陳克非 ，周世新，李靖 ，張臣，張玉紅 ，李源遽 ，馬瑜

（1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000；2.中國(guó)科學(xué)院 西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，蘭州 730000；3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

在柴達(dá)木盆地西南地區(qū)英東、烏南和扎哈泉油田油氣勘探取得了重大突破，其中英東油田探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)1×108t，烏南油田和扎哈泉油田致密油資源量達(dá)4×108～5×108t，勘探前景廣闊[1-3]。目前對(duì)烏南油田已開展了原油生物標(biāo)志化合物[4]、天然氣組分和碳同位素的相關(guān)研究[5-6]，但英東油田和扎哈泉油田部分地區(qū)油氣地球化學(xué)研究相對(duì)較少，并且在扎哈泉油田的扎11井區(qū)發(fā)現(xiàn)了純氣井，急需對(duì)新勘探區(qū)塊油氣來(lái)源和形成過(guò)程進(jìn)行研究，探索柴西南地區(qū)有無(wú)新的油氣成因類型。

輕烴是油氣組分中一類重要的化合物，其組成特征可以在一定程度上幫助判識(shí)油氣母質(zhì)類型、成熟度和次生改造作用等[7-9]。根據(jù)輕烴組分中正庚烷、二甲基環(huán)戊烷和甲基環(huán)己烷來(lái)源差異性，可對(duì)生烴母質(zhì)類型進(jìn)行研究。C7輕烴組分主要受母質(zhì)來(lái)源和成熟度的控制，此外沉積環(huán)境、次生改造作用對(duì)其組分也會(huì)造成一定影響。柴西南地區(qū)油氣主要來(lái)自古近—新近系咸水湖泊沉積，該環(huán)境下烴源巖有機(jī)質(zhì)來(lái)源及生烴過(guò)程有其特殊性[1，5]。目前利用輕烴對(duì)海相咸水環(huán)境、陸相淡水—微咸水環(huán)境下油氣母質(zhì)類型和成熟度判識(shí)的工作開展相對(duì)較多[7，10-11]，而咸化湖盆有機(jī)質(zhì)熱演化所處成熟階段，輕烴分布特征及已建立輕烴的各項(xiàng)參數(shù)適用性，都還有待于進(jìn)一步研究。

本文以C5—C7輕烴為研究重點(diǎn)，結(jié)合天然氣組分和碳同位素特征，對(duì)英東、烏南和扎哈泉油田天然氣中輕烴的母質(zhì)類型、成熟度、油氣生成溫度和油氣次生改造作用進(jìn)行了研究，為研究區(qū)油氣勘探提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況及基本地化特征

柴達(dá)木盆地呈不規(guī)則的菱形，被祁連山、阿爾金山和昆侖山包圍，面積達(dá)12.1×104km2.根據(jù)構(gòu)造特征，柴達(dá)木盆地分為北部塊斷帶、西部坳陷區(qū)和東部坳陷區(qū)[12]。英東、烏南和扎哈泉油田位于西部坳陷區(qū)西南部，其中，英東地區(qū)分為英東1號(hào)構(gòu)造帶和英東3號(hào)構(gòu)造帶，前者位置偏西北。英東1號(hào)構(gòu)造帶油氣在油砂山斷層上下盤都有分布，本次研究中對(duì)上下盤油氣藏進(jìn)行了對(duì)比分析。烏南油田和扎哈泉油田相鄰或交錯(cuò)，其中烏南油田為柴西地區(qū)早期石油勘探命名的油區(qū)，主體在烏南油田和扎哈泉油田偏東位置（圖1）。

圖1 柴達(dá)木盆地西部地區(qū)油田分布概況（a）及采樣點(diǎn)分布（b）

英東油田緊鄰扎哈泉凹陷和茫崖凹陷，烏南油田和扎哈泉油田位于扎哈泉凹陷周邊。扎哈泉凹陷下干柴溝組下段（）、下干柴溝組上段（）和上干柴溝組（N1）是主要的烴源巖層系，干酪根以Ⅱ型為主[3，13]。其中下干柴溝組下段烴源巖總有機(jī)碳含量主要分布在0.52%～1.94%（平均為0.88%），鏡質(zhì)體反射率為1.06%～1.14%（平均為1.10%）；下干柴溝組上段烴源巖總有機(jī)碳含量主要為0.21%～2.24%（平均為1.10%），鏡質(zhì)體反射率為0.70%～1.12%（平均為0.98%）；上干柴溝組烴源巖總有機(jī)碳含量為0.01%～1.98%，鏡質(zhì)體反射率為0.47%～0.90%，烴源巖生烴潛力大。茫崖凹陷烴源巖主要分布在下干柴溝組下段、下干柴溝組上段和上干柴溝組，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型干酪根為主[14-16]。其中下干柴溝組下段烴源巖總有機(jī)碳含量主要為0.40%～0.60%，鏡質(zhì)體反射率平均值為1.10%；下干柴溝組上段烴源巖總有機(jī)碳含量主要為0.60%～0.80%，鏡質(zhì)體反射率在1.00%左右；上干柴溝組烴源巖總有機(jī)碳含量主要為0.40%～0.60%，鏡質(zhì)體反射率為0.60%～1.00%.

