王?軍, 廖建德, 向?qū)毩? 王緒龍, 于?雙, 鄒艷榮, 潘長春*

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準噶爾盆地滴南凸起含油儲集巖分子與碳同位素地球化學研究

王?軍1, 廖建德2, 向?qū)毩?, 王緒龍2, 于?雙1, 鄒艷榮1, 潘長春1*

(1. 中國科學院 廣州地球化學研究所 有機地球化學國家重點實驗室, 廣東 廣州?510640; 2. 中國石油 新疆油田公司, 新疆 克拉瑪依?834000)

從滴南凸起10個含油儲集巖樣品分步提取了自由態(tài)油氣組分、束縛態(tài)油氣組分和油氣包裹體組分, 各組分進一步做色譜、色譜-質(zhì)譜和正構(gòu)烷烴單體碳同位素分析。根據(jù)生物標志物組成, 可將10個含油儲集巖樣分為兩類: 第一類包括D2-1和D18-1 2個侏羅系油砂樣, 第二類包括其他8個采自侏羅系、二疊系和石炭系含油儲集巖樣。兩類樣品生物標志物組成差異主要有: (1)第一類樣品各類油氣組分三環(huán)萜烷含量明顯低于第二類樣品; (2) 第一類樣品C20、C21和C23三環(huán)萜烷含量比較接近, 其分布模式為C20C23, 第二類樣品這3個化合物含量差異較大, 且分布模式為C20>C21>C23; (3) 第一類樣品伽馬蠟烷和β-胡蘿卜烷相對含量高于第二類樣品; (4) 第一類樣品C27甾烷含量較低而C28甾烷含量較高, 第二類樣品則相反?？梢酝茢嗟谝活悩悠纷杂蓱B(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體均來源于二疊系烴源巖而第二類樣品各類油氣組分則來源于石炭系烴源巖。第一類樣品油氣包裹體成熟度明顯高于自由態(tài)組分和束縛態(tài)組分, 表明早期充注原油的成熟度高于晚期充注的原油, 總體上各類油氣組分成熟度位于生油高峰階段(o0.8% ~ 1.1%)。第二類樣品從自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分至油氣包裹體成熟度依次降低, 表明早期充注原油的成熟度低于晚期充注的原油, 總體上各類油氣組分成熟度位于高-過成熟階段 (o>1.25%)。第一類樣品各類油氣組分正構(gòu)烷烴單體碳同位素組成相對較輕, 第二類樣品各類油氣組分正構(gòu)烷烴單體碳同位素組成有一定的差異, 組成較輕者與第一類樣品各類油氣組分接近。

含油儲集巖; 生物標志物; 單體烴碳同位素; 連續(xù)抽提; 油氣包裹體; 準噶爾盆地

0?引?言

克拉美麗氣田是在準噶爾盆地近期發(fā)現(xiàn)的主要以石炭系火山巖儲層為產(chǎn)氣層的大氣田, 也是在該盆地發(fā)現(xiàn)的首個儲量超千億立方米級的大氣田[1–3]。該氣田氣藏分布范圍包括滴北凸起、滴南凸起和五彩灣凹陷[1–3]。滴南凸起位于準噶爾盆地東北緣陸梁隆起的東段, 凸起北部為滴水泉凹陷, 南鄰東道海子北-五彩灣凹陷, 向東延伸與克拉美麗山的西延部分和滴北凸起相連, 向西與莫北凸起和石南凸起相接, 面積約1800 km2(圖1)。

根據(jù)前人的研究成果[3], 克拉美麗氣田天然氣主要為烴類氣體, 非烴氣體含量較低。其中石炭系火山巖氣藏天然氣甲烷含量為72.00% ~ 92.32%, 干燥系數(shù)介于0.88 ~ 0.98之間, 平均為0.92, 天然氣以濕氣為主。天然氣碳同位素組成較重, 甲烷13C值介于–30.68‰ ~ –29.37‰之間, 乙烷13C值介于–27.73‰ ~ –23.72‰之間。侏羅系砂巖氣藏天然氣干燥系數(shù)介于0.90% ~ 0.96%之間, 甲烷13C值介于–48.4‰ ~ –33.54‰之間, 乙烷13C值介于–27.68‰ ~ –23.79‰之間, 石炭系與侏羅系氣藏天然氣均具有腐殖型天然氣特征。

