晋县凹陷原油地球化学特征

如题所述

一、生物标志物分布与组成

晋县凹陷产出的原油比较特殊,它具有相对密度高(>1),粘度高和含硫量高(>1)的特点。就其生物标志物分布特征而言,主要呈现出两种情况:其一是富含C21、C22孕甾烷系列(>10%)和伽马蜡烷,如赵7、赵102和赵42-3井原油;其二是C21、C22孕甾烷(<1%)和伽马蜡烷含量均较低,如赵8井原油(图8-12)。此外,这些原油与前述的晋县凹陷盐湖相烃源岩一样,甾烷异构化程度高,C29甾烷两成熟度参数已达到平衡终点,显示出成熟原油的特征。此时仍采用甾烷成熟度参数已难以区分不同原油的相对成熟度高低。这些原油与那些甾烷异构化程度高的烃源岩聚集在一起,而与那些典型的未成熟烃源岩存在显著差异(图8-13),反映出它们之间存在成因联系。

图8-12 晋县凹陷原油甾烷(m/z217)、单芳甾烷(m/z253)和三萜烷(m/z191)分布特征

值得注意的是在这些甾烷异构化程度很高的原油中,大多存在丰富的热稳定性欠佳的单芳甾烷,其中赵7、赵41-1井原油中单芳甾烷的浓度大于6μg/mg油,较江汉盆地的典型未成熟油高出一倍多,但赵8井原油单芳甾烷浓度则不到1.0μg/mg油,这是一个异常现象。因为在正常情况下,当C2920S/(20S+20R)>0.40 时,单芳甾烷浓度含量会急剧下降直至消失,由此也表明这些原油所经历成熟度还没有达到使单芳甾烷消失的程度,但赵8井原油成熟度可能相对较高。比较四个原油甲基菲指数则可发现,赵7、赵102和赵41-3井原油中MPI1分别为0.42、0.36和0.37,而赵8井原油则达到0.63,由此参数得到的折算反射率Rc分别为0.65、0.62,0.62和0.78,这更进一步表明赵8井原油的成熟度较其他三个原油高。从成熟度上,前三个原油应属低熟油,而非未成熟油,赵8井原油属成熟油。由此可以发现,在甾烷异构参数难以反映原油成熟度的情况下,单芳甾烷的绝对浓度和甲基菲指数以及折算反射率则是有用的成熟度指标。

图8-13 晋县凹陷原油与烃源岩之间甾烷异构化参数关系图

如果把晋县凹陷与江汉盆地的原油进行对比,则可发现它们在生物标志物分布与组成特征以及绝对浓度上均存在很大差异。如图8-14所示,晋县凹陷表现出植烷优势相对较弱,伽马蜡烷含量较低,C27甾烷不丰富的特征,而江汉盆地原油恰与此相反,呈现出植烷优势强烈,高含量的伽马蜡烷和丰富C27甾烷。在各类生物标志物和芳烃化合物绝对浓度上,晋县凹陷原油中各类生物标志物的浓度普遍较高,如藿烷、甾烷和单芳甾烷的浓度较江汉盆地未成熟油还高,在芳烃组成中硫芴、萘、菲和三芳甾烷的浓度也普遍较江汉盆地原油高,唯有烷基色瞒的浓度低于江汉盆地原油(图8-15)。需要指出的是在晋县凹陷那些富含地质构型甾烷的原油和烃源岩中烷基色瞒均不发育,这可能说明两个问题,其一是这类特殊的沉积环境不利于能提供烷基色瞒的生物的生长发育;其二是这些烃源岩和原油所经历的演化程度已足以使热稳定性很低的烷基色瞒丰度急剧下降直至消失了。就两盐湖环境原油甾烷异构化参数而言,晋县凹陷原油明显高于江汉盆地原油(图8-16),但这并一定说明晋县凹陷原油的成熟度较江汉盆地原油的成熟度高很多,因为在晋县凹陷这一特殊的地质条件下甾烷异构化作用的速度快且相当彻底。由此可见,对于盐湖沉积环境不能一概而论,而应该具体问题具体分析,因为任何地质过程的差异性都是难以用常规观点去衡量的。

图8-14 晋县凹陷与江汉盆地原油生物标志物组成特征关系图

图8-15 晋县凹陷与江汉盆地原油各类生物标志物和芳烃化合物绝对浓度关系图

图8-16 晋县凹陷与江汉盆地原油甾萜烷成熟度参数关系图

二、晋县凹陷原油非烃分布与组成

在晋县凹陷原油的非烃馏分中也检测到了烷基咔唑和烷基苯酚类化合物,图8-17则是这两类化合物在不同原油中的分布特征。显然,成熟度较高的赵8井原油不同于其他三个成熟度相对较低的原油,主要表现为在烷基咔唑组成中1,8-二甲基咔唑的丰度高,烷基苯酚组成仅检测到C0-C1取代的烷基苯酚,没有检测到C2以上取代的烷基苯酚异构体,而其他三个原油中烷基咔唑和烷基酚的分布特征较为相似,显示出成因上的可比性。在这两类化合物的绝对浓度上,赵8井原油烷基咔唑化合物的浓度高达192.04 ng/mg油,而其他三个原油中这一类化合物的含量小于25 ng/mg油,而烷基苯酚的浓度则表现为赵8井(2.0ng/mg油)低于其他三个原油(4~8ng/mg油)。晋县凹陷不同原油中这两类化合物浓度的变化也遵循成熟度高的原油中富含烷基咔唑贫烷基苯酚,而成熟度低的原油中贫烷基咔唑富烷基苯酚的规律。

与江汉盆地原油相比,晋县凹陷原油中不仅烷基咔唑和烷基苯酚的浓度低,而且分布特征也存在一定差异(图5-30、5-31),由此反映出不同盐湖环境中产出的原油在非烃组成上也是不同的。

综上所述,尽管江汉盆地和晋县凹陷同属盐湖环境,但是在不同盐湖环境中形成的烃源岩和由此烃源岩生成的原油在生物标志物、芳烃化合物以及非烃分布与组成特征及绝对浓度上均存在很大差异,这一差异是沉积环境的物理化学条件和古生态特征的不同造成的。因此,盐湖环境的石油勘探应该注意到盐湖环境特殊的地质条件(古水文、古生物等),具体问题具体分析,只有这样才能有效地指导石油勘探。江汉盆地与晋县凹陷原油地球化学特征的对比见表8-5。

表8-5 江汉盆地与晋县傲陷原由地球化学特征对比表

续表

图8-17 晋县凹陷原油烷基咔唑(a)和烷基苯酚;(b)分布特征

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