馬安來，金之鈞，李婧婧，朱秀香

(1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京100083;2.中國石化西北油田分公司石油勘探開發(fā)研究院，新疆烏魯木齊830011)

1 地質(zhì)背景

多年的勘探實(shí)踐表明塔里木盆地塔中I號(hào)斷裂坡折帶是控制地層沉積、儲(chǔ)層發(fā)育、油氣運(yùn)移及成藏的有利區(qū)帶［1－5］。順托果勒西(順西)區(qū)塊位于塔中Ⅰ號(hào)斷裂坡折帶西段(圖1)。鄰區(qū)中石油塔中86—塔中45區(qū)塊在上奧陶統(tǒng)良里塔格組獲得高產(chǎn)油氣流，中－下奧陶統(tǒng)鷹山組見到良好的油氣顯示［1－2，4－5］。順 7 井主要探索奧陶系碳酸鹽巖“串珠”狀地震響應(yīng)特征與儲(chǔ)層的關(guān)系，主探層位是上奧陶統(tǒng)良里塔格組和中、下奧陶統(tǒng)鷹山組。在6 820～6 912 m裸眼酸壓獲油氣流。

2 樣品與實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)中稱取適量原油加入正己烷，加入適量的 nC24D50，D4C27膽甾烷，D10蒽和 D16單金剛烷用于鏈烷烴、生物標(biāo)志物、芳烴化合物及金剛烷化合物絕對(duì)定量的內(nèi)標(biāo)物。靜置24 h，分離出瀝青質(zhì)，然后采用柱色層法，依次用正己烷、正己烷和二氯甲烷混合溶液、正己烷和甲醇混合溶液沖洗獲得飽和烴、芳香烴和非烴。全油和輕烴色譜是在HP6890色譜儀上進(jìn)行的，據(jù)SY/T 5779—2008進(jìn)行檢測(cè)。飽和烴、芳烴色譜－質(zhì)譜是在HP6890/5975 GC－MS儀器上進(jìn)行的，HP5色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)。飽和烴色－質(zhì)升溫程序:50℃恒溫1 min，以20℃/min升溫至100℃，以3℃/min升溫至315℃，恒溫16.83 min。芳烴色－質(zhì)升溫程序?yàn)?0℃恒溫1 min，以3℃/min升溫至315℃，恒溫15.67 min。載氣為氦氣，EI電子轟擊方式，多離子檢測(cè)。金剛烷化合物絕對(duì)定量方法見文獻(xiàn)［6］。天然氣測(cè)試采用鋼瓶氣，組分碳同位素檢測(cè)儀器為MAT253，據(jù)GB/T 18340.2—2001進(jìn)行檢測(cè)。

3 結(jié)果與討論

3.1 原油地球化學(xué)特征

3.1.1 物理性質(zhì)與族組成

圖1 塔中Ⅰ號(hào)坡折帶順西區(qū)塊順7井井位Fig.1 Location of Well Shun-7 in western Shuntuoguole Block in Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone

表1 塔中Ⅰ號(hào)坡折帶順西區(qū)塊順7井和卡1區(qū)塊中1井原油族組成Table 1 Group components of the oils from the Well Shun-7 in western Shuntuoluole Block and the Well Zhong-1 in Katake 1 Block

順7井原油為凝析油，20℃密度為0.774 9～0.787 0 g/cm3，粘度為 1.61 mPa·s，硫含量為0.11%，蠟含量為5.98%，凝固點(diǎn)為－4℃，原油具有硫化氫氣味。

順7井原油具有飽和烴含量高(＞85%)，芳烴含量低(＜10%)，非烴和瀝青質(zhì)含量低的特點(diǎn)(表1)，原油具有很高的飽芳比和非瀝比值。與中石化在卡1區(qū)塊獲得突破的中1井原油相比較，順7井原油的飽和烴含量明顯高于中1井原油，而其芳烴的含量則明顯低于中1井。

