准噶尔盆地滴南凸起东段油气成因及来源.pdf

第 3 5卷第 5期 2 0 1 3年 9月 石 油 雾 劈沾厦 P ETROLE UM GEoLoGY EXP ERI M ENT Vo 1 ． 3 5， No ． 5 S e p．， 2 01 3 文章编号 1 0 0 1 - 6 1 1 2 2 0 1 3 0 5 0 4 8 0 0 7 d o i 1 0 ． 1 1 7 8 1 ／ s y s y d z 2 0 1 3 0 5 4 8 0 准噶尔盆地滴南 凸起 东段油气成 因及来源 李 林 ， 陈世加 ， 杨迪生 ， 路俊 刚 ， 邹红亮 ， 袁 波 ， 刘超威。 ， 张焕旭。 ， 徐怀民 1 ． 中国石油 大学 地 球科 学学院 ， 北京1 0 2 2 4 9 ； 2 ． 新疆油 田公司 勘探开发研究 院 地球物理研究所， 乌鲁木齐8 3 0 0 1 3 ； 3 ． 西南石油大学 资源与环境学院， 成都6 1 0 5 0 0 摘要 准噶尔盆地滴南 凸起东段业 已形成规模油藏 ， 原油密度高 、 粘度大 ， 区域 上存 在多个生 烃凹陷 ， 纵 向上 存在多 套源岩 ． 均 具 供烃可能性 。对原油物性和地球化学特征进行综合分析 ， 指 出该 区原 油碳 同位素较轻 ， C z s甾烷 丰度较高 ， 轻烃 成熟度高于本 身 和五彩湾凹陷的二叠系烃源岩， 原油和储层抽提物饱和烃色谱不完整， 轻组分和正构烷烃严重损失， 是东道海子凹陷二叠系来源 的成熟阶段产物并遭 生物降解 。对天然气组分的组成和碳同位 索特征分 析 ． 表 明天然气 为干气 。 乙烷碳 同位 素较重 ， 甲烷碳 同位 素较轻 ， 并与生物降解油伴生 ， 为原油菌解气与石炭系高一 过成熟阶段 产物混合 的结果 。下一步勘探应往东 道海子 凹陷延 伸 ， 构 造下倾部位保存条件好 ， 且降解 稠油可 与致密储层共同封堵形成岩性圈闭 ， 捕获凹陷较高成熟 阶段 油气 。 关键词 原油 ； 生物降解； 原油菌解气 ； 滴南 凸起东段 ； 准噶尔盆地 中图分类号 T E l 2 2 ． 3 文献标识码 A Hy d r o c a r b o n o r i g i n a n d s o u r c e i n e a s t s e c t i o n o f D i n a h s a l i e n t o f J u n g g a r Ba s i n L i L i n ， C h e n S h i j i a 。 ， Y a n g D i s h e n g ， L u J u n g a n g 。 ， Zo u Ho n g l i a n g ，Yu a n Bo ，L i u Cha o we i ，Zh a n g Hu a n x u ，Xu Hua i mi n。 1 ． C o l l e g e o f 砒 S c i e n c e s ，C h i n a U n i v e r s i t y ofP e t r o l e u m， B e i i n g 1 0 2 2 4 9 ，C h i n a ； 2 ． G e o p h y s i c a l R e s e a r c h I n s t i t u t e ， R e s e a r c h I n s t i t u t e of E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t ， X i i a n g O i lfi e l d C o m p a n y ， P e t r o C h i n a ， U r u m q i ， X i n fi a n g 8 3 0 0 1 3 ， C h i n a ； 3 ． S o u t h w e s t P e t r o l e u m U n i v e r s i t y ，C h e n g d u ， S i c h u a n 6 1 0 5 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t O i l r e s e r v o i r s w i t h c e r t a i n s c a l e h a v e b e e n f o r me d i n t h e e a s t s e c t i o n o f D i n a n s a l i e n t ， t h e J u n g g a r B a s i n ． T h e c r u d e o i l s a r e c h a r a c t e riz e d b y hi g h d e n s i t y a n d h i g h v i s c o s i t y ． S e v e r al h y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n s a g s h a v e b e e n f o u n d i n t h e r e g i o n ．