阿布力孜·克里木 （中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

阿不都艾尼·阿布都熱依木 （中國石油新疆油田分公司實驗檢測研究院，新疆 克拉瑪依834000）

吐爾遜古麗·艾山 （中國石油新疆油田分公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依834000）

祖帕爾·卡斯木 （中國石油新疆油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 克拉瑪依834000）

熱合麥提·亞爾麥麥提 （中國石油阿克糾賓油氣股份公司，哈薩克斯坦 阿克糾賓030002）

疊合盆地油氣混源是一種普遍現(xiàn)象[1，2]，長期以來，研究者主要通過油氣的同位素和生物標志物組成等有機地球化學(xué)方法來開展研究，然而，因這一工作的復(fù)雜性，使得其多解性和不確定性很大，影響因素包括混源油端元油性質(zhì)的相似性，以及原油混源比例的多變性等。

顯微傅里葉紅外光譜是鑒定有機化合物結(jié)構(gòu)的一種常見重要技術(shù)，在有機結(jié)構(gòu)，特別是官能團的分析鑒定方面具有重要作用，已廣泛應(yīng)用于油氣地質(zhì)研究中，分析對象包括干酪根、瀝青質(zhì)、包裹體等[3，4]，因此從理論上而言，應(yīng)可以反映混源油氣的差異。然而，迄今為止，相關(guān)工作仍很少，不清楚應(yīng)用的有效性和普適性。筆者以準噶爾盆地中部莫索灣－莫北地區(qū)為例，開展這一探索性研究，其目的一方面是開拓混源油組成新方法研究，另一方面也為區(qū)域油氣成藏和勘探研究提供參考新信息。

1 地質(zhì)背景

準噶爾盆地中部莫索灣－莫北地區(qū)（圖1）是盆地當(dāng)前油氣勘探的重要區(qū)域，目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要聚集于下侏羅統(tǒng)三工河組 （J1s）[5]。大致以莫索灣凸起莫3井周緣為界，其南東側(cè)莫索灣中東部地區(qū)的原油密度多超過0.88g/cm3，而相比而言，其北西側(cè)盆1井西凹陷東環(huán)帶地區(qū)的原油性質(zhì)相對較輕，密度多小于0.87g/cm3，初步展示了油源的差異性。

圖1 準噶爾盆地中部地區(qū)構(gòu)造單元劃分與油氣藏分布圖

對于這種差異，根據(jù)區(qū)域構(gòu)造演化特點[6]，推測是因為油源區(qū)不同所致，即盆1井西凹陷東環(huán)帶地區(qū)的原油主要來自于盆1井西凹陷，而莫索灣凸起中東部地區(qū)的原油主要來自于阜康凹陷[5，7]。然而，由于區(qū)域原油大都表現(xiàn)出混源特征，所以從分子地球化學(xué)組成上較難將這種差異區(qū)分開來[5]。最近，Cao Jian等[8，9]先后分別應(yīng)用儲層成巖方解石中的Mn元素含量，以及儲層含油包裹體顆粒指數(shù)，通過研究油氣運移方向，討論了油源區(qū)的差異。但仍需要從原油基礎(chǔ)地球化學(xué)性質(zhì)上進行分析，這是研究油源差異的根本證據(jù)。

2 研究方法與原理

利用帶有顯微鏡的傅里葉變換紅外光譜 （Micro－FTIR）可對油氣地質(zhì)樣品中的有機質(zhì)和包裹體進行微區(qū)分析，其主要原理是首先通過顯微鏡觀測樣品的外觀形態(tài)和物理微觀結(jié)構(gòu)，然后直接測試樣品某些特定部位的化學(xué)結(jié)構(gòu)，得到其紅外譜圖，不同紅外吸收峰強度代表不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的相對豐度，這些豐度比可以反映有機質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成特征[4]。

紅外光譜圖通常以波數(shù)1500cm－1處為界，可分為高頻區(qū)和低頻區(qū)，前者是化學(xué)鍵和官能團的特征頻率區(qū)，而后者則反映了整個分子由于振動、轉(zhuǎn)動所引起的特征吸收峰，這些吸收峰根據(jù)紅外光譜學(xué)和有機化學(xué)原理可分為3類[10]：①脂肪族結(jié)構(gòu)吸收峰，主要包括720、1380、1460、2800～3000cm－1；②芳香結(jié)構(gòu)吸收峰，主要包括750、810、870、1500、1600、3035cm－1；③雜原子基團吸收峰，主要包括950、1084、1112、1182、1243、1321、1680、1700、1745、3400cm－1。相對而言，波數(shù)1500cm－1之前的高頻區(qū)較1500cm－1之后的低頻區(qū)特征吸收峰少，所以有機質(zhì)的紅外光譜特征吸收峰主要分布在低頻區(qū)。