3.1.2 全油色譜特征

圖2是順7井全油色譜圖，從全油色譜圖可以看出基線平直，且色譜呈現(xiàn)單峰分布。正構(gòu)烷烴豐度為180×10－3。從色譜參數(shù)來看，順7井奧陶系原油正構(gòu)烷烴碳數(shù)最高達(dá)nC32，CPI值(碳優(yōu)勢(shì)指數(shù))為 1.03，為成熟原油，C21－/C22+為 5.92，顯示了以低碳數(shù)正構(gòu)烷烴占優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn)，表明原油的成熟度較高。原油的Pr/Ph值為1.16，顯示了弱氧化－弱還原的沉積環(huán)境。

圖2 塔中Ⅰ號(hào)坡折帶順西區(qū)塊順7井原油全油氣相色譜Fig.2 Gas chromatogram of the whole oil from the well Shun-7 in Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone

3.1.3 輕烴組成

庚烷值和異庚烷值是常用的輕烴成熟度參數(shù)［7－8］。一般成熟原油的庚烷值和異庚烷值分別介于20% ～30%和2～3區(qū)間，大于這一數(shù)值或低于這一數(shù)值的原油被認(rèn)為是高成熟原油或低成熟原油。但是，這兩項(xiàng)參數(shù)受生物降解作用的制約，即生物降解油的輕烴成熟度參數(shù)且趨于偏小。順7井原油的庚烷值在33%以上，異庚烷值為3.8，表明順7井原油為高成熟油范疇。

Bement等［9］在4個(gè)不同構(gòu)造類型盆地中，采用5套不同時(shí)代生油巖的C7輕烴資料，利用鏡質(zhì)體反射率(Ro)作為地質(zhì)溫度計(jì)，對(duì)2，4－/2，3－二甲基戊烷(DMP)輕烴組分的溫度參數(shù)進(jìn)行了地質(zhì)校正，求取生油層的最大埋深溫度，建立了生油層最大埋深溫度與2，4－/2，3－DMP含量比的函數(shù)關(guān)系式，并得出該項(xiàng)輕烴溫度參數(shù)不受盆地類型、熱史(有效受熱時(shí)間)、生油層時(shí)代、干酪根類型和巖性等因素影響的結(jié)論。

基于 Bement的研究工作，Mango［8］推導(dǎo)出生油層最大埋藏溫度(T)與2，4－/2，3－DMP含量比的函數(shù)方程，即:

式中:T為生油層最大埋藏溫度，℃。

運(yùn)用Mango(1997)建立的上述函數(shù)方程，計(jì)算順7井原油生成溫度為135℃。

3.1.4 生物標(biāo)志物

圖3 塔中Ⅰ號(hào)坡折帶順西區(qū)塊順7井與卡1區(qū)塊中1井原油m/z 191，m/z 217質(zhì)量色譜Fig.3 Mass chromatogram of m/z 191 and m/z 217 from the oils of the well Shun-7 in western Shuntuoguole Block and the well Zhong-1 in Katake 1 Block

在甾萜烷生物標(biāo)志物組成上(圖3)，順7井原油由于成熟度較高，甾烷、藿烷系列基本裂解。在m/z 191質(zhì)量色譜圖中，藿烷系列僅存在C30和C29藿烷，C30藿烷絕對(duì)含量?jī)H為4×10－6，Tm 化合物完全消失，Ts/(Ts+Tm)=1，表明原油的成熟度在1.3%左右［10］;三環(huán)萜烷系列分布不完整，僅可見C19，C20和C23三環(huán)萜烷，且以C19三環(huán)萜烷為主峰;甾烷系列僅可檢測(cè)出C21孕甾烷及少量的C27重排甾烷，C29規(guī)則甾烷隱約可見。與卡1區(qū)塊中1井奧陶系原油相比較，可以看出順7井原油與中1井原油存在很大區(qū)別，中1井原油具有較高的生標(biāo)絕對(duì)含量，C30藿烷絕對(duì)含量為137×10-6，中1井原油C28甾烷含量低、重排在烷含量高、C29藿烷含量高、伽馬蠟烷含量低，三環(huán)萜烷以C23三環(huán)萜烷為主峰。

