断块油田古近系原油特征对比及分类评价

吴兆徽 徐守余 吴颖昊 吴进喜 王子松 李伟忠 牛丽娟

摘 要：断块油田由于断裂输导体系丰富，原油往往来自于多个生烃凹陷或多套烃源岩，从而使得成熟度不同的油性混杂。这不仅造成原油归类难度大，而且使原油成熟度评价困难，因此需要使用比往常更多指标进行了综合分析。此次选取了断裂体系丰富的断阶带上的多个油田，使用原油碳同位素、族组分、异构烷烃，以及很多非常规的甾类和萜类化合物指标，对多层位多区域的原油进行了归类，并对原油成熟度评估。测试发现原油的δ13C在Es3层段较高，Es1较低，Ed最低。从族组分上看，饱和烃比例最大，即以优质原油为主。通过各类标志物分析可将原油可分3类，Ⅰ类油δ13C较轻，Pr占优势，Ts/Tm值约1.9，C27、C28、C29甾烷呈L或V型，属于成熟油，来自Es3段生烃母质；Ⅱ类油δ13C也较轻，Pr含量比Ph高，Ts/Tm小于1.0，甾烷呈V型或倒L型，来自Es1下段生烃母质，综合评价部分属于成熟原油，部分属于低成熟重质油；Ⅲ类油则为性质介于两者之间的混合型原油，总体评价为高成熟度优质原油。

关 键 词：原油类型；族组分；萜烷；甾烷；成熟度评价

中图分类号：TE 124 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）04-0742-04

Abstract： In a fault block oil field with many pathways of fractures， crude oil is usually derived from multiple hydrocarbon sags or many oil-source layers， which results in mixed oils of different maturities. Therefore， characteristic description and classification of crude oil are difficult， and the maturity and quality of oil is not easy to be evaluated. In order to solve these problems， more indicators and parameters are found and used. In this paper， by using carbon isotopes， group compositions， isomeric alkanes， steranes and terpenes compounds， and corresponding analysis plots， the characteristics of crude oil were analyzed and classified， and the maturity was evaluated. The results show that the carbon isotopes of oil in Es3 layer are higher， that in lower Es1 is lower， and that in Ed is the lowest. As for group compositions， the saturated hydrocarbon content is high. Through comprehensive analysis of biomarkers， the crude oil can be classified into three classes. Type I oil is derived from Es3 oil-source rock and its carbon isotopic range is wide. Its Pr is dominant； Ts/Tm is around 1.9； C27， C28 and C29 sterane is L or V shape， which is generally evaluated as matured oil. Type Ⅱ oil is mainly from Es1 hydrocarbon source rocks； its carbon isotope is low； Pr is dominant； Ts/Tm<1.0 and sterane type is V or inverted L type； comprehensive evaluation shows that the oil type is partly matured light oil， partly low-matured heavy oil. Parameters of type Ⅲ oil are between them. It is overall evaluated as high-matured high-quality light oil.

Key words： Oil type； Group compositions；Terpenoids； Steroids； Oil maturity evaluation

许多专家学者通过对比原油的生物标志化合物，优选出了许多不同指标和参数进行原油分类对比。例如，杨振峰等（2015）利用了C24四环/C26三环萜烷、三环萜中C20、C21、C23的相对含量参数，根据生油母质差异，对原油进行分类[1]。胡健等（2015）则利用油砂抽提物中检测出的三芴化合物、三芳甾烷，以及常规甾萜烷等生物标志物对原油进行对比分析[2]。刘俊田等（2015）利用γ-蜡烷、β-胡萝卜烷、孕甾烷等一些系列相对特殊的参数进行的原油分类[3]。针对多源岩、多成藏期复杂情况，冀冬生等（2015）利用了碳同位素、正构烷烃和多种标志物分析油源并进行原油分类[4]。刘高红等（2014）则重点使用“三芴”三角图、萜烷（C19+C20）/C23、甾烷C29/C27等指标[5]，进行原油成因类型划分。葛海霞等（2015）则根据碳同位素、族组分、Ts/17α-藿烷和苝的相对丰度，按生烃母质差异对原油进行了分类[6]。有些学者甚至用到了菲系列和?系列的极为特殊的化合物进行原油类型划分[7，8]。然而，一些参数的特征或标志化合物的性质不够稳定[9]，综合对比效果不佳，因此原油地球化学特征参数虽然丰富多样[10-13]，但仍需选取合适的指标用于对比，以便总结规律，对原油进行合理归类。

此次以CB断阶带作为断块油田的典型代表，研究断裂带和相邻的断裂带之间的原油特征。研究区的油源来自两个生烃凹陷，烃源岩主要在沙三段和沙一下段，有充足的油源供给。此外由于研究区存在多个油田，油源多、断裂体系复杂，且不同区块有不同油源，因此根据母岩差异进行的原油分类和油源不清等问题一直存在，故对原油主要特征和油源问题进行了细致分析，用到比常规更多的原油特征参数进行比较，在全面分析原油特征的基础上，划分原油类型并明确油源。

1 原油特征对比

1.1 原油碳同位素特征及对比

对于具有相同油源的不同地区原油，碳同位素δ13C含量的差距通常在3%以内[14]，因此可以通过比较δ13C，判断原油的亲缘关系[15]。通过对埕北断阶带不同油田、不同层系烃源岩抽取物分析发现，不同区域油的δ13C存在较大差距，Es3原油δ13C普遍偏高，Es1原油δ13C则较轻，Ed原油δ13C最轻。张东-张东东地区范围较广，变化范围也较大（图1）。羊二庄地区沙一段原油和张东地区沙三段原油δ13C差距大于3%，可以看出两者无亲缘关系。

