第五章 第二节 溱潼凹陷未熟油特征及分布规律Word文档下载推荐.docx

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1900

2600

2700

2100

2250

2800

门限温度，℃

80

85

89

92

86

91

95

地温梯度，℃/100m

2.85-3.12

2.66-3.93

2.20-4.00

3.6-4.0

2.04-4.25

1.67-3.72

虽然不同学者对不同地区未熟-低熟油的判识参数选择略有差别，但总的研究发现，C29甾烷立体异构化参数是定量判识原油成熟度的有效指标。

因此，可将Ｃ29甾烷20Ｓ/（20Ｓ+20Ｒ）<

0.33（0.31），C29甾烷αββ/（ααα+αββ）<

0.34（0.29）作为判识低熟油的界限（Ⅰ区，图5-2-2），Ⅰ区内的甾烷异构化参数范围分别0.23~0.29和0.24~0.28，而该值与“九五”攻关成果确认的低熟—未熟油判别标准相符合，可以确认部分原油达到了低熟油的范畴，即：

外斜坡的殷庄油田殷2井E2d1段和S183井E1t1，断阶带的角墩子油田S228井E2d1段和草舍油田S120井E2S1段以及坡垒带的茅山油田的S168E1f3段的原油。

总体来看，溱潼凹陷原油甾烷异构化程度普遍偏低，对于Ⅱ区的原油，则主要体现为低熟油与成熟油的混合特征。

通过和烃源岩的进一步对比发现，溱潼凹陷低熟油主要是来自断阶带和斜坡带的阜宁组，大部分是通过断层运移、聚集成藏；

仅有少量是以自生自储为主。

根据以上所划分标准，溱潼凹陷低熟原油和烃源岩分布比较广泛，除了斜坡带茅山油田阜三段原油成熟度较低，大部分属于低熟油外，在断阶带祝庄油田S260、S255井阜二段、阜三段、阜四段和泰一段，淤溪油田S153井阜二段、阜三段、阜四段和泰一段和草舍S120井阜二段和阜三段原油成熟度较低，部分处在低熟油的范围。

斜坡带许庄S259井阜三段，边城油田S257井阜三段，叶甸地区S256井阜二段、阜四段，戴南油田S263B和S287阜二段和阜三段及台南S217井阜二段和阜三段也分布有低熟油。

甲基菲指数MPI1值在0.24～0.64之间，按照Radke的换算公式，换算的镜质体反射率Ro介于0.54%～0.63%之间，对于上述所判断出的断阶带和斜坡带的低熟油来说，充分显示出其未熟、低熟的特征。

另外，各样品的三芴系列含量很低，无论在断阶带，还是斜坡带，硫芴含量普遍高于氧芴。

一般说来，在低熟条件下，用三芴相对含量判识氧化还原环境较为可靠，因为在强还原环境中，硫取代了其基本骨架五圆环中化学活性较强的C-9碳原子而成硫芴，若在氧化环境的滨浅湖和沼泽成煤环境中易被氧化成为氧芴。

因此溱潼凹陷低熟油主要形成于偏还原的沉积环境。

图5-2-2原油（油砂抽提物）成熟度判识

二、低熟油的生物标志物组成特征及成因机制

与成熟油相比较，低熟油的化学组成更为复杂多变。

（一）低熟油族组成特征

族组成是原油烃类组成和成因类型的宏观反映。

溱潼凹陷低熟油与其它演化程度偏低的低熟油不同，具有自身特点，表现为饱和烃含量偏高（50%~65%），极性组分“非烃+沥青质”含量较低（15%~35%）的特点（表5-2-2、图5-2-3）。

由于非烃+沥青质的百分含量与C29甾烷20Ｓ/（20S+20R）参数之间存在负相关的关系，因而将它作为成熟度的又一重要判识参数，界定低熟油的比值范围为15%～30%，由此也进一步验证了对上述低熟油的判识。