克拉美麗氣田含有一定量的輕質(zhì)油和凝析油, 原油密度一般小于0.85 g/cm3, 主要分布在滴南凸起[3]。這些原油碳同位素組成偏重, 一般重于–30‰[3]。達江等依據(jù)原油碳同位素和生物標志物組成特征, 認為該氣田原油主要來源于石炭系偏腐殖型烴源巖[3]。但依據(jù)早期的研究成果, 位于滴南凸起的滴西1井(DX1)和位于南部凹陷(東道海子北凹陷)的滴南1井(DN1)井侏羅系砂巖儲層中的原油和油氣組分來源于二疊系烴源巖[4–6]。已有的研究表明克拉美麗氣田位于石炭系烴源巖發(fā)育區(qū)域[1–3]。相反, 二疊系烴源巖對該氣田烴源的貢獻至今還沒有明確的認識?？傮w而言, 針對該氣田油氣源對比研究相對比較薄弱。

含油儲集巖連續(xù)抽提和油氣包裹體成分分析是研究油藏油源和充注史的重要方法[6–10]。本次研究從滴南凸起4口鉆井采集了10個含油儲集巖樣, 進行連續(xù)抽提獲取自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體, 并對三類油氣組分進行GC、GC-MS和正構(gòu)烷烴GC-IRMS分析, 擬通過對三類油氣組分生物標志物組成和正烷烴單體碳同位素組成的系統(tǒng)對比分析, 揭示該地區(qū)原油的油源和油氣成藏過程。

1?樣品與實驗

1.1?樣?品

本項研究采集和分析的10個含油儲集巖樣品, 分別采自滴南凸起滴2井(D2)、滴18井(D18)、滴103井(D103)和滴西5井(DX5)。其中4個為火山儲集巖, 采自石炭系地層(C), 6個為砂巖儲集巖, 采自上二疊統(tǒng)上烏爾禾組(P3w), 下侏羅統(tǒng)八道灣組(J1b)和三工河組(J1s) (圖1和表1)。

圖1?采樣位置圖

1.2?含油儲集巖連續(xù)抽提

對于油砂樣, 先將樣品碎至單個砂粒。對于火山儲集巖, 則將樣品碎至0.30 mm以下。篩選粒徑0.10 ~ 0.30 mm顆粒100 g, 用二氯甲烷+甲醇(體積比93︰7)混合溶劑抽提72 h, 獲得的抽提物即為自由態(tài)油氣組分, 在表1和表2中樣品編號結(jié)尾為“a”。抽提后的樣品用鹽酸處理, 樣品經(jīng)清洗干燥后, 用二氯甲烷+甲醇混合溶劑抽提72 h, 抽提物定義為束縛態(tài)油氣組分。在表1和表2中樣品編號結(jié)尾為“b”。抽提后的砂巖樣品進一步用濃硫酸+重鉻酸鉀處理12 h, 樣品經(jīng)清洗干燥后, 用二氯甲烷+甲醇混合溶劑抽提72 h。最后將砂粒巖盡可能磨細, 使砂粒中的油氣包裹體釋放出來。對于火山巖顆粒, 則不經(jīng)過濃硫酸+重鉻酸鉀處理, 直接將顆粒磨細使其中的油氣包裹體釋放出來。用二氯甲烷+甲醇混合溶劑抽提72 h, 得到顆粒中的油氣包裹體組分, 在表1和表2中樣品編號結(jié)尾為“c”。油氣包裹體為封存的古油氣組分, 一般含有相對較多的早期注入的初始油氣組分; 自由態(tài)油氣組分則是不同階段注入油氣組分的混合產(chǎn)物, 也可以認為是油氣層中油氣組分不斷演變的最終結(jié)果, 含有較多的晚期注入的油氣組分; 束縛態(tài)油氣組分, 從理論上推斷, 其組成應介于兩者之間。

