李 威，文志剛，徐耀輝，朱翠山，高永亮

(1.長江大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430100;2.中國石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

重排藿烷參數(shù)示蹤隴東地區(qū)油藏充注途徑

李 威1,2，文志剛1，徐耀輝1，朱翠山1，高永亮1

(1.長江大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430100;2.中國石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

重排藿烷/藿烷比值；充注途徑；長7油層組；隴東地區(qū)；鄂爾多斯盆地

重排藿烷類化合物在地質(zhì)體中廣泛分布于烴源巖與原油中，是飽和烴生物標(biāo)志化合物的重要組成部分。重排藿烷類是指與正常藿烷有相同的碳環(huán)骨架，而甲基側(cè)鏈碳位有所不同的一類生物標(biāo)志物，在烴源巖和原油中存在多種同系物。目前被檢測和確認(rèn)的有4種類型，分別為18α(H)-新藿烷、17α(H)-重排藿烷、21-甲基-28-降藿烷和早洗脫重排藿烷，其中17α(H)-重排藿烷系列與18α(H)-新藿烷系列在地質(zhì)體中分布廣泛[1-4]。

在近幾年對(duì)鄂爾多斯盆地地質(zhì)、地化研究的基礎(chǔ)上，選擇延長組致密油發(fā)育段，探索運(yùn)用重排藿烷參數(shù)示蹤原油的充注運(yùn)移途徑，以期展示重排藿烷在運(yùn)移研究方面的應(yīng)用前景。

1 樣品與地質(zhì)背景

隴東地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，構(gòu)造平緩，以巖性圈閉油藏為主，其中致密油主要發(fā)育于延長組長6—長8段。本次研究不僅收集和調(diào)研前人所做的部分資料，同時(shí)大量采集烴源巖和原油樣品，其中有針對(duì)性地采集了延長組長3—長9油層組的14塊泥巖樣品，采集的40個(gè)原油樣品主要來自長7油層組。在對(duì)源巖進(jìn)行熱解分析的同時(shí)，對(duì)原油、烴源巖進(jìn)行族組分分離、飽和烴氣相色譜-質(zhì)譜定量分析及芳烴氣相色譜-質(zhì)譜分析等多項(xiàng)分析測試。分析測試由長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

2 成果與討論

2.1 源巖豐度影響因素

進(jìn)一步分析族組分中的芳烴結(jié)構(gòu)，通過色譜-質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)檢查出的230余種芳香烴系列化合物，主要為8個(gè)系列，包括萘系列、菲系列、系列、二苯并噻吩系列、聯(lián)苯系列、二苯并呋喃系列、芴系列和三芳甾烷系列化合物。對(duì)于芳烴中的含硫類化合物，王鐵冠[15]認(rèn)為含硫芳烴類化合物主要為烷基二苯并噻吩類(DBTs)雜環(huán)化合物。DBTs分子參數(shù)研究應(yīng)用較成熟，國內(nèi)外絕大多數(shù)研究者都用來作為成熟度參數(shù)，Connan等人[16]和Radke[17]定義了“甲基二苯并噻吩(MDBT)比值”(MDR=4-MDBT/1-MDBT),作為有效的成熟度參數(shù)，MDR參數(shù)既適用于石油熱演化作用早、中期的低成熟-成熟階段0,又可應(yīng)用于晚期的高成熟-過成熟階段。對(duì)于DBTs的影響因素，前人研究認(rèn)為有機(jī)質(zhì)類型和沉積環(huán)境等因素對(duì)DBTs類豐度以及其成熟度參數(shù)MDR等有影響[15，18]。結(jié)合上文分析豐度和MDR均受沉積-有機(jī)相的影響。同時(shí)圖2b顯示，源巖中原始重排藿烷/C30藿烷)參數(shù)與成熟度參數(shù)Ts/Tm變化趨勢極為相似，正相關(guān)性明顯，表明比值與MDR比值類似，在成熟度方面也有顯著的應(yīng)用效果。這一點(diǎn)前人做過諸多研究，一致認(rèn)為重排藿烷類化合物相對(duì)豐度在成熟-高成熟階段與熱成熟作用更為密切[11]，即參數(shù)在影響因素及在成熟度方面的顯著效果都與DBTs類分子參數(shù)MDR相似。分析二苯并噻吩系列中化合物豐度及各類參數(shù)與重排藿烷的關(guān)系(圖2b)可以看出重排藿烷/C30藿烷)參數(shù)與MDR參數(shù)相關(guān)性最好。這表明，縱然兩種化合物的分子結(jié)構(gòu)不同，當(dāng)烴源巖處于成熟-高成熟階段時(shí)，兩參數(shù)在應(yīng)用方面可能具有相同的屬性和意義。

