重排藿烷参数示踪陇东地区油藏充注途径

2017-11-09文志刚徐耀辉朱翠山高永亮

石油与天然气地质 2017年5期

关键词：藿烷重排陇东

李威，文志刚，徐耀辉，朱翠山，高永亮

(1.长江大学资源与环境学院，长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北武汉 430100;2.中国石油勘探开发研究院，北京 100083)

重排藿烷参数示踪陇东地区油藏充注途径

李威1,2，文志刚1，徐耀辉1，朱翠山1，高永亮1

(1.长江大学资源与环境学院，长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北武汉 430100;2.中国石油勘探开发研究院，北京 100083)

重排藿烷/藿烷比值；充注途径；长7油层组；陇东地区；鄂尔多斯盆地

重排藿烷类化合物在地质体中广泛分布于烃源岩与原油中，是饱和烃生物标志化合物的重要组成部分。重排藿烷类是指与正常藿烷有相同的碳环骨架，而甲基侧链碳位有所不同的一类生物标志物，在烃源岩和原油中存在多种同系物。目前被检测和确认的有4种类型，分别为18α(H)-新藿烷、17α(H)-重排藿烷、21-甲基-28-降藿烷和早洗脱重排藿烷，其中17α(H)-重排藿烷系列与18α(H)-新藿烷系列在地质体中分布广泛[1-4]。

在近几年对鄂尔多斯盆地地质、地化研究的基础上，选择延长组致密油发育段，探索运用重排藿烷参数示踪原油的充注运移途径，以期展示重排藿烷在运移研究方面的应用前景。

1 样品与地质背景

陇东地区位于鄂尔多斯盆地西南部，构造平缓，以岩性圈闭油藏为主，其中致密油主要发育于延长组长6—长8段。本次研究不仅收集和调研前人所做的部分资料，同时大量采集烃源岩和原油样品，其中有针对性地采集了延长组长3—长9油层组的14块泥岩样品，采集的40个原油样品主要来自长7油层组。在对源岩进行热解分析的同时，对原油、烃源岩进行族组分分离、饱和烃气相色谱-质谱定量分析及芳烃气相色谱-质谱分析等多项分析测试。分析测试由长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室完成。

2 成果与讨论

2.1 源岩丰度影响因素

进一步分析族组分中的芳烃结构，通过色谱-质谱实验检查出的230余种芳香烃系列化合物，主要为8个系列，包括萘系列、菲系列、系列、二苯并噻吩系列、联苯系列、二苯并呋喃系列、芴系列和三芳甾烷系列化合物。对于芳烃中的含硫类化合物，王铁冠[15]认为含硫芳烃类化合物主要为烷基二苯并噻吩类(DBTs)杂环化合物。DBTs分子参数研究应用较成熟，国内外绝大多数研究者都用来作为成熟度参数，Connan等人[16]和Radke[17]定义了“甲基二苯并噻吩(MDBT)比值”(MDR=4-MDBT/1-MDBT),作为有效的成熟度参数，MDR参数既适用于石油热演化作用早、中期的低成熟-成熟阶段0,又可应用于晚期的高成熟-过成熟阶段。对于DBTs的影响因素，前人研究认为有机质类型和沉积环境等因素对DBTs类丰度以及其成熟度参数MDR等有影响[15，18]。结合上文分析丰度和MDR均受沉积-有机相的影响。同时图2b显示，源岩中原始重排藿烷/C30藿烷)参数与成熟度参数Ts/Tm变化趋势极为相似，正相关性明显，表明比值与MDR比值类似，在成熟度方面也有显著的应用效果。这一点前人做过诸多研究，一致认为重排藿烷类化合物相对丰度在成熟-高成熟阶段与热成熟作用更为密切[11]，即参数在影响因素及在成熟度方面的显著效果都与DBTs类分子参数MDR相似。分析二苯并噻吩系列中化合物丰度及各类参数与重排藿烷的关系(图2b)可以看出重排藿烷/C30藿烷)参数与MDR参数相关性最好。这表明，纵然两种化合物的分子结构不同，当烃源岩处于成熟-高成熟阶段时，两参数在应用方面可能具有相同的属性和意义。