1.3?族組分分離

從含油儲集巖中提取的自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體先用少量二氯甲烷溶解, 再用正己烷稀釋至少40倍, 沉淀、分離出瀝青質(zhì)后, 通過硅膠/氧化鋁柱層析分離, 分別用正己烷、正己烷+二氯甲烷混合溶劑(體積比2﹕1)和甲醇沖洗, 獲得飽和烴、芳烴和非烴組分。飽和烴進一步做氣相色譜(GC)分析, 之后用脲素絡合方法從飽和烴中分離出正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴-環(huán)烷烴組分。正構(gòu)烷烴組分進一步做單體烴碳同位素組成(GC-IRMS)分析, 而異構(gòu)烷烴-環(huán)烷烴組分則進一步做色譜-質(zhì)譜(GC-MS)分析。

1.4?GC、GC-MS和GC-IRMS分析條件

GC分析使用HP5890色譜儀配置30 m×0.32 mm HP-5色譜柱(涂層厚0.25 μ m), 載氣為氮氣。柱溫條件為: 初始溫度70 ℃, 保留5 min, 以4 ℃/min速率升溫至290 ℃, 再保留15 min。

表1?含油儲集巖樣自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體含量與族組成

GC-MS分析使用Thermal Scientific DSQ II質(zhì)譜儀, 配置Trace GC ULTRA 色譜儀。色譜柱為HP-5MS (30 m×0.25 mm), 涂層厚0.25 μm, 載氣為氦氣。柱溫條件為: 初始溫度80 ℃, 保留2 min, 以8 ℃/min速率升溫至180 ℃, 再以2 ℃/min速率升溫至290 ℃, 保留15 min。

GC-IRMS分析采用英國GV Instruments 公司生產(chǎn)的Agilent 6890-Isoprime型氣相色譜-穩(wěn)定同位素質(zhì)譜聯(lián)用儀。色譜柱為HP-5MS (30 m × 0.25 mm), 涂層厚度0.25 μm。載氣為氦氣。柱溫條件為: 初始溫度80 ℃, 恒溫1.5 min, 以20 ℃/min 速率升溫至130 ℃, 然后再以4 ℃/min速率升溫至290 ℃, 恒溫15 min。用購于Indiana大學的正構(gòu)烷烴混合標樣(C12-C32)作外標, 來監(jiān)測同位素測定的精度。每個樣品測定2次, 2次測定結(jié)果的差異小于0.5‰。以2次測定結(jié)果的平均值作為該樣品的最終結(jié)果。

2?結(jié)果與討論

2.1?自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體的含量與族組成

10個樣品自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體組分的含量分別介于92.14 ~ 13862.04 μg/g、6.96 ~ 133.86 μg/g和8.39 ~ 178.05 μg/g之間(表1)。三類油氣組分的族組成: 飽和烴含量分別介于28.04% ~ 67.24%、5.07% ~ 21.86%和3.52% ~ 19.81%之間; 芳烴含量分別介于2.53% ~ 18.31%、1.38% ~ 16.79%和8.74% ~ 18.24%之間; 非烴含量分別介于9.30% ~ 51.21%、23.72% ~ 69.70%和16.90% ~ 60.19%之間; 瀝青質(zhì)含量分別介7.22% ~ 32.65%、3.03% ~ 48.35%和17.48% ~ 65.85%之間。自由態(tài)組分飽和烴含量較高, 而束縛態(tài)組分和油氣包裹體非烴和瀝青質(zhì)含量較高(表1、圖2)。

表2?含油儲集巖樣自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體分子參數(shù)