Ma n y s e t s o f s o u r c e r o c k s e x i s t i n t h e l o n g i t u d i n a l d i r e c t i o n ， a n d t h e y a l l h a v e h y d r o c a r bon s u p p l y - i n g p o s s i b i l i t y ．A c c o r d i n g t o t h e p h y s i c a l a n d g e o c h e mi c a l p r o p e r t i e s o f c rud e o i l s ，i t h a s b e e n c o n c l u d e d t h a t t h e c rud e o i l s i n t h e s t u d y are a a r e c h ara c t e riz e d b y l i g h t c arb o n i s o t o p e a n d h i g h a b u n d an c e o f C2 8 s t e r a n e ． Th e s t e r a n e h a s h i g h e r ma t u ri t y t h a n c r u d e o i l s t h e ms e l v e s a n d P e r mi a n s o u r c e r o c k s f r o m t h e Wu c a i w a n S a g ．Th e s a t u r a t e d h y dro c arbo n c h r o ma t o g r a ms o f c r u d e o i l s a n d r e s e r v o i r e x t r a c t s a r e i n c o mp l e t e wi t h s e v e r e d a ma g e o f l i g h t c o mp o n e n t s an d凡一 alk a n e s ，whi c h c a n b e e x p l a i n e d b y bi o d e g r a d a t i o n e f f e c t o n ma t u r e h y dro c arb o n s o u r c e d fro m Pe r mi a n o f t h e Do n g d a o h a i z i S a g ．Th e a n aly s e s o f n a t u r al g a s c o mpo s i s t i o n s a n d c a r b o n i s o t o p e s h a v e i n di c a t e d t h a t t h e n a t u r al g a s i s d r y g a s wi t h h e a v i e r e t h a n e c a r b o n i s o t o p e a n d l i g h t e r me t h a n e c arb o n i s o t o p e，a n d i s a s s o c i a t e d wi t h b i o d e g r a d e d o i l ． I t i s t h e mi x t u r e o f c r u d e o i l d e g r a d e d b y ba c t e ria an d t he p r o d u c t o f h i g h o v e r ma t u r e s t a g e o f Carbo n i f e r o u s ．Th e n e x t e x p l o r a t i o n d i r e c t i o n s h o u l d b e e x t e n d e d t o t h e Do n g d a o h a i z i S a g，a n d t h e p r e s e r v e c o n d i t i o n s i n t h e d o wn wa r d i n c l i n e d p a r t o f s t ruc t ure a r e b e t t e r ．