1.2 原油族组份特征及对比

原油族组份与生烃母质对应，不同类型母质的原油族组分会有所差别[16，17]。研究区各地区原油族组分略微不同，以张东地区为例，该地区原油饱和烃含量不稳定，会出现较大的变化，一般在49%～64%之间，最高可达95%，该区域东部也存在大量饱和烃（图2）；对关家堡和张东地区原油对比可以发现，关家堡地区饱和烃含量通常在25%～55%之间，不如张东地区高，但芳烃和非烃类沥青质含量到该地区明显增加；歧南3井的饱和烃通常在60%以上、80%以下，南大港饱和烃含量与此类似，可看出歧南凹陷较为成熟的原油的分布趋势，大致沿南大港断层；羊二庄与歧南相似，饱和烃约70%。

1.3 原油异戊二烯烃特征及对比

异戊二烯烃结构相对稳定，不易被破坏，因而可准确反映原油性质[18]，因此进行对比时，可以此为指标。该标志物用的指标是Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18，工区内含油条件最好的张东、张东东地区原油可明显分为两类，原油可以初步分为两类。张东地区的姥植比在0.6～1.8之间（图3）。

这既说明偏高的成熟度，也反映其成因和来源不同，它来自凹陷内低成熟度的沙一段生油母质，而其它油样则来自于沙三段成熟度较高的生油母质。

1.4 原油甾萜类化合物特征及对比

两大生烃凹陷歧口凹陷和歧南凹陷的原油以及烃源岩中的成分存在一些差异，表现为甾萜略微不同（图4）。歧口凹陷主力源岩TsTm、四环萜烷绝对值较小。

在工区三级断阶带上，张东和关家堡等油气构造是工区最主要的含油区域。该区域沙三段原油4环萜较少而5环萜富集，例如庄海地区原油就与Es3烃源岩有很多相似性。羊二庄南部区域原油三环萜较少，Ts/Tm 1，γ蜡烷比例极小，甾烷呈V型。以庄浅1井内的原油为例，就与歧南地区的凹陷沙一段烃源岩具有很多类似的属性。关家堡和羊二庄北部区域的甾烷主要表现为胆甾烷和异胆甾烷中C27、C28、C29甾烷呈现出V的形态，C27/C29值比张东东地带对应值高，同时具有低成熟度和高成熟度的原油，说明是两凹陷混源。

2 原油类型

来自同一烃源岩层的原油，虽然生烃母质相同，但在运移聚集过程中会发生氧化、降解等一系列反应，然而异戊二烯烃、碳同位素及一些甾萜类物质比较稳定[19-21]，以20R规则甾烷C27/C29、C28/C29、伽马蜡烷 藿烷为例，其特征取决于其生成时的地质环境条件，能够有效防止微生物的降解作用，所以其相关的油源指标系数较好。针对这一参数，可以把研究区原油划分为下列三种（图5）。

Ⅰ类原油，δ13C较轻，介于-30.5‰～-29‰，Pr占优势。三环萜C19/C21>0.5，C26相对于C24四环萜烷的含量较低；Ts/Tm<1.0；伽马蜡烷/C31藿烷比值小于0.25；甾烷以ααα-20R甾烷为主，其它甾烷含量低，重排甾烷也低，C27、C28、C29甾烷呈V型，丰度差别不大，20R甾烷C27/C29在0.7～0.9之间，C28/C29比值在0.7和1.0之间；有一定含量的甲藻甾烷，甲藻甾烷/C29甾烷一般小于0.2。因此综合评估该类原油属于低成熟原油。

Ⅱ类原油，δ13C较重，介于-29‰～-26‰，异构烷烃分布范围广，Pr/Ph基本上在0.8～1.6之间。三环萜烷含量变化较大，三环萜烷C19/C21一般小于0.3，C26相对于C24四环萜烷的含量高，两者比值一般在1.0和2.5之间；Ts/Tm在1左右；ααα-20R胆甾烷含量较高；20R甾烷C27/C29略高于I类原油，因此该类原油多数是成熟原油，同时部分存在低成熟原油。

Ⅲ类原油，δ13C组成变化大，介于-29‰～-25‰，Pr占优势；三环萜C19/C21<0.5；Ts/Tm在1.9附近；甾烷C27、C28、C29为L形态，丰度差别大；北部地区原油4-甲基C30甾烷比例较大，歧南地区则小些，因此，该类原油总体上应属于高成熟度优质原油。

3 结 论

（1）由于生烃母质不同，使得原油特征有明显差异，并将原油分为三类。Ⅰ类原油δ13C范围较重，Pr占优势，其它三环萜烷含量也具有较强的可变性，Ts/Tm值约为2.0，C27、C28、C29表现为L或V型，来自沙三段生烃母质，属成熟轻质原油。Ⅱ类原油δ13C较小，Pr有优势，Ts/Tm<1.0，C27、C28、C29甾烷呈V或倒L形态，来自沙一下生烃母质，属于低成熟原油。Ⅲ类原油的性质在Ⅰ类和Ⅱ类原油之间，总体评价为高成熟度优质原油。

（2）原油之间的对比和分类，使用了比常规更多的特殊指标参数，例如αββ异胆甾烷含量、20R甾烷C27/C29、4-甲基甾烷/C29甾烷、甲藻甾烷/C29甾烷、伽马蜡烷/C31藿烷、20R甾烷C27/C29、三环萜烷C19/C21等参数，综合运用这些参数能较好对比原油类型差异，同时有利于对原油成熟度进行归类评价。

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