注: 1– Pr/C17; 2– Ph/C18; 3– Pr/Ph; 4– C23三環(huán)萜烷/(C23三環(huán)萜烷+C30藿烷); 5–C21/C20三環(huán)萜烷; 6–C23/C21三環(huán)萜烷; 7–Ts/Tm; 8–C30重排藿烷/(C30重排藿烷+C30藿烷); 9–伽馬蠟烷/C31升藿烷(22R+22S); 10–C21/(C21+C29)甾烷; 11–C27重排甾烷/(C27重排甾烷+C27規(guī)則甾烷); 12–C27/∑C27~29甾烷(ααα20R); 13–C28/∑C27~29甾烷(ααα20R); 14–C29/∑C27~29甾烷(ααα20R)

2.2?正構(gòu)烷烴與類異戊二烯烷烴

10個樣品自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體組分的分子地球化學指標見表2。2個代表性儲集巖樣品D18-1和D103-1三組分的飽和烴色譜、191和217質(zhì)量色譜圖見圖3和圖4。在飽和烴色譜圖中, 自由態(tài)組分正構(gòu)烷烴不具奇偶或偶奇優(yōu)勢, 束縛態(tài)組分和油氣包裹體正構(gòu)烷烴C14–C20具有偶碳優(yōu)勢。

10個樣品自由態(tài)組分的Pr/Ph、Pr/C17和Ph/C18值分別介于0.75 ~ 2.09、0.35 ~ 1.57和0.29 ~ 1.59之間, 束縛態(tài)組分分別介于0.95 ~ 1.42、0.36 ~ 1.89和0.21 ~ 2.08之間, 油氣包裹體分別介于0.90 ~ 1.21、0.24 ~ 1.39和0.17 ~ 1.07之間。10個樣品自由態(tài)組分和油氣包裹體的Pr/C17和Ph/C18值比較接近, 但多數(shù)樣品束縛態(tài)組分Pr/C17值相對高于Ph/C18值(表2和圖5a)。

圖2?含油儲集巖各類油氣組分族組成

2.3?甾、萜烷

油砂樣D2-1和D18-1甾、萜烷分布特征非常相似, 而與其他8個含油儲集巖樣有明顯差異(表2, 圖3, 圖4)。主要表現(xiàn)在以下幾個參數(shù)。

油砂樣D2-1自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體C23三環(huán)萜烷/(C23三環(huán)萜烷+C30藿烷)比值分別為0.40、0.41和0.57, 油砂樣D18-1三類油氣組分該比值分別為0.51、0.43和0.69。其他8個含油儲集巖樣三類油氣組分該比值分別介于0.80 ~ 0.93、0.55 ~ 0.82和0.54 ~ 0.91之間(表2和圖5b)。

油砂樣D2-1三類油氣組分C21/(C21+C29)甾烷比值分別為0.15、0.17和0.29, 油砂樣D18-1三類油氣組分該比值分別為0.20、0.14和0.42。其他8個含油儲集巖樣三類油氣組分該比值分別介于0.70 ~ 0.92、0.47 ~ 0.62和0.32 ~ 0.58之間(表2和圖5b)。

油砂樣D2-1三類油氣組分C21/C20三環(huán)萜烷比值分別為1.31、1.31和1.36, 油砂樣D18-1三類油氣組分該比值分別為1.41、1.29和1.39。其他8個含油儲集巖樣三類油氣組分該比值分別介于0.63 ~ 1.03、0.54 ~ 1.26和0.80 ~ 1.82之間(表2和圖5c)。

油砂樣D2-1三類油氣組分C23/C21三環(huán)萜烷比值分別為0.98、0.93和0.95, 油砂樣D18-1三類油氣組分該比值分別為1.03、1.06和0.96。其他8個含油儲集巖樣三類油氣組分該比值分別介于0.25 ~ 0.51、0.29 ~ 0.74和0.62 ~ 0.97之間(表2和圖5c)。

油砂樣D2-1三類油氣組分伽馬蠟烷/C31升藿烷比值分別為0.52、0.47和0.32, 油砂樣D18-1三類油氣組分該比值分別為0.44、0.39和0.32。其他8個含油儲集巖樣三類油氣組分該比值分別介于0.30 ~ 0.57、0.14 ~ 0.34和0.21 ~ 0.35之間(表2和圖5d)。

