李二庭，陈 俊，曹 剑，魏 霞，张 宇，张晓刚，王海静

1.新疆砾岩油藏实验室，新疆 克拉玛依 834000；2.中国石油 新疆油田分公司 实验检测研究院，新疆 克拉玛依 834000；3.南京大学，南京 210003

莫索湾地区(凸起)位于准噶尔盆地腹部古尔班通古特沙漠腹地，构造区划上位于准噶尔盆地中央坳陷二级构造单元马桥凸起，东邻东道海子凹陷，西连盆1井西凹陷，南邻阜康凹陷，北接莫北凸起，为典型的坳中凸，区域构造位置非常有利(图1)。该凸起是在石炭系上、经二叠纪构造运动发育起来的大型隆起，在三叠纪—中侏罗世稳定埋藏，晚侏罗世大规模抬升而遭受剥蚀，白垩纪—古近纪再次稳定沉降埋藏，在新近纪—第四纪开始向南倾斜。根据区域构造特征，莫索湾地区可分为盆5井区和盆参2井区，目前发现油气主要分布于侏罗系三工河组(J1s)储层中，其中，盆5井区勘探成果显著，多口井发现工业油气流，日产油达20 t。前期研究发现，盆5井区和盆参2井区原油性质及地球化学特征存在一定差异。前人对腹部地区油气来源进行研究后认为，该区侏罗系油气藏第一次成藏是在早白垩世，由来源于风城组(P1f)烃源岩的油气调整而来；第二次成藏是在晚白垩世—第三纪，来源于下乌尔禾组(P2w)烃源岩的原生油气藏[1-2]，并且近生烃凹陷的地区，源于下乌尔禾组烃源岩的晚期原油所占比例较高，而远离生烃凹陷的地区，来源于风城组烃源岩的早期原油所占比例较高，从而造成不同区块原油存在差异[3-4]。也有研究认为，莫索湾地区盆5井区和盆参2井区原油差异主要是油气来源于不同的生烃凹陷造成的[5-6]。

图1 准噶尔盆地莫索湾地区及采样井位置

本文通过对比分析莫索湾地区盆5井区和盆参2井区原油物性、地球化学组成特征和单体烃碳同位素特征，结合混源油模拟配比实验，探讨不同区块原油差异成因及来源，揭示油气成藏规律，为勘探目标区的整体评价和优选提供参考。

1 样品与实验

采集了莫索湾地区24口井侏罗系储层原油共29个，风南1井风城组烃源岩和金探1井下乌尔禾组烃源岩，其中，风南1井位于玛湖地区西北部乌夏断裂带，金探1井位于中拐凸起[7]。风南1井烃源岩有机碳含量(TOC)为1.82%，氢指数(IH)为505 mg/g，热解峰温(Tmax)为440 ℃；金探1井烃源岩TOC为3.37%，IH值为550 mg/g，Tmax为450 ℃。原油样品采用同位素质谱仪MAT-252进行全油碳同位素分析，采用氧化铝/硅胶进行分离获得饱和烃，对饱和烃组分进行色谱GC和GC-MS分析。原油和烃源岩抽提物中饱和烃组分采用尿素络合技术获得正构烷烃单体，进行碳同位素分析(GC-IRMS)，获得样品单体正构烷烃碳同位素组成特征。单体正构烷烃碳同位素分析采用Agilent 6890-Isoprime型GC-IRMS联用仪，色谱柱为 HP-5MS柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；柱温条件为：初始温度 80 ℃，恒温1.5 min，以20 ℃/min 速率升温至130 ℃，再以4 ℃/min速率升温至290 ℃，恒温15 min。仪器碳同位素校正标准样品为购于Indiana大学的正构烷烃混合标样(nC12—nC35)，平行样碳同位素测定结果的偏差小于0.5‰。

