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冀中坳陷苏桥—文安地区原油地球化学特征及油源对比

刘娥  
【摘要】:冀中坳陷是华北地台解体之后形成的一个中生代和新生代断陷盆地,苏桥-文安地区是冀中坳陷主要的油气分布区,含油气层从奥陶系至第三系均有分布,石炭—二叠系的煤系地层及沙河街组沙三段湖相泥岩地层为该区主要的烃源层,煤系地层最厚处(约950m)位于苏桥-文安一线的东侧,向霸县洼槽内逐渐减薄至尖灭;泥岩地层最厚处位于斜坡带西侧的霸县洼槽内,沉积中心处最大厚度约为600m。苏桥-文安地区及其外围区块油气分布广泛,主要为轻质油和凝析油,也有正常密度的原油,甚至还有少量的重质油分布,其地球化学特征差异明显。研究区存在油气混源现象,导致原油地球化学参数或指标发生变化,严重影响原油的成因分类,并油源对比带来一定困难。冀中坳陷苏桥-文安地区原油地球化学特征的详细剖析及油源对比研究,实现了对研究区单源油的精细鉴别,解决长期以来苏桥-文安地区存在的油气源争议,可以为混源油定量识别模式的建立奠定基础,并为这一地区的研究和勘探决策提供重要依据。 本文在总结国内外已经取得的研究成果的基础上,利用常规地球化学分析方法和生物标志物绝对定量、GC/MS检测等技术,详细剖析了研究区原油的物性、族组成、碳同位素组成、生物标志化合物组成、芳烃化合物组成以及成熟度等地球化学特征,典型烃源岩抽提物的族组成、碳同位素组成、生物标志化合物组成以及芳烃化合物组成等地球化学特征,探讨了原油的成因类型,并选择具有生源意义的地球化学参数进行油源对比。主要认识如下: (1)研究区石炭-二叠系煤样姥植比较高(达9.33),Pr/nC17Ph/nC18;低碳数(C19-C21)三环萜烷含量较丰富,且以C21三环萜烷为主峰;C24四环萜烷化合物含量极其丰富; 下第三系湖相泥岩姥植比较低,小于1,Pr/nC17Ph/nC18;三环萜烷含量比煤样中丰富,低碳数(C19-C21)三环萜烷含量较丰富,C19、C20、C21三环萜烷呈递增趋势,三环萜烷中C23三环萜烷为主峰;C24四环萜烷明显偏低。 (2)根据国内外煤成油的地球化学特征,结合冀中坳陷原油和C-P煤系地层中煤岩生物标志化合物,尤其是反映母质类型和沉积环境的化合物组合特征,可将冀中坳陷原油分为煤成油、湖相油和混源油。 (3)研究区煤成油多为凝析油和轻质油,含硫量低;具有饱和烃含量高,而非烃和沥青质含量低的特点,饱和烃含量占绝对优势,均大于80%,饱芳比8,而非烃+沥青质的含量不足5%。 湖相原油一般为正常密度原油,含硫量略高于煤成油;与煤成油相比,湖相原油饱和烃含量有所下降,为71.97%,饱芳比8。 混源油以苏49井和文102-1井原油为代表,二者具有不同的地球化学性质。苏49井为凝析油,饱和烃占绝对优势,高达96.29%,表现出煤成油物性的特征;文102-1井原油属正常密度原油,饱和烃含量仅为50.57%,展示出湖相原油的特征。 (4)研究区煤成油δ13C分布在-27.60%o--26.30%o之间,平均值为-26.8%o,表现出与我国其它煤成油之特征相似。湖相原油δ13C值为-27.9%o,低于煤成油δ13C值。原油δ13C同位素值特征也反映出两种混源油之间的差异,苏49井凝析油δ13C值较重(-26.3%o),与煤成油较接近;而文102-1井原油δ13C值为-28.2‰,与湖相原油相似。 (5)冀中坳陷各类原油中生物标志化合物的含量和组成特征变化较大。煤成油萜烷和甾烷绝对含量一般分别在190-1500μg/g和40-130μg/g;湖相原油以岔33-19井原油为例,分别为3709.06μg/g和2654.56μg/g;混源油以苏49井和文102-1井原油为例,尽管只有二个样品,但它们萜烷和甾烷含量变化大。前者原油萜烷和甾烷绝对含量分别为423.14μg/g和185.92μg/g;而后者原油萜烷和甾烷的含量则高达4258.58μg/g和2759.29gg/g。 煤成油不仅具有较高的姥植比(Pr/Ph2),而且Pr/nC17Ph/nC18;三环萜烷以低碳数(C19-C21)化合物占优势,且C19、C20、C21呈现递减趋势;C24四环萜烷丰富。此外,此类原油的一个鲜明特征是低伽玛蜡烷含量和丰富的C30重排藿烷。 湖相原油Pr/Ph1,且Pr/nC17Ph/nC18;低碳数三环萜烷化合物含量低,且C19、C20、C21呈现递增趋势。这类原油伽玛蜡烷含量丰富,但重排藿烷相对贫瘠。 混源油气相色谱参数具有双重性质,苏49井原油与煤成油相似程度高,而文102-1井与湖相原油相似,其生物标志物参数均介于煤成油和湖相原油之间。 (6)整体而言,研究区原油,无论是煤成油还是湖相原油,亦或两者混源油,各成熟度参数值均显示为来自有机质热演化成熟阶段的成熟原油,计算所得镜质体反射率Re在0.71%~0.99%之间。 (7)根据冀中坳陷烃源岩地球化学特征和原油成因类型,选择具有生源意义的地球化学参数进行对比研究。可以得知,下第三系泥岩与岔33-19井湖相原油有很好的亲缘关系,而石炭-二叠系煤系烃源岩则与苏402井煤成油具有较强的相似性。


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