油砂樣D2-1三類油氣組分C28/∑C27~29甾烷比值分別為0.39、0.34和0.36, 油砂樣D18-1三類油氣組分該比值分別為0.38、0.34和0.29。其他8個含油儲集巖樣三類油氣組分該比值分別介于0.21~ 0.35、0.18 ~ 0.29和0.18 ~ 0.28之間(表2, 圖5d, 圖6)。

2.4?正構(gòu)烷烴單體碳同位素組成

10個含油儲集巖樣束縛態(tài)組分和油氣包裹體正構(gòu)烷烴呈現(xiàn)不同程度偶碳優(yōu)勢分布特征, 與此相對應, 正構(gòu)烷烴13C值也呈現(xiàn)出不同程度的鋸齒狀分布特征, 即偶碳數(shù)正構(gòu)烷烴13C值高于奇碳數(shù)正構(gòu)烷烴?？瞻讓嶒灱皾饪s試劑檢測均可排除這一現(xiàn)象來自于實驗過程的污染。此外, 已有許多文獻報道了正構(gòu)烷烴偶碳優(yōu)勢現(xiàn)象[11–13]。例如, 在塔里木盆地塔中地區(qū)油砂樣束縛態(tài)組分普遍具有低碳數(shù)正烷烴C14–C20偶碳優(yōu)勢, 而自由態(tài)組分則不具有正構(gòu)烷烴偶碳優(yōu)勢[11]。在濟陽坳陷奧陶系碳酸鹽巖樣品中, 第一步抽提的可溶有機質(zhì)不具有正構(gòu)烷烴偶碳或奇碳優(yōu)勢, 而之后的酸解烴(包裹有機質(zhì))正構(gòu)烷烴偶碳優(yōu)勢非常突出[12]。甚至, 在吐哈盆地侏羅系煤巖樣品抽提物中也能觀察到低碳數(shù)正構(gòu)烷烴偶碳優(yōu)勢現(xiàn)象[13]。造成正構(gòu)烷烴偶碳優(yōu)勢的機理, 除了經(jīng)典的認識之外[11–12], 可能還有很多未知的因素。

考慮到各儲集巖樣品自由態(tài)組分和準噶爾盆地原油樣正構(gòu)烷烴及其13C值均不具有偶碳優(yōu)勢分布特征, 束縛態(tài)組分和油氣包裹體具有強烈正構(gòu)烷烴偶碳優(yōu)勢分布特征, 可能并不代表儲層中早期充注的原油正構(gòu)烷烴也具有這一特征。在本文中, 我們剔除了具有強烈正構(gòu)烷烴偶碳優(yōu)勢分布的束縛態(tài)組分和油氣包裹體碳同位素組成數(shù)據(jù)。10個儲集巖樣品自由態(tài)組分、部分束縛態(tài)和油氣包裹體組分正構(gòu)烷烴單體13C值分布見圖7和圖8。

實心圖標為油砂樣D2-1和D18-1數(shù)據(jù)

Solid symbols indicate the data from oil sandstones D2-1 and D18-1

10個儲集巖樣品中, 滴西5井3個儲集巖樣品DX5-2、DX5-3和DX5-4三類油氣組分正構(gòu)烷烴碳同位素組成相對偏重,13C值均高于或接近于–30‰ (圖8b、圖8c和圖8d)。其他7個儲集巖樣品三類油氣組分正構(gòu)烷烴單體碳同位素組成相對偏輕, 部分碳數(shù)的正構(gòu)烷烴13C值低于–30‰ (圖7和圖8a)。

2.5?油源和成熟度

D2-1和D18-1 2個下侏羅統(tǒng)油砂樣自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體Pr/C17與Ph/C18值比較接近。三環(huán)萜烷含量相對較低, 三環(huán)萜烷C20、C21和C23分布模式為C20< C21> C23, 并且3個化合物的含量比較相近。伽馬蠟烷含量相對較高, C28和C29甾烷相對含量較高而C27甾烷相對含量較低(圖3, 圖5, 圖6)。此外, 含有相對較高的β-胡蘿卜烷。正構(gòu)烷烴碳同位素組成也相對較輕(圖7a和圖7b)。這些地球化學特征與DX1和DN1井侏羅系儲層中來源于二疊系烴源巖的原油和油氣組分非常相近[4–6], 表明這兩個油砂樣中的三類油氣組分來源于二疊系烴源巖。