圖1 隴東地區(qū)烴源巖及原油樣品m/z 191 質(zhì)量色譜Fig.1 m/z 191 mass chromatograms of source rock extracts and crude samples from Longdong areaX.早洗脫重排藿烷；重排藿烷；重排藿烷；C30 H.C30藿烷；C29 Ts.C29降新藿烷；Ts.C27三降新藿烷；Tm.C27三降藿烷

圖2 隴東地區(qū)源巖地球化學(xué)剖面Fig.2 Geochemical profiles of source rocks from Longdong area重排藿烷；重排藿烷；C29Ts.C29降新藿烷；Ts.C27三降新藿烷；Tm.C27三降藿烷；F.芴；SF.二苯并噻吩；OF.二苯并呋喃；MDR.4-MDBT/1-MDBT,甲基二苯并噻吩比值

2.2.1 原油族群劃分

油藏充注機(jī)理是建立在England[19]提出的油藏充注模式的基礎(chǔ)上的，依據(jù)油藏內(nèi)部原油成熟度的微細(xì)變化,可以表征石油運(yùn)移與油藏充注的途徑：在一個(gè)油藏/油田或者一個(gè)含油氣區(qū)帶范圍內(nèi),源自同一烴源灶的原油,先期充注的石油成熟度較后期充注的石油成熟度相對(duì)偏低,成熟度相對(duì)最高的石油分布在最接近油藏充注點(diǎn)的地帶。前人[20-26]研究認(rèn)為，二苯并噻吩分子系由兩個(gè)苯環(huán)間夾一個(gè)五元的噻吩環(huán)所組成,對(duì)稱性的分子結(jié)構(gòu)使其分子的環(huán)系具有很高的熱穩(wěn)定性與抗生物降解性，同時(shí)具有示蹤原油充注運(yùn)移的屬性。MDR為甲基二苯并噻吩比值(4- MDBT/1-MDBT)，利用MDR在碎屑巖油藏和碳酸鹽巖油藏中示蹤運(yùn)移充注機(jī)理均得到良好的應(yīng)用效果。王鐵冠等[15]依據(jù)熱穩(wěn)定性及分子氫鍵機(jī)理解釋了MDR參數(shù)作為運(yùn)移示蹤參數(shù)的原理：熱穩(wěn)定性方面，4-MDBT穩(wěn)定性大于1-MDBT；氫鍵形成難易度上，4-MDBT屬于暴露型分子,氫鍵易于形成，1-MDBT屬于屏蔽型分子,氫鍵相對(duì)不易形成。因此，作為兩分子參數(shù)的比值，隨著運(yùn)移距離的增長MDR值下降，這也說明了MDR是一個(gè)良好的示蹤運(yùn)移的指標(biāo)。

圖3 隴東地區(qū)原油地球化學(xué)成因判別Fig.3 Geochemical genesis discrimination diagrams of crude samples from Longdong areaa.C27-C28-C29規(guī)則甾烷分布三角圖；b.Pr/nC17-Ph/nC18沉積環(huán)境判別圖；c.G/C30H(伽馬蠟烷/藿烷)-升藿烷指數(shù)相關(guān)圖

圖4 隴東地區(qū)原油成熟度分布Fig.4 Maturity distribution of crude samples from Longdong areaa.C29甾烷異構(gòu)體參數(shù)相關(guān)圖；b.甲基菲參數(shù)(MPI1)成熟度相關(guān)圖

圖5 藿烷系列結(jié)構(gòu)Fig.5 Structures of hopane compounds

圖6 隴東地區(qū)與DBTs類分子參數(shù)相關(guān)圖Fig.6 Correlation diagrams of /C30H and DBTs molecular parameters of samples from Longdong area與MDR相關(guān)圖；與DMDBT′相關(guān)圖

圖7 隴東地區(qū)長7砂體與運(yùn)移方向匹配圖Fig.7 Matching relationship between sandbodies in the seventh member of the Yanchang Formation and crude oil migration direction

3 結(jié)論

致謝：承蒙長江大學(xué)包建平教授、何文祥教授、陳奇老師、宋換新老師對(duì)論文的悉心指導(dǎo)與諸多有益建議，一并致以誠摯謝忱!

