哈山地区稠油特征及成因分析

2016-12-20李守军王延章蔡宏兴崔肖辉

特种油气藏 2016年4期

关键词：山地区稠油浅层

李守军，刘晓，王延章，蔡宏兴，崔肖辉

(1.山东科技大学，山东青岛 266590；2.山东胜利职业学院，山东东营 257097；3.中国石化胜利油田分公司，山东东营 257097)

哈山地区稠油特征及成因分析

李守军1，刘晓1，王延章2，蔡宏兴3，崔肖辉1

(1.山东科技大学，山东青岛 266590；2.山东胜利职业学院，山东东营 257097；3.中国石化胜利油田分公司，山东东营 257097)

综合运用有机地球化学方法，对哈山地区及周边油样进行分析，以确定该区的稠油特征及成因，为下步滚动勘探开发指明方向。结果表明：该区原油密度和黏度在平面上具有“北高南低、西高东低”的特点，纵向上由深到浅原油物性及族组成特征有变差趋势。通过原油饱和烃气相色谱、轻组分色谱峰、萜类、萘系列化合物、三芳甾烷系列化合物、芳烃生物标志物、咔唑类及其他生物标志化合物的含量变化等综合分析，认为该区稠油成因复杂，是生物降解、氧化、水洗、逸散及二次充注综合作用的结果。二次充注发育、散失作用弱的区域为滚动勘探开发的有利区域。有机地球化学研究方法对研究复杂稠油的成因具有重要的参考意义。

稠油成因；族组成；气相色谱；二次充注；哈山地区

0 引言

哈拉阿拉特山简称哈山，位于新疆维吾尔自治区克拉玛依市，地处乌尔禾区的西北部，构造上位于准噶尔盆地的西北边缘，地处准噶尔盆地与和什托洛盖盆地的结合处[1]。哈山地区中生界和上古生界的油藏具有埋藏浅、油质稠等特点[2]。目前，对哈山地区的稠油成因认识不清，影响了该区进一步勘探开发。在哈山地区稠油研究现状的基础上，对研究区及周边油样进行地球化学分析，进而对哈山地区的稠油特征及成因进行综合研究，指出有利勘探方向。

1 哈山地区稠油特征

1.1 原油基本特征

研究区浅部侏罗系原油具有“五高两低”的特点，即密度、黏度、凝固点、胶质含量和沥青质含量高，而含蜡量和含硫量低，反映研究区原油的基本特征[3]。原油密度为0.92～0.99 g/cm3，平均为0.97 g/cm3，黏度为727.56～68 485.00 mPa·s，平均为7 903.00 mPa·s(50 ℃)，属于普通稠油—超稠油；含蜡量为0.82%～4.23%，平均为2.13%；含硫量为0.42%～0.50%，平均为0.46%；酸值含量为0.39～7.84 mg/g，平均为3.45 mg/g；凝固点较高(-11.50～38.00 ℃)，一般在0 ℃以上，平均为12.50 ℃。原油密度及黏度在平面上具有“北高南低、西高东低”特点；而含蜡量具南高北低、东高西低的分布特征；纵向上，原油物性有变差趋势[4]，即原油密度具有下轻上重、含蜡量下大上小的特征。

1.2 原油族组成特征

原油族组成是反映油气成因与来源的重要基础参数[5]，对采集的原油进行了族组成分析，发现研究区原油总烃含量相对较低，平均为41%，其中烷烃含量平均为26%，芳烃含量为15%；非烃含量相对较高，平均为45%；沥青质含量差异大，最高可达60%，表明稠油的成因机制不同，存在次生变化。原油中饱和烃含量随深度变化较大，为30%～60%。原油族组成特征的差异说明稠油受到成藏后的次生变化作用影响。

以哈浅6井为例(表1)，原油族组成随深度变化而变化，总烃含量从约28%增加到43%。

稠油的族组成中，总烃含量低，小于45%，非烃+沥青质含量较高，一般为24%～36%，原油黏度与非烃和沥青质含量呈正相关关系，原油密度随非烃和沥青质含量增加而增大，特别是其与非烃含量变化关系更为明显[6]。

表1 哈浅6井石炭系原油族组成特征

1.3 原油生物标志化合物特征

研究区稠油妊甾烷、重排甾烷、规则甾烷平均含量分别为34.26%、20.70%、44.31%，与未降解的正常原油相比，其妊甾烷、重排甾烷含量分别增加27.27%、5.12%，规则甾烷含量则相对减少19.63%。规则甾烷和重排甾烷均遭受到较强烈的破坏。