此外，与成熟原油相比，饱和烃/芳烃稍高（2.69～5.50），同时低熟油非烃/沥青质（>

2.5%）相对较高，这是其低演化的重要标志，因为在成熟原油中该比值通常小于3（王铁冠等，1995）。

造成这一差异的主要原因与低熟油的形成与生物类脂物的早期转化成烃有关（黄第藩等，1987）。

表5-2-2溱潼凹陷低熟油族组成

油田

井号（层位）

族组成

饱和烃/芳烃

非烃/

沥青质

非烃+沥青质

饱和烃（%）

芳烃（%）

非烃（%）

沥青质（%）

角墩子

S228（E2d1）

64.06

15.36

18.49

1.82

4.27

10.30

20.11

草舍

S120（E2S1）

51.13

10.53

29.32

5.26

4.86

5.53

34.5

茅山

S168（E1f3）

41.38

10.34

37.93

8.62

4.10

4.40

46.55

殷庄

殷2（E2d1）

50.90

18.92

11.26

4.50

2.69

2.50

15.76

S183（E1t1）

66.26

12.20

14.23

1.63

5.50

8.81

15.86

图5-2-3溱潼凹陷未熟-低熟油样品的族组成图

（二）饱和烃馏分组成特征

图5-2-4不同低熟油饱和烃馏分色谱特征

低熟油饱和烃馏分的烃类组成与成熟原油并没有本质区别，主要由各种链烷烃（正烷烃、支链烷烃和类异戊二烯烷烃）和各种环状烷烃（甾烷和萜烷）组成。

而差异主要体现在各类化合物的分布形式上。

1．正烷烃

一般来说，原油成熟度越高，正烷烃含量相应增加。

从原油饱和烃中较轻的馏分如正构烷烃的缺失来看（图5-2-4），该区部分原油遭受过水冼和生物降解作用，可能与第三系油藏较浅的埋深有关。

由于沉积环境、原始母质及相对演化程度上的不同，所造成的不同低熟油正构烷烃分布形式上的差异是显著的。

从低熟油总体的正构烷烃分布特征来看（表4-2-3），其原始生烃母质富集层的类型是低等生物菌藻类和细菌生源为主。

表5-2-3低熟油饱和烃分布特征

构造带

井号

碳数分布

主峰碳

Pr/Ph

Pr/nC17

Ph/nC18

OEP

沉积环境

坡垒带

S168Ef3

C13～C36

C17、C25

0.44

0.97

2.47

1.06

半咸水

外斜坡

殷2Ed1

C12～C38

C17、C20

1.00

0.63

0.61

1.07

微咸水

S183Et1

C25、C27

0.72

0.89

S228Ed1

C15～C38

C25

0.47

0.80

1.34

1.10

S120ES1

C14～C36

0.77

1.02

1.89

1.09

2．单甲基支链烷烃

单甲基支链烷烃包括异构（2-甲基）、反异构（3-甲基）和中间取代（X19化合物）的支链烷烃，具有异构>

反异构>

X化合物特点，该特点与我国其他地区低熟油分布特征一致。

单甲基支链烷烃主要存在于细菌（Holzer等，1979）和高等植物中，由于细菌生源的单甲基支链烷烃不具有奇偶碳数优势，因此从溱潼凹陷低熟油的检测结果来看，大多应属于细菌蜡生源产物。

3．类异戊间二烯烷烃

我国低熟油的一个明显特征是类异戊二烯烃中植烷优势较强，尤其在强还原、高盐度的环境下。

当然，不同成因造成低熟油Pr/Ph值不尽相同，因为该值与烃源岩生源构成和沉积环境双重因素密切相关。

据王铁冠等（1995），不同成因的低熟油具有明显不同的Pr/Ph值，半咸水-咸水环境的Pr/Ph<

0.5；

淡水-微咸水湖相环境为0.5~2.0；

异常高的比值则与煤系地层形成的低熟油密切相关。

虽然已有研究表明（KennethE，1995），在生油窗内的样品，高的Pr/Ph值（>

3.0）指示着氧化条件下陆源有机质的输入，而低的Pr/Ph值（<

0.6）指示有机质形成于还原环境，但对界于0.8～2.5之间的比值，若没有确凿的证据，不要把该比值作为判断古环境的标志，因为，在不同的环境中w（Pr）/w（Ph）值变化范围并不是一致的，其影响因素较多，如姥鲛烷和植烷的来源及成岩作用的影响等。