2 樣品和實(shí)驗(yàn)方法

在英東、烏南和扎哈泉油田共采集天然氣樣品22個(gè)（表1），其中英東油田10個(gè)，扎哈泉油田9個(gè)，烏南油田3個(gè)。采樣過(guò)程中直接將不銹鋼瓶連接到井口進(jìn)行采集，為去除鋼瓶?jī)?nèi)空氣，用天然氣沖洗鋼瓶3次以上。

采用安捷倫（Agilent）6890N氣相色譜儀（GC）和5973N質(zhì)譜儀（MS）聯(lián)合分析天然氣樣品組分。儀器條件為HP-1柱，柱長(zhǎng)100 m，內(nèi)徑0.25 mm，液膜厚0.5 μm；載氣為高純氦氣。天然氣直接進(jìn)樣，進(jìn)樣口溫度150℃.氣相色譜儀初始溫度40℃，恒溫15 min，程序升溫以2℃/min升至120℃，恒溫20 min，后以12℃/min升至290℃，恒溫20 min.質(zhì)譜儀接口溫度280℃，離子源溫度230℃，電離能70 eV，四極桿溫度150℃，氦氣流量1.0 mL/min，氫火焰離子檢測(cè)器（FID），分離比20∶1，譜庫(kù)NIST02L（美國(guó)）。獲得了C5—C7系列輕烴化合物，輕烴化合物分離效果好（圖2），各化合物鑒定結(jié)果見(jiàn)表2.

o l u e n e n C 7 0.5 8 0.4 1 0.3 6 0.5 0 0.5 3 0.6 2 0.3 6 0.3 9 0.5 6 0.5 0 2.6 5 0.7 7 0.4 9 0.2 2 0.2 0 0.5 7 0.3 9 0.2 9 0.3 9 0.5 1 0.3 7 0.2 9 T環(huán)C 5/2，戊2-）M反，4-，n C 7 M C C 6 8 2.7，1 1.8 6 2.4 1.6 0 2.6 1 5（0 2.1 6 2.3 2 2.6 8 2.1 4 2.2 2 1.8 9 1.6 0 1.3 7 2.6 1 2.5 1 2.0 4 2.7 1 2.2 8 2.2 8 1.8 5 1.9 3 8.7 7+1-+3 0，度（℃）1 2 6.9 1 2 8.4 1 3 0.4 1 2 0.9 1 2 7.3 1 2 4.4 1 2 7.4 1 3 2.1 1 2 4.2 1 3 3.3 1 2 1.4 1 3 0.2 1 2 1.3 1 2 5.6 1 2 5.7 1 2 7.2 1 2 9.3 1 2 9.1 1 3 0.1 1 2 5.1 1 2 8.3 1 4 1.7反1 4 1，D溫+℃3-，T（）C 5 2，3-D M C 5順為D -0.4 2 0.4 6 0.5 3 0.2 8 0.4 3 0.3 5 0.4 3 0.5 9 0.3 5 0.6 4 0.2 9 0.5 2 0.2 9 0.3 8 0.3 9 0.4 3 0.4 9 0.4 8 0.5 2 0.3 7 0.4 6 1.1 2 1，式/（）算-1.1 8 1.1 2 1.4 1 1.7 3 1.1 9 1.0 0 1.0 2 1.3 8 1.0 8 1.1 6 1.0 9 1.0 1 0.8 1 1.1 1 1.1 1 1.0 0 0.9 2 1.0 0 1.1 1 1.0 0 0.9 2 1.1 0 2，4 M烷計(jì)公己度2基溫甲；-C 6 3-M C 6 M 3值+比烷烷己戊值（%）2基基4 3 4.0 4 3 4.2 2 4.2 0 3 3.1 5 2 7.6 4 3 2.9 2 3 0.8 9 2 9.7 9 2 8.5 9 3 4.8 7 3 6.8 1 2 9.6 2 3 2.1 3 3 0.0 7 3 1.8 0 1 3.9 6 3 7.9 6 3 4.7 5 3 0.6 0 2 7.6 6 4 8.6 7庚.6甲甲烷2 8 2-二=（值烷與2.1 9 2.1 6 2.7 8 2.4 0 1.9 9 2.4 0 2.3 9 2.4 0 1.9 7 1.9 5 2.0 0 3.6 7 1.9 9 2.2 5 2.2 9 1.8 3 1.7 5 2.3 2 2.8 5 1.8 3 1.9 0 1 2.4 2異3征值庚烷；異戊特基烷和甲分庚之二烷4烴輕C 9.1 2戊氣=C 6（%）組M 2環(huán)C 5—2，2.2 1 2.6 2 2.5 2基M 2.1 2 5.1 2 5.0 2 1.5 2 5.3 2 4.7 2 8.9 3 4.5 3 4.6 2 2.2 2 2.6 2 6.4 1 4.3 2 6.0 2 5.8 2 8.2 2 6.5 9.6然甲D二，3天1.7 5田中7.6 5 7.4 5 4.1 5 8.0 5 7.5 5 4.2 5 4.6 5 4.7 5 5.3 4 7.4 5 7.8 5 6.7 5 3.9 3 8.8 5 9.3 5 9.0 5 2.2 5 1.0 8 4.6物C 5/2 9.7 6 2.2 1合M C 5—C 7化4-扎2，D.7油C 5（%）.3 1 7 M C 哈泉D 1 9.8 1 5.8 2 0 5.7 6 9.5 2 0.7 1 6.9 2 1.0 2 0.5 2 0.7 1 6.3 1 0.1 1 8.0 2 0.1 2 0.6 1 9.7 4 6.9 1 4.7 1 5.1 1 9.6 2 2.6；2，C值∑M比和D烷南7（%）.9 4 6；∑己4 6、烏.1 4 7 i C 5-.8 4 6和基.5 4 9.3 4 6.6 4 8.9 4 8.1 4 6.1 3 8.2 4 7.5 4 1.7 4 5.6 4 5.2 4 1.7 4 8.7 4 4.8 4 4.1 4 3.9 5 0.9 5 1.2之甲東5.7 4 8烴三英地烷與構(gòu)烷盆異己木n C 5-7（%）4 4.1 4 5.4 4 5.0 3 6.6 4 5.0 4 3.1 4 2.7 4 5.2 4 0.6 4 3.7 4 3.0 4 1.9 3 5.8 4 4.1 4 2.6 4 6.0 4 0.8 4 4.7 4 5.9 4 1.6 4 4.0 4 7.5中基C 7輕二達(dá)柴C 7（%）9.0 7.9 7.0 1 5.5 8.4 7.7 1 0.7 5.9 C 5-1 1.3 1 0.3 1 8.8 1 0.6 2 2.5 1 0.3 1 2.2 1 2.3 1 0.5 1 0.4 9.9 1 4.5 5.2 1.2位n C 7（%）C 5—M值-比1烴甲C 6—山表組上油砂山組上油砂山組上油砂山組上油砂山組組下油砂山組下油砂山組-山山山組下油砂山組山和；2-正砂砂組下油砂山組下油砂山組組下油砂山組下油砂山組上干柴溝組上干柴溝組上干柴溝組下油砂山組上干柴溝組下干柴溝組砂砂C 6/3烷砂M庚與7—油油層油油油；i C 5-上下下下下之物苯烴合甲構(gòu)有烷化正所C 5—C 7輕之；T中的4 9度（m）9 6 6.0—9 9 2烷值1 Y 1-2-B 4 Y 2 7-1-A 6 Y 3 3-1-A 6 Y 3 8-3-C Y 2 9-1 Y 4-2 Y 9-4 Y D 3 0 1 Y D 3-3 L 4-5 W 8-1 1 W B 6-1 9 Z 1 1-3 3-5 Z 1 1-4-4 5 Z 1 1-8-5 Z 2 1 8 Z 7-1-5 Z 7-2-3 Z 9-2-1 Z P 1 Z T 3深6.1 1 2 8 8.3—1 3 1 8.1 1 7 3 9.0—1 8 0 2.0 1 8 3 6.2—2 0 0 1.8 1 2 7 1.5—1 3 4 2.9 2 8 3 8.2—2 8 9 6.8 3 0 1 8.7—3 1 0 3.7 2 0 8 1.3—2 2 1 9.9 2 0 1 2.2—2 0 2 3.3 2 3 1 3.3—2 4 9 1.4 2 0 4 1.6—2 3 0 5.5 1 3 6 1.7—1 4 2 0.7 1 6 3 1.8—1 7 3 4.0 9 3.0—己比4 4.1 3 5 3 0.8—3 5 3 4.7 2 4 3 2.2—2 8 4 0.6 3 1 4 4.0—3 1 5 0.0 7—基己e/n C 7—；n C 5-環(huán)烷甲環(huán)和己2至基烴/環(huán)烷烷甲號(hào)2與烴間o l u e n B-編品-烷0 0）庚環(huán)1樣中烷Y 1正烴庚C×田布C 6—盤=（號(hào)構(gòu)造帶上1 3盤1號(hào)構(gòu)造帶油田分油之值東品東東號(hào)構(gòu)造帶下南7—C 5—C 7輕正泉烷C 5）；樣英英英烏哈庚M n C 7/M扎C 5-C烷3-；D