2 哈山地区稠油成因分析

通过原油饱和烃气相色谱、轻组分色谱峰、萜类、萘系列化合物、三芳甾烷系列化合物、芳烃生物标志物、咔唑类及其他生物标志化合物的含量变化来分析研究区的稠油成因。

2.1 生物降解作用及二次充注现象

生物降解作用是指在富氧或缺氧及一定温度范围的地层环境下，喜氧或厌氧型微生物选择性地消耗某些烃类化合物，原油富集氧、硫、氮元素，形成不易分辨的复杂混合物，使原油黏度越来越大。生物降解是稠油形成的主要原因，随着原油遭受生物破坏程度的增加，遭受严重破坏的稠油生物标志化合物的信息会面目全非[7]。因此，可根据原油的分子化合物组成特征确定原油生物降解程度。

哈山地区原油饱和烃气相色谱基线发生明显漂移，基线有明显的“鼓包”现象，部分降解较为严重，其中正构烷烃含量很低甚至部分缺失。表明原油受到一定程度的生物降解，致使油质较稠。哈山地区原油多数受到不同程度的生物降解，均有不同程度的基峰“鼓包”，但其中尚保留部分正构烷烃，原因是后期有明显充注，油藏存在二次充注现象，后期充注的原油保留了较好的正构烷烃。哈山3、排61、哈浅3井饱和烃色谱说明存在二次充注，二次充注也是油气得以开发的重要原因，图1为哈山3井的生物降解及二次充注现象。

图1 哈山地区生物降解作用及二次充注现象

2.2 氧化作用

原油氧化作用是热催化作用的逆过程，由于储层抬升，油藏处于开启—半封闭状态，游离氧在浅部地层与烃类发生反应，结合氧在地表水携带下进入油层，将原油氧化成酸、醇、酚、酮类化合物，使饱和烃减少，非烃和沥青质增加，原油品质变差[8]。

芳烃生物标志物菲和甲基菲受氧化作用明显，受其他作用影响差[9]。从菲和甲基菲来看，地层越浅含量越低，芳烃易被氧化，说明浅层存在氧化作用。深层含量高，说明其受氧化作用差。芴和甲基芴易遭受氧化，芴和甲基芴含量随着深度变浅含量降低，说明存在氧化破坏作用。检测的氧芴在浅层相对含量偏高，说明在浅层存在氧化作用。氧芴、甲基氧芴变化说明氧化作用存在，由深到浅，氧芴、甲基氧芴的丰度增加。

2.3 水洗作用

水洗作用主要表现为选择性溶解原油中的部分烃类。通常是低分子量烃类优于高分子量烃类，同碳数芳香烃优于正构烷烃，咔唑、吲哚、噻吩等含氮、硫化合物和苯、甲苯等低芳烃类化合物，在水中的溶解度远大于类似分子量的芳烃的溶解度[9-10]。

水洗作用过程中极性化合物因易溶于水，在水洗过程中会产生比较明显的变化[9]。对哈浅6井中油斑砂岩、油浸砂岩中咔唑类化合物进行系统分析，因咔唑不溶于水，二甲基咔唑溶解度大，故以二甲基咔唑含量在油浸砂岩和油斑砂岩中的变化研究水洗作用的存在(图2)。发现研究区存在一定的水洗作用，在27～30 min时间段内丰度最高。其中，二甲基咔唑在深层样品中含量低，浅层含量较高，说明浅层存在较强水洗作用。同时，甲基咔唑和二甲基咔唑因分子屏蔽程度不同，在水洗过程中的变化也不同。该类分子在浅层含量高，说明浅层存在选择性水洗作用。

图2 哈浅6井中二甲基咔唑含量变化

2.4 逸散作用

逸散作用是指油气在运移过程中，由于轻组分的穿透力比重组分强，易于渗透流失，尤其是在断层发育区，断层对轻、重组分的封堵能力不同，极易造成轻烃的逸散，重组分聚集成藏[9]。逸散作用使油气聚集于浅层，有利于浅层稠油的开采。