因此，使用w（Pr）/w（Ph）值这一参数时，还应结合其他标志（如伽马蜡烷指数）进行综合分析。

对于溱潼凹陷的低熟油来说，Pr/Ph为0.44~1.00，总体体现了微咸水-半咸水的沉积环境。

4．胡萝卜烷系列

类胡萝卜素稳定性较低，在沉积过程中极易遭到氧化破坏。

溱潼凹陷低熟油中普遍存在类胡萝卜烷系列及β-胡萝卜烷，但丰度不高（图5-2-5）。

这些化合物的存在还表明，烃源岩有机质输入与色素生源有关，并具有较好的沉积保存条件。

5．环状萜烷类

（1）倍半萜烷类

是三个异戊二烯（半萜）的聚合物，这类化合物目前大多用于说明有机质的来源或原油的

图5-2-5低熟油的类胡萝卜烷及β-胡萝卜烷（m/z125）质量色谱图

（1~5：

C18~C22类胡萝卜烷；

6~11：

C24~C29类胡萝卜烷）

成因类型。

早期报道存在于源自高等植物的树脂和香精油中，被认为是陆源植物的生物标志物，如桉叶油烷，碳数组成为C15。

后来发现，其分子结构与8,14-断藿烷相关，因此，C14～C16补身烷系列又被认为是具有细菌生源意义的生物标志物。

最近的研究表明，8α（H）升补身烷与8β（H）升补身烷比值与烃源岩埋深和Ro之间的关系存在良好的负相关，由此也反映出该比值在未成熟—低成熟阶段是个好的成熟度指标（汪立群，2005）。

溱潼凹陷普遍检测到了具有细菌生源意义的补身烷系列（图5-2-6），但未检测到桉叶油烷，由此认为，该凹陷低熟油的形成，细菌生源有一定贡献或存在细菌对有机质的改造作用。

总之，细菌在原油形成过程中起到一定作用。

另外，角墩子油田S228井生物降解非常严重，只检测到8β（H）-补身烷和8β（H）-升补身烷。

表5-2-4倍半萜烷类综合鉴定表

序号

分子式

相对分子量Mr

化合物名称

1

C14H26

194

C14，倍半萜烷

2

C14-二环烷

3

C15H28

208

4，4，8，8，9-五甲基十氢化萘

4

C15，倍半萜烷

5

C15H24

204

δ-杜松烯

6

370

4，4，8，9，9-五甲基十氢化萘

7

8β（H）-补身烷

8

9

8α（H）-补身烷

10

C16H30

222

8α（H）-升补身烷

11

8β（H）-升补身烷

图5-2-6殷2井原油倍半萜烷质量色谱图

（2）三环萜烷（m/z=123和m/z=191）和四环萜烷

二萜类是可靠的高等植物（树脂）生源标志物，在溱潼凹陷原油中只检测到的海松烷和松香烷化合物，但含量极低，表明高等植物对低熟油形成的贡献不大。

三环萜烷被认为来自菌、藻类，在研究区原油样品中普遍存在，且含量较为丰富，碳数范围为Ｃ19～Ｃ26，以13β（Ｈ），14α（Ｈ）-构型为主，而13α（Ｈ），14α（Ｈ）-构型的丰度较低，在C19~C24之间的略有双峰出现，应该指示样品的成熟度不高。

检出的四环萜烷主要为C24、C25-17,21断藿烷和C27-8，14断藿烷（图5-2-7），与藿烷一样，同为细菌生源。

另外，还检出了羊毛甾烷（图5-2-8），一般认为，羊毛甾烷是生物体中羊毛甾醇的成岩作用产物，存在于被子植物（单子叶和双子叶）、裸子植物、鞭毛藻类、硅藻类、真菌和原生动物；

