劉永立，羅明霞，夏永濤，邵小明

(中國(guó)石化 西北油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，烏魯木齊 830011)

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塔河油田塔深3井區(qū)奧陶系深層油氣成藏的地球化學(xué)證據(jù)

劉永立，羅明霞，夏永濤，邵小明

(中國(guó)石化 西北油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，烏魯木齊 830011)

塔深3井是塔河油田首次在奧陶系深層獲得油氣突破的探井，在奧陶系中—下統(tǒng)鷹山組上段獲得高產(chǎn)油流。塔深3井區(qū)奧陶系深層的原油物性和該區(qū)頂部風(fēng)化殼型油藏一致，均為高凝固點(diǎn)、高硫、高蠟、高黏度的超重質(zhì)原油。原油中正構(gòu)烷烴系列分布完整，但色譜基線出現(xiàn)不同程度的抬升；原油中普遍含有25-降藿烷系列；飽和烴和瀝青質(zhì)的碳同位素出現(xiàn)明顯的“倒轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，這些特征均表明該區(qū)至少經(jīng)歷了2期油氣充注成藏作用。同時(shí)，在塔深3井鷹山組的儲(chǔ)層方解石中檢測(cè)到發(fā)黃色、黃綠色、藍(lán)色熒光的油包裹體和氣包裹體，根據(jù)包裹體的均一溫度判斷存在3期油氣充注，分別為：加里東晚期—海西早期、海西晚期及喜馬拉雅晚期。結(jié)合井區(qū)原油現(xiàn)今的物性(超重質(zhì)油)及成熟度(成熟油)分析，應(yīng)以第一期原油充注為主。

包裹體；成藏期次；地球化學(xué)；奧陶系深層；塔河油田

中國(guó)石化西北油田分公司自2001年開(kāi)始探索塔河深層領(lǐng)域，至2012年十二年間相繼部署的沙88、塔深1、于奇6、艾丁11及塔深2井在寒武系上統(tǒng)、奧陶系下統(tǒng)蓬萊壩組及中—下統(tǒng)鷹山組下段均見(jiàn)到了不同程度的油氣顯示，但均未獲得油氣突破。

2014年，針對(duì)奧陶系深層部署的塔深3井在揭開(kāi)奧陶系中—下統(tǒng)277 m時(shí)直接鉆遇大型縫洞體，發(fā)生劇烈泥漿漏失，常規(guī)測(cè)試獲高產(chǎn)油氣流，日產(chǎn)油55.6 t，實(shí)現(xiàn)了塔河油田下古生界碳酸鹽巖深層領(lǐng)域的首次突破，證實(shí)了深層領(lǐng)域具有巨大的油氣勘探潛力，向下拓展了新的含油氣層系。本文旨在通過(guò)塔深3井區(qū)奧陶系深層原油的地球化學(xué)特征、流體包裹體分析與埋藏史相結(jié)合，確定塔深3井區(qū)奧陶系深層的成藏期次，為塔河油田奧陶系深層領(lǐng)域的油氣勘探提供依據(jù)。

1 原油充注期次的地球化學(xué)證據(jù)

1.1 原油物性及族組成

塔深3井區(qū)奧陶系深層的油質(zhì)較差，原油密度分布在1.011 1～1.027 2g/cm3，均在1.0g/cm3以上，屬中等—高凝固點(diǎn)、高黏度、高硫、高蠟的超重質(zhì)原油，原油物性和該區(qū)及西北部艾丁—于奇西奧陶系頂部風(fēng)化殼型油藏的原油相似(表1)。

同時(shí)，原油族組成分析(表2)表明，塔深3井區(qū)奧陶系深層的原油均具有低飽和烴、高芳烴、高非烴和瀝青質(zhì)的特征，亦和奧陶系中—下統(tǒng)頂部風(fēng)化殼型油藏的原油相似。飽芳比除AD4井外，均小于1，表明塔深3井區(qū)深層原油和艾丁—于奇西奧陶系頂部原油均遭受了較強(qiáng)的后生改造，保存條件較差。

1.2 飽和烴色譜特征

塔深3井區(qū)奧陶系深層稠油的正構(gòu)烷烴系列分布完整，碳數(shù)分布在nC11～nC31，均呈單峰前峰型分布(圖1)。主峰碳在nC15和nC16，顯示低碳數(shù)的正構(gòu)烷烴含量較高，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以偏腐泥型為主。原油的植烷優(yōu)勢(shì)明顯，Pr/Ph分布在0.65～0.66，反映其母質(zhì)的沉積環(huán)境具有較強(qiáng)的還原性，總體特征和該區(qū)及西北部艾丁—于奇西奧陶系原油類(lèi)似(圖1)。

