紀紅,黃光輝 (長江大學地球環(huán)境與水資源學院,湖北 武漢 430100)

成定樹 (重慶科技學院石油與天然氣工程學院,重慶 401331)

大宛齊油田原油輕烴地球化學研究

紀紅,黃光輝 (長江大學地球環(huán)境與水資源學院,湖北 武漢 430100)

成定樹 (重慶科技學院石油與天然氣工程學院,重慶 401331)

對庫車坳陷大宛齊油田80個原油樣品進行了輕烴餾分組分、Mango參數(shù)以及成熟度分析,結果表明:原油富含環(huán)烷烴,苯及甲基環(huán)己烷質(zhì)量分數(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;庚烷與異庚烷質(zhì)量分數(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

輕烴源于石油化學,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)量分數(shù)約占1/3,而在凝析油中會更高。輕烴的不僅與生烴母質(zhì)有關,還與烴體系所處的溫度、壓力有關。因此,通過分析原油輕烴地球化學特征,可對油氣成因、沉積環(huán)境、母質(zhì)類型及有機質(zhì)成熟度等進行有效判別,為原油的生成、運移、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,地勢北高南低,地面海拔1430～1560m (見圖1),其構造位于塔里木盆地拜城凹陷,北部為吐孜瑪扎構造,南部為亞克里克構造,是被古近系下鹽丘上拱形成的短軸背斜 (見圖2)。大宛齊油田資源豐富,埋藏淺,且主要以輕質(zhì)油為主,原油中生物標志化合物質(zhì)量濃度低。

圖2 大宛齊油田構造位置

圖1 大宛齊油田地理位置圖

1 樣品與試驗

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

試驗采用Agilent 6890N GC型色譜儀,采用恒壓模式,載氣為氮氣,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)量分數(shù),可以判斷油源類型及其相關性。Leythzeuser等[1,2]研究表明:腐泥型母質(zhì)的輕烴餾分中,直鏈烷烴相對支鏈烷烴占優(yōu)勢,環(huán)烷烴質(zhì)量分數(shù)較低;腐殖型母質(zhì)的輕烴餾分中,支鏈烷烴相對直鏈烷烴占優(yōu)勢,環(huán)烷烴質(zhì)量分數(shù)較高,同時富含環(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:樣品點分布相對集中,反映油源類型較為一致,相關性較好;樣品點多分布于圖的左下方,說明原油相對貧直鏈烷烴,富環(huán)烷烴、支鏈烷烴,推測其有機質(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)來源。C6化合物組分中豐富的苯一般表征腐殖型有機質(zhì)的生源特征,而環(huán)己烷和正己烷則表征腐泥型和腐泥-腐殖型有機質(zhì)的生源特征。C7化合物中正庚烷 (nC7)主要來自于藻類和細菌類脂;甲基環(huán)己烷(MCyC6)主要來自于高等植物木質(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:大宛齊油田原油樣品中C6化合物苯的質(zhì)量分數(shù)較高,平均為66.25%,樣品點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占絕對優(yōu)勢,說明原油的母質(zhì)類型以陸源植物為主,同時也可能為次生作用導致的,原油中nC7質(zhì)量分數(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)在大宛齊油田的應用

2.3.1 輕烴穩(wěn)態(tài)動力學常數(shù)K1

根據(jù)Mango[5]經(jīng)驗公式,在同一類原油中輕烴穩(wěn)態(tài)動力學常數(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)量分數(shù),%;w(2,3-DMP)為2,3-二甲基戊烷的質(zhì)量分數(shù),%; w(3-MH)為3-甲基己烷的質(zhì)量分數(shù),%;w(2,4-DMP)為2,4-二甲基戊烷的質(zhì)量分數(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)勢指數(shù)

Mango[6]指出,干酪根的類型能控制碳環(huán)優(yōu)勢指數(shù),來源于不同烴源巖的原油輕烴具有不同的碳環(huán)優(yōu)勢指數(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;海相原油中環(huán)戊烷 (5RP)相對較豐富;而來自湖相生物有機質(zhì)的原油則富含異構烷烴 (3RP)。由圖6可以看出,大宛齊油田的原油中3RP優(yōu)勢非常明顯,多分布于55%～75%之間,而5RP、6RP質(zhì)量分數(shù)相對較低,多小于40%,說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)量分數(shù)和異庚烷質(zhì)量分數(shù)來劃分原油成熟度的標準為基礎,結合程克明等[8]提出的劃分原油成熟度的4個等級標準,對大宛齊油田輕烴成熟度進行分類與對比 (見圖7),發(fā)現(xiàn)絕大部分樣品中庚烷質(zhì)量分數(shù)分布在10.8%～27.6%之間,平均為22.8%,異庚烷質(zhì)量分數(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。

圖6 大宛齊油田原油輕烴碳環(huán)優(yōu)勢指數(shù)三角圖

2.5 原油形成溫度

原油從烴源巖排出運移到儲層時的埋藏深度稱為原油深度,對應的地溫稱為原油生成溫度[9]。對不同構造類型盆地中不同時代生油巖的C7輕烴資料和地溫進行校正,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)關系。而后, Mango對其進一步推導,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 結論

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

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

4)根據(jù)庚烷與異庚烷質(zhì)量分數(shù)來劃分成熟度成熟度,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)的開發(fā)和應用[J].石油實驗地質(zhì),1990,12(4):375～393.

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

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

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[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].石油勘探與開發(fā),1987,14(1):34～43.

[9]朱揚明.油氣生成溫度計算及其在勘探中的應用[J].石油實驗地質(zhì),2000,22(2):167～171.

[編輯]鄧磊

TE122.1

A

1000-9752(2014)02-0023-04

2013-10-03

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