T h e c o mmo n p l u g g i n g o f d e gra d e d h e a v y o i l a n d t i g h t r e s e rvo i r c o u l d f o r m l i tho l o g i c t r a p ， w h i c h i s b e n e f i c i a l t o c a p t u r e o i l and g a s o f h i gh m a t u r e s t a g e i n t h e s a g ． Ke y wo r d s c rud e o i l ；b i o d e g r a d a t i o n ；c rud e o i l d e gra d e d b y b a c t e ri a ；e a s t s e c t i o n o f D i n an s a l i e n t ； J u n g g a r B a s i n 滴南凸起东段从 2 0世纪 8 0年代开始钻探 ， 目前已在多 口井发现高产工业油流 滴 1 2 、 滴 2和 滴 2 0井 ， 产层主要是侏罗系八道湾组， 探明石油 地质储量近 5 0 0 x l O t 。 滴南凸起东段周缘存在五彩湾凹陷、 滴水泉凹 陷和东道海子 凹陷多个生烃凹陷， 纵向上存在石炭 收稿 日期 2 0 1 3 0 1 2 8 ； 修订 E t 期 2 0 1 3 - 0 7 1 7 。 作者简介 李林 1 9 7 O 一 ， 男 ， 博 士 ， 高级工程师 ， 从事油气勘探研究及管理工作。E ma i l l l i n p e t r o c h in a ． c o rn． c n 。 基金项 目 国家科技重大专项 2 0 1 1 Z X 0 5 0 0 1 -- 0 0 1 和 中国石油股份有限公司重大科技专项 2 Ol 1 E 一 0 3 0 1 资助 。 4 8 2 石 油 密 劈弛届 第 3 5卷 和云质泥岩为主_ 7 ， ] ， 沉积厚度大 ， 分布广 。其有 机质类型以腐泥型为主 。 有机质丰度高 ， 是陆东地 区供烃量最大的层段[ 7 ， 惶 ] 。该源产物分布非常广 泛 ， 在滴南凸起 、 白家海 凸起和沙帐断褶带均发现 大规模油气藏。受燕山构造运动的影响， 不 同凹陷 源岩演化程度存在差异。目前 ， 东道海子凹陷和阜 康凹陷二叠系源岩 已达生烃高峰期 ， 凹陷深部已达 高成熟阶段 ； 五彩湾凹陷二叠系源岩 尚处于低一未 成熟 阶段 。二叠 系来 源油 普遍具 碳 同位素 较轻 普遍轻于一 3 0 ％ 。 、 C ， 甾烷丰度高 大于 3 0 ％ 、 姥植 比较小的特征 ， 天然气具组分偏 湿 、 甲乙烷碳 同位素均较轻的特征n 。但是滴水泉凹陷缺失 中下二叠统地层 ， 只存在上 乌尔禾组 P ， 以河 流一滨浅湖沉积 为主 ， 岩 性 以灰褐 色、 褐 红色 、 褐 色 、 灰色粉砂质泥岩、 泥岩 、 含砾泥岩夹浅灰色泥质 粉砂岩 、 含砾粗砂岩为主 。 生烃能力很差l 3 ] 。 早 中侏罗世陆东地 区主要 为河流～沼泽一滨 浅湖相煤系沉积 ， 发育深灰色 、 灰黑色、 黑色泥岩 、 粉砂质泥岩 、 黑色碳质泥岩夹煤层 [ 1 ， 分布广泛 ， 煤层和暗色泥岩厚度大 。 最大可达 6 5 0 m。侏罗系 源岩有机质丰度普遍很高， 但有机质类型主要 以Ⅲ 型为主 ， 来源油 以碳 同位素较重 、 c 甾烷丰度低 、 姥植比大 一般大于 3 为特征 。成 l井侏 罗系八 道湾组原油 为典型侏罗 系源岩 产物 引， 彩南油 田 也发现了侏罗系来源产物 的混合油 ] 。侏罗系源 岩成熟度普遍较低 ， 主体处于低一未成熟阶段。 3 原油成因及来源 3 ． 1 原 油 物性 特征 滴南 凸起东段构造高部位原油密度主体分布 在0 ． 8 8 0 ． 9 g ／ c m 3 ， 粘度为 2 o ． 1 1 ～1 2 8 ． 3 8 m P a s ， 凝固点为 1 0 ～ 2 6 ， 含蜡量为 1 ． 3 9 ％ ～ 7 ． 6 7 ％ 表 1 ， 与周缘构造原油对 比， 具有密度大、 粘度和凝 固点 较高的特征。 3 ． 2 原油地球化学特征 3 ． 2 ． 1 原油的生物降解 1 饱和烃色谱 如图 2所示 ， 滴南凸起中段原油和储层抽提物 饱和烃色谱保存不完整， 正构烷烃遭受重大损失， 说明原油遭受过较为严重 的生物降解[ 1 。但构 造不同部位原油降解程度存在差异 ， 构造高部位和 构造下倾部位浅层原油降解程度较强 ， 但是处于构 造低部位的滴南 1井深层 2 9 0 0 m 以下 储层抽 提物饱和烃色谱完整 图 3 ， 说明保存条件较好。 表 1 准噶尔盆地滴南凸起东段原油与周缘其他构造原油物性特征对 比 Ta b l e 1 C o mp a r i s o n o f c r u d e o i l p r o p e r t i e s i n e a s t s e c t i o n o f Di n a n s a l i e n t a n d per i p h e r y s t r u c t u r e s ， J u n g g Ba s i n 注 表 中 分 式 意 义 为 卓 鸶 。 图2 准噶尔盆地滴南凸起东段储层抽提物和原油饱和烃色谱 F i g ． 