical analysis ［J］.Arab J Geosci，2011，（12）：1239～1259.