但也可能是来自成岩过程中角鲨烯环化形成甾醇的中间产物（chenetal.，1989，Chaffeeetal.，1991）。

至今为止，在较淡水沉积岩和非常咸水沉积岩中尚未检测出该化合物，因此，羊毛甾烷在地质体中的存在具有较强的环境指示意义。

羊毛甾烷的存在，还表明了溱潼凹陷原油的母岩成熟度较低这一事实，因为当Ro≥0.63%时，羊毛甾烷就基本消失了。

图5-2-7S120井三环萜烷和四环萜烷分布

图5-2-8羊毛甾烷质量色谱图

（3）三萜类化合物

检测到的三萜类几乎全部由藿烷系列和伽马蜡烷组成（图5-2-9、表5-2-5），且异常丰富，奥利烷含量较低。

未检出藿烯类化合物，表明细菌生物生源产物对原油的重要贡献。

图5-2-9低熟油中五环三萜烷质量色谱图

C27三降藿烷的3种异构体的热稳定性顺序为Ts>

Tm>

17β（H）-。

若Tm化合物大量存在说明此时有机质成熟度较低，Tm主要来自可溶有机质和干酪根低温热降解产物，特别高的Tm/Ts说明新产生的Tm向Ts的转化程度很低。

本区低熟油Ts均小于Tm。

伽马蜡烷/C30藿烷比值范围为0.26～0.51，而较高的伽马蜡烷/C30藿烷值是微咸-半咸水环境烃源岩的重要标志（宋一涛，2004）。

（6）甾烷类化合物

许多学者认为，4-甲基甾烷、甲藻甾烷、C31～C35升藿烷主要与浮游藻类有关，指示着沟鞭藻生源输入的贡献，但甲藻甾烷丰度极低（表5-2-6，图5-2-10，图5-2-11）。