[1] Moldowan J M,Fago F J,Carison R M K,et al.Rearranged hopanes in sediments and petroleum[J].Genchimica et Cosmochimica Acta，1991,55(11):3333-3353.

[2] Telnaes N,Isaksen G H,Farromond P.Unusual triterpane disribution in lacustrine oil[J].Organic Geochemistry,1992,18(6):785-789.

[3] Farrimond P,Telenaes N.Three series of rearranged hopanes in Toarician sediments[J].Organic Geochemistry,1996,25(3):165-177.

[4] 張敏.地質(zhì)體中高豐度重排藿烷類化合物的成因研究現(xiàn)狀與展望[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2013,35(9):1-4.

Zhang Min.Research and prospects of genesis of high abundant rearrangedhopanes in geological bodies[J].Journal of Oil and Gas Technology,2013,35(9):1-4.

[5] 張水昌，張寶民，邊立曾，等.8億多年前由紅藻堆積而成的下馬嶺組油頁巖系[J].中國科學(xué)(D輯：地球科學(xué))，2007，37(5)：636-643.

Zhang Shuichang，Zhang Baomin，Bian Lizeng，et al.The oil shale formed by the accumulation of the red algae more than 800 million years ago in Xiamaling Formation[J].Science in China (Series D: Earth Sciences)，2007; 37(5) : 636-643

[6] 曹劍，邊立曾，胡凱，等.柴達(dá)木盆地北緣侏羅系烴源巖中發(fā)現(xiàn)底棲宏觀紅藻類生烴母質(zhì)[J].中國科學(xué)(D輯：地球科學(xué))，2009,39(4)：474-480.

Cao Jian，Bian Lizeng，Hu Kai，et al.Benthic macro red alga: A new possible bio-presursor of Jurassic mudstone source rocks in the nor-thern Qaidam Basin，northwestern China[J].Science in China (Series D: Earth Sciences),2009,39(4)：474-480.

[7] Smith M,Bend S.Geochemical analysis and familial associction of Red River and Winnipeg reservoired oils of the Williston Basin,Canada[J].Organic Geochemistry,2004,35(4):443-452.

[8] 張文正，楊華，侯林慧，等.鄂爾多斯盆地延長組不同烴源巖17α(H)-重排藿烷的分布及其地質(zhì)意義[J].中國科學(xué)(D輯：地球科學(xué))，2009,39(10)：1438-1455.

Zhang Wenzheng，Yang Hua，Hou Linhui，et al.Distribution and geological significance of 17α(H)-diahopanes from different hydrocarbon source rocks of Yanchang Formation in Ordos Basin[J].Science in China (Series D: Earth Sciences)，2009,39(10) : 1438-1445.

[9] Kolaczkowska E,Slougui N E,Watt D S,et al.Thermodynamic stabi-lity of various alkylated,and rearranged 17α- and 17β-hopane isomers using molecuar mechanics calculations[J].Organic Geochemistry,1990,16(4-6):1033-1038.

[10] 肖中堯，黃光輝，盧玉紅，等.庫車凹陷卻勒1井原油的重排藿烷系列及油源對(duì)比[J].石油勘探與開發(fā)，2004,31(2):35-37.

Xiao Zhongyao,Huang Guanghui,Lu Yuhong,et al.Rearranged hopanes in oils from the Quele 1 well，Tarim Basin，and the significance for oil correlation[J].Petroleum Exploration and Development，2004，31(2) : 35-37.

[11] 王春江，傅家謨，盛國英，等.18α(H)-新藿烷及17α(H)-重排藿烷類化合物的地球化學(xué)屬性與應(yīng)用[J].科學(xué)通報(bào)，2000,45(13)：1366-1372.

Wang Chunjiang,Fu Jiamo,Sheng Guoying,et al.Geochemical properties and application of 18α(H)-neohopanes and 17α(H)-rearranged hopanes[J].Chinese Science Bulletin,2000,45(13):1366-1372.

[12] 黃海平，盧松年，袁佩蘭.古代沉積物中新檢出的重排藿烷及其在油氣勘探上的意義[J].天然氣地球科學(xué)，1994,23(5):23-28.