圖6?C27、C28和C29規(guī)則甾烷組成三角圖

實心圖標為油砂樣D2-1和D18-1數(shù)據(jù)

Solid symbols indicate the data from oil sandstones D2-1 and D18-1

與上述兩個油砂樣相比, 其他8個含油儲集巖樣三類油氣組分三環(huán)萜烷相對含量高, 三環(huán)萜烷C20、C21和C23分布模式為C20> C21> C23, 3個化合物的含量差異較大, 并且從油氣包裹體、束縛態(tài)組分至自由態(tài)組分3個化合物含量的差異增大, 同時三環(huán)萜烷相對于五環(huán)萜烷的含量也增大。伽馬蠟烷含量相對較低, C28甾烷相對含量較低而C27甾烷相對含量較高(圖4、圖5和圖6)。此外, β-胡蘿卜烷含量相對較低。DX5-2、DX5-3和DX5-4等3個樣品三類油氣組分的正構(gòu)烷烴碳同位素組成相對較重(圖8b, 圖8c, 圖8d)。這8個含油儲集巖中的油氣組分的油源和成熟度明顯不同于D2-1和D18-1油砂樣, 來源于處于高-過成熟階段的石炭系烴源巖。

三環(huán)萜烷的相對含量及分布模式既與生烴母質(zhì)類型有關(guān), 也與成熟度有關(guān)[14]。早期的原油熱模擬實驗研究揭示隨著實驗溫度和受熱時間增加, 原油的三環(huán)萜烷的相對含量也隨之增高, 并且C20–C25三環(huán)萜烷的分布也發(fā)生有規(guī)律的變化, 低碳數(shù)的三環(huán)萜烷含量增高, 而高碳數(shù)的三環(huán)萜烷含量降低[15–18]。據(jù)此, 提出了應用C23/C21、C23/C24和(C20+C21)/ (C23+C24)三環(huán)萜烷比值指示原油和烴源巖的成熟度指標[16–18]。本項研究中的10個含油儲集巖樣品三類油氣組分三環(huán)萜烷的相對含量及分布模式主要受成熟度的控制。D2-1和D18-1 2個油砂樣三類油氣組分三環(huán)萜烷含量相對較低, 它們的分布模式C20C23在準噶爾盆地油源為二疊系烴源巖的原油中比較普遍[4–6,19], 表明這2個油砂樣中的油氣組分的成熟度處于生油窗內(nèi), 為烴源巖在生油高峰階段生、排出的原油。其他8個含油儲集巖樣三類油氣組分, 特別是自由態(tài)和束縛態(tài)組分中的三環(huán)萜烷相對含量與分布模式均表明這些樣品的油氣組分處于高-過成熟階段。

2.6?油氣成藏過程

采自D2 (滴2)和D18 (滴18)井侏羅系儲層的2個油砂樣D2-1和D18-1各類油氣組分主要來源于二疊系烴源巖, 前人也報道了DX1 (滴西1)和DN1 (滴南1)井侏羅系儲層的油樣和油砂樣油氣來源于二疊系烴源巖[4–6]。這些井均位于滴南凸起的南部斜坡, 這一類原油來自于東道海子北凹陷和五彩灣凹陷, 在滴南凸起的南斜坡聚集成藏(圖1)。這一結(jié)果表明這兩個凹陷具有二疊系烴源巖分布。