混源油模拟配比实验：端元油分别选择来源于下乌尔禾组烃源岩的前哨1井高成熟原油(密度为0.755 3 g/cm3，凝固点为-15 ℃，含蜡1.52%)和来源于风城组烃源岩的基003井成熟原油(密度为0.859 0 g/cm3，凝固点为22 ℃，含蜡10.7%)；前哨1井和基003井原油混合比例设置为80∶20，60∶40，40∶60，20∶80，混合原油开展GC-MS生物标志物定量测定。

2 结果与讨论

2.1 原油物性特征

莫索湾凸起原油类型多样，分布有凝析油、轻质油和正常油，盆5井区与盆参2井区侏罗系原油物性差异较大。盆5井区原油密度整体较轻，以轻质油和凝析油为主，密度为0.755 0～0.866 4 g/cm3，50 ℃黏度为1.0～38.4 mPa·s，非烃+沥青质含量为3.56%～12.51%，主体小于10%，平均7.96%；盆参2井区原油密度相对较重，以轻质油和正常油为主，密度为0.840 6～0.892 6 g/cm3，50 ℃黏度为1.5～52.1 mPa·s，非烃+沥青质含量为5.31%～19.79%，主体大于10%，平均13.01%。

2.2 原油饱和烃地球化学组成特征

莫索湾凸起盆5井区和盆参2井区原油地球化学组成具有明显的差异(图2-4)，表明2个区块原油来源不同。

盆5井区原油全油碳同位素整体偏重，分布在-29.39‰～-28.55‰之间，Pr/Ph分布在1.41～1.87之间，均值为1.62，Pr/nC17和Ph/nC18分别为0.35～0.51和0.15～0.40；盆参2井区原油全油碳同位素分布在-30.60‰～-29.58‰之间，Pr/Ph分布在1.02～1.46之间，均值为1.24，Pr/nC17和Ph/nC18分别为0.32～0.87和0.25～0.87(图2)。Pr/Ph可用于反映烃源岩有机相及母质水体沉积环境[8-10]。Pr/Ph值越大，反映母质沉积水体的氧化性越强，反之，母质沉积水体的还原性越强。但前人的研究表明，Pr/Ph、Pr/nC17和Ph/nC18值大小也与成熟度有关，Pr/Ph值随着成熟度升高逐渐增大，Pr/nC17和Ph/nC18值随成熟度的升高逐渐降低[11]。盆5井区原油Pr/Ph值整体大于盆参2井区，Pr/nC17和Ph/nC18值整体较低，可能是由于该区原油成熟度整体较高造成的，其沉积水体更偏氧化性。

图2 准噶尔盆地莫索湾地区原油碳同位素及链烷烃组成分布

轻烃是原油的重要组分，可用于油源对比、原油运移方向等研究[12-13]。特别是C7轻烃，主要为正庚烷、甲基环己烷和二甲基环戊烷，其中，正庚烷代表藻类和细菌来源，甲基环己烷代表高等植物来源，而二甲基环戊烷指示水生生物的类脂化合物来源，利用正庚烷、甲基环己烷和二甲基环戊烷的相对含量，可以判识腐殖型和腐泥型油气来源[14-16]。如王廷栋等[17]发现四川盆地陆相来源油气藏C4—C7轻烃以异构烷烃含量占优势，海相来源油气藏C4—C7轻烃以正构烷烃含量占优势；胡惕麟等[18]提出当原油甲基环己烷指数大于50%，其生烃母质为腐殖型，当原油甲基环己烷指数小于50%时，其生烃母质类型为腐泥型。从莫索湾地区侏罗系储层原油轻烃特征可以看出，盆5井区原油中甲基环己烷组分含量分布在43.20%～58.05%之间，正庚烷组分含量分布在30.38%～46.20%之间(图3a)；盆参2井区原油中甲基环己烷组分含量分布在46.03%～58.51%之间，正庚烷组分含量分布在24.22%～43.12%之间(图3b)。研究区原油中甲基环己烷组分占优势，表明其生烃母质均以偏腐殖型为主。