2 S a t u r a t e d h y d r o c a r b o n c h r o ma t o g r a m o f r e s e r v o i r e x t r a c t a n d c r u d e o i l i n e a s t s e c t i o n o f D i n a h s a l i e n t ， J u n g g a r Basi n 4 8 4 石 油 雾 劈沾届 第 3 5 卷 图6 准噶尔盆地滴南凸起东西段原油和储层抽提物甾烷分布特征 Fi g ． 6 Di s t r i bu t i o n c ha r a c t e ris t i c s o f s t e r a n e s o f c r u de 0 i l a n d r e s e r v o i r e x t r a c t i n e a s t a n d w e s t s e c t i o n s o f Di n a n s a l i e n t ，J u n g g a r Ba s i n 图7 准噶尔盆地陆东地区二叠系、 石炭系和侏罗系烃源岩抽提物甾烷分布特征 F 7 Di s t r i b u t i o n c h a r a c t e ri s t i c s o f s t e r a n e s o f P e r ma i n，C a r b o n i f e r o u s a n d J u r a s s i c s o u r c e r o c k s i n L u d o n g a r e a ，J u n g g ar B asi n 3 ． 2 ． 3 原油成熟度特征 工区原油虽然存在较为严重 的生物降解特征 。 但是并未出现 2 5 一 降藿烷， 说明其降解级别不高， 甾烷和萜烷还未开始降解 ， 应用 甾烷异构化参数可 有效判识其演化程度 。 工区原油成熟度参数 C 2 0 S ／ 2 0 5 R 主要分布 在 0 ． 3 8～0 ． 5 3 范 围内 ， C 。 ／ a a ／ 3 ／ 3 为0 ． 4 1 0 ． 6 4 ， 基本达到平衡 ， 说明该 区原油已达成熟阶段 图 8 。但相对而言 ， 该 区本身烃源岩抽 提物成熟 度较低 ， 甾烷异构化 尚未达 到平衡 ． 烃源岩干酪根 镜质体反 射 率为 0 ． 5 5 ％ ～0 ． 7 8 ％ 表 2 ． 处 于 低一未成熟阶段 ， 说 明滴南凸起东段原油不是其本 身来源产物 ， 应来 自埋藏深度更大 、 演化程度更高 的烃源岩 结合工区周缘不同凹陷烃源岩演化特征 。 五彩 湾凹陷二叠系烃源岩演化程度与滴南 凸起东段本 身源岩基本一致 ， 目前主体尚处于低一未成熟阶段 嚣 霜 嚣 巷 蠢 凳 易 ． 一 一一 ～ 、 ～ ． ◆ 喜 系 ／ ， ． 1 I 一 一 ⋯一 、● ． ．-， _．_．‘．’。’ 、 -曼 ．． 一 一 ． ． ． ． ． ． ． - ． ． - ． ’ 靠 图 8 准噶尔盆地滴南凸起东段原油、 储层抽提物 与滴南 1 井源岩抽提物甾烷成熟度参数对比 Fi g． 8 Ma t ur i t y p ara me t e r c o mpa r i s on o f s t e r a n e s o f c r u d e o i l ，r e s e rvo i r e x t r a c t i n e a s t s e c t i o n o f Di n a n s a l i e n t a n d s o u r c e r o c k e x t r a c t i n w e l l Di n a n l ，J u n g g a r B a s i n 表 2 ， 明显低 于滴南凸起东段原油成熟度 ， 说 明 工区原油不是来 自五彩湾 凹陷。而滴水泉 凹陷二 叠系烃源岩不发育 ， 说 明滴南凸起东段原油主要来 自东道海子 凹陷。 综上所述 ， 工区原油属于典型的二叠系平地泉 表 2 准噶尔盆地滴南凸起东段构造低部位平地泉组烃源岩干酪根镜质体反射率 Ta b l e 2 Ke r o g e n v i t r i n i t e r e fle c t a n c e o f P i n g d i q u a n F o r m a t i o n s o u r c e r o c k s i n l o we r p a r t o f e a s t s e c t i o n o f Di n a n s a l i e n t ，J u n g g a r Basi n 第 5期 李林， 等．准噶尔盆地滴南凸起东段油气成因及来源 4 8 5 组来源的成熟阶段的产 物 ， 源 区为东 道海子凹陷， 因后期构造运动 ， 保存 条件较差 ， 原油遭受生物降 解导致密度变高、 粘度变大。 