D2-1和D18-1油砂樣油氣包裹體C23三環(huán)萜烷/ (C23三環(huán)萜烷+C30藿烷)和C21/(C21+C29)甾烷比值相對高于自由態(tài)組分和束縛態(tài)組分, 自由態(tài)組分和束縛態(tài)組分這2個比值比較接近(圖3和圖5b), 表明這2個油砂樣中初始注入的油氣組分成熟度較高, 而后期注入的油氣組分成熟度較低。早期注入的油氣組分來源于東道海子北凹陷和五彩灣凹陷中心部位二疊系烴源巖, 具有較高的成熟度, 晚期注入的油氣組分來源于兩凹陷斜坡區(qū)的二疊系烴源巖, 成熟度相對較低。油砂樣D18-1油氣包裹體與自由態(tài)和束縛態(tài)組分相比, 這2個比值明顯偏高, 同時, 伽馬蠟烷/C31升藿烷和C28/∑C27~29甾烷比值明顯偏低(圖5b和圖5d), 不排除該樣品油氣包裹體(即初始注入的油氣組分)部分來源于石炭系烴源巖。

其他8個含油儲集巖樣品自由態(tài)組分C23三環(huán)萜烷/(C23三環(huán)萜烷+C30藿烷)和C21/(C21+C29)甾烷比值明顯高于束縛態(tài)組分和油氣包裹體(圖4和圖5b), 同時C21/C20和C23/C21三環(huán)萜烷比值也從自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分至油氣包裹體依次增高, 表明從自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分至油氣包裹體, 油氣組分的成熟度依次降低, 與油砂樣D2-1和D18-1正好相反。這8個含油儲集巖樣早期充注的油氣組分成熟度相對較低, 晚期充注的油氣組分成熟度較高, 均來源于石炭系烴源巖。前人的研究認為克拉美麗氣田油氣主要來源于石炭系烴源巖, 油氣成藏以近源為主, 經(jīng)歷海西晚期、印支晚期和燕山中期多期油氣充注[2–3]。滴南凸起區(qū)石炭系烴源巖及儲層現(xiàn)今已處于高演化階段, 即凝析油-濕氣階段[1–3]。在不同階段注入到石炭系火山儲集巖中的油氣組分在油氣藏中經(jīng)歷了進一步的熱演化, 因此, DX5-4、D103-1、D103-2和D103-3等4個含油火山儲集巖中的各類油氣組分, 尤其是自由態(tài)組分成熟度很高。D18-2、DX5-1、DX5-2和DX5-3等4個侏羅系和二疊系油砂樣中的油氣組分為石炭系油氣藏向上調(diào)整、重新聚集的產(chǎn)物。這些油砂樣油氣成藏時間較晚, 各類油氣組分, 特別是自由態(tài)組分的成熟度也很高, 與石炭系儲集巖中的油氣組分成熟度很接近。

圖7?含油儲集巖樣D2-1、D18-1、D18-2、D103-1、D103-2和D103-3自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體正構(gòu)烷烴單體碳同位素組成

3?結(jié)?論

通過對滴南凸起DX5、D103、D18和D2-1 4口鉆井10個含油儲集巖樣自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體組分生物標志化合物組成和正構(gòu)烷烴單體碳同位素組成分析, 可以將10個含油儲集巖樣品分為兩類: 第一類包括D2-1和D18-1 2個侏羅系油砂樣, 第二類包括其他8個侏羅系、二疊系和石炭系含油儲集巖樣。兩類樣品生物標志物組成具有顯著差異: (1)第一類樣品三環(huán)萜烷含量明顯低于第二類樣品; (2)第一類樣品C20、C21和C23三環(huán)萜烷含量比較接近, 其分布模式為C20< C21> C23, 第二類樣品這3個化合物含量差異較大, 且分布模式為C20>C21>C23; (3)第一類樣品伽馬蠟烷和β-胡蘿卜烷相對含量高于第二類樣品; (4)第一類樣品C27甾烷含量較低而C28甾烷含量較高, 第二類樣品則相反。可以推斷第一類樣品自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體均來源于二疊系烴源巖而第二類樣品各類油氣組分來源于石炭系烴源巖。第一類樣品油氣包裹體成熟度明顯高于自由態(tài)組分和束縛態(tài)組分, 表明早期充注原油的成熟度高于晚期充注原油, 總體上各類油氣組分成熟度位于生油高峰階段(o0.8% ~ 1.1%)。第二類樣品從自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分至油氣包裹體成熟度依次降低, 表明早期充注原油的成熟度低于晚期充注的原油, 總體上各類油氣組分成熟度位于高-過成熟階段 (o>1.25%)。