图3 准噶尔盆地莫索湾地区原油C7轻烃及规则甾烷组成分布

三环萜烷、藿烷和甾烷系列是研究原油油源的重要指标[9]。伽马蜡烷主要是半咸水—盐湖沉积物，在淡水沉积环境烃源岩中含量较低，可采用伽马蜡烷指数表征烃源岩沉积环境[19]。Ts/Tm比值主要用于表征原油成熟度[20]，成熟度越高，Ts/Tm值越大。前人研究表明，αααC27规则甾烷可能来源于水生浮游生物，而αααC29规则甾烷可能来源于陆源生物，αααC27、C28、C29规则甾烷的相对含量可用于表征母质类型及相对贡献[21-22]，且C29规则甾烷不同地质构型的比值可判断烃源岩成熟度[23]。盆5井区原油中Ts/Tm值分布在0.38～0.79之间；γ/C30藿烷值分布在0.10～0.25之间；αααC27、C28、C29规则甾烷分布中以αααC29规则甾烷含量占优势，分布在36.63%～52.56%之间，均值为45.96%，主要呈反L型和上升型分布；C29甾烷αββ/(αββ+ααα)与C29甾烷ααα20S/(S+R) 参数分别为0.48～0.54和0.59～0.63(图4)。盆参2井区原油中Ts/Tm值分布在0.20～0.41之间；γ/C30藿烷值分布在0.06～0.28之间；αααC27、C28、C29规则甾烷分布中以αααC29规则甾烷含量占优势，分布在48.17%～55.10%之间，均值为51.33%，主要呈上升型分布；C29甾烷αββ/(αββ+ααα)与C29甾烷ααα20S/(S+R) 参数分别为0.44～0.52和0.51～0.62(图4)。从生物标志物组成特征可以看出，盆5井区原油成熟度整体高于盆参2井区原油，两者的母质来源具有一定的差异。

图4 准噶尔盆地莫索湾地区原油生物标志物组成特征

典型风城组烃源岩Pr/Ph通常小于1.00，反映了盐湖相的沉积环境，Pr/nC17和Ph/nC18一般都大于0.50；Ts含量极低，Ts/Tm值一般小于0.20；γ/C30藿烷值一般大于0.20；αααC27、C28、C29规则甾烷分布中以αααC29规则甾烷含量占优势。典型下乌尔禾组烃源岩Pr/Ph的比值一般介于1.00～2.00之间，Pr/nC17和Ph/nC18分布在0.30～0.50之间；Ts含量较高，Ts/Tm值一般大于0.20；γ/C30藿烷值一般小于0.20，αααC27、C28、C29规则甾烷分布中以αααC29规则甾烷含量占优势。从原油地球化学组成上看，莫索湾地区原油与典型下乌尔禾组烃源岩地球化学特征较为相似，表明盆5井区和盆参2井区原油主要来源于下乌尔禾组烃源岩。

2.3 原油金刚烷组成特征

金刚烷化合物具有稳定的类金刚石结构，具有很强的热稳定性和抗生物降解能力，可用于油气成熟度评价、有机质类型判识及油气运移方向研究等[24-27]。对于高熟油气来说，常用的C29甾烷αββ/(αββ+ααα)与C29甾烷ααα20S/(S+R)参数已达到平衡值，难以有效判断成熟度大小。针对于此，前人建立了金刚烷异构化指标评价原油和烃源岩的成熟度，认为随着热演化程度的增加，异构化指标增大[28]，并利用金刚烷浓度指标判别油气来源。图5是莫索湾地区原油金刚烷异构化指标和浓度指标特征，从图5中可以看出，盆5井区和盆参2井区不仅成熟度存在明显差异，来源也不同。盆5井区原油金刚烷异构化指标MAI[1-甲基单金刚烷/(1-甲基单金刚烷+2-甲基单金刚烷)]值分布在0.50～0.69之间，DMAI-1[1,3-二甲基单金刚烷/(1,3-二甲基单金刚烷+1,2-二甲基单金刚烷)]值分布在0.53～0.65之间，EAI[1-乙基单金刚烷/(1-乙基单金刚烷+2-乙基单金刚烷)]值分布在0.24～0.30之间，MDI[4-甲基双金刚烷/(4-甲基双金刚烷+1-甲基双金刚烷+3-甲基双金刚烷)]值分布在0.34～0.51之间；盆参2井区原油金刚烷异构化指标MAI值分布在0.41～0.50之间，DMAI-1值分布在0.44～0.54之间，EAI值分布在0.21～0.27之间，MDI值分布在0.26～0.37之间，表明盆5井区原油成熟度高于盆参2井区原油。

