孙藏军，李永春，姜春宇，石 飞，周立业

（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

一般而言，根据储层中不同流体在常规录井气测上表现出的差异［1］，作为钻井现场发现与快速解释评价储层的理论依据。常规气测录井油层表现为C1含量较高且组分齐全，重烃占有一定比例，全烃峰形饱满，组分齐全；气层或水层仅表现为C1含量较高、其他组分不全。然而，与常规认识矛盾的是，本次研究对象Q31区块馆陶组Ⅰ油组油藏（简称馆Ⅰ油组）的录井气测表现为仅含C1烃组分、不含其他烃组分。为此，通过常规原油物性、族组分、生物标志化合物等地球化学资料分析，探讨了研究区馆Ⅰ油组油藏的基本地化特征、原油菌解过程及甲烷气的生成机理，查明了其录井气测仅见C1烃组分的地质成因。研究认识对于区域上浅层气规模性勘探评价及油藏开发方案制订具有一定指导意义。

1 区块概况

Q31区块位于石臼坨凸起西南缘石南一号断层上升盘，向南紧邻渤中凹陷西次洼，处于优越成藏位置（图1）。目前，该区块已有2 口钻井，揭示地层自下而上见新近系馆陶组、明化镇组（分两个段，简称明下段和明上段）以及第四系平原组。馆陶组自上而下划分为Ⅰ～Ⅳ共四个油组，油层主要分布于馆Ⅰ油组（图2），钻井揭示油层厚度25 m，为构造块状底水油藏。馆Ⅰ油组为辫状河沉积，岩性以含砾砂岩为主，油藏深度1 490.0～1 530.0 m，为高孔高渗储层。

图1 Q31区块馆Ⅰ油组油藏区域构造位置

图2 Q31区块馆Ⅰ油组油藏含油顶面构造

根据录井气测、流体取样、壁心等资料分析，研究区馆Ⅰ油组录井气测全量值（Tg）较高，含量3.02%～3.91%，峰形饱满（图3）。但较为特殊的是，快速色谱分析仅见C1组分而几乎不见其他烃组分，C1组分含量2.94%～3.61%，偶见微量重烃组分，录井岩性为含砾细砂岩，荧光湿照暗黄色，面积30%，槽面未见油花，显示气层特征。但与之认识矛盾的是，在该井段井壁取心含油级别达油浸级，污手感强，并且Q34-1 井DST 井下取样取得50 mL 原油样品，显示油层特征。

图3 Q31区块馆Ⅰ油组油藏录井气测特征及认识矛盾

2 实验内容及结果分析

2.1 实验内容

为了开展研究区馆Ⅰ油组气测异常地质成因分析，在Q31-1 井1 490～1 530 m 井段选取了2 个原油样品进行了原油物性实验测定（表1），选取3个壁心样品的抽提物，进行了族组分分析（表2）、饱和烃色谱-质谱分析（图4）。

表1 Q31区块Q31-1井馆Ⅰ油组原油物性分析

表2 Q31区块馆Ⅰ油组壁心抽提物族组分分析

2.2 实验结果分析

从表1 和表2 中可以看出，实验检测Q31 区块馆Ⅰ油组油藏2个原油样品的地面原油物性实验数据相近，3 个壁心样品的抽提物族组分实验数据基本一致。同时，通过饱和烃色谱-质谱分析，研究区馆Ⅰ油组原油典型的气相色谱-质谱图如图4，各样品饱和烃生物标志化合物的分布特征一致性较好，说明本次开展的各项实验结果可靠。

图4 Q31区块馆Ⅰ油组典型原油气相色谱-质谱（Q31-1井，1 552 m，原油）

3 成因分析

3.1 宿主原油物性及地球化学特征

3.1.1 原油物性及族组成

根据Q34-1 井原油物性资料分析（表1、表2），馆Ⅰ油组地面原油密度平均0.958（g/cm3）（20 ℃）和地面原油黏度平均889.0 mPa·s（50 ℃），为重质油。饱和烃含量介于51.1%～53.3%，平均52.5%，芳香烃含量介于13.8%～24.7%，平均20.5%，饱芳比介于2.1～3.9。非烃+沥青质含量介于14.7%～22.7%，平均19.6%。