另外，存在微量的脱A-胆甾-13（17）-烯。

表5-2-5三萜类化合物综合鉴定表

C27H46

18α（H）-22,29,30-三降新藿烷（Ts）

C30H52

412

C30萜烷

17α（H）-22,29,30-三降藿烷（Tm）

17β（H）-22,29,30-三降藿烷

C29H50

398

17α（H）,21β（H）-30-降藿烷

18α（H）-30-降新藿烷（C29Ts）

18α（H）-重排藿烷

17β（H）,21α（H）-30-降莫烷

18α（H）–奥利烷

17α（H）,21β（H）-藿烷

C29H52

17β（H）,21β（H）-30-降藿烷

12

17β（H）,21α（H）-莫烷

13

C31H54

426

17α（H），30-升重排藿烷

14

17α（H）,21β（H）-30-升藿烷（22s）

15

17α（H）,21β（H）-30升藿烷（22R）

16

伽马蜡烷

17

17β（H）,21α（H）-30-升莫烷（20R）

18

C32H56

440

17α（H）,21β（H）-30,31-二升藿烷（22S）

19

17α（H）,21β（H）-30,31-二升藿烷（22R）

20

17β（H）,21β（H）-30,31-二升莫烷

21

C33H58

454

17α（H）,21β（H）-30,31,32-三升藿烷（22S）

22

17α（H）,21β（H）-30,31,32-三升藿烷（22R）

23

17β（H）,21α（H）-30,31,32-三升莫烷（22S）

24

17β（H）,21α（H）-30,31,32-三升莫烷（22R）

25

C34H60

468

17α（H）,21β（H）-30,31,32,33-四升藿烷（22S）

26

17α（H）,21β（H）-30,31,32,33-四升藿烷（22R）

27

17β（H）,21α（H）-30,31,32,33-四升莫烷（22S）

28

17β（H）,21α（H）-30,31,32,33-四升莫烷（22R）

29

C35H58

482

17α（H）,21β（H）-30,31,32,33,34-五升藿烷（22S）

30

17α（H）,21β（H）-30,31,32,33,34-五升藿烷（22R）

表5-2-6甾类化合物鉴定表

C21H36

288

孕甾烷

C22H38

302

升孕甾烷

C27H48

372

5α（H）,13β（H）,17α（H）-重排胆甾烷（20S）

5α（H）,13β（H）,17α（H）-重排胆甾烷（20R）

C26H46

358

C26-甾烷

5α（H）,14α（H）,17α（H）-胆甾烷（20S）

7A

5β（H）,14α（H）,17α（H）-粪甾烷（20R）+5α（H）,14β（H）,17β（H）-异胆甾烷（20R）

7B

400

13β（H）,l7α（H）-24-乙基重排胆甾烷（20S）

8A

5α（H）,14β（H）,17β（H）-胆甾烷（20S）

8B

C28H50

386

13α（H）,17β（H）-24-甲基重排胆甾烷（20R）

5α（H）,14α（H）,17α（H）-胆甾烷（20R）

13β（H）,17α（H）-24-乙基重排胆甾烷（20R）

13α（H）,17β（H）-24-乙基重排胆甾烷（20S）

5α（H）,14β（H）,17β（H）-4-甲基胆甾烷（20S）

5α（H）,14α（H）,17α（H）-24-甲基胆甾烷（20S）

14A

5β（H）,14α（H）,17α（H）-24-甲基粪甾烷（20R）

14B

5α（H）,14β（H）,17β（H）-24-甲基胆甾烷（20R）

15A

4α-甲基胆甾烷

15B

5α（H）,14β（H）,17β（H）-24-甲基异胆甾烷（20S）

5α（H）,14α（H）,17α（H）-24-甲基胆甾烷（20R）

5α（H）,14α（H）,17α（H）-24-乙基胆甾烷（20S）

4-甲基甾烷

19A

5α（H）,14β（H）,17β（H）-24-乙基胆甾烷（20R）

19B

5β（H）,14α（H）,17α（H）-24-乙基粪甾烷（20R）

4α-甲基，24-甲基胆甾烷

5α（H）,14α（H）,17α（H）-24-乙基胆甾烷（20R）

4β-甲基，24-甲基胆甾烷

C30H54

414

4α-23，24-三甲基胆甾烷异构体

4α-甲基，24-乙基胆甾烷

4β-23，24-三甲基胆甾烷异构体

4β-甲基，24-乙基胆甾烷

图5-2-11S168井E1f3原油饱和烃4-甲基甾烷、甲藻甾烷（m/z231）质量色谱图

图5-2-10S168井阜三段（E1f3）原油甾烷质量色谱图

（三）芳烃馏分

芳烃馏分是溱潼凹陷低熟油（油砂）可溶有机质中一个重要馏分，约占氯仿沥青“A”的10%～19%。

溱潼凹陷低熟油（油砂）的芳烃馏分组成中有常规的烷基苯系列、萘系列、菲系列、芘和

等化合物。

而样品中最丰富是菲系列，菲系列的生源尚不明确，但藻类是菲系列化合物的主要生源之一。

其次为惹烯、荧蒽、芘和

（图5-2-12，5-2-13）以及脱羟基维生素E和一些具有明确生源意义的化合物，如芳构化萜烷、芳构化甾烷、卡达烯、西蒙内利烯和微量的降西蒙内利烯等。

惹烯在低熟油的芳烃馏分中体现了较高的含量。

有研究认为惹烯、卡达烯和西蒙内利烯都是典型的树脂类化合物，他们的存在表明有陆源高等植物生源的输入。

需要提出的是，S228井的RIC图中最高峰为

，通过鉴定及与当地实际地质情况结合，认为该化合物应该为氘替代了

中氢原子，而这种化合物主要在实验室中合成，在自然界中并不存在，是实验过程中人为因素造成，并非样品真实情况的反映。

图5-2-12部分低熟油中芳烃馏分相对含量分布图

1．脱羟基维生素E

图5-2-13部分低熟油中芳烃总离子流图

脱羟基维生素E可以作为成熟度及沉积环境的有效判识标志。

溱潼凹陷低熟油维生素E分布形式基本相同，具有α＞＞β型式，而位于断阶带S183井和S228井则体现出了更为相似的维生素E分布形式（图5-2-14）。

Sinning