东海陆架盆地西湖凹陷原油“气洗”地球化学特征及成因

“气洗”是油气藏后期改造的重要营力之一,在东海陆架盆地西湖凹陷曾发生过大规模气洗作用,但现有研究仅限于描述阶段,并未对原油的“气洗”地球化学特征展开系统研究。通过对西湖凹陷平湖斜坡带和天台反转带原油进行地球化学分析,结果表明：原油的甾烷、萜烷指纹特征及碳同位素特征相似,显示出具有相同母源的特征,均为成熟原油,但不同原油的物性特征、轻烃、正构烷烃及金刚烷分布特征存在较大差异,通过计算原油的石蜡度、芳香度和正构烷烃损失量及对金刚烷系列化合物进行定量分析,认为气洗作用应是造成该差异的主要原因,并非生物降解或热裂解。为进一步厘清原油的气洗作用过程及成因,探讨了原油气洗作用的主控因素,并结合油气藏地质和地球化学资料进行了综合分析。结果表明：(1)平湖斜坡带北部原油主要为强烈蒸发分馏后的残余油,晚期可能被东部横向运移而来的高熟天然气混入,使原油中部分轻烃和金刚烷化合物含量升高;(2)平湖斜坡带南部主要受运移分馏作用影响,浅层聚集次生凝析油,分馏后的残余油在深层形成轻质油和蜡质油藏;(3)天台反转带原油主要为“气洗”晚期阶段形成的次生凝析油,其残余油目前尚未发现,暗指其深部储层或许具有一定规模的轻质...     

柴达木盆地开特米里克油田凝析油成因研究——基于金刚烷烃类化合物

以往的研究结果表明开特米里克油田的凝析油属于典型的未成熟油,依据是它们具有异常低的C29甾烷异构体比值[C2920S/(20S+20R)0.25]。但是,生物标志化合物的定量分析结果则显示这类凝析油中甾烷、藿烷系列的浓度明显偏低,且与研究区的高成熟原油相当,而远低于其他低成熟原油中的甾烷、藿烷系列浓度,显然这与其未成熟特性不符。金刚烷类化合物具有高的热稳定性,它们在成熟后期和高成熟地质样品中才开始出现。但值得注意的是这些凝析油较其他原油明显富含烷基金刚烷类化合物,其浓度是所研究原油中最高的,显示高成熟特征。依据甲基单金刚烷指数MAI(70)值和甲基双金刚烷指数MDI(40)值与镜质体反射率RO值之间的对应关系,判断其生成时的RO值应大于1.3%,表明它们应该形成于高成熟的凝析油气阶段。此外,在C29规则甾烷与3+4-甲基双金刚烷浓度关系图版上,这类凝析油均分布在原油强烈热裂解区域,可见这是一类遭受了热裂解作用改造的高成熟原油。由此可见,该类凝析油的未成熟性是由生物标志化合物相对组成引起的一种假象,运移过程中上覆围岩中富含甾烷、萜烷的可溶沥青的浸染是导致这一假象的原因,这已得到了研究区新近系烃源岩地球化学特征的证实。因此,热稳定性高的金刚烷类化合物在确定原油成因时可提供更加可靠的信息,它可以弥补其他分子成熟度参数的不足。     

平湖斜坡带原油中金刚烷的检出及其地球化学意义

金刚烷系列化合物具有较高的稳定性,可作为衡量原油成熟度和识别原油裂解程度的指标。采用内标法,利用气相色谱-质谱(GC-MS)仪在平湖斜坡带的原油样品中检测到金刚烷系列化合物,并对其进行了绝对定量分析;根据3-和4-甲基双金刚烷绝对含量和生物标志化合物的绝对含量,参照金刚烷成熟度参数的关系确定了该区原油成熟度在0.98%~1.45%之间,推算了原油的裂解程度大致位于70%~80%之间。     