圖2 柴達(dá)木盆地英東油田Y4-2樣品天然氣輕烴GC-MS圖譜

表2 柴達(dá)木盆地西南地區(qū)天然氣C5—C7輕烴氣相色譜-質(zhì)譜輕烴鑒定結(jié)果

3 天然氣中輕烴地球化學(xué)特征及應(yīng)用

3.1 生氣母質(zhì)類型

C5—C7輕烴的正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴關(guān)系可以判識(shí)天然氣母質(zhì)類型。源于腐泥型母質(zhì)的輕烴組分富含正構(gòu)烷烴，而腐殖型母質(zhì)生成的輕烴組分則富含異構(gòu)烷烴和芳烴。研究區(qū)大多數(shù)樣品都表現(xiàn)為正構(gòu)烷烴含量高的特征（圖2），Y4-2樣品天然氣輕烴組成中正戊烷、正己烷和正庚烷含量高，苯和甲苯含量相對(duì)較低，具有腐泥型特點(diǎn)。英東、烏南和扎哈泉油田天然氣中C5—C7正構(gòu)烷烴含量為35.8%～47.5%，平均為43.1%；異構(gòu)烷烴為38.2%～51.2%，平均為46.3%（表1）。若以C5—C7輕烴中正構(gòu)烷烴相對(duì)含量30%為界劃分腐泥型和腐殖型有機(jī)質(zhì)母質(zhì)[17-18]，則主體表現(xiàn)為腐泥型天然氣，有個(gè)別靠近腐殖型天然氣區(qū)域。