研究區(qū)超重質(zhì)油的飽和烴色譜基線均呈現(xiàn)不同程度的“UCM”鼓包(圖1)，且本次選取的8口井原油樣品中全部檢測(cè)到C28及C2925-降藿烷系列，表明原油曾遭受過(guò)強(qiáng)烈的生物降解作用[1-5]。利用C2825-降藿烷/C29藿烷的比值來(lái)評(píng)價(jià)研究區(qū)原油的降解程度，其中，西北部艾丁—于奇西地區(qū)的降解程度最高，該值平均為2.26，塔深3井區(qū)奧陶系深層及頂部原油降解程度次之，該值平均為0.54，這與飽和烴色譜圖上基線鼓包的幅度基本相符。

由于生物降解作用首先消耗正構(gòu)烷烴系列，而塔深3井區(qū)稠油的飽和烴色譜圖中正構(gòu)烷烴分布完整，且輕烴組分豐度大于重組分，原油輕重比∑C21-/∑C22+分布在3.29～4.39，表明早期充注的原油在遭受生物降解作用后，后期受到正常原油的混合改造。

1.3 原油及組分碳同位素

表1 塔河油田塔深3井區(qū)奧陶系深層和艾丁—于奇西奧陶系頂部風(fēng)化殼原油物性對(duì)比

注：表中“-”代表由于樣品原因(加熱后泡沫大或油樣太稠)，運(yùn)動(dòng)黏度無(wú)法檢測(cè)。

表2 塔河油田塔深3井區(qū)和艾丁—于奇西奧陶系原油族組成

圖1 塔河油田塔深3井區(qū)奧陶系深層原油及于奇西奧陶系頂部原油飽和烴色譜

塔深3井區(qū)深層原油的全油碳同位素值分布于-33.0‰～-33.3‰，和塔河油田奧陶系油藏相近，表現(xiàn)出海相原油特征。與艾丁—于奇西奧陶系頂部稠油相比，其原油碳同位素值變化幅度不大，絕對(duì)差值小于2.0‰，反映原油成熟度相近，且來(lái)自同一油源[6]。正常情況下，原油餾分的碳同位素組成具有δ13C飽和烴<δ13C原油<δ13C芳烴<δ13C非烴<δ13C瀝青質(zhì)的正序列特征[7-10]，但塔深3井區(qū)及艾丁—于奇西稠油都呈現(xiàn)出飽和烴和瀝青質(zhì)系列的倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象(圖2)，分析是生物降解及多期原油混合所致。早期正常原油在經(jīng)歷了強(qiáng)烈的生物降解后，殘余的重組分(瀝青質(zhì))碳同位素相對(duì)較輕，和后期較高成熟度的正常油混合后，使得原油的飽和烴和瀝青質(zhì)碳同位素值產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)[10-14]。

圖2 塔河油田塔深3井區(qū)奧陶系深層與艾丁—于奇西頂部原油族組分碳同位素分布

1.4 生物標(biāo)志物成熟度特征

本次主要選取原油飽和烴餾分中的Ts/(Ts+Tm)、C29Ts/(C29Ts+C29H)以及芳烴硫芴系列中4-甲基二苯并噻吩/1-甲基二苯并噻吩(4-/1-MDBT)，來(lái)分析塔深3井區(qū)奧陶系深層的原油成熟度。上述3個(gè)參數(shù)均是隨著原油演化程度的增加而增大[15-19]。塔深3井區(qū)奧陶系深層稠油的Ts/(Ts+Tm)、C29Ts/(C29Ts+C29H)及4-/1-MDBT的比值分別為0.21～0.26,0.09～0.13,2.12～2.86，落在了成熟油的范疇(圖3)，和艾丁—于奇西奧陶系稠油的成熟度一致。由于塔深3井區(qū)和艾丁—于奇西均位于阿克庫(kù)勒凸起的西北部，兩者具有相同的區(qū)域地質(zhì)背景，因此預(yù)測(cè)塔深3井區(qū)深層原油和艾丁—于奇西超重質(zhì)油成藏期一致，以早期成藏為主，后期油氣充注較弱[20-22]。

2 包裹體證據(jù)

2.1 油包裹體熒光光譜

成巖礦物中的油包裹體熒光特征觀察是獲得油氣生成、運(yùn)移信息、確定油氣藏充注幕次最為直接和快速的方法[23-25]。對(duì)塔深3井區(qū)奧陶系深層鷹山組樣品進(jìn)行熒光觀察，明顯可見(jiàn)到3期油充注和1期天然氣充注。純氣相包裹體在熒光下不發(fā)光，3期油包裹體在熒光激發(fā)下呈現(xiàn)不同的特征。根據(jù)油包裹體熒光光譜主峰波長(zhǎng)λmax與QF-535的關(guān)系(圖4)，可以將塔深3井區(qū)深層油包裹體分為3類(lèi)：(1)發(fā)(橙)黃色熒光的油包裹體λmax較大，在556～588 nm，QF-535分布范圍為1.86～3.0；(2)發(fā)黃綠色熒光的油包裹體λmax分布范圍為527～542 nm，QF-535分布范圍為1.03～1.93；(3)發(fā)藍(lán)色熒光的油包裹體λmax在439～497 nm，QF-535分布范圍為0.38～1.18。油包裹體的這種熒光特征反映出塔深3井奧陶系深層經(jīng)歷了3期不同成熟度的原油充注及1期天然氣充注過(guò)程。