Huang Haiping，Lu Songnian，Yuan Peilan.The new discovered diahopanes in the Paleozoic sediments and their significance in petro-leum exploration[J].Natural Gas Geoscience，1994，5(3):23-28.

[13] Obermajer M,Osadetz K G,Fowler M G,et al.Delineating compositional variabilities among crude oils from central Montana,USA,using light hydrocarbon and biomarker characteristics [J].Organic Geochemistry,2002,33(12):1343-1359.

[14] Peters K E,Moldowan J M.The biomarker guide：Interpreting mole-cular fossils in petroleum an ancient sediments[M].New Jersey,USA:Prentice Hall Inc,1993:112-116.

[15] 王鐵冠，何發(fā)岐，李美俊，等.烷基二苯并噻吩類:示蹤油藏充注途徑的分子標(biāo)志物[J].科學(xué)通報(bào),2005,50(2):176-182.

Wang Tieguan,He Faqi,Li Meijun,et al.Alkyi-dibenzothiophenes:Molecular tracers for filling pathway in oil reservoirs[J].China Science Bulletin,2005,50(2):176-182.

[16] Connan J,Bouroullec J,Dessort D,et al.The microbial input in carbonate-anhydrite facies of Sabkha palaeoenvironment from Guatemala:A molecular approach[J].Organic Geochemistry,1986,10(1): 29-50.

[17] Radke M.Application of aromatic compounds as maturity indicators in source rocks and crude oils[J].Marine and Petroleum Geology,1988,5(3): 224-236

[18] Hughes W B.Use of thiophenic organosulfur compounds in characte-rizing crude oils derived from carbonate versus siliclastic sources[C].AAPG Studies in Geology,1984,18: 181-196.

[19] England W,Mackenzie A S,Mann D M,et al.The movement and entrapment of petroleum fluids in the subsurface[J].Journal of the Geological Society,1987,144(2): 327-347.

[20] 李美俊，王鐵冠，劉菊，等.烷基二苯并噻吩總量示蹤福山凹陷凝析油藏充注途徑[J].中國科學(xué)(D輯：地球科學(xué))，2008,38(增刊1)：122-128.

Li Meijun,Wang Tieguan,Liu Ju,et al.Total alkyi dibenzothiophenes content tracing the filling pathway of condensate reservoir in the Fushan Depression,South China Sea[J].Science in China(Series D: Earth Sciences),2008,38(S1)：122-128.

[21] 徐耀輝，王鐵冠，陳能學(xué)，等.二苯并噻吩參數(shù)與油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測、剩余油分布預(yù)測——以南堡凹陷柳北沙三3油藏為例[J].中國科學(xué)(D輯：地球科學(xué))，2013,43(7)：1141-1148.

Xu Yaohui,Wang Tieguan,Chen Nengxue,et al.DBT parameters and dynamic monitoring during reservoir development,and distribution region prediction of remaining oil: A case study on the Sha-33oil reservoir in the Liubei region,Nanpu Sag[J].Science in China(Series D: Earth Sciences),2013,43(7)：1141-1148.

[22] 張利文，李美俊，楊福林，等.二苯并呋喃地球化學(xué)研究進(jìn)展及作為油藏充注示蹤標(biāo)志物的化學(xué)機(jī)理[J].石油與天然氣地質(zhì)，2012,33(4)：633-639.

Zhang Liwen,Li Meijun,Yang Fulin.Progress of geochemical research on dibenzofuran and its chemical mechanism as molecular tracer for oil charging pathways[J].Oil & Gas Geology,2012,33(4): 633-639.

[23] 呂修祥，楊海軍，王祥，等.地球化學(xué)參數(shù)在油氣運(yùn)移研究中的應(yīng)用——以塔里木盆地塔中地區(qū)為例[J].石油與天然氣地質(zhì)，2010,31(6)：838-846.

Lu Xiuxiang,Yang Haijun,Wang Xiang,et al.Application of geochemical parameters in hydrocarbonm igration studies: Taking Tazhong area of the Tarim Basin as an example[J].Oil & Gas Geology,2010,31(6):838-846.

[24] 崔景偉，王鐵冠，徐耀輝.原油中烷基酚類化合物研究述評(píng)[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2011,33(5)：51-54.