C7輕烴系列中正庚烷、甲基環(huán)己烷和各種二甲基環(huán)戊烷相對(duì)組成常用于天然氣母質(zhì)類型的研究，其中正庚烷（nC7）主要來(lái)自藻類和細(xì)菌，二甲基環(huán)戊烷（DMCC5）主要來(lái)自水生生物的類脂化合物，甲基環(huán)己烷（MCC6）主要來(lái)自高等植物木質(zhì)素、纖維素和醇類等，可很好指示有機(jī)質(zhì)來(lái)源。英東、烏南和扎哈泉油田天然氣樣品整體靠近正庚烷（圖3），C7輕烴系列中正庚烷含量為17.6%～84.6%，平均為54.4%；二甲基環(huán)戊烷相對(duì)含量普遍較低，絕大多數(shù)樣品低于20.0%；甲基環(huán)己烷相對(duì)含量有較大變化，為9.6%～34.6%（表1），表明天然氣主要為腐泥型天然氣。其中英東和扎哈泉油田天然氣分布相對(duì)集中，表明這兩個(gè)地區(qū)的天然氣母質(zhì)類型相似；烏南油田天然氣輕烴組分中甲基環(huán)己烷含量增加，反映有腐殖型天然氣的貢獻(xiàn)。個(gè)別樣品分布較異常，如Y33-1-A6，Z218和ZT3，其中Y33-1-A6和Z218均受到生物降解作用的影響；正庚烷為熱敏性化合物，樣品ZT3具有高正庚烷含量，反映出其具有高成熟度。

圖3 柴達(dá)木盆地英東、烏南和扎哈泉油田天然氣C7輕烴三角圖

天然氣碳同位素常用來(lái)研究天然氣的成因類型和成熟度。由于柴達(dá)木盆地咸化湖盆有機(jī)質(zhì)本身干酪根碳同位素較重，造成咸化湖盆的天然氣重?zé)N碳同位素普遍偏重，因此不宜使用傳統(tǒng)的乙烷碳同位素值（δ13C2=-29.0‰）為界來(lái)劃分油型氣和煤型氣，使用δ13C2=-24.8‰為界劃分柴西天然氣成因類型[5]，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)主體表現(xiàn)為腐泥型有機(jī)質(zhì)的特點(diǎn)，在烏南油田和扎哈泉油田存在混合氣和煤型氣（表3）。

此外，從C1/（C2+C3）與δ13C1交會(huì)圖可以看出（圖4），英東、烏南和扎哈泉油田天然氣為熱成因天然氣，大多數(shù)樣品位于Ⅱ型干酪根區(qū)域，或Ⅱ型和Ⅲ型干酪根區(qū)域之間（根據(jù)天然氣成熟度增長(zhǎng)趨勢(shì)），烏南油田和扎哈泉油田有部分天然氣樣品位于或靠近Ⅲ型干酪根區(qū)域，表明研究區(qū)天然氣主要有油型氣，在烏南油田和扎哈泉油田有煤型氣和混合氣，這與上述研究具有較好的一致性。樣品ZT3，Z11-33-5和Z11-4-45在碳同位素研究中表現(xiàn)為腐殖型天然氣，而在輕烴研究中表現(xiàn)為腐泥型天然氣，這可能與天然氣中氣體組分C1—C3與C5—C7兩者來(lái)源的差異有關(guān)，深層腐殖型天然氣向上運(yùn)移，與中淺層腐泥型油氣混合，導(dǎo)致天然氣中C1—C3餾分表現(xiàn)為腐殖型天然氣特征，而C5—C7則表現(xiàn)為腐泥型天然氣特征。

