顺北油田1号断裂带奥陶系原油地球化学特征

高晓歌，吴 鲜，洪才均，文山师

（1．长江大学，湖北荆州 434023；2．中国石油西北油田分公司勘探开发研究院）

1 研究区地质概况

顺北油田位于塔里木盆地顺托果勒低隆，西邻阿瓦提坳陷，东为满加尔坳陷，顺北1号断裂带位于顺托果勒低隆北部，断穿，断裂长约 24 km，为北东向左行走滑断裂，平面几何分段性强。地层缺失侏罗系，白垩系、二叠系、石炭系、泥盆系、志留系存在不同程度缺失，奥陶系中-下统碳酸盐岩是主要目的层。2013年顺北1井奥陶系一间房组酸压测试获 1.5 m3轻质原油， 2015～2016年顺北1-1H井等8口井均获得高产工业油气流，证实了断穿基底的深大断裂具有控藏、控富集的作用，但对于油气的来源和成藏条件仍不清楚。本文通过分析顺北1号走滑断裂带上获得的油气地球化学数据，结合钻井资料、生产资料、温压测试资料，研究走滑断裂带油气成藏机理，为勘探开发提供一定的依据。

2 原油地球化学特征分析

2.1 原油物理化学性质

顺北1号断裂带气油比362～469，地面原油密度 0.770～0.811 g/cm3（20 ℃），平均 0.795 g/cm3，动力黏度 2.04～3.40 mPa·s（50 ℃）；含硫量0.088%～1.220%，平均 0.110%；含蜡量 3.19%～9.90%，平均5.45%；初馏点56.9 ℃～80.0 ℃，平均为 69.3 ℃，属于低凝固点、高初馏点、低黏度、高含蜡、低含硫的挥发性原油（表1）。

表1 顺北1号断裂带地面原油数据统计

2.2 原油母质类型

顺北1号断裂带奥陶系原油饱和烃Pr/Ph值为0.943～1.009，表明母质来源于还原-强还原性的沉积环境。芳烃中芴含量5%～53%，硫芴含量42%～94%，氧芴含量0.2%～5.0%，二苯并噻吩、硫化氢含量均比周边高，硫芴含量占绝对优势，表明原油母质主要处于高盐度或强还原环境。综合以上分析，顺北1号断裂带奥陶系原油母质形成于偏强还原条件的海相沉积环境[1]。顺北1号断裂带奥陶系原油饱和烃色谱 C21-/C22+为 2～7，轻质组分占明显优势，表明原油的有机质丰度较高；C21+22/C28+29为2.758～7.216，表明母质的有机质类型好。

C29规则甾烷表现为中高含量（30%～65%），比北部低；C28规则甾烷含量相对较高（24%～28%），即母质来源于浮游植物的成分要高些，这可能与顺北地区下伏烃源岩所处的原始环境水温较高有关，有利于浮游植物的沉淀；但总体显示主体原油主要是浮游植物、藻类为主的母质来源。顺北1号断裂带原油规则甾烷呈典型的不对称“V”字型分布，三环萜烷 C21/C23为 0.51～0.54，C23三环萜烷占明显优势（表2），为海相原油特征。

顺北、跃进、托甫台奥陶系原油轻烃组成中反映母质类型的甲基环己烷指数（MCH）都相对集中（25%～45%），北部邻区的跃进地区奥陶系原油母质以Ⅰ型为主，少量Ⅱ1型，托甫台地区南部奥陶系原油母质以Ⅰ型、Ⅱ1型为主。顺北1号断裂带奥陶系原油MCH分布于 30%附近，生油条件相对北部地区更优越。综合分析表明，顺北1号断裂带奥陶系原油为海相环境下的浮游植物、藻类为主的有机质演化生成的海相原油（图1）。

2.3 原油成熟度

表2 顺北1号断裂带奥陶系原油饱和烃色质参数

图1 顺北1区1号断裂带及周缘奥陶系原油轻烃组成特征

图2 顺北1号断裂带奥陶系原油芳烃组成成熟度判别

图3 顺北1号断裂带奥陶系原油饱和烃色谱

顺北1号断裂带奥陶系原油成熟度高、含硫高，导致三降霍烷系列化合物和二苯并噻吩化合物指标失真。本文主要以萘、菲系列化合物作为研究原油成熟度的主要指标。顺北1井区原油均为高成熟原油，比北边的跃参、托普台原油成熟度更高。顺北1号主干断裂带原油相对附近的次级断裂带上的顺北1井原油成熟度更高，表明1号主干断裂带是油气充注的优势区，晚期高成熟油气充注强度相对次级断裂带更强，是油气富集的有利区（图2）[2-4]。