3.1.5 金剛烷類化合物特征

金剛烷類化合物由于具有類似金剛石結(jié)構(gòu)的一類剛性聚合環(huán)狀烴類化合物，一旦形成，性質(zhì)極為穩(wěn)定，具有很強(qiáng)的抗熱降解能力和抗生物降解能力。早期應(yīng)用1－甲基單金剛烷/(1－甲基+2－甲基)－單金剛烷和4－甲基－雙金剛烷/(1－甲基+3－甲基+4－甲基)－雙金剛烷判斷成熟度［11］，Dahl等［12］利用4 － 甲基 +3 － 甲基－ 雙金剛烷化合物絕對(duì)含量判斷原油的裂解程度。順7井凝析油中1－甲基/(1－甲基+2－甲基)－單金剛烷和4－甲基/(1－甲基+3－甲基+4－甲基)－雙金剛烷比值分別為0.73和0.47，折算等效鏡質(zhì)體反射率達(dá)1.3% ～1.6%。該原油的3－甲基+4－甲基－雙金剛烷含量可達(dá)73×10－6，ααα－20RC29甾烷含量基本為0。順7井原油甲基雙金剛烷含量遠(yuǎn)高于塔河九區(qū)奧陶系凝析油及高蠟原油中3－甲基+4－甲基－雙金剛烷含量［6］，根據(jù)Dahl等提出的原油裂解定量評(píng)價(jià)模板［12］，順7井奧陶系原油的裂解程度在70%左右。

3.1.6 芳烴組成

順7井原油芳烴化合物主要以萘、菲、硫芴、芴、聯(lián)苯、氧芴系列為主，其他化合物含量相對(duì)較低，總芳烴化合物絕對(duì)含量為8 710×10－6，這一含量基本與中1井芳烴化合物總量為9 210×10－6相當(dāng)。在三芴系列組成中，以高含硫芴、低氧芴含量為特征。相對(duì)組成與塔河奧陶系原油沒有明顯的差別，但在絕對(duì)含量上，順7井原油硫芴系列含量為1 310×10－6，高于塔河油田奧陶系原油硫芴含量平均值為866×10－6。反映原油成熟度的甲基菲指數(shù) MPI1［1.5(2-甲基菲 +3-甲基菲)/(菲+1-甲基菲+9-甲基菲)］為1.74，換算等效的鏡質(zhì)體反射率為1.03%，而中1井甲基菲指數(shù)MPI1為 0.74，換算的等效鏡質(zhì)體反射率為0.84%。

3.1.7 碳同位素組成

順7井原油最為重要的特征是原油碳同位素偏重，全油碳同位素、飽和烴、芳烴、非烴與瀝青質(zhì)穩(wěn)定碳同位素分別為－29.6‰，－30.3‰，－28.0‰，－29.6‰和 －29.2‰(圖 4)。這一結(jié)果與塔里木盆地公認(rèn)的寒武系生源的TD2井原油、烏魯橋油苗餾分碳同位素值分布在相近的范圍［13－14］。而與中 1井原油碳同位素比值明顯不同，中1井原油及組分碳同位素分別為－33.2‰，－33.5‰，－32.7‰，－30.5‰和－30.8‰。