δ 1 3 C 1（腐殖型）R o—**1.5 1.0 1.1 0.8 1.3 1.4 1.3 1.4 1.2 1.1 1.2 1.1 1.2 1.1 1.2 1.0 1.2 1.0 1.0 1.1 1.2 1.2.8 R o—*δ 1 3 C 1（腐泥型）C O 2 2 4--.7-4.7-2 1.8 2 2 3 3.6-2 6.5（‰C 3 H 8-2 4.7-2 3.2-2 4.3-2 3.8-2 5.0-2 5.6-2 4.4-2 7.4-2 3.9-2 4.3-2 5.0-2 3.9-2 4.2）.4-2 5.2-2 5.2-2 3.6-2 3.9-2 3.5位-.1 1素同碳-C 2 H 6-2 7.2-2 6.8-2 6.7-2 6.8-2 7.6-3 0.9-2 7.8-2 8.7-2 7.0-2 6.8-2 7.0-2 4.3-2 6.1 5.1-2 6.0-2 9.4-2 6.8-2 7.2-2 5.3-2 6.5-2 1.8天H 4-3 7.9-3 6.6-3 7.7-3 7.4-3 9.5-4 0.5-3 9.6-4 0.0-3 9.5-4 0.5-3 9.5-2 8.6-4 2.1-3 4.8-3 3.5-3 9.1-4 2.8-4 2.0-4 1.0-3 9.2-3 9.4-3 6.8氣然同位素2.0 4.0 6.2 C C 1 C 2+C 3碳6.7 1 8.9 1 6.0 1 0.9 1 6.3 1 1.8 1 0.6 1 9.5 1 1.5 1 0.9 1 0.4 1 0.0 1 2.5 1 1.6 3.2 7.2 6.2 1組及分.8 2 9.9 3 3 6.4.8 C 1 C 1+C 5.9 7 0氣0 1 0 7 0 4 0 5 0.9 4 0.9 3 0.9 0 0.9 3 0.9 1 0.9 0 0.9 4 0.9 0 0.9 0 0.9 0 0.9 0 0.9 1 0.9 0 0.8 9 0.9 9 0.7 3 0.8 6田.8然天C 5 H 1 2 0.2 5 0.1 6 0.2 0 0.4 0 0.2 1 0.1 9 0.2 9 0.2 6 0.3 1 0.4 0 0.4 2 0.1 7 0.2 8 0.2 8 0.2 3 0.1 1 0.5 8 0.2 0 0.2 3 0.3 2 0.3 9 0.3 1.9油n泉哈扎i C 5 H 1 2 0.3 1 0.1 7 0.2 0 0.4 1 0.2 0 0.1 9 0.3 3 0.2 8 0.2 5 0.4 1 0.3 1 0.1 7 0.2 1 0.2 7 0.2 1 0.0 8 0.6 0 0.2 0 0.2 1 0.2 4 0.4 1 0.3 4和南、烏0 1）1 1 0.0 n C 4 H 1 0 0.0 1 0 0 0 0 0.0 1 0 0 0 1 1 0.0 1 0.6 0 0.0 1 0.7 4 0.7 0 0.0 2.0 6 0.0 0 4 0 1 0.8.0.7.0分英2東（%組氣地盆i C 4 H 1 0 1.2 4 0.4 8 0.5 8 1.0 1 0.5 8 0.7 4 1.0 4 0.7 9 1.2 0 1.0 1 0.8 9 0.4 1 0.7 2 0.4 6 0.4 3 0.1 5 1.2 0 0.9 5 0.4 8 0.6 9 1.0 1 1.1 1木天達(dá)然C 3 H 8 1.0 0 0.3 8 0.4 3 0.6 8 0.4 4 0.6 0 0.7 9 0.6 0 0.8 8 0.6 8 0.6 4 2.5 1 0.6 2 2.3 5 2.6 1 0.1 0 7.1 2 0.8 1 3.3 3 0.5 6 5.6 7 0.9 0表柴C 2 H 6 9.9 1 4.2 7 4.9 5 6.6 3 4.9 5 6.2 9 6.7 3 3.5 9 6.0 9 6.6 3 7.1 4 6.2 0 6.2 8 5.2 4 6.1 8 0.1 8 1 4.2 3 9.4 7 9.6 2 6.2 7 1 2.4 3 1 1.1 0.0 3 H 4 7 3.3 4 8 7.9 3 8 6.3 0 7 9.9 6 8 8.0 3 8 1.6 6 7 9.5 0 8 1.6 1 8 0.3 9 7 9.9 6 8 0.7 6 8 7.3 2 8 6.3 3 8 8.0 5 8 6.6 3 9 5.6 5 6 7.9 7 7 3.9 8 8 0.8 7 8 2.1 1 7 1.5 2 7 3.8 1 C 1 Y 1-2-B 4 Y 2 7-1-A 6 Y 3 3-1-A 6 Y 3 8-3-C Y 2 9-1 Y 4-2 Y 9-4 Y D 3 0 1 Y D 3-3 L 4-5 W 8-1 1 W B 6-1 9 Z 1 1-3 3-5 Z 1 1-4-4 5 Z 1 1-8-5 Z 2 1 8 Z 7-1-5 Z 7-2-3 Z 9-2-1 Z P 1 Z T 3深1［6.1 1 2 8 8.3—1 3 1 8.1 1 7 3 9.0—1 8 0 2.0 1 8 3 6.2—2 0 0 1.8 1 2 7 1.5—1 3 4 2.9 2 8 3 8.2—2 8 9 6.8 3 0 1 8.7—3 1 0 3.7 2 0 8 1.3—2 2 1 9.9 2 0 1 2.2—2 0 2 3.3 2 3 1 3.3—2 4 9 1.4 2 0 4 1.6—2 3 0 5.5 1 3 6 1.7—1 4 2 0.7 1 6 3 1.8—1 7 3 4.0獻(xiàn)4.1 3 5 3 0.8—3 5 3 4.7 2 4 3 2.2—2 8 4 0.6 3 1 4 4.0—3 1 5 0.0 7］）自4 9度（m）9 6 6.0—9 9 2引文9 3.0—4.3 9（3 4.1 3 l g R o-2 4 1號(hào)編B-品2-*δ 1 3 C 1=樣1 Y 2.2；*4布構(gòu)造帶田分號(hào)構(gòu)造帶上盤1構(gòu)造帶下盤號(hào)號(hào)1田油1 5.8 l g R o-品3油南泉樣?xùn)|東東英英英烏哈扎*δ 1 3 C 1=

圖4 柴達(dá)木盆地英東、烏南和扎哈泉油田天然氣C1/（C2+C3）與δ13C1交會(huì)圖

3.2 天然氣成熟度

輕烴的庚烷值和異庚烷值在判斷油氣成熟度方面得到了廣泛應(yīng)用，文獻(xiàn)［19］通過(guò)分析中國(guó)不同類型沉積盆地的原油和凝析油，對(duì)不同成熟度原油的庚烷值和異庚烷值進(jìn)行了劃分，并得到廣泛應(yīng)用，此方法將原油分為4類：①低成熟油，異庚烷值不大于1.00，庚烷值不大于20.00%；②成熟油，異庚烷值為1.00～3.00，庚烷值為20.00%～30.00%；③高成熟油，異庚烷值為3.00～10.00，庚烷值為30.00%～40.00%；④過(guò)成熟油，異庚烷值大于10.00，庚烷值大于40.00%.

