伏龙泉浅层原油饱和烃地球化学特征

2016-11-12朱建峰

石油知识 2016年5期

关键词：藿烷甾烷油砂

朱建峰徐文

（中国石化东北油气分公司勘探开发研究院吉林长春 130062）

伏龙泉浅层原油饱和烃地球化学特征

朱建峰徐文

（中国石化东北油气分公司勘探开发研究院吉林长春 130062）

对伏龙泉浅层不同层位6个油砂及原油样品进行全油色谱-质谱分析，重点对正构烷烃、生物标志物组成分析研究，根据伏龙泉地区原油及油砂样品饱和烃地球化学特征的差异划分了原油的成因类型。

伏龙泉断陷；饱和烃；地球化学；原油类型

伏龙泉断陷位于松辽盆地东南隆起区（图1），是断坳叠置的复合型盆地，断陷层受到伏龙泉断层控制，为东断西超的单断箕状盆地，整个断陷面积约1000km2，最大埋深逾6000m，断陷层最大厚度可达5000m，地层由东向西部斜坡区逐层超覆。从下至上发育断陷层火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组、坳陷层泉头组、青山口组和姚家组等地层。目前研究表明伏龙泉断陷潜在烃源岩主要为中生代下白垩统营城组和沙河子组暗色泥岩，该区主要石油产层位于泉头组，属于下生上储型油藏。

1 样品与实验条件

样品：采取伏龙泉地区（北高点）原油样品1个（FK14），油砂样品5个（其中北高点3个，南高点1个，登娄库1个）。

饱和烃色谱质谱分析：仪器为惠普公司5890台式质谱仪。色谱柱为HP-5 ms石英弹性毛细柱(30 m×0.25 mm×0.25 m)；升温程序为50℃恒温2 min，从50℃至100℃的升温速率为20℃／min，100℃至310℃的升温速率为3℃／min，310℃恒温15.5 min；进样器温度300℃，载气为氦气，流速为1.04ml／min。检测方式为多离子扫描。

图1 伏龙泉断陷构造区划图

2 原油饱和烃生物标志化合物特征

2.1 正构烷烃及类异戊二烯烷烃

原油中正构烷烃的分布特征可以反映生油母质来源，伏龙泉断陷原油正构烷烃分布模式可分为三种：第一种以FL1井泉二段油砂为代表（包括SN71井），呈双峰后峰型，碳数分布于nC14～C42之间，主峰碳为C25；第二种呈正态分布,以FL1井泉三段油砂为代表（包括SN361井），碳数分布于nC13～C42之间，主峰碳为C21；而第三种单峰前锋型分布模式则出现在FK14井泉一段原油和SN210井营城组油砂样品中，油砂和原油样品中正构烷烃碳优势指数CPI值为1.09～1.13，奇偶优势指数OEP值为1.06～1.19（图2、表1），反映出原油已达到成熟，轻重比C21-/nC22+基本位于0.34～1.50之间，总体上普遍小于1.00，反映出原油缺乏低碳数正构烷烃，高碳数正构烷烃富集的特征，在一定程度上反映出母质输入可能以陆源高等植物为主。

图2 伏龙泉断陷原油正构烷烃质量色谱图（TIC）

表1 伏龙泉断陷原油正-异构烷烃参数表

伏龙泉断陷原油Pr/Ph比值介于0.72～1.27之间，总体上均表现出还原环境。原油的Ph/nC18和Pr/nC17比值随着成熟度的增高而降低。总体上Ph/nC18介于0.07～0.71之间，Pr/ nC17分布于0.08～0.84之间，表明来源于混合相（Ⅱ/Ⅲ型）有机质。

2.2 补身烷系列

一般来说，重排补身烷含量与成熟度有着密切联系，二者呈正相关关系。图3为研究区油样重排补身烷/8β（H）-补身烷与重排补身烷/8β（H）-升补身烷关系图，由图可知，伏龙泉地区的FK14井和SN210井的油样两比值明显高于其他的油样，表明两者的成熟度要高于其他油样。

