松辽盆地梨树断陷中央构造带原油饱和烃地球化学特征

2021-03-04周金龙张敏

辽宁化工 2021年2期

周金龙，张敏

（长江大学资源与环境学院，湖北武汉 430100）

松辽盆地是中国东部大型中、新生代沉积盆地，是我国最大的陆相含油气盆地之一。梨树断陷是松辽盆地火石岭组至营城组断陷期形成的众多孤立盆地之一，位于松辽盆地东南隆起区，面积约为2 346 km2，发育于晚侏罗世、早白垩世的西断东超、断坳叠置式“箕”状断陷盆地。区内发育两大套地层，即断陷层和坳陷层，地层总厚约3 000～10 000 m。梨树断陷的形成与演化过程与整个松辽盆地相同，下部为以基底深大断层为控盆断层的数个断陷，地层发育上侏罗统火石岭组(J3h)、下白垩沙河子组(K1sh)、营城组(K1yc)、和登娄库组(K1d);上部为统一的坳陷地层，发育中白垩统泉头组(K2q)、青山口组(K2qn)、姚家组(K2y)、及嫩江组(K2n)，缺失上白垩统四方台组、明水组和古近系—新近系。根据坳陷构造演化特征，梨树断陷可分为四个构造区(带)：最西侧的桑树台洼陷带以及自南向北的东南斜坡带、中央构造带和北部斜坡带[1-6]。

目前勘探结果证实，中央构造带四五家子-八屋是油气富集区[7]。前人对于松辽盆地梨树断陷原油地球化学特征的研究多集中在整个梨树断陷的宏观研究，或是专注个别油田的精细研究[8-11]，鲜少对单独构造区的地球化学特征进行系统剖析。因此，本文针对性地选取了中央构造带中3 个典型油田的原油样品进行了地球化学分析，为该区的油气勘探提供地化数据。

1 样品与实验

中央构造带采集原油样品共24 个，其中9 个来自八屋油田SN54 区块的Kyc 组， 13 个来自四五家子区块的K1yc 组和K1q 组，2 个来自太平庄区块的K1yc 组。

色谱/ 质谱分析：仪器型号为 HP-GC 6980/5873MSD。色谱柱使用HP-5MS 石英弹性毛细柱 (30 m×0.125 mm×0.125 μm)。以脉冲不分流方式进样，脉冲压力为103.4 MPa。进样器温度为300 ℃，载气为纯He，载气流速为1 mL·min-1。升温程序如下：初始温度50 ℃，恒温2 min 后，以3 ℃·min-1的速率升温至310 ℃，并维持恒温18 min，EI 电离方式，电离能量70 eV，原子质量全扫描范围为50～550 amu。

2 结果与讨论

2.1 正构烷烃与类异戊二烯烷烃分布特征

正构烷烃系列分布与组成特征能够提供烃源岩及其相关原油母质来源和成熟度方面的信息[12]。研究区原油的正构烷烃分布特征较为完整（见图1），峰形较为相似，主要以nC21、 nC23为主碳峰，呈现微弱双峰形，暗示母质来源为混合有机质类型。碳数分布范围主要为nC11～nC36之间，轻重比∑C21-/∑C21+比值范围为1.31～1.99，(nC21+ nC22）/(nC28+ nC29)比值范围介于 2.08～3.26，主要分布范围在2.30～2.82；OEP 值基本接近1.0，不具有奇偶优势。在类异戊二烯烷烃中，姥姣烷和植烷的分布特征常用于指示烃源岩及其原油的沉积环境[13]，其中四五家子油田姥植比(Pr/Ph)比值范围为0.67～0.84，反映了原油形成于较强的还原环境；八屋油田与太平庄油田姥植比(Pr/Ph)比值范围分别为0.81～1.25 和0.93～1.0，反映了原油形成于弱还原-弱氧化环境。

图1 中央构造带原油正构烷烃、倍半萜分布图

2.2 萜类化合物分布特征

2.2.1 补身烷系列

补身烷系列在地质体中分布广泛且不受样品性质的影响，目前被认为是一类主要来源于原核生物细菌的生物标志物，其中重排补身烷的形成机理与重排藿烷类似，其相对丰度的含量与沉积成岩环境的氧化还原性存在一定的相关性，较高的成熟度与较低的还原环境有利于重排补身烷的形成[12]。各原油中均检出了含量较丰富的C14～C16的补身烷系列化合物。中央构造带原油补身烷系列化合物m/z=123质量色谱图如图1 所示。该研究区原油样品分布特征主要分为两种，其中八屋油田样品整体上呈现出C16升补身烷＜C15补身烷＜重排补身烷的“L”型分布特征，四五家子油田与太平庄油田原油样品为C15补身烷高于C16升补身烷的倒“V”型分布。这种分布特征可能指示八屋油田原油形成于弱氧化性的沉积环境，而四五家子油田与太平庄油田可能形成于氧化性相对较弱的沉积化境。