柴達(dá)木盆地西部以腐泥型有機(jī)質(zhì)為主，本文應(yīng)用文獻(xiàn)［19］建立的圖版，對(duì)研究區(qū)的輕烴成熟度進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)英東、烏南和扎哈泉油田天然氣異庚烷值為1.75～12.42，平均為2.72；庚烷值為4.15%～48.67% ，平均為30.59%，表明天然氣多處于成熟—高成熟階段（圖5）。

天然氣中碳同位素δ13C與烴源巖熱演化程度具有良好的正相關(guān)性，其中甲烷碳同位素δ13C1可較好地進(jìn)行烴源巖成熟度的研究。根據(jù)文獻(xiàn)［17］提出的甲烷碳同位素與鏡質(zhì)體反射率關(guān)系式，得到英東、烏南和扎哈泉油田天然氣成熟度為0.8%～1.5%，平均為1.2%（表3），表明天然氣為成熟階段產(chǎn)物。比較而言，輕烴估算得到的天然氣成熟度較甲烷碳同位素計(jì)算得到的成熟度偏高，這可能與生氣母質(zhì)類型有關(guān)。異庚烷值和庚烷值既與烴源巖成熟度有關(guān)，也受到母質(zhì)類型的影響，咸水湖相有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于藻類和細(xì)菌，在相同熱演化程度條件下，咸水湖相烴源巖會(huì)生成更多的正庚烷和異構(gòu)烷烴，導(dǎo)致庚烷值和異庚烷值變大。研究區(qū)天然氣干燥系數(shù)為0.73～0.99，平均為0.89，具有濕氣特征。綜合認(rèn)為研究區(qū)天然氣主要為腐泥型烴源巖在成熟階段形成的原油伴生氣，在烏南油田和扎哈泉油田有少量成熟度更高的煤型氣和混合氣。

圖5 柴達(dá)木盆地英東、烏南和扎哈泉油田天然氣庚烷值與異庚烷值交會(huì)圖

輕烴參數(shù)2-甲基己烷與3-甲基己烷比值（2-MC6/3-MC6）會(huì)隨著成熟度的增加而增加，通過(guò)這一參數(shù)可判斷油氣成熟度的差異性。英東油田天然氣2-MC6/3-MC6為 1.00～1.73，平均為 1.23；烏南油田 2-MC6/3-MC6為0.81～1.09，平均為0.97；扎哈泉油田2-MC6/3-MC6為0.92～1.11，平均為1.03（表1）。表明英東油田天然氣成熟度相對(duì)較高，烏南油田和扎哈泉油田天然氣成熟度較低。

通過(guò)研究單一構(gòu)造帶不同部位油氣熱成熟度，可較好地對(duì)油氣成藏特征做進(jìn)一步討論。英東1號(hào)構(gòu)造帶上盤天然氣輕烴參數(shù)2-MC6/3-MC6為1.12～1.73，平均為1.33，下盤天然氣2-MC6/3-MC6為1.00～1.38，平均為1.13（表1），表明英東1號(hào)構(gòu)造帶上盤天然氣成熟度較下盤高。天然氣甲烷碳同位素也表現(xiàn)出相似特征，英東1號(hào)構(gòu)造帶上盤天然氣δ13C1為-39.9‰～-36.6‰，平均為-37.8‰；下盤天然氣δ13C1為-40.5‰～-39.6‰，平均為-40.0‰（表3），研究認(rèn)為造成上下盤油氣成熟度差異的主要原因是斷層的封閉和輸導(dǎo)作用，英東1號(hào)構(gòu)造帶油氣成藏主要包括2期，以晚期成藏為主，在此期間，強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了油砂山斷層，地層構(gòu)造樣式基本定型。來(lái)自扎哈泉凹陷的油氣向上運(yùn)移至英東1號(hào)構(gòu)造帶下盤儲(chǔ)集層，由于油砂山斷層活動(dòng)使下盤儲(chǔ)集層和上盤泥巖對(duì)接，泥巖的涂抹作用使下盤油氣無(wú)法繼續(xù)沿?cái)鄬酉蛏线\(yùn)移。而英東1號(hào)構(gòu)造帶上盤儲(chǔ)集層可持續(xù)接受來(lái)自茫崖凹陷烴源巖生成的油氣，或者是來(lái)自更深層的油氣，最終使得上盤油氣成熟度偏高。

烏南油田和扎哈泉油田分布在沉積斜坡區(qū)，發(fā)育巖性油氣藏，且靠近生烴中心，有較多的致密儲(chǔ)集層，此外該地區(qū)斷層較發(fā)育。采集的樣品Z218，ZP1，Z7-1-5和Z7-2-3主要分布在扎哈泉凹陷中心部位，構(gòu)造位置低，其輕烴參數(shù)2-MC6/3-MC6為0.92～1.11，平均為0.99；樣品Z9-2-1，Z11-33-5，Z11-4-45和Z11-8-5主要分布在斜坡部位，構(gòu)造位置較高，其輕烴參數(shù)2-MC6/3-MC6為1.00～1.11，平均為1.06.對(duì)比研究表明，斜坡部位分布的油氣成熟度偏高一點(diǎn)。天然氣甲烷碳同位素也展示了相同的成熟度差異特征，扎哈泉凹陷中心部位天然氣δ13C1為-42.8‰～-39.4‰，平均為-41.3‰；斜坡部位天然氣δ13C1為-39.2‰～-33.5‰，平均為-36.7‰.推斷在烏南地區(qū)和扎哈泉地區(qū)，凹陷中心部位油氣為烴源巖進(jìn)入生烴門限后，排出的油氣就近聚集在儲(chǔ)集層中；而位于斜坡部位的油氣，主要為更深層烴源巖生成的油氣沿?cái)鄬酉蛏线\(yùn)移聚集形成。