在低頻區(qū)，有機烴類分子脂肪烴結(jié)構(gòu)的吸收峰主要集中在3000～2800cm－1之間，包括脂肪烴CH3不對稱伸縮振動 （νCH3a）在2956cm－1附近的吸收峰、CH2不對稱伸縮振動 （νCH2a）在2923cm－1附近的吸收峰、CH3對稱伸縮振動 （νCH3s）在2870cm－1附近的吸收峰、CH2對稱伸縮振動 （νCH2s）在2850cm－1附近的吸收峰。這4個基團吸收峰的相對強度代表了它們的相對豐度，對應(yīng)的吸收峰強度或面積之比可以定量表征有機質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)特征，如常見的X系數(shù)法，即Xinc＝ （ΣCH2/ΣCH3－0.8）/0.09，代表有機質(zhì)烷基鏈碳原子數(shù)，Xstd＝ （ΣCH2/ΣCH3＋0.1）/0.27，代表有機質(zhì)正烷烴直鏈碳原子數(shù)[4]。此外，有機質(zhì)在熱演化過程中，CH2和CH3的釋放比例是不同的，通常而言，烷基鏈的消去是由長鏈到短鏈，而長鏈也不斷縮短形成短鏈，所以有機質(zhì)隨熱演化程度的增加，CH3基團吸收峰強度的降低程度要比CH2基團小，從而導(dǎo)致ΣCH2/ΣCH3比值隨成熟度的增加而逐漸減小[4，10]。

以上可見，若ΣCH2/ΣCH3、Xinc、Xstd的值越小，則表明有機質(zhì)或有機包裹體的碳鏈越短，相應(yīng)成熟度越高。

Micro－FTIR分析條件見文獻 [3]，對準噶爾盆地中部地區(qū)樣品中的儲層有機質(zhì)和有機包裹體進行了研究。由于2800～3000cm－1區(qū)間各峰相距很近，常常相互重疊干擾，所以首先應(yīng)用Peakfit分峰軟件對曲線進行了擬合，確定了有機質(zhì) （有機包裹體）紅外光譜圖在3000～2800cm－1區(qū)間的4個甲基、亞甲基團的伸縮振動吸收峰 （見圖2）。

3 試驗結(jié)果

利用紅外光譜的ΣCH2/ΣCH3、Xinc、Xstd等參數(shù)，并結(jié)合儲層有機質(zhì)和有機包裹體的顯微鏡下鑒定，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)整體大致存在3次烴類成分差異較大的油氣運移事件 （表1）：①長鏈烴的運移事件，其ΣCH2/ΣCH3值大于5.0，Xinc、Xstd值分別大于40和20，表明原油脂肪鏈較長，烷基鏈碳數(shù)較大，支鏈化程度高，形成的油氣往往表現(xiàn)為重質(zhì)油的特征。從烴類演化角度看，這次運移事件所記錄的烴類成熟度較低，可能為相對低成熟烴源巖演化的產(chǎn)物。②中等長度鏈烴的運 移 事 件，其 ΣCH2/ΣCH3值分布在2.5～5.0之間，Xinc、Xstd值分別介于20～40和10～20之間，表明甲基相對豐富，烴鏈較短，成熟度中等。③短鏈烴的運移 事 件， 其 ΣCH2/ΣCH3值分布在1.0～2.5之間，Xinc、Xstd值分別介于4～20和2～10之間，表明含有較豐富的甲基，烷基鏈碳原子數(shù)在20以下，油質(zhì)較輕，成熟度相對較高。

圖2 準噶爾盆地中部地區(qū)典型儲層有機質(zhì) （有機包裹體）紅外光譜在3000～2800cm－1區(qū)間的分峰效果 （樣品來自莫北8井，4064m，J1s，圖中數(shù)字代表波數(shù)）

表1 噶爾盆地中部地區(qū)儲層有機質(zhì)和有機包裹體的紅外光譜參數(shù)

這些油氣運移事件在不同地區(qū)具有不同特征。首先，在莫索灣凸起中東部地區(qū)，根據(jù)紅外光譜參數(shù)特征，反映出3次油氣運移事件，并且主要表現(xiàn)出以低碳數(shù)、相對短鏈烴的區(qū)間占優(yōu)勢為特征，ΣCH2/ΣCH3、Xinc、Xstd值分別介于1.0～2.5、4～20和2～10之間，這個區(qū)間的數(shù)據(jù)占整個檢測樣品數(shù)據(jù)的60%左右。相比而言，高碳數(shù)的、相對長鏈烴的儲層有機質(zhì)和有機包裹體較少（ΣCH2/ΣCH3、Xinc、Xstd值分別大于5、40和20），只占到樣品檢測數(shù)的10%左右。其余為中等長度鏈烴的分布。

