紀(jì)紅,黃光輝 (長(zhǎng)江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院,湖北 武漢 430100)

成定樹(shù) (重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院,重慶 401331)

大宛齊油田原油輕烴地球化學(xué)研究

紀(jì)紅,黃光輝 (長(zhǎng)江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院,湖北 武漢 430100)

成定樹(shù) (重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院,重慶 401331)

對(duì)庫(kù)車坳陷大宛齊油田80個(gè)原油樣品進(jìn)行了輕烴餾分組分、Mango參數(shù)以及成熟度分析,結(jié)果表明:原油富含環(huán)烷烴,苯及甲基環(huán)己烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體大于50%,反映其腐殖型陸源母質(zhì)特征;Mango輕烴參數(shù)中K1平均為1.023,表明原油形成的沉積環(huán)境類似,三環(huán)碳優(yōu)勢(shì)大于五環(huán)碳和六環(huán)碳,原油與陸源湖相沉積環(huán)境有關(guān);庚烷與異庚烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)反映原油處于成熟階段,屬正常原油;原油生成溫度介于126.3～157.6℃之間。

大宛齊油田;原油輕烴;地球化學(xué)

輕烴源于石油化學(xué),是指沸程在200℃以下的汽油餾分,主要為C5～C10的化合物。輕烴是原油中的重要組成部分,通常在原油中輕烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占1/3,而在凝析油中會(huì)更高。輕烴的不僅與生烴母質(zhì)有關(guān),還與烴體系所處的溫度、壓力有關(guān)。因此,通過(guò)分析原油輕烴地球化學(xué)特征,可對(duì)油氣成因、沉積環(huán)境、母質(zhì)類型及有機(jī)質(zhì)成熟度等進(jìn)行有效判別,為原油的生成、運(yùn)移、成藏及次生蝕變等方面的研究提供理論支持。

大宛齊油田位于新疆拜城縣境內(nèi)西南方向30km處,地勢(shì)北高南低,地面海拔1430～1560m (見(jiàn)圖1),其構(gòu)造位于塔里木盆地拜城凹陷,北部為吐孜瑪扎構(gòu)造,南部為亞克里克構(gòu)造,是被古近系下鹽丘上拱形成的短軸背斜 (見(jiàn)圖2)。大宛齊油田資源豐富,埋藏淺,且主要以輕質(zhì)油為主,原油中生物標(biāo)志化合物質(zhì)量濃度低。

圖2 大宛齊油田構(gòu)造位置

圖1 大宛齊油田地理位置圖

1 樣品與試驗(yàn)

原油樣品取自于塔里木盆地拜城凹陷上新統(tǒng)庫(kù)車組一段至六段 (N2k1～N2k6),共計(jì)80個(gè)。其中, 44個(gè)采自于N2k1,19個(gè)采自于N2k2,8個(gè)采自于N2k3,7個(gè)采自于N2k4,N2k5、N2k6各采1個(gè)。

試驗(yàn)采用Agilent 6890N GC型色譜儀,采用恒壓模式,載氣為氮?dú)?前置壓力110k Pa,平均線速度14cm/s;色譜柱為HP-PONA柱(50m×0.25mm×0.5μm);氫火焰檢測(cè)器溫度為280℃。爐溫程序:起始溫度35℃,恒溫10min,以0.5℃/min速率升溫至60℃,再以2.0℃/min升至200℃,然后以4℃/min升至280℃,恒溫5min,分流比為100∶1。

2 結(jié)果與討論

2.1 原油C4～C7輕烴餾分組分特征

利用C4～C7輕烴餾分中的直鏈烷烴、支鏈烷烴、環(huán)烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù),可以判斷油源類型及其相關(guān)性。Leythzeuser等[1,2]研究表明:腐泥型母質(zhì)的輕烴餾分中,直鏈烷烴相對(duì)支鏈烷烴占優(yōu)勢(shì),環(huán)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低;腐殖型母質(zhì)的輕烴餾分中,支鏈烷烴相對(duì)直鏈烷烴占優(yōu)勢(shì),環(huán)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,同時(shí)富含環(huán)烷烴也是陸源母質(zhì)的重要特征。根據(jù)樣品中C4～C7輕烴餾分組分繪制的三角圖 (圖3)可見(jiàn):樣品點(diǎn)分布相對(duì)集中,反映油源類型較為一致,相關(guān)性較好;樣品點(diǎn)多分布于圖的左下方,說(shuō)明原油相對(duì)貧直鏈烷烴,富環(huán)烷烴、支鏈烷烴,推測(cè)其有機(jī)質(zhì)為腐殖型陸源母質(zhì)。