3.3 油氣生成溫度

油氣生成溫度能反映油氣從烴源巖生成時(shí)的地下溫度，主要反映油氣形成時(shí)的地層溫度。文獻(xiàn)［8］提出的輕烴穩(wěn)態(tài)催化成因理論認(rèn)為，輕烴中的異構(gòu)烷烴是通過(guò)烷基環(huán)丙烷開環(huán)形成，不同的開環(huán)反應(yīng)會(huì)形成不同的產(chǎn)物，反應(yīng)速率常數(shù)滿足阿侖尼烏斯公式，產(chǎn)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值對(duì)數(shù)與溫度具有線性關(guān)系，因此在不同溫度條件下，C7異構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值的對(duì)數(shù)會(huì)有差異。文獻(xiàn)［9］基于文獻(xiàn)［20］的研究，推導(dǎo)出一個(gè)油氣生成溫度（T，℃）與2，4-二甲基戊烷/2，3-二甲基戊烷（2，4-DMC5/2，3-DMC5）的關(guān)系式：

（1）式不受盆地類型、溫度史、生油層時(shí)代、干酪根類型和巖性的影響。

根據(jù)（1）式計(jì)算得到英東油田油氣生成溫度為121～133℃，主要集中在125～130℃，其次為130～133℃；烏南油田和扎哈泉油田油氣生成溫度為121～142℃，主要集中在125～130℃，其次為120～125℃（表1），整體來(lái)看，英東油田油氣生成溫度較烏南油田和扎哈泉油田油氣生成溫度偏高，與輕烴參數(shù)2-MC6/3-MC6具有較好的一致性。

通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料[2，21-23]，對(duì)比研究了七個(gè)泉、獅子溝、尕斯庫(kù)勒、英東、烏南、扎哈泉和昆北油田的流體包裹體均一化溫度和油氣生成溫度相關(guān)關(guān)系。流體包裹體均一化溫度記錄的是流體充注儲(chǔ)集層時(shí)的地層溫度，其溫度范圍較廣，通常來(lái)講油氣在儲(chǔ)集層中聚集時(shí)的地層溫度應(yīng)低于其生成溫度，為方便研究，不考慮兩者之間差異性。圖6a表現(xiàn)出流體包裹體均一化溫度范圍較寬，而油氣生成溫度范圍相對(duì)較窄，生成溫度處于流體包裹體均一化溫度范圍之中。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，生成溫度與流體包裹體均一化溫度主峰有關(guān)，以獅子溝和扎哈泉地區(qū)為例，在獅子溝油田，儲(chǔ)集層流體包裹體得到兩個(gè)均一化溫度主峰值，分別為110～120℃，140～150℃[21]，輕烴得到的生成溫度為97～116℃（平均為108℃），生成溫度大體處于流體包裹體均一化溫度主峰低值區(qū)間；扎哈泉油田流體包裹體均一化溫度包括兩個(gè)主峰值，分別為90～100℃，120～130 ℃[2]，輕烴得到的生成溫度為125～142℃（平均為129℃），生成溫度主體處于流體包裹體均一化溫度主峰高值區(qū)間。在同一油氣藏中會(huì)有不同成熟度、不同類型油氣的混合，混合均勻的油氣表現(xiàn)為主體部分油氣的地化特征，因此推測(cè)輕烴計(jì)算得到的生成溫度能反映現(xiàn)今油氣藏中主體部分油氣的形成溫度。流體包裹體均一化溫度主峰代表了主要的流體活動(dòng)事件，結(jié)合油氣生成溫度和埋藏史，認(rèn)為在獅子溝油田，油氣聚集主要和早期成藏事件有關(guān)，在扎哈泉油田，油氣聚集主要和晚期成藏事件有關(guān)。綜合上述討論認(rèn)為，在柴西南地區(qū)，輕烴計(jì)算獲得的油氣生成溫度能大致反映現(xiàn)今油氣藏中主要流體形成時(shí)的溫度，也即代表了主成藏流體的有效充注。