金刚烷类化合物与库车坳陷克拉2构造凝析油的形成机理研究

借助于色谱和色谱—质谱分析技术,对库车坳陷克拉2构造和牙哈构造带原油中轻烃、链烷烃、多环芳烃、甾萜烷生物标志化合物和金刚烷类化合物进行了系统分析。结果表明：克拉2构造凝析油的轻烃和全烃组成中特别富含芳烃化合物,甾烷、萜烷中明显富含低分子量化合物如三环萜烷系列、孕甾烷和升孕甾烷,这一特征明显不同于牙哈构造带来源相似的原油和凝析油,显示其形成机理的特殊性。此外,克拉2构造凝析油和牙哈构造带原油中普遍存在烷基单金刚烷系列和烷基双金刚烷系列,但只有克拉2构造凝析油中检测出烷基三金刚烷系列。定量结果表明克拉2构造凝析油中金刚烷类化合物的浓度较牙哈构造带原油高约一个数量级,这些特征表明克拉2构造凝析油的成熟度明显高于牙哈构造带原油。依据甲基单金刚烷指数MAI和甲基双金刚烷指数MDI与镜质体反射率RO间的对应关系,发现克拉2构造凝析油对应的RO值约为1.9%,热裂解程度大于97%,属于典型的热裂解原油,这与富含芳烃的特征吻合;而牙哈构造带原油对应的RO值约为1.2%～1.4%,且不同构造单元原油的热裂解程度变化较大,介于20%～80%之间,这与后期高成熟油气侵入程度有关。     

基于全二维气相色谱的原油C_8轻烃新参数

C_5—C_(13)轻烃馏分是原油的重要组分,对于C_8以上轻烃组分的研究一直处于比较薄弱的状态。对塔里木盆地哈拉哈塘凹陷11件典型的奥陶系海相原油样品及北部湾盆地福山凹陷流沙港组流三段8件典型的古近系陆相原油样品进行了全二维气相色谱(GC×GC)和色谱/质谱(GC-MS)对比分析。借助标准样品并结合相关文献资料,对原油C_8轻烃组分中31个化合物进行了定性定量分析,发现原油C_8轻烃馏分中三甲基环己烷和三甲基环戊烷丰度较高。其中:顺-1,3-二甲基环己烷(c,1,3-DMCYC_6)、反-1,4-二甲基环己烷(t,1,4-DMCYC_6)和1,1-二甲基环己烷(1,1-DMCYC_6)相对丰度始终保持固定的比例,比值接近4∶2∶1;顺-1,反-2,顺-4-三甲基环戊烷(ctc,1,2,4-TMCYC_5)和顺-1,反-2,顺-3-三甲基环戊烷(ctc,1,2,3-TMCYC_5)也保持着1∶1的近似比值。并推测二甲基环己烷与甲基环己烷、三甲基环戊烷与二甲基环戊烷可能有着相似的母源输入。在此基础之上,针对C_8中的单体化合物建立了C_8轻烃新参数——轻烃比LHR。LHR为反-1,4-二甲基环己烷+顺-1,3-二甲基环己烷+1,1-二甲基环己烷与顺-1,反-2,顺-4-三甲基环戊烷+顺-1,反-2,顺-3-三甲基环戊烷的丰度比值,即(t,1,4-+c,1,3-+1,1-)DMCYC_6/(ctc,1,2,4-+1,2,3-)TMCYC_5。研究表明,LHR与经典沉积环境参数Pr/Ph,C_(21)/C_(23)TT及DBT/P线性关系良好,可以有效地用于表征原油或源岩有机质来源。     

西湖凹陷平湖斜坡带原油轻烃地球化学特征

通过对西湖凹陷平湖斜坡带的12个原油样品中轻烃分布及组成特征进行分析,结果表明:原油的轻烃馏分组成中甲苯、甲基环己烷指数高,石蜡指数低;原油发生蒸发分馏作用其程度大体相当于Thompson的5~7次充注观察值;C7化合物组成特征和甲基环己烷指数均指示原油母质来源于腐殖型有机质;Mango轻烃参数K1基本符合轻烃稳定态催化动力学轻烃成因模式;轻烃组分中的庚烷和异庚烷指数因蒸发分馏作用而出现成熟度偏低的假象,原油形成温度在124~131℃之间。     

原油金刚烷类化合物2种常用检测方法的对比

目前石油和烃源岩中金刚烷类化合物的检测主要采用气相色谱-质谱(GC-MS)仪和气相色谱-质谱-质谱(GC-MS-MS)仪。在GC-MS分析中,金刚烷类化合物普遍存在明显的共溢出现象,而GC-MS-MS分析通过多反应监测(MRM)方式有效解决了GC-MS分析中共溢出问题。通过对塔里木盆地4种不同类型原油样品中金刚烷类化合物的GC-MS、GC-MS-MS定量结果对比,发现MRM GC-MS-MS具有更低的检出下限和定量下限、更高的灵敏度和准确度,能够检测出更多的金刚烷类化合物,是一种较好的检测原油和烃源岩中金刚烷类化合物的分析方法。对三金刚烷、四金刚烷系列化合物含量低的原油样品,GC-MS-MS方法可以获得清晰谱图,但GC-MS-MS对金刚烷系列的准确定量仍需建立原油样品中金刚烷系列全部化合物的响应因子。     

