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济阳坳陷原油分子及其稳定同位素地球化学特征研究

张玉娇  
【摘要】:东营凹陷和沾化凹陷作为济阳坳陷油气资源最富集的次级构造单元,具有极高的勘探潜力。由于渤海湾盆地经历了多期构造运动,伴随有油气的生成、运移和成藏,使得该地区油气源对比具有复杂性。前人研究表明东营凹陷和沾化凹陷的烃源岩主要来源于古近系沙河街组的沙四段、沙三段和沙一段。对油气储层及其对应烃源岩的确认和分布关系,直接影响到油气资源的预测和勘探方向,因而对东营凹陷和沾化凹陷原油的纵向深入研究和横向对比,对济阳坳陷的油气勘探具有现实意义。本论文在总结前人研究基础上,利用油气地球化学分析和GC/MS、GC-IRMS检测技术对东营凹陷和沾化凹陷共计102个原油样品进行了系统的分子有机地球化学特征研究。其中,对19个遭受生物降解的原油通过尿素络合进行了分离处理,确保这些样品的正构烷烃和异构烷烃达到单体碳同位素检测限且不受UCM鼓包的影响。对102个样品所做的分析包括原油族组成,饱和烃和芳烃生物标志化合物的组成特征,正构烷烃和异构/环烷烃的单体碳同位素组成特征,探讨了两个凹陷原油各自的母质来源和沉积环境以及成熟度。东营凹陷饱和烃明显高于沾化凹陷的饱和烃含量,两个凹陷的芳烃组分含量很接近,非烃组分东营凹陷比沾化凹陷较高,沥青质组分沾化凹陷比东营凹陷高。两个凹陷的CPI变动范围都1.2,原油正构烷烃中奇偶优势不明显。其次,二者正构烷烃系列碳数分布范围为n-C_(12)~n-C_(37),呈单峰态和双峰态分布,主峰碳以C_(23)-C_(24)或C_(25)~C_(27)为主。东营凹陷的样品都呈植烷优势,而沾化凹陷的样品部分是植烷优势,部分是姥鲛烷优势,说明两个凹陷的生油环境有所不同。虽然两个凹陷都有遭受生物降解的样品,但是降解效果明显不同:东营凹陷被生物降解后的样品以植烷为主峰,姥鲛烷以及其它类异戊二烯烷烃次之,甾类和藿类化合物相对含量较低;而沾化凹陷受到生物降解以后的样品,类异戊二烯烷烃相对含量较低,饱和烃中残余化合物以C_(30)藿烷为主峰,其它藿类化合物次之。这说明沾化凹陷生物降解作用更强,可能是由于区域差异导致的微生物不同,或者原油性质的不同导致最终生物降解的程度有很大差异。根据原油饱和烃、芳烃、单体烃碳同位素中多项地球化学指标特征,东营凹陷原油的烃源岩有机质主要以藻类为主,陆源高等植物和藻类混合来源为辅,沉积于强还原性环境,水体含盐度不等,主要沉积于淡水湖、半咸水湖、咸水湖;沾化凹陷原油的烃源岩有机质主要以陆源高等植物和藻类混合来源为主,纯藻类或纯陆源高等植物来源不多,大部分沉积于强还原性环境,少部分沉积于弱还原性环境,主要分布于咸水-半咸水湖环境。利用东营凹陷和沾化凹陷各31个原油样品的35个地球化学指标,通过R语言实现了对两个凹陷原油样品的地球化学特征开展主成分分析与聚类分析,将东营凹陷原油样品划分为5个族群I-V,将沾化凹陷原油样品划分为4个族群I-IV。通过对比两个凹陷原油地球化学特征以及沙河街组四段、三段、一段烃源岩地球化学特征,结果表明东营凹陷原油族群I、IV、V,可能来源于沙四段源岩,原油族群III可能来源于沙三段源岩,原油族群II具有混源特征;沾化凹陷原油族群I可能来源于沙四段源岩,原油族群II、IV可能来源于沙三段源岩,原油族群III具有混源特征。利用生物降解原油样品的单体烃同位素与碳同位素平均值,做相似性比较,沾化凹陷和东营凹陷生物降解原油样品可划分进不同的原油族群,表明碳同位素特征与原油分子特征一样,可反映油源信息并进行族群划分。本文综合利用计算机程序语言、数学统计学原理、油气地球化学特征研究方法,化学计量法等多种研究方法,多学科交叉,对东营凹陷和沾化凹陷的原油样品进行了系统的族群划分。原油族群的划分结果,可为油气勘探提供一定的参考信息。


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