圖6 柴達(dá)木盆地西南地區(qū)流體包裹體均一化溫度與油氣生成溫度對(duì)比（a）和油氣生成溫度平均值分布特征（b）

對(duì)比柴西南地區(qū)數(shù)個(gè)油田油氣生成溫度平均值，發(fā)現(xiàn)七個(gè)泉、獅子溝油田油氣生成溫度平均值較低，分別為108℃和109℃；英東、烏南和扎哈泉油田較高，分別為127℃，124℃和129℃；尕斯庫(kù)勒油田和昆北油田居中，分另為115℃和116℃（圖6b）。整體來(lái)看，在柴西南地區(qū)，自西向東油氣生成溫度呈逐漸上升的趨勢(shì)，表明油氣成熟度逐漸增加。通過(guò)分析柴西南地區(qū)各油田天然氣甲烷碳同位素、原油密度和氣油比特征，同樣發(fā)現(xiàn)相似的成熟度變化特征。七個(gè)泉油田δ13C1為-49.6‰～-39.8‰，平均為-44.0‰；獅子溝油田δ13C1為-45.6‰～-39.2‰，平均為-41.7‰[5-6]；英東、烏南和扎哈泉油田天然氣δ13C1為-42.8‰～-28.6‰，平均為-38.5‰（表3），表明英東、烏南和扎哈泉油田天然氣成熟度更高。七個(gè)泉油田原油平均密度為0.863 0 g/cm3，獅子溝油田為 0.854 0 g/cm3，尕斯庫(kù)勒油田為 0.864 0 g/cm3，英東油田為 0.842 0 g/cm3，烏南油田為 0.849 0 g/cm3，扎哈泉油田為 0.849 7 g/cm3，昆北油田為0.859 0 g/cm3，從七個(gè)泉和獅子溝油田到英東、烏南和扎哈泉油田，原油密度呈逐漸減小趨勢(shì)，亦說(shuō)明原油成熟度逐漸增加[3]。在實(shí)際采樣時(shí)也發(fā)現(xiàn)，獅子溝油田氣油比低，英東、烏南和扎哈泉油田氣油比高。綜上所述，英東、烏南和扎哈泉油田油氣成熟度高于七個(gè)泉和獅子溝油田。

3.4 油氣次生改造

可利用輕烴參數(shù)正庚烷與甲基環(huán)己烷比值和甲苯與正庚烷比值來(lái)判斷油氣的次生改造。圖7表明在英東、烏南和扎哈泉油田大多數(shù)油氣未遭受次生改造作用，個(gè)別遭受了生物降解、蒸發(fā)分餾和水洗的次生改造。樣品Y33-1-A6的正庚烷與甲基環(huán)己烷比值較低，表明其遭受了生物降解。樣品L4-5具有甲苯與正庚烷比值高特征（表1），表明此樣品為發(fā)生蒸發(fā)分餾作用后的殘余油氣，且烏南油田有腐殖型天然氣供給，整體表現(xiàn)出正庚烷與甲基環(huán)己烷比值偏低的特征。樣品ZT3正庚烷與甲基環(huán)己烷比值高，表明其具有成熟度高特征，這可能與該樣品采集層位較深、烴源巖熱演化程度更高有關(guān)；同時(shí)此樣品表現(xiàn)出低于正常的甲苯與正庚烷比值，表明其遭受了水洗作用，推測(cè)該儲(chǔ)集層中油氣為從凹陷運(yùn)移到斜坡高部位聚集，油氣在連通儲(chǔ)集層中發(fā)生長(zhǎng)距離運(yùn)移，油氣在以水溶相方式運(yùn)移過(guò)程中優(yōu)先消耗掉甲苯。樣品Z218在圖7中未表現(xiàn)出次生改造作用，而在圖3中有異常，可能為該樣品受到一定程度的生物降解作用，正庚烷和甲基環(huán)己烷含量同時(shí)減小，因正庚烷未發(fā)生明顯降低或后期有烴類持續(xù)充注，導(dǎo)致正庚烷與甲基環(huán)己烷比值未發(fā)生明顯減小。這些次生改造作用中生物降解作用會(huì)使正庚烷含量減小，進(jìn)而影響利用輕烴判斷生烴母質(zhì)類型，如圖3中的樣品Y33-1-A6和Z218.

圖7 柴達(dá)木盆地英東、烏南和扎哈泉油田天然氣甲苯與正庚烷比值和正庚烷與甲基環(huán)己烷比值交會(huì)圖

4 結(jié)論

（1）英東、烏南和扎哈泉油田天然氣主要為油型氣，在烏南油田和扎哈泉油田有少量煤型氣和混合氣。

（2）根據(jù)輕烴成熟度指標(biāo)，英東、烏南和扎哈泉油田天然氣多處于成熟—高成熟演化階段，甲烷碳同位素計(jì)算獲得的天然氣成熟度為0.8%～1.5%，平均為1.2%，對(duì)比認(rèn)為輕烴估算結(jié)果偏高，在英東、烏南和扎哈泉油田天然氣主要為烴源巖成熟階段形成的原油伴生氣，在烏南油田和扎哈泉油田有少量成熟度更高的煤型氣和混合氣。

（3）英東油田天然氣輕烴指標(biāo)2-MC6/3-MC6相對(duì)較高，而烏南油田和扎哈泉油田相對(duì)較低，說(shuō)明前者成熟度高于后者。英東1號(hào)構(gòu)造帶上盤天然氣成熟度較下盤高；在烏南地區(qū)和扎哈泉地區(qū)，靠近生烴凹陷中心部位天然氣成熟度低于斜坡部位天然氣成熟度。

（4）在柴西南地區(qū)輕烴計(jì)算得到的油氣生成溫度能大致反映現(xiàn)今油氣藏主體部分油氣的形成溫度。英東、烏南和扎哈泉油田油氣生成溫度平均值高于七個(gè)泉和獅子溝油田油氣生成溫度平均值，表明英東、烏南和扎哈泉油田油氣成熟度更高。

（5）英東、烏南和扎哈泉油田個(gè)別油氣藏遭受了生物降解、蒸發(fā)分餾和水洗的次生改造作用。