图5 准噶尔盆地莫索湾地区原油金刚烷异构化指标(a,b)和浓度指标(c,d)

盆5井区原油金刚烷浓度指标A/1-MA(单金刚烷含量/1-甲基单金刚烷含量)值分布在0.31～0.37之间，1-MA/1,3-DMA(1-甲基单金刚烷含量/1,3-二甲基单金刚烷含量)值分布在0.96～1.47之间，A/MAs(单金刚烷含量/甲基单金刚烷类总含量)值分布在0.16～0.22之间，MAs/DMAs(甲基单金刚烷类总含量/二甲基单金刚烷类总含量)值分布在0.44～0.64之间；盆参2井区原油金刚烷浓度指标A/1-MA值分布在0.47～0.83之间，1-MA/1,3-DMA值分布在0.81～1.14之间，A/MAs值分布在0.25～0.41之间，MAs/DMAs值分布在0.36～0.47之间，表明其来源不同。综合前文所述，认为造成盆5井区与盆参2井区原油差异的原因主要是由于混源比例不同造成的。

2.4 原油单体烃碳同位素组成特征

在油气地球化学领域，稳定碳同位素分析技术在油源对比、烃源岩的沉积环境和成熟度等研究领域得到了应用[29-30]。单体化合物测试方法的实现，大大增强了追踪古环境中有机质来源和恢复古生物化学过程及沉积环境的能力，为油源的精细对比研究提供了一种更加有效的方法[31-34]。图6为准噶尔盆地典型烃源岩及莫索湾凸起原油正构烷烃单体碳同位素组成特征图，从图6中可以看出，盆5井区和盆参2井区原油正构烷烃碳同位素值组成及分布曲线基本相同，表明其整体来源一致，在nC12—nC32范围正构烷烃单体碳同位素值主要介于-31.8‰～-28.5‰之间，随着正构烷烃碳数增加，呈先降低后升高的趋势，在nC25范围达到最低值，与典型下乌尔禾组烃源岩整体较为相似。但下乌尔禾组烃源岩在nC12—nC32范围正构烷烃单体碳同位素值主要介于-35.0‰～-30.4‰之间，不同碳数正构烷烃碳同位素值跨度较大，达到4.6‰；而莫索湾地区原油中不同碳数正构烷烃碳同位素值跨度有所差异，分布在2.2‰～3.0‰之间，认为可能是混源导致的。前人[1-2]研究认为，该区侏罗系油气藏第一次成藏是在早白垩世，由来源于风城组烃源岩的油气调整而来；第二次是在晚白垩世—第三纪，是主要来源于下乌尔禾组烃源岩的原生油气藏，随着后期充注来源于下乌尔禾组烃源岩油气比例增大，导致原油中不同碳数正构烷烃碳同位素值跨度有所差异。