相比而言，在盆1井西凹陷東環(huán)帶地區(qū)，檢測到的儲層有機質(zhì)和有機包裹體紅外光譜參數(shù)僅分布于兩個區(qū)間段，ΣCH2/ΣCH3、Xinc、Xstd值分別介于1.0～2.5、4～20、2～10之間和2.5～5.0、20～40、10～20之間，分別相當(dāng)于高熟和成熟演化階段的油氣。較之莫索灣凸起中東部地區(qū)，相似之處在于高熟油氣占優(yōu)勢 （約占70%），不同之處在于缺少高碳數(shù)的低成熟烴類。

4 油源及其差異性分析

準噶爾盆地中部研究區(qū)在東、西、南3個方向上存在4個沉積凹陷 （見圖1），加之垂向上可能存在石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系等多套烴源巖[11～13]，故油源關(guān)系理應(yīng)比較復(fù)雜。目前普遍認為，區(qū)內(nèi)原油以來自下二疊統(tǒng)風(fēng)城組 （P1f）和中二疊統(tǒng)下烏爾禾組 （P2w）烴源巖為主，并且多具有混源特征[11]；而近年來，在東道海子－阜康凹陷地區(qū)，于成1井、東道2井、董1井中新發(fā)現(xiàn)了一些原油，其生物標志物組成與區(qū)內(nèi)侏羅系烴源巖比較相似[12]，表明可能存在來自侏羅系的原油，并且原油也具有一定的混源特征[13]。

根據(jù)對儲層有機質(zhì)和有機包裹體進行的Micro－FTIR分析，發(fā)現(xiàn)在研究的準噶爾盆地中部地區(qū)，大致存在3種不同碳鏈組成及成熟度的烴類，分別代表著低成熟、中等成熟、較高成熟的原油 （見表1）。根據(jù)烴源巖的演化特點，P1f和P2w烴源巖在生油高峰期排出的原油分別具有中等成熟和較高成熟的特征[11]。所以對比表1可見，中等鏈和短鏈的烴類很分別可能對應(yīng)著P1f和P2w的原油。而對于長鏈的低成熟烴類，鑒于其目前主要發(fā)現(xiàn)于東道2井等莫索灣凸起中東部地區(qū)的鉆井中，因此推測其應(yīng)代表侏羅系來源的原油。

根據(jù)不同類型烴類的組成比例，可以認為，無論是在盆1井西凹陷東環(huán)帶地區(qū)，還是在莫索灣凸起中東部地區(qū)，目前儲層中的有機質(zhì)均以來自P2w的原油為主，相比而言，P1f和侏羅系來源的原油雖也有發(fā)現(xiàn)，但不占優(yōu)勢。據(jù)此，可以進一步推斷盆1井西凹陷東環(huán)帶地區(qū)和莫索灣凸起中東部地區(qū)在原油性質(zhì) （如原油密度）上的差異主要是緣于油源的不同。即在盆1井西凹陷東環(huán)帶地區(qū)，原油主要來源于盆1井西凹陷的二疊系烴源巖，而莫索灣凸起中東部地區(qū)的原油主要來源于阜康凹陷的二疊系 （包括侏羅系）烴源巖，體現(xiàn)了油源的差異性。該認識較之過去，深化了對原油混合比例的掌握，從地球化學(xué)性質(zhì)和組成上剖析了油源的差異性。

5 結(jié)論

1）準噶爾盆地中部地區(qū)總體大致有過3次烴類成分差異較大的油氣運移，占優(yōu)勢的類型是相對高成熟的短鏈輕質(zhì)油 （ΣCH2/ΣCH3＞5.0、Xinc＞40、Xstd＞20），對應(yīng)著P2w原油；其次是具中等成熟度的中等鏈長中質(zhì)油 （ΣCH2/ΣCH3＝2.5～5.0、Xinc＝20～40、Xstd＝10～20），對應(yīng)著P1f原油；而規(guī)模相對最小的是成熟度較低的高碳數(shù)重質(zhì)油 （ΣCH2/ΣCH3＝1.0～2.5、Xinc＝4～20、Xstd＝2～10），可能是侏羅系原油的記錄。

2）3次油氣運移事件在不同地區(qū)具有不同特征，反映了油源的差異性。在盆1井西凹陷東環(huán)帶地區(qū)，原油主要來源于盆1井西凹陷的二疊系烴源巖，而莫索灣凸起中東部地區(qū)的原油主要來源于阜康凹陷的二疊系 （侏羅系）烴源巖。

3）通過顯微傅里葉紅外光譜技術(shù)，為區(qū)域油源差異研究提供了新的地球化學(xué)證據(jù)。

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