图1 陇东地区烃源岩及原油样品m/z 191 质量色谱Fig.1 m/z 191 mass chromatograms of source rock extracts and crude samples from Longdong areaX.早洗脱重排藿烷；重排藿烷；重排藿烷；C30 H.C30藿烷；C29 Ts.C29降新藿烷；Ts.C27三降新藿烷；Tm.C27三降藿烷

图2 陇东地区源岩地球化学剖面Fig.2 Geochemical profiles of source rocks from Longdong area重排藿烷；重排藿烷；C29Ts.C29降新藿烷；Ts.C27三降新藿烷；Tm.C27三降藿烷；F.芴；SF.二苯并噻吩；OF.二苯并呋喃；MDR.4-MDBT/1-MDBT,甲基二苯并噻吩比值

2.2.1 原油族群划分

油藏充注机理是建立在England[19]提出的油藏充注模式的基础上的，依据油藏内部原油成熟度的微细变化,可以表征石油运移与油藏充注的途径：在一个油藏/油田或者一个含油气区带范围内,源自同一烃源灶的原油,先期充注的石油成熟度较后期充注的石油成熟度相对偏低,成熟度相对最高的石油分布在最接近油藏充注点的地带。前人[20-26]研究认为，二苯并噻吩分子系由两个苯环间夹一个五元的噻吩环所组成,对称性的分子结构使其分子的环系具有很高的热稳定性与抗生物降解性，同时具有示踪原油充注运移的属性。MDR为甲基二苯并噻吩比值(4- MDBT/1-MDBT)，利用MDR在碎屑岩油藏和碳酸盐岩油藏中示踪运移充注机理均得到良好的应用效果。王铁冠等[15]依据热稳定性及分子氢键机理解释了MDR参数作为运移示踪参数的原理：热稳定性方面，4-MDBT稳定性大于1-MDBT；氢键形成难易度上，4-MDBT属于暴露型分子,氢键易于形成，1-MDBT属于屏蔽型分子,氢键相对不易形成。因此，作为两分子参数的比值，随着运移距离的增长MDR值下降，这也说明了MDR是一个良好的示踪运移的指标。

图3 陇东地区原油地球化学成因判别Fig.3 Geochemical genesis discrimination diagrams of crude samples from Longdong areaa.C27-C28-C29规则甾烷分布三角图；b.Pr/nC17-Ph/nC18沉积环境判别图；c.G/C30H(伽马蜡烷/藿烷)-升藿烷指数相关图

图4 陇东地区原油成熟度分布Fig.4 Maturity distribution of crude samples from Longdong areaa.C29甾烷异构体参数相关图；b.甲基菲参数(MPI1)成熟度相关图

图5 藿烷系列结构Fig.5 Structures of hopane compounds

图6 陇东地区与DBTs类分子参数相关图Fig.6 Correlation diagrams of /C30H and DBTs molecular parameters of samples from Longdong area与MDR相关图；与DMDBT′相关图

图7 陇东地区长7砂体与运移方向匹配图Fig.7 Matching relationship between sandbodies in the seventh member of the Yanchang Formation and crude oil migration direction

3 结论

致谢：承蒙长江大学包建平教授、何文祥教授、陈奇老师、宋换新老师对论文的悉心指导与诸多有益建议，一并致以诚挚谢忱!

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Hydrocarbon charging pathway tracing with rearranged hopane parameters in Longdong area,Ordos Basin

Li Wei1,2，Wen Zhigang1，Xu Yaohui1，Zhu Cuishan1，Gao Yongliang1

(1.CollegeofResourcesandEnvironment,KeyLaboratoryofExplorationTechnologiesforOilandGasResources,MinistryofEducation,YangtzeUniversity,Wuhan,Hubei430100,China; 2.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,Beijing100083,China)