图6 准噶尔盆地莫索湾地区原油与烃源岩中 正构烷烃碳同位素组成特征

2.5 混源油模拟配比实验

前哨1井端元油具有典型高成熟下乌尔禾组来源特征，甾烷异构化指数C29甾烷ααα20S/(S+R)值为0.51，其TIC图中正构烷烃分布完整且表现为“前峰型”(图7a)，未检出指示遭受降解的25-降藿烷(图7b)，未检出β-胡萝卜烷，Pr/Ph为1.73，表明其为弱氧化的淡水环境；三环萜烷C20、C21、C23呈“山峰型”分布(图7c)，表现为“高熟、无降解、一期充注”。基003井端元油具有典型成熟风城组来源特征，甾烷异构化指数C29甾烷ααα20S/(S+R)值为0.48，其TIC图中基本不含正构烷烃，具有明显“UCM”特征(图7d)，检出指示严重生物降解的25-降藿烷(图7e)，表明其遭受过严重的次生降解；检出丰富的β-胡萝卜烷，Pr/Ph为1.42，表明其为弱还原咸化环境；三环萜烷C20、C21、C23呈“上升型”分布(图7f)，表现为“成熟、降解、一期充注”。

图7 准噶尔盆地莫索湾地区前哨1井(a-c)和基003井(d-f)端元油质量色谱图

基于混源油生物标志物定量分析，建立了反映混源比例的判识参数(表1)。原油中胡萝卜烷系列、伽马腊烷、25-降藿烷、Tm和C30藿烷具有较大油源辨识度，随着P2w来源油所占比例增加，判识参数含量逐渐降低，反映水体盐度的β-胡萝卜烷含量由1910.70 μg/g降低至181.57 μg/g；伽马腊烷含量由194.35 μg/g降低至17.08 μg/g；γ-胡萝卜烷含量由566.84 μg/g降低至69.72 μg/g；反映生物降解程度的25-降藿烷含量由71.61 μg/g降低至0.00 μg/g；反映成熟度和有机相的Tm含量由200.91 μg/g降低至8.48 μg/g；反映母质类型的C30藿烷含量由647.36 μg/g降低至51.80 μg/g。

表1 准噶尔盆地莫索湾地区混源油比例判识参数

根据计算结果，盆5井区和盆参2井区原油均以高成熟下乌尔禾组烃源岩贡献为主，贡献比例分别大于80%和60%。以盆5井原油(J1s)为例，其β-胡萝卜烷含量为255.12 μg/g，伽马蜡烷含量为23.73 μg/g，γ-胡萝卜烷含量为86.94 μg/g，Tm含量为23.87 μg/g，C30藿烷含量86.91 μg/g，下乌尔禾组烃源岩贡献比例为95%；以莫10井原油(J1s)为例，其β-胡萝卜烷含量为597.13 μg/g，伽马蜡烷含量为52.48 μg/g，γ-胡萝卜烷含量为198.15 μg/g，Tm含量为66.48 μg/g，C30藿烷含量222.91 μg/g，下乌尔禾组烃源岩贡献比例为64%(图8)。

图8 准噶尔盆地莫索湾地区成熟风城组来源与高成熟下乌尔禾组来源混源油生物标志物定量图

综上所述，莫索湾地区盆5井区原油和盆参2井区原油整体来源相同，以晚期高成熟下乌尔禾组烃源岩贡献为主，混有早期成熟风城组烃源岩贡献。由于原油中风城组烃源岩贡献不同，从而造成不同区块原油地球化学特征表现差异。由图9可见，该区油气成藏特征为：混源特征显著且复杂，并以后期生成的高成熟下乌尔禾组来源油为主。

图9 准噶尔盆地莫索湾地区 盆5井—莫10井油气成藏模式

3 结论

准噶尔盆地莫索湾地区侏罗系储层普遍存在两期油气充注，早期为成熟的风城组烃源岩生成，晚期来源于下乌尔禾组烃源岩，以晚期充注为主；不同区块两期原油混合比例不同，盆5井区原油中下乌尔禾组烃源岩贡献较高，达到80%以上，而盆参2井区原油中下乌尔禾组烃源岩贡献在60%以上。盆5井区原油成熟度整体高于盆参2井区，主要表现为碳同位素更重、金刚烷异构化指标更大、Ts/Tm值更高、水体沉积环境更偏氧化性以及Pr/Ph值更大。