3.1.8 原油來源

塔里木盆地發(fā)育3套烴源巖:寒武系、中－下奧陶統(tǒng)(黑土凹組和薩爾干組)和上奧陶統(tǒng)烴源巖(良里塔格組和印干組)。中－下奧陶統(tǒng)分子標(biāo)志物特征組成上與寒武系具有較強(qiáng)的相似性，上奧陶統(tǒng)良里塔格組烴源巖在分子標(biāo)志物組成上與寒武系、中－下奧陶統(tǒng)具有最為明顯的差異［15］。寒武系、中－下奧陶統(tǒng)烴源巖在分子標(biāo)志物組成上具有“六高一低”的特征:甲藻甾烷、三芳甲藻甾烷、24－降膽甾烷、伽馬蠟烷、4－甲基－24－乙基－膽甾烷和C28甾烷含量高，重排甾烷含量低;而上奧陶統(tǒng)良里塔格組烴源巖則具有相反的特征［13－19］。然而由于在塔中地區(qū)不少原油的生物標(biāo)志物含量低，用上述生物標(biāo)志物判識(shí)油源存在困難。李素梅等［19－20］運(yùn)用正構(gòu)烷烴單體烴同位素結(jié)合分子化合物組成將塔中地區(qū)的原油分為4類:第一類原油具有寒武系－下奧陶統(tǒng)成因特點(diǎn)，以TZ62井志留系殘留古油藏為代表，具有C28甾烷含量高和重碳同位素的特點(diǎn)，特別是正構(gòu)烷烴不同碳數(shù)碳同位素值介于－29.0‰～－30.0‰，與TD2井原油碳同位素相近;第二類原油具有中－上奧陶統(tǒng)(即良里塔格組)來源，塔中僅以TZ825井奧陶系儲(chǔ)層方解石包裹體為代表;第三類原油為高含二苯并噻吩的原油，以TZ4井區(qū)原油為代表;第四類原油為Ⅰ和Ⅱ類原油的混源油，識(shí)別依據(jù)是正構(gòu)烷烴單體碳同位素介于Ⅰ和Ⅱ類原油之間，與中－上奧陶統(tǒng)成因原油更為接近，一般為 －33.4‰ ～－32.0‰。進(jìn)一步可將第Ⅳ類原有劃為3個(gè)亞類:Ⅳ－1類原油主要分布在塔中Ⅰ號(hào)坡折帶，主要特征是原油鏈烷烴絕對(duì)豐度高、甾烷和藿烷類濃度總體不高、重排甾烷與重排藿烷豐度較高、三芴系列絕對(duì)濃度較高、飽和烴Ts/(Ts+Tm)相對(duì)較高，三甲基萘和四甲基萘比值較高;Ⅳ－2類原油主要分布在TZ47至塔中15井區(qū)，分子標(biāo)志物特征與Ⅳ－1類特征相反;Ⅳ－3類原油生物標(biāo)志物與寒武系成因原油更為接近，但正構(gòu)烷烴單體烴同位素明顯偏輕。

由于順7井原油中寒武系－奧陶系的分子標(biāo)志物含量很少，根據(jù)全油及組分的碳同位素與寒武系來源的TD2井原油具有較強(qiáng)的相似性，認(rèn)為順7井原油來源于寒武系烴源巖。

圖4 塔中Ⅰ號(hào)坡折帶順7井和中1井等原油組分碳同位素分布Fig.4 Carbon isotope of oil components of well Shun-7 and Zhong-1 from Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone

3.2 天然氣地球化學(xué)特征

3.2.1 組成特征

順7井天然氣甲烷含量為83.14%(表2)，略低于卡1區(qū)塊中1井奧陶系天然氣，順7井天然氣C2+含量較高，為6.64%，高于中1井2.47% ～2.52%的C2+含量。順7井天然氣C1/(C1—C5)比值為0.926，低于中1井0.980的C1/(C1—C5)比值。按照天然氣劃分標(biāo)準(zhǔn)［21］，把甲烷含量大于95%，C2+重?zé)N含量不超過1% ～4%，干濕指數(shù)大于19的烴類氣體劃分為干氣。順7井天然氣為濕氣，而中1井原油為干氣。