Cui Jingwei,Wang Tieguan,Xu Yaohui.Research of alkyl-phenols in crude oils[J].Journal of Oil and Gas Technology,2011,33(5)：51-54.

[25] Bastow T P,Aarssen B G K,Alexander R,et al.Origins of alkyphenols in crude oils:Hydroxylation of alkylbenzenes[J].Organic Geochemistry,2005,36(7):991-1001.

[26] Galimberti R,Ghiselli C,Chiaramonte M A.Acidic polar compounds in petroleum:A new analytical methodology and applications as molecular migration indices[J].Organic Geochemistry,2000,31(12):1375-1386.

[27] 任曉霞，李愛芬，王永政，等.致密砂巖儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)及其對(duì)滲流的影響——以鄂爾多斯盆地馬嶺油田長8儲(chǔ)層為例[J].石油與天然氣地質(zhì)，2015,36(5):774-779.

Ren Xiaoxia,Li Aifen,Wang Yongzheng，et al.Pore structure of tight sand reservoir and its influence on percolation—Taking the Chang 8 reservoir in Maling oilfield in Ordos Basin as an example[J].Oil & Gas Geology,2015,36(5):774-779.

[28] 趙向原，曾聯(lián)波，祖克威，等.致密儲(chǔ)層脆性特征及對(duì)天然裂縫的控制作用——以鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)長7致密儲(chǔ)層為例[J].石油與天然氣地質(zhì),2016,37(1):62-71.

Zhao Xiangyuan，Zeng Lianbo，Zu Kewei,et al.Brittleness characte-ristics and its control on natural fractures in tight reservoirs：A case study from Chang 7 tight reservoir in Longdong area of the Ordos Basin[J].Oil & Gas Geology，2016,37(1):62-71.

[29] 劉顯陽，惠瀟，李士祥.鄂爾多斯盆地中生界低滲透巖性油藏形成規(guī)律綜述[J].沉積學(xué)報(bào)，2012,30(5)：964-974.

Liu Xianyang,Hui Xiao,Li Shixiang.Summary of formation rule for low permeability lithologic reservoir of Mesozoic in Ordos Basin[J].Acta Sedimentologica Sinica,2012,30(5):964-974.

[30] 楊華，張文正，彭平安，等.鄂爾多斯盆地中生界湖相油型油的精細(xì)劃分與油源對(duì)比[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào),2016,38(2)：196-205.

Yang Hua,Zhang Wenzheng,Peng Ping’an,et al.Oil detailed classification and oil-source correlation of Mesozoic lacustrine oil in Ordos Basin[J].Journal of Earth Sciences and Environment,2016,38(2)：196-205.

[31] 李威，文志剛.鄂爾多斯盆地馬嶺地區(qū)上三疊統(tǒng)長7油層組油氣富集規(guī)律[J].巖性油氣藏2012,24(6)，101-105.

Li Wei,Wen Zhigang.Hydrocarbon enrichment of Upper Triassic Chang-7 oil reservoir set in Maling area,Ordos Basin[J].Lithologic Reservoirs,2012,24(6):101-105.

Hydrocarbon charging pathway tracing with rearranged hopane parameters in Longdong area,Ordos Basin

Li Wei1,2，Wen Zhigang1，Xu Yaohui1，Zhu Cuishan1，Gao Yongliang1

(1.CollegeofResourcesandEnvironment,KeyLaboratoryofExplorationTechnologiesforOilandGasResources,MinistryofEducation,YangtzeUniversity,Wuhan,Hubei430100,China; 2.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,Beijing100083,China)

rearranged hopane/hopane ratio,charging pathway,seventh member of the Yanchang Formation,Longdong area,Ordos Basin

2016-06-29;

2017-06-14。

李威(1988—)，男,博士研究生，礦產(chǎn)普查與勘探。E-mail:liwei123456@petrochina.com.cn。

文志剛(1965—)，男，博士、博士生導(dǎo)師，有機(jī)地球化學(xué)及石油地質(zhì)學(xué)。E-mail:wzg728@sina.com。

中國石油天然氣股份有限公司科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2008D-5006-01-10)；中國地質(zhì)調(diào)查局“中國中東部構(gòu)造體系控油作用研究”項(xiàng)目(1212011120965)。

0253-9985(2017)05-0887-09

10.11743/ogg20170507

TE122.1

A

(編輯 李 軍)