图4为油样m/z 123质量色谱图，SN71井，SN361井以及两个FL1井的油样中补身烷系列的分布较为一致，均表现为8β(H)-升补身烷含量最高，其次为C15补身烷，重排补身烷的含量相对最低，重排补身烷/8β（H）-升补身烷比值介于0.32～0.46，三者多呈“阶梯型”；而FK14井及SN210井油样中重排补身烷的含量十分高，与之前的分布模式相反，其中FK14井原油中重排补身烷含量最高，其次是补身烷，8β（H）-升补身烷含量最低，重排补身烷/8β（H）-升补身烷比值为1.52。SN210井油砂则表现出微弱的“阶梯型”，趋势不明显，重排补身烷/8β(H)-升补身烷比值为0.94。

图3 伏龙泉断陷原油补身烷关系图

图4 伏龙泉断陷原油倍半萜质量色谱图（m/z 123）

2.3 五环三萜烷系列

图5为研究区油样m/z191质量色谱图，原油藿烷系列化合物分布完整，均检出C27～C35藿烷系列化合物，C30藿烷占绝对优势，C31～C35升藿烷呈逐步递减趋势分布，但所取油样中藿烷系列化合物分布存在差异，不同层位油样藿烷系列分布也不尽相同。SN71井与FL1井泉三段的油砂样品藿烷分布较为一致，C30藿烷占绝对优势，伽马蜡烷丰度中等，C29降藿烷含量较高，C29Ts、C30重排藿烷丰度低，表明两者的原油物理化学性质相似，同源性特征非常明显。

图5 伏龙泉断陷原油萜烷类化合物质量色谱图（m/z 191）

表2 伏龙泉断陷原油萜烷类化合物部分参数表

而FL1井、FK14井以及SN361井油样的藿烷系列分布与之前的两个油样有所不同，表现为具有较高含量的C29降藿烷和C29Ts，和较低含量的C30重排藿烷和伽马蜡烷丰度，且Ts丰度很高，Tm含量很低。而SN210井的油砂中藿烷的分布与其他样品都不相同，C30重排藿烷和Ts的含量异常高，而C30重排藿烷/C30藿烷比值为1.47，C30藿烷的含量远低于C30重排藿烷，C29降藿烷和C29Ts的含量极低，表明其成因可能与其他油样不同。伽马蜡烷来源于原生动物四膜虫醇，其含量的高低可以很好的指示水体盐度或分层现象。上述讨论中发现各区块原油伽马蜡烷含量普遍较低，伽马蜡烷指数较为相近总体分布在0.1～0.28之间（表2），指示源岩形成于淡水-微咸水沉积环境。

2.4 甾烷系列

研究认为C27规则甾烷和C28规则甾烷主要来源于藻类等低等水生生物，而C29规则甾烷主要来源于高等植物，但也有研究认为C29规则甾烷也可来源于藻类物质，与特殊的藻类水生生物有关。

从甾烷系列化合物分布图上可以看出（图6），所有的油样呈现出重排甾烷为优势的分布特征，相对而言，规则甾烷的含量普遍较低。甾烷的分布特征大体可划分为3类，第一类以SN71井的泉三段油砂为代表，其C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R相对组成分布呈反“L”字型，C29α α α占据绝对优势，C28α α α R峰略低于C27α α α R，C29β β构型甾烷含量较高；第二类以FL1井的泉二段油样为代表，C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R相对组成分布呈不对称“V”字型且含量明显低于前者，C27α α α R峰略低于C29α α α R，但C29β β构型甾烷含量较低；第三类则以SN210井营城组的油砂为代表，表现为规则甾烷的含量极低，且C29β β构型甾烷含量也很低，与之前的油样所呈现的特点不一致。

图6 伏龙泉断陷原油甾烷类化合物质量色谱图（m/z 217）

甾烷中C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R规则甾烷的分布可以很好的确定原油的母质类型。研究区的油样中C27α α α R、C28α α α R 和C29α α α R含量较为接近，C27α α α R甾烷分布在19.27%～37.80%，平均为24.66%；C28α α α R 甾烷介于16.41%～19.94%，平均为18.35；C29α α α R甾烷介于43.79%～61.86%，平均为56.99%，所有油样均显示出C29α α α R甾烷优势（表3）。如图7所示，其中SN210井的C27α α α R甾烷与C29α α α R甾烷相对比较均势，反应处其成油母质类型可能既有陆源高等植物的注入，也有低等水生生物混合的特征。此外，其他所取油样点的分布都相对较为集中，表明成油母质类型可能并没有太大的差别，整体显示出高等陆生植物对有机质输入的贡献。