圖8?含油儲集巖樣DX5-1、DX5-2、DX5-3和DX5-4自由態(tài)組分、束縛態(tài)組分和油氣包裹體正構(gòu)烷烴單體碳同位素組成

第一類樣品各類油氣組分正構(gòu)烷烴單體碳同位素組成相對較輕, 第二類樣品各類油氣組分正構(gòu)烷烴單體碳同位素組成有一定的差異, 組成較輕者與第一類樣品各類油氣組分接近。

參加本項工作的還有中國科學院廣州地球化學研究所蔡玉蘭副研究員、研究生顏永何、金曉東和李二庭以及中國科學院蘭州油氣資源研究中心史基安研究員和張順存博士。感謝中國石油勘探開發(fā)研究院趙孟軍研究員對本項研究的大力支持與幫助。

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Molecular and carbon isotopic compositions of oil components in reservoir rocks from Dinan uplift, the Junggar Basin

WANG Jun1, LIAO Jian-de2, XIANG Bao-li2, WANG Xu-long2, YU Shuang1, ZOU Yan-rong1and PAN Chang-chun1*

1. State Key Laboratory of Organic Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou?510640, China; 2. PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Karamay?834000, China

Free oils, adsorbed oils and inclusion oils were obtained by sequential extraction from ten oil-containing reservoir rocks from the Dinan uplift, the Junggar Basin, and further analyzed by GC, GC-MS and GC-IRMS. According to the analytical results, the ten oil-containing reservoir rocks can be classified into two types. Type 1 includes two Jurassic oil sandstones D2-1 and D18-1 while type 2 includes the other eight reservoir rocks from the Jurassic, Permian and Carboniferous strata. The major differences in biomarker compositions between oil components in the two type samples are as follows: (1) oil components contain substantially lower amounts of tricyclic terpanes in type 1 samples than type 2 samples; (2) the amounts of C20, C21and C23tricyclic terpanes only differ slightly with a distribution pattern C20C23in oil components of type 1 samples while they differ substantially with a distribution patter C20>C21>C23in oil components of type 2 samples; (3) oil components contain higher amounts of gammacerane and β-carotane in type 1 samples than type 2 samples; and (4) oil components in type 1 samples contain lower amount of C27sterane and higher amount of C28sterane while those in type 2 samples are opposite. It can be determined that oil components in type 1 samples were derived from the Permian source rocks while those in type 2 samples were derived from the Carboniferous source rocks. For type 1 samples, the inclusion oils have higher maturities than the free and adsorbed oils, demonstrating that oil maturities decreased during reservoir filling process. The maturities of oil components in type 1 samples are generally in the peak oil generation stage (o0.8% ~ 1.1%). For type 2 samples, the maturities decrease from the free oil, through the adsorbed oil, to the inclusion oil, demonstrating that the oil maturities increased during reservoir filling process. The maturities of oil components in type 2 samples are in high and post maturation stages (o>1.25%). Carbon isotopic compositions of individual-alkanes for oil components in type 1 samples are relatively lighter compared with type 2 samples. However, these compositions vary in a wide range among the type 2 samples. The lighter isotopic compositions of type 2 samples are similar to those of type 1 samples.

oil-containing reservoir rocks; biomarker compounds;13C values of individual-alkanes; sequential extraction; inclusion oils; Junggar Basin

P597

A

0379-1726(2014)05-0489-13

2013-08-20;

2013-10-30;

2013-10-31

國家油氣重大專項(2011ZX05008-002-50)

王軍(1987–), 男, 碩士研究生, 地球化學專業(yè)。E-mail: w19870615@126.com

PAN Chang-chun, E-mail: cpan@gig.ac.cn; Tel: +86-20-85290183