4 天然气特征及其成因 滴南凸起东段构造高部位 滴 1 2井和滴 2井 为 典型的油藏 ， 试油获高产油流 ， 未见气 ， 但处于构造 较低部位的滴 2 0井除获高产工业油 流外 ， 还 获得 0 ． 0 2 9 8 1 0 m 的 日产气 ， 这也是该区发现 的唯一 含气井。 从天然气组分组成特征来看 ， 该区天然气 甲烷 含量为 9 4 ． 9 8 ％ ， 重烃 C ， 含量为 1 ． 9 6 ％ ， 干燥系 数 C ／ C 为 0 ． 9 6 ， 属于典型 的干 气。根据生烃 理论[ ， 油藏应与湿气伴生 ， 该 区原油与干气相 伴生 ， 预示着原油伴生气 湿气 已经遭到散失 ， 而 后油藏受到一定规模 的干气 气侵 _ 2 ， 致使天然气 组成发生变化。 从天然气碳同位素特征来看， 该 区甲乙烷碳同 位素分别为一 4 3 ． 6 ％ 。 和一 2 5 ． 6 7 ％ 0 , 按照碳同位素分馏 原理 2 卜 ， 应属于典型的腐殖型有机质来源的成熟 阶段产物。结合 区域烃源岩分布及其生烃特征， 陆 东地区石炭系烃源岩已到高一过成熟阶段 ， 而侏罗 系烃源岩 尚未成熟 ． 均无法生成这种 甲烷碳 同位素 特征的天然气[ 2 1 ] ． 而且其 甲乙烷 碳 同位素差值较 大 ， 也说明其存在多源或同源多期气的混合 。 原油地球化学特征表 明， 该区原油普遍存在生 物降解 ， 而且油藏埋藏 深度较小 ， 主要分 布在小于 2 0 0 0 m 深度 范 围内， 符 合原油 菌解气 的生成 条 件n l 2 3 。而且 ， 该区天然气组成干 、 甲烷碳 同位 素较轻也是典型的原油菌解气 的特征I 2 。说 明 该区天然气主要是二叠系来 源油遭 生物 降解 的产 物 ， 但是其乙烷碳 同位 素较重 。 与降解原油碳 同位 素不 同， 说 明其还存在石炭系来源气的混合 。 5 下 一步勘探方 向 原油成因及来源研究业 已表明， 滴南凸起东段 原油主要来 自东道海子凹陷二叠系源岩 ， 构造下倾 部位的滴南 1井储层抽提物饱和烃色谱完整 ， 说 明 保存条件较好 ． 下一步勘探应往东道海子凹陷方 向 延伸。 此外 ， 滴南 1 井二叠系中上部及其以上地层原 油遭受较严重生物降解 ， 导致原油粘度较 大， 加之 斜坡区储层物性较差 表 3 ， 沥青与致密岩可形成 封堵带 l l ， 在构造下倾方向形成岩性 圈闭 ， 封 堵 来 自东道海子凹陷二叠系和石炭系来源的成熟 表 3 准噶尔盆地滴南 1井二叠系储层物性参数统计 Ta b l e 3 S t a t i s t i c a l t a b l e o f r e s e r v o i r p r o p e r t y p a r a me t e r s o f P e r ma i n i n we l l Di n a n l，J u n g g a r Ba s i n 度较高的油气 ， 形成岩性油气藏。 6 结论 1 陆东地区石炭系源岩有机质丰度和演化程度 较高 ， 分布广泛， 具有较强供烃能力。二叠系烃源岩 在滴水泉凹陷不发育 ， 五彩湾凹陷成熟度较低 ， 供烃 源岩主要分布在东道海子 凹陷。侏罗系源岩演化 程度普遍较低 ， 供烃能力有限。 2 滴南 凸起 东段 原油碳 同位素较轻 ， 普遍小 于一 3 0 ％ ， C 甾烷丰度较高 ， 为典型的二叠系源岩 产物 。储层抽提物和原油成熟度高于其本身和五 彩湾 凹陷二叠系源岩 ， 应 主要来 自东道海子 凹陷。 原油和储层抽提物饱和烃色谱不完整 ， 正构烷烃和 轻组分大量损失 ， 存在较强生物 降解 。工 区原油为 东道海子凹陷二叠系源岩生烃高峰期产物， 并遭生 物降解 。 导致原油密度和粘度普遍较高。 3 该区油气伴生天然气组分干， 乙烷碳同位 素重、 甲烷碳同位素轻， 与生物降解油伴生， 为原油 菌解气与石炭系高一过成熟天然气混合的结果 。 4 下一步勘探应往东道海子凹陷延伸． 在构造 下倾部位保存条件好， 且降解稠油可与致密储层共 同封堵形成岩性圈闭， 捕获凹陷较高成熟阶段油气。 参 考文献 [ 1 ] 向宝力 ， 王绪 龙 ， 杨迪生 ， 等． 陆东一五彩湾地 区石炭 系烃源 岩成熟史差异 与油气分布 [ J ] ． 新 疆石油地质 ， 2 0 1 0 ， 3 1 2 1 2 21 2 4 ． [ 2 ] 赵孟军， 王绪龙， 达江， 等． 准噶尔盆地滴南凸起一 五彩湾地区天 然气成因与成藏过程分析 [ J ] ． 天然 气地 球科学 ， 2 0 1 1 ， 2 2 4 5 9 5 6 0 0． [ 3 ] 陈世加， 李林， 路俊刚， 等． 环克拉美丽山前带重点区块油气 来源 与成藏 [ R] ． 乌鲁木 齐 新疆 油 田公 司勘探 开发研 究院 地物所 ． 2 0 1 0 ． [ 4 ] 康志宏． 准噶尔盆地古生代沉积演化特征[ J ] ． 地质力学学 4 8 6 石 油 察 鼢 沾 届 第 3 5卷 报 ， 2 0 1 1 ， 1 7 2 1 5 8 - 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