2.2 C6、C7化合物組成

胡惕麟等[3]研究認(rèn)為,輕烴餾分中不同類型的C6、C7化合物有著不同的生源特征和母質(zhì)來(lái)源。C6化合物組分中豐富的苯一般表征腐殖型有機(jī)質(zhì)的生源特征,而環(huán)己烷和正己烷則表征腐泥型和腐泥-腐殖型有機(jī)質(zhì)的生源特征。C7化合物中正庚烷 (nC7)主要來(lái)自于藻類和細(xì)菌類脂;甲基環(huán)己烷(MCyC6)主要來(lái)自于高等植物木質(zhì)素、纖維素等;二甲基環(huán)戊烷(ΣDMCC5)主要來(lái)自于水生生物的類脂化合物。

根據(jù)樣品中C6化合物(苯、環(huán)己烷、正己烷)及C7化合物(nC7、MCy C6、ΣDMCC5)組成特征繪制三角圖(圖4、5)可見(jiàn):大宛齊油田原油樣品中C6化合物苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,平均為66.25%,樣品點(diǎn)多位于三角圖的正上方,表現(xiàn)出典型的腐殖質(zhì)源油特征;而在C7化合物中,MCyC6占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),說(shuō)明原油的母質(zhì)類型以陸源植物為主,同時(shí)也可能為次生作用導(dǎo)致的,原油中nC7質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。

圖4 大宛齊油田原油C6化合物組成三角圖

圖5 大宛齊油田原油C7化合物組成三角圖

圖3 大宛齊油田原油C4～C7輕烴組成三角圖

2.3 Mango輕烴參數(shù)在大宛齊油田的應(yīng)用

2.3.1 輕烴穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)常數(shù)K1

根據(jù)Mango[5]經(jīng)驗(yàn)公式,在同一類原油中輕烴穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)常數(shù)K1為一不變的常數(shù)值:

式中:w(2-MH)為2-甲基己烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;w(2,3-DMP)為2,3-二甲基戊烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%; w(3-MH)為3-甲基己烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%;w(2,4-DMP)為2,4-二甲基戊烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%。

大宛齊油田原油樣品K1除極少數(shù)異常外,其他均分布于0.79～1.09之間,平均為1.02,具一定相似性,反映其油源類型較為一致。

2.3.2 碳環(huán)優(yōu)勢(shì)指數(shù)

Mango[6]指出,干酪根的類型能控制碳環(huán)優(yōu)勢(shì)指數(shù),來(lái)源于不同烴源巖的原油輕烴具有不同的碳環(huán)優(yōu)勢(shì)指數(shù),因而可用其區(qū)分原油。以高等植物為主要生源的陸相原油輕烴中環(huán)己烷 (6RP)占優(yōu)勢(shì);海相原油中環(huán)戊烷 (5RP)相對(duì)較豐富;而來(lái)自湖相生物有機(jī)質(zhì)的原油則富含異構(gòu)烷烴 (3RP)。由圖6可以看出,大宛齊油田的原油中3RP優(yōu)勢(shì)非常明顯,多分布于55%～75%之間,而5RP、6RP質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較低,多小于40%,說(shuō)明其烴源巖主要為陸源湖相沉積形成。

2.4 原油成熟度劃分

以Thompson[7]提出的利用庚烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)和異庚烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)劃分原油成熟度的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),結(jié)合程克明等[8]提出的劃分原油成熟度的4個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)大宛齊油田輕烴成熟度進(jìn)行分類與對(duì)比 (見(jiàn)圖7),發(fā)現(xiàn)絕大部分樣品中庚烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在10.8%～27.6%之間,平均為22.8%,異庚烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)絕大部分分布在1%～2.96%之間,平均為2.34%,反映其為成熟的正常原油。另有2個(gè)樣品位于低成熟降解油區(qū),可能與原油遭受次生蝕變有關(guān)。