2.2.2 三环萜烷系列

前人对C19～ C23三环萜烷分布特征开展了大量的研究和讨论，认为在海相烃源岩和咸水湖相烃源岩及其相关原油具有C23三环萜烷优势[14]，而淡水湖烃源岩及其相关原油常以C21三环萜烷为主[15]。典型的的煤及煤成油中富含C19三环萜烷，C19、C20、C21三环萜烷依次降低，且成阶梯状分布[15]。

研究区原油抽提物中三环萜烷分布较为完整，包括了C19～ C29三环萜烷（TT），检测出少量的C24四环萜烷（Te）。八五油田中SN54 区块三环萜烷系列呈现出C19～ C23阶梯状依次降低的分布模式，C24Te/C26TT 比值介于0.14～0.28 之间，C28、C29三环萜烷含量较高，三环萜烷/藿烷（TT/ C30H）在3.14～3.80 之间，指示为高等植物输入较丰富的偏氧化浅湖环境的沉降环境；八屋其他区块中三环萜烷系列呈现以C23为主碳峰的正态分布，C24Te/ C26TT 值介于0.22～0.30，C28、C29三环萜烷含量高，TT/ C30H 在0.67～1.57 之间，指示为还原性较弱，以高等植物输入为主的浅湖沉积相带；四五家子油田中三环萜烷系列呈现以C23为主碳峰的正态分布，C24Te/ C26TT 值介于0.2～0.41，C28、C29三环萜烷含量高，TT/ C30H在0.26～0.99 之间，仅WK17-4 井为1.72，指示为还原性较强，高等植物输入为主的湖湘沉积相带；太平庄油田中三环萜烷系列呈现以C23为主碳峰的正态分布，C24Te/ C26TT 比值介于0.23～0.65，C28、C29三环萜烷含量较高，TT/ C30H 在0.22～1.67 之间，指示还原性较弱高等植物输入的潜湖沉积相带。

三环萜烷系列化合物可能来源与菌藻类低等生物的贡献[16]，也可能由藿烷系列化合物转化而来。随着成熟度增加，藿烷逐渐向三环萜烷转变，使得三环萜烷浓度增大，高比值的三环萜烷/藿烷可能受成熟度的影响。其中八屋油田三环萜烷/藿烷（TT/ C30H）比值明显高于其他地区，且八屋油田原油成熟度明显高于其他区块，表明本次研究中成熟度对三环萜烷的分布起着明显的控制作用。

2.2.3 五环萜烷系列

研究区原油样品中C27～ C35藿烷（缺少C28藿烷）系列分布完整，C30藿烷占绝对优势，C31以上藿烷含量较低，且随碳数增高而降低。在八屋SN54 区块Ts/Tm5.71～10.44，八屋其他区块3.62～5.25，四五家子油田0.79～2.56，太平庄油田0.95～1.75,反映了该区成熟度的不同。Ts/Tm 和C29Ts / C29藿烷是两种比值是常见的原油成熟度指标[12]，且随成熟度增加而增加。从中央构造带各油田原油中Ts/Tm 与C29Ts / C29藿烷相关图（图2）中可以看出两者具有很好的一致性。高含量的重排藿烷一般指示弱氧化条件下黏土矿物的催化作[17]。研究发现，Ts/Tm 之比，与C30重排藿烷/C30藿烷之比具有良好的相关性，表明该研究区重排藿烷的形成可能主要受到成熟度的影响。

目前国内普遍将伽马蜡烷作为反映咸水沉积环境的指标[18]，高丰度的伽马蜡烷常与盐湖或含盐度较高的环境有关。研究区原油伽马蜡烷含量中等，其中伽马蜡烷/C30藿烷比值大部分介于0.28～0.68，可以表明烃源岩形成与微咸水-半咸水沉积环境。

2.3 甾类化合物分布特征

一般认为，C27规则甾烷主要来源于藻类等低等水生生物，而C29规则甾烷主要来源于陆源高等植物[19]。中央构造带原油样品中各地区C27、C28、C29规则甾烷相对含量较为接近，C27甾烷质量分数为19.55%～35.07%，C28甾烷质量分数为 17.48%～27.71%，C29甾烷质量分数为45.74%～56.25%，总体上C27、C28、C29规则甾烷分布特征呈现为以C29甾烷为主峰的不对称“V”型和反“L”型（见图3），预示该区母源输入为以高等植物为主，水生生物次之的混合输入。

中央构造带原油生物标志化合物参数见表1。

图2 中央构造带原油C29Ts / C29藿烷和Ts/Tm、C30 重排藿烷/C30藿烷和Ts/Tm 参数关系图

表1 中央构造带原油生物标志化合物参数表

C29甾烷异构化参数 C29-ααα20S/(20S+20R)和C29ββ/（αα+ββ）是常用的成熟度参数，Huang D F[20]将C29-ααα20S/(20S+20R)与C29ββ/（αα+ββ）2 个参数值为0.25 和0.27 定为未成熟和低熟的界限；把0.43和0.42 分别定为低熟和成熟边界。八屋油田原油C2920S/(20S+20R)和 C29ββ/（αα+ββ）值分别为0.44～0.59 和0.55～0.65，四五家子油田为0.38～0.51和0.36～0.62，太平庄油田为0.48～0.52 和0.41～0.57，反映出该区原油属于成熟原油。