圖3 塔河油田塔深3井區(qū)與艾丁—于奇西原油成熟度參數(shù)關(guān)系

2.2 包裹體均一溫度

對(duì)塔深3井鷹山組包裹體中與油氣包裹體共生的鹽水包裹體進(jìn)行均一溫度測(cè)定，其均一溫度范圍較大，分布在69.3～140.3 ℃。直方圖整體呈現(xiàn)三峰態(tài)的形式，溫度主頻分別在70～80、90～100及125～130 ℃(圖5)，表明該井有多期的油氣充注與調(diào)整[26-28]。結(jié)合埋藏史—熱史模擬曲線，塔深3井奧陶系深層稠油存在3期油氣充注：第一期充注發(fā)生在459～429 Ma，對(duì)應(yīng)加里東晚期—海西早期；第二期充注時(shí)間為304～269 Ma，對(duì)應(yīng)海西晚期；第三期充注為22～18 Ma，即喜馬拉雅晚期(圖5)，整體和塔河油田奧陶系頂部巖溶縫洞型油藏的成藏期次一致[20-22]。

3 結(jié)論

(1)塔深3井區(qū)奧陶系深層原油與鄰區(qū)頂部風(fēng)化殼型油藏一致，為黏度高的超重質(zhì)油，具有低飽和烴、高芳烴、高非烴和瀝青質(zhì)的特征，表明原油經(jīng)歷了較強(qiáng)的次生改造，晚期充注較弱。

(2)塔深3井區(qū)奧陶系深層原油飽和烴系列分布完整且存在較強(qiáng)的基線鼓包，普遍檢測(cè)出25-降藿烷，原油餾分的碳同位素組成整體偏輕，且出現(xiàn)了飽和烴和瀝青質(zhì)倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，原油成熟度低，表明深層原油至少發(fā)生過(guò)2期油氣充注。

(3)包裹體的均一溫度表明塔深3井區(qū)存在3期油氣充注，分別為：加里東晚期—海西早期、海西晚期及喜馬拉雅期。結(jié)合井區(qū)原油現(xiàn)今的物性(超重質(zhì)油)及成熟度(成熟油)，應(yīng)以第一期原油充注為主。

圖4 塔河油田塔深3井區(qū)奧陶系深層油包裹體λmax與QF-535關(guān)系

圖5 塔河油田塔深3井奧陶系深層油藏?zé)崾贰癫厥放c成藏時(shí)間

致謝：本文包裹體分析得到了中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院無(wú)錫石油地質(zhì)研究所趙永強(qiáng)、王斌高級(jí)工程師的幫助與支持，在此表示衷心感謝！

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(編輯 韓 彧)

Geochemical evidence for hydrocarbon accumulation in deep Ordovician in TS3 well block, Tahe oil field

Liu Yongli, Luo Mingxia, Xia Yongtao, Shao Xiaoming

(ExplorationandProductionResearchInstituteofSINOPECNorthwestOilfieldBranchCompany,Urumqi,Xinjiang830011,China)

Well TS3 is the first discovery well in the deep Ordovician of Tahe oil field. Commercial oils were tested in the Yingshan Formation of the Middle-Lower Ordovician. The physical characteristics of oils from TS3 well block are similar to those from nearby near-surface reservoirs, which both are super heavy oils with high freezing point, high sulfur content, high wax content and high viscosity. The n-alkane series are complete with a variable hump in the chromatographic baselines and widespread 25-norhopane series. The carbon isotopes of saturate hydrocarbons and asphaltenes are partly reversed. These features indicate that the reservoirs in TS3 well block underwent at least 2 periods of hydrocarbon filling and forming. In addition, oil inclusions with yellow, yellow-green and blue fluorescence and gas inclusions were tested in calcites of the Yingshan Formation reservoir. The homogenization temperature of inclusions suggests three periods of hydrocarbon filling: Late Caledonian-Early Hercynian, Late Hercynian and Late Himalayan. Combined with physical properties (super heavy oils) and maturity (mature oils) of the present oils, the first period of oil and gas filling was dominant in the TS3 well block.

inclusion; accumulation period; geochemistry; deep Ordovician; Tahe oil field

1001-6112(2017)03-0377-06

10.11781/sysydz201703377

2016-08-21；

2017-03-14。

劉永立(1982—)，男，工程師，從事碳酸鹽巖沉積、儲(chǔ)層及成藏研究。E-mail：liuyongli526@126.com。

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目“中國(guó)下古生界大型油氣田保存條件與分布預(yù)測(cè)”(2012CB214806)和中國(guó)石化科技部科技攻關(guān)項(xiàng)目“塔河油田深層儲(chǔ)層成因、成藏規(guī)律與目標(biāo)優(yōu)選”(P15030)聯(lián)合資助。

TE122.3

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