3.2.2 碳同位素組成

天然氣乙烷和丙烷碳同位素值δ13C2和δ13C3是區(qū)別油型氣和煤型氣的重要標(biāo)志之一。國內(nèi)研究者多以δ13C2=－28.0‰為區(qū)分腐殖型氣與腐泥型氣的標(biāo)準(zhǔn)［21］。順7井奧陶系天然氣乙烷同位素為－32.5‰，低于－28.0‰的油型氣的界限值(表3)，丙烷碳同位素值為－28.2‰，也遠(yuǎn)小于－23.2‰的油型氣的界限值。從乙烷和丙烷碳同位素來看，順7井奧陶系天然氣為典型的油型氣。利用前人提出的天然氣成因類型的模板，均可將順7井天然氣劃分為油型氣(圖5)。

順7井奧陶系天然氣烷烴碳同位素值分布呈現(xiàn)正碳同位素分布序列。

圖6是順7井天然氣烴類1/n與δ13Cn之間的關(guān)系。從圖中可以看出，順7井天然氣烴類的δ13Cn與1/n之間呈現(xiàn)近似的線性關(guān)系，表明天然氣為單一來源，是相同母質(zhì)在單一營力作用下的產(chǎn)物。

3.2.3 天然氣氣源

順7井天然氣中，甲烷碳同位素偏輕，僅為－51.7‰，甲烷、乙烷碳同位素差值大，δ13C2－δ13C1為－18.0‰。目前塔中北坡地區(qū)中－上奧陶統(tǒng)地層的成熟度在0.9% ～1.2%，而寒武系地層成熟度在 1.5% 以上［22－28］。從天然氣組分組成來看，氣源巖的成熟度不高，不可能來源于寒武系烴源巖。對(duì)塔中北坡TZ45井奧陶系天然氣具有異常偏輕的甲烷碳同位素，郭建軍等［22］提出TZ45井天然氣混入了少量的生物氣。但從油氣藏地質(zhì)特征來看，不支持順7井天然氣為生物氣。順7井奧陶系天然氣甲烷、乙烷碳同位素?cái)?shù)據(jù)點(diǎn)分布在海相偏腐殖型天然氣范圍內(nèi)，反映天然氣可能來源于塔中北斜坡的中－上奧陶統(tǒng)偏腐殖型烴源巖。

表2 塔中Ⅰ號(hào)坡折帶順西區(qū)塊順7井和卡1區(qū)塊中1井天然氣組成Table 2 Natural gas components of Well Shun-7 in West Shuntuoguole Block and Well Zhong-1 in Katake 1 Block

表3 塔中Ⅰ號(hào)坡折帶順7井和TZ45井天然氣穩(wěn)定碳同位素分布Table 3 Stable carbon isotopes of natural gas from the well Shun-7 and the well TZ-45 in Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone

圖5 塔中Ⅰ號(hào)坡折帶順7井天然氣與塔河油田奧陶系天然氣δ13C1和δ13C2－δ13C1之間的關(guān)系Fig.5 Correlation of δ13C1and δ13C2 － δ13C1between natural gas from the well Shun-7 in Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone and that from the Ordovician in Tahe oilfield

圖6 塔中Ⅰ號(hào)坡折帶順7井奧陶系天然氣組分1/n與δ13Cn 之間的關(guān)系［22－23］Fig.6 Relations between the 1/n component and δ13Cnof natural gas from the well Shun-7 in Tazhong-Ⅰfaulted-slope-break zone

4 結(jié)論

1)順7井鷹山組原油為凝析油，庚烷值和異庚烷值表明原油具有較高的成熟度。由于原油成熟度較高，生物標(biāo)志物藿烷系列裂解。凝析油具有較重的碳同位素值，與目前塔里木盆地公認(rèn)的寒武系生源的TD2井原油具有可比性，從同位素組成上看，順7井原油來源于寒武系烴源巖。

2)順7井中－下奧陶統(tǒng)鷹山組天然氣為濕氣，天然氣為有機(jī)成因的油型氣。其組分碳同位素特征與塔中I號(hào)坡折帶的TZ45井奧陶系天然氣具有較強(qiáng)的相似性。根據(jù)天然氣組成、同位素以及塔中地區(qū)烴源巖的演化程度，認(rèn)為順7井鷹山組天然氣來源于中－上奧陶統(tǒng)烴源巖。

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