3.1.2 原油地球化学特征

前人研究认为，对原油物性的影响因素主要包括油源差异（内因）和原油成藏过程中的次生改造（外因）两个方面［2-5］。

烃源岩的成熟度与原油中轻质组分呈正相关，烃源岩成熟度越高，原油品质越好［4-5］。Ts/Tm、C29S/（S+R）及ββ/（αα+ββ）均为评价原油成熟度的有效参数［5-6］。Q31 区块馆Ⅰ油组C29甾烷成熟度参数C29甾烷S/（S+R）为0.43、C29甾烷ββ/（αα+ββ）为0.45，萜烷Ts/Tm 为0.11，表明研究区馆Ⅰ油组为成熟油。因此，研究区馆Ⅰ油组重质油形成不是烃源岩的成熟度因素导致的，而是受原油成藏过程中的次生改造影响。

利用原油气相色谱-质谱图实验结果，进一步开展了研究区馆Ⅰ油组重质油地质成因分析。根据研究区馆Ⅰ油组原油样品总离子流图（TIC）分析，图3显示原油样品正构烷烃、类异戊二烯烷烃基本全部损失，环状的烷基环己烷、二环倍半萜也消耗殆尽，剩下高分子量的甾类、萜类环状化合物。油样的甾烷和萜烷色谱-质谱特征相同或相似，伽马蜡烷含量相对较高（伽马蜡烷/C30藿烷比值为0.20）。规则甾烷含量C27＞C29＞C28甾烷，呈“L”形分布。4-甲基甾烷含量较高（4-甲基甾烷/C29甾烷比值为0.29）。按照Peters 等［7］划分的生物降解级别标准，Q31 区块馆Ⅰ油组原油遭受中等生物降解作用（4～3级）。因此，Q31区块馆Ⅰ油组重质油为成熟油，原油稠化是成藏后遭受生物降解作用所导致。

3.2 原油生物降解过程及甲烷气的生成

原油降解气的生成，受喜氧细菌和厌氧细菌共同主导［6，8-13］，这一观点已得到普遍认识。但原油经微生物降解生成甲烷气的过程，实际上是一系列微生物作用的结果［9-13］，具体降解过程包括有氧和缺氧环境两个阶段（图5）。在有氧环境下，产酸型发酵菌（如白斑杆菌、脱硫杆菌等）通过酸化（氧化）作用降解、分解高分子烃类为醇类、短链脂肪酸等小分子化合物和H2，产出CO2。随着O2逐渐消耗，经过中间兼性细菌作用，O2消耗殆尽时，过渡到厌氧细菌作用［14-15］。在厌氧环境下，以第一阶段产物为物质基础，不同种群的产甲烷菌将其分解代谢为CH4和CO2，这一阶段的生化反应主要包括酸类的氧化和CO2的还原［16］。微生物降解酸类等代谢产物具体有3 种途径，包括图5 中①→④，①→③和①→②→④。

图5 产甲烷的烃类生物降解模式及甲烷合成途径［6］

实际油藏中，微生物降解气生成途径取决于油藏实际条件，如CO2浓度、温度、盐度、pH 值、岩石孔隙度和渗透率等［17］。但普遍认识到的是，地层温度超过80 ℃的油藏灭菌作用明显，难以再发生原油菌解作用。原油降解气的形成过程本质上是在地层环境下微生物参与的水-烃反应。Q31 区块EFDT测试数据表明，馆Ⅰ油组地层温度62 ℃，为油藏内微生物得以存活且进行代谢提供了良好条件，中性—偏碱性的地层水性质提供了电子供体和电子受体，用于微生物代谢时的氧化还原反应。因此，研究区馆Ⅰ油组在原油遭受生物降解，逐渐形成重质油的过程中，原油降解气以稠油油藏伴生甲烷气（溶解气）的形式产出，当钻头钻开储集层时，地层能量快速释放而造成录井气测仅见高含量的C1烃组分的异常地质现象。

4 结论

（1）馆Ⅰ油组油藏遭受生物降解所形成的原油降解气以溶解气的形式产出，钻井过程中地层能量快速释放从而造成录井气测仅见高含量的C1烃组分。

（2）原油在微生物降解作用过程中形成的生物甲烷气，常以稠油油藏的伴生气（溶解气、气顶气、油环气）或油藏上方气层气的形式存在，因此在这类稠油油藏的上方或上倾方向，可作为今后寻找浅层气藏的有利勘探方向。