2.4 原油保存条件分析

顺北1号断裂带原油饱和烃色谱为单峰前峰型，主峰碳为nC12～nC15，谱图基线平稳（图3），未见明显“鼓包”，表明原油未经历明显的水洗和生物降解等作用[5-7]。前人对塔里木盆地塔河油田奥陶系原油研究表明，25-降藿烷系列化合物的出现是原油遭受生物降解的标志[8-9]。顺北1号断裂带奥陶系原油藿烷化合物统计结果表明，均未检出25-降藿烷系列化合物，表明顺北1号断裂带原油保存条件良好。

3 油源对比分析

顺北1号断裂带及周缘奥陶系原油伽马蜡烷指数（伽马蜡烷/C30藿烷、G/C30H）与C24四环萜烷/C26三环萜烷比值（C24TeT/C26TT）的关系表明，原油中的伽马蜡烷指数较高（G/C30H＞0.1）、C24四环萜烷/C26三环萜烷值较低（C24TeT/C26TT＜1.5），显示具有较高盐度的还原环境，母质类型主要以藻类、细菌为主。与塔里木台盆区塔东2井寒武系烃源岩分布区间相似。顺北地区奥陶系原油和肖尔布拉克剖面的寒武系黑色页岩抽提物饱和烃色质m/z191，m/z217谱图进行对比，露头烃源岩由于暴露，成熟度与原油成熟度存在较大差异，但三环萜烷和甾烷等系列标志化合物仍具有较好的相似性，综合指示油源为本地寒武系玉尔吐斯组烃源岩（图4）[10-11]。

图4 顺北奥陶系原油与肖尔布拉克寒武系玉尔吐斯组黑色页岩质谱对比

4 油气运移路径

顺北1号断裂带具有明显的断裂控储、控藏特征。塔河地区一间房组顶面为角度不整合古风化壳面，为油气的侧向运移提供了优势通道；但顺北地区一间房组顶面为一整合界面，不具备油气侧向运移的条件，平面上油气充注路径效果较差，没有明显充注点。但是，钻井、生产动态、温压动态资料指示油气运移路径以沿断裂垂向运移为主。录井资料显示，一间房组-鹰山组均有较好的油气显示，表明垂向上都经历过油气充注过程。从生产特征方面分析，断穿基底主干断裂带相对附近次级断裂带产量更高，原油成熟度更高，晚期高成熟油气充注程度更高，表明主干断裂以垂向油气充注为主，次级断裂以横向调整充注为主。温压动态资料分析表明，顺北1号断裂带油藏中部的流温和静温差5～13 ℃，按地温梯度 1.94 ℃/100 m推算，油藏中深以下270～656 m参与供给（表3）。近期完成测试的顺北1-10H井获高产挥发性原油，表明流温资料识别油藏动态是可信的。因此，顺北地区奥陶系油气以垂向运移为主，断穿基底的深大断裂是油气垂向运移的主要通道。

5 结论

（1）顺北1号断裂带奥陶系油藏为高气油比未饱和挥发性油藏，原油母质主要以强还原沉积环境下的海相浮游植物、藻类为主，干酪根为Ⅰ型，有机质类型为腐泥型。

（2）顺北1号断裂带奥陶系油源为本地寒武系玉尔吐斯组烃源岩，油藏中深开发动态流温逐渐增大，表明油藏横向面积小，沿断裂带纵向分布，断穿基底的断裂是油气垂向运移的主要通道。

（3）顺北1号断裂带原油保存条件良好，原油处于高成熟演化阶段，成熟度相对北部的跃进、托普台南、塔河主体区原油成熟度更高。优质的Ⅰ型干酪根、高热演化程度阶段的油气充注和优越的保存条件是顺北1号断裂带形成优质挥发性油藏的主要原因。

表3 顺北1号断裂油藏中深静温、流温统计