表3 研究区油样甾烷类化合物部分参数表

图7 研究区油样C27-C28-C29ααα（R）甾烷分布三角图

C29甾烷α β β/（α β β+α α α）和C29甾烷20S/ (20S+20R)可以很好的来表征原油的成熟度。

油样的甾烷成熟度参数相关图正相关性良好（图8），原油C29甾烷异构化参数C29甾烷20S/(20S+20R)在0.41～0.54之间，平均值为0.46，C29甾烷α β β/(α α α+α β β)分布于0.40～0.56之间，平均值为0.46，均接近和未达到异构化终点。从图中可以看出，绝大多数油样两比值变化表现出很好的同步性，且研究区油样均显示出成熟原油的性质，相比较而言，SN210井和FK14井的成熟度略高一些，这与之前的讨论相一致。

图8 研究区油样甾烷成熟度参数相关图

2.5 原油类型

根据原油饱和烃地球化学特征的差异可将伏龙泉断陷原油分成三类：I类油主要为泉三段的油样，包括SN71井与FL1井，此类油样中升补身烷含量最高，其次是补升烷，重排补身烷的含量最低，重排补身烷/补身烷介于0.49～0.56，平均0.52；C24四环二萜/C26三环萜比值较高，介于0.71～0.78，平均为0.74，C28三环萜烷和C29三环萜烷含量低或不含；规则甾烷C27、C28、C29以C29甾烷为绝对优势，呈“阶梯型”分布，C27规则甾烷相对含量远低于C29规则甾烷，说明生油母岩有机质来源中高等植物占优势；伽马蜡烷含量低，伽马蜡烷/C30藿烷分布在0.10～0.12，平均为0.11，说明源岩形成于淡水环境；C29降藿烷＞C29Ts＞C30重排藿烷，C29Ts/C29降藿烷介于0.54～0.67之间，平均为0.60，C30重排藿烷/C30藿烷比值均为0.15；Ts/Tm值介于1.90～2.82，平均为2.36；C29α β β/（α β β+α α α）值较低，介于0.40-0.41间，平均为0.41，成熟度刚进入门限值。

II类油仅为伏龙泉地区的SN210井营城组的油砂，重排补身烷、补身烷和升补身烷呈“阶梯型”分布，重排补身烷/补身烷为0.84；C24四环二萜/C26三环萜比值为0.57；规则甾烷C27、C28、C29含量极低，呈不对称“V”型分布，三者相对百分含量较为均势；说明源岩中有机质高等植物与低等水生生物输入较均衡，伽马蜡烷/C30藿烷值为0.21；C29降藿烷＞C29Ts，同时C30重排藿烷的含量异常高，C29Ts/C29降藿烷和C30重排藿烷/C30藿烷分别为0.78和1.47；Ts＞Tm，两者比值为4.90；C29α β β/（α β β+α α α）值较高，达到0.56，说明其成熟度比较高。

III类油主要为伏龙泉地区的FL1井的泉二段油砂和FK1 4井泉一段的原油，以及登娄库地区的SN361井登娄库的油砂。除了FK1 4井原油由于其成熟度较高致使重排补身烷含量较高，重排补身烷/补身烷比值达到1.30。总体上，重排补身烷、补身烷和升补身烷呈“阶梯型”分布，重排补身烷/补身烷介于0.51～0.54，平均0.52；C24四环二萜/C26三环萜比值介于0.60～0.81，平均为0.68；规则甾烷C27、C28、C29呈不对称“V”型分布，C27规则甾烷和C28规则甾烷相对含量较为均势，但都均小于C29规则甾烷；伽马蜡烷含量较高，伽马蜡烷/C30藿烷分布在0.1 6～0.28，平均为0.23，说明形成此类原油的源岩形成环境盐度较高；C29降藿烷≤C29Ts>C30重排藿烷，C29Ts/C29降藿烷和C30重排藿烷/C30藿烷比值分别介于0.96～1.1 5和0.39～0.55之间，平均值分别为1.09和0.46；Ts的含量远远大于Tm，Ts/Tm值介于8.09～1 1.49之间，平均为9.74；C29α β β/（α β β+α α α）值较高，介于0.44～0.51之间，平均为0.47，成熟度适中。