一般情况下，烃源岩中抽提可溶有机质因保存条件较好，均保留有较完整的正构烷烃组分，但在哈山地区新1井泥岩抽提物中却出现了轻质组分缺失的现象。原因可能是研究区在成藏期地质活动强烈，原油从烃源岩中快速排出，在快速排烃过程中，因轻质组分与重质组分运移速度差异较大，故当轻质组分已经完全排出时，重质组分尚未及时排出[11-12]。在研究区早期成藏并发生完全降解的浅部沥青中却含有完整的轻组分色谱峰充分说明该现象。深部位井重质烃类含量高，浅部位井反而含有较多的轻质烃类，说明原油运移过程的分异现象明显。萜类受生物降解弱，三环萜垂向上含量增加，说明存在逸散作用。浅部萘系列化合物相对含量更高，是油气运移的结果。浅层萘系列化合物含量高，说明存在逸散作用，萘系列化合物垂向运移，导致萘系列化合物浅层富集。三芳甾烷系列化合物深部含量高，浅层含量低，说明深部残余多，运移难度大，而浅层由于逸散作用含量低，说明存在逸散作用。

2.5 研究区稠油滚动勘探开发方向

研究发现稠油的形成受多种因素的影响，进而建立研究区稠油稠化模式：二叠系生成的深层原油，经历前期的水洗作用、逸散作用，向中深层运移，再经过前期氧化作用及后期逸散、水洗作用，进一步向浅层运移，在达到浅层后进一步经历后期的氧化和生物降解作用，变成现在的稠油。

在众多影响因素中，散失作用和二次充注现象的影响作用较为明显。二次充注发育的区域，轻质组分含量高；散失作用弱的区域，轻质组分保存完好。因此，认为二次充注发育、散失作用弱的区域为稠油有利开发层位，为滚动勘探开发的优选区域(图3)。

图3 研究区稠油覆盖区

3 结论

(1) 研究区原油密度和黏度在横向上具有“北高南低、西高东低”的特点，纵向上原油物性呈变差趋势，密度、黏度、凝固点增大。

(2) 哈山地区形成稠油的主要原因有生物降解作用、逸散作用、氧化作用、水洗作用、二次充注。生物降解作用是原油稠化的主要原因，二次充注现象是造成稠油物性差异大的重要原因。

(3) 研究认为二次充注发育、散失作用弱的区域轻质组分含量高，为稠油有利开发层位，是滚动勘探开发优选区域。

[1] 张震，徐国强，袁海峰，等.准噶尔盆地哈山地区石炭系火山岩储层特征及控制因素[J].东北石油大学学报，2013，37(4)：39-48.

[2] LEI Dewen， ABULIMITI Yiming， WEN Xiaotao， et al. Seismic detection method for identification of fractures in Fengcheng dolomitic limestone in Wuerhe-Xiazijie Fault Belt， Junggar Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology，2011，32(5)：525-527.

[3] 王圣柱，张奎华，金强.准噶尔盆地哈拉阿拉特山地区原油成因类型及风城组烃源岩的发现意义[J].天然气地球化学，2014，25(4)：595-602.

[4] 宋一涛，廖永胜，王忠.济阳坳陷盐湖沉积环境高硫稠油的特征[J].石油学报，2007，28(6)：52-66.

[5] 马洪，李建忠，等.中国陆相湖盆致密油成藏主控因素综述[J].石油实验地质，2014，36(6)：668-677.

[6] 王圣柱，等.淮北缘哈山斜坡带侏罗系原油稠化机理及充注特征[J].天然气地球科学，2015，26(3)：477-485.[7] 胡守志，张冬梅，唐静，等.稠油成因研究综述[J].地质科技情报，2009，28(2)：94-97.

[8] 张雪艳，纪世平.大庆油田西部斜坡区稠油成因及成藏条件[J].长江大学学报，2014，11(16)：17-18.

[9] 程斌，王铁冠，常象春，等.塔北哈6井油砂及沥青砂岩抽提物的地球化学特征及对比[J].石油实验地质，2014，36(6)：736-743.

[10] 肖雄飞.准噶尔盆地北缘春晖油田侏罗系八道湾组湿地扇沉积及成藏效应[J].古地理学报，2013，15(1)：113-123.

[11] 陈善斌，甘华军，时阳，等.北部湾盆地福山凹陷烃源岩地球化学特征及地质意义[J].油气地质与采收率，2015，22(1)：14-19，25.

[12] 杨华，刘新社，闫小雄，等.鄂尔多斯盆地神木气田的发现与天然气成藏地质条件[J].天然气工业，2015，35(6)：1-13.

编辑张雁

20151204；改回日期：20160625

中国博士后科学基金“塔南凹陷白垩系高伽马储层成因及测井识别方法研究”(2012M521366)