圖6 大宛齊油田原油輕烴碳環(huán)優(yōu)勢(shì)指數(shù)三角圖

2.5 原油形成溫度

原油從烴源巖排出運(yùn)移到儲(chǔ)層時(shí)的埋藏深度稱為原油深度,對(duì)應(yīng)的地溫稱為原油生成溫度[9]。對(duì)不同構(gòu)造類型盆地中不同時(shí)代生油巖的C7輕烴資料和地溫進(jìn)行校正,確立了生油層最大埋深溫度與2,4-/2,3-二甲基戊烷(2, 4-/2,3-DMP)之間的函數(shù)關(guān)系。而后, Mango對(duì)其進(jìn)一步推導(dǎo),得出了生油層最大埋藏溫度與2,4-/2,3-DMP的函數(shù)方程:

圖7 大宛齊油田原油成熟度分類

利用該方程計(jì)算大宛齊油田原油的生成溫度主要分布于126.3～157.6℃,平均為152℃(圖8)。

圖8 大宛齊油田原油形成溫度直方圖

3 結(jié)論

1)對(duì)大宛齊油田原油樣品的C4～C7輕烴餾分特征及C6、C7化合物組成進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),原油相對(duì)貧直鏈烷烴,富環(huán)烷烴、支鏈烷烴,C6化合物中苯的含量占優(yōu)勢(shì),C7化合物中甲基環(huán)己烷含量占優(yōu)勢(shì),均反映其有機(jī)質(zhì)來(lái)源于腐殖型陸源母質(zhì)。

2)Mango輕烴穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)常數(shù)K1分布相對(duì)集中,具有較好的相關(guān)性,表明大宛齊油田油源相似性良好;原油樣品碳環(huán)優(yōu)勢(shì)中,三環(huán)優(yōu)勢(shì)大于五環(huán)和六環(huán)優(yōu)勢(shì),具明顯的湖相沉積特征。

4)根據(jù)庚烷與異庚烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)劃分成熟度成熟度,大宛齊油田原油多為成熟的正常原油,極少為低熟的降解油,而原油生成溫度分布于126.3～157.6℃之間。

[1]Leythzeuser D,Schaefer R G,Cornford C,et al.Generation and migration of light hydrocarbon(C2-C7)in sedimentary basins[J]. Organic Geochemistry,1979,1(14):191～204.

[2]Snowdon L R.Immature oil and condensate-modification of hydrocarbon generation model for terrestrial organic matter[J].AAPG Bulletin,1982,66(6):775～788.

[3]胡惕麟,戈葆雄,張義則,等.源巖吸附烴和天然氣輕烴指紋參數(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),1990,12(4):375～393.

[4]張敏,林壬子,梅博文.油藏地球化學(xué)——塔里木盆地庫(kù)車含油氣系統(tǒng)研究[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,1997.

[5]Mango F D.The light hydrocarbons in petroleum:A critical review[J].Organic Geochemistry,1997,26(7/8):417～440.

[6]Mango F D.The origin of light hydrocarbon in petroleum:Ring preference in the closure of carboncyclic rings[J].Geochimical et Cosmochimica Acata,1994,58(2):895～901.

[7]Thompson K F.Classification and thermal history of petroleum based on light hydrocarbons[J].Geochimica et Cosmochimiea Acta, 1983,47(2):303～316.

[8]程克明,金偉明,何忠華,等.陸相原油及凝析油的輕烴單體組成特征及地質(zhì)意義[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),1987,14(1):34～43.

[9]朱揚(yáng)明.油氣生成溫度計(jì)算及其在勘探中的應(yīng)用[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2000,22(2):167～171.

[編輯]鄧?yán)?/p>

TE122.1

A

1000-9752(2014)02-0023-04

2013-10-03

紀(jì)紅(1988-),女,2011年大學(xué)畢業(yè),碩士生,現(xiàn)主要從事油氣地質(zhì)地球化學(xué)方面的研究工作。