蒸发分馏作用对原油中金刚烷类化合物分布与组成的影响 ——以塔里木盆地库车坳陷羊塔克构造上的原油为例

借助于色谱和色谱—质谱分析技术,对塔里木盆地库车坳陷羊塔克构造上两组原油中烃类组成进行了系统分析,以研究蒸发分馏作用对金刚烷类化合物分布与组成特征的影响.轻烃分析结果表明,YT5和YT101井两组原油都经历了蒸发分馏作用的改造,其中上部储层产次生凝析油,而下部储层产经蒸发分馏作用改造的残留油.相似的甾、萜烷分布与组成表...     

原油中金刚烷同系物同分异构体丰度差异及影响机制

塔里木盆地轮古地区原油主要受到了气洗与热裂解这2种次生作用影响，使得原油具有较高丰度的金刚烷组分。采用GC?MS?MS技术定量表征全油中的金刚烷系列化合物，分析了不同成熟度油样中各金刚烷及其同系物同分异构体的相对丰度，发现无论是金刚烷同分异构体还是金刚烷同系物之间，均表现出以下特征：成熟度较低的油样中仲碳位取代的金刚烷占优，而成熟度较高的原油中叔碳位取代的金刚烷较高。这表明原油中金刚烷同系物异构体的丰度差异可以作为区分油样成熟度的定性指标。从化学机理方面应用价键理论分析认为，仲碳位取代金刚烷异构体中1个sp³杂化轨道被C—H单键占据，叔碳位取代金刚烷异构体4个sp³杂化轨道均被C—C单键占据，所以叔碳位取代金刚烷的原子轨道重合度高，键能大，可能是金刚烷系列中甲基取代在叔碳位比在仲碳位的热稳定性更高的本质原因。同时随着金刚烷碳数增加，化合物饱和蒸气压递减的物理性质也解释了气洗作用对金刚烷系列化合物差异化富集的现象。     

塔里木盆地麦盖提斜坡罗斯2井奥陶系油气藏的TSR作用:来自分子标志物的证据

采用内标物色谱质谱方法,对罗斯2井原油中金刚烷系列、二苯并噻吩系列和硫代金刚烷系列进行了定量分析。罗斯2井原油中金刚烷系列化合物含量、4-甲基双金刚烷+3-甲基双金刚烷含量分别为10 818,331 μg/g,表明原油经历了较强的裂解作用,裂解比例达到90%左右。金刚烷指标表明原油成熟度在1.6%以上。罗斯2井原油可以检测到完整的硫代单金刚烷、硫代双金刚烷和硫代三金刚烷系列,硫代金刚烷、硫代单金刚烷、硫代双金刚烷和硫代三金刚烷含量分别为192,160,26和6 μg/g。高含量的硫代金刚烷表明罗斯2井原油的TSR强度大于绝大多数塔中地区下奥陶统鹰山组原油。TSR作用导致罗斯2井原油具有较高含量的二苯并噻吩,含量为8 201 μg/g,使得原油二苯并噻吩/菲比值（DBT/P）增加,导致C₀-/C₁-DBTs和C₁-/C₂-DBTs比值增加。     

川中地区侏罗系天然气与原油轻烃地球化学特征对比

天然气伴生凝析油及轻质油的轻烃地球化学参数常常被用于天然气成因和油—气对比研究,但蒸发分馏等次生作用对天然气和伴生原油的轻烃组成会产生一定的影响。基于川中地区16件侏罗系天然气与伴生凝析油或轻质油样品气相色谱分析,探讨了轻烃组成及相关地球化学参数在天然气和原油中的差异。研究表明：蒸发分馏作用对油气轻烃组成影响明显,相对于伴生原油,天然气轻烃组成具有高异构烷烃和正构烷烃相对含量,而贫环烷烃和芳香烃的特征。蒸发分馏作用对甲基环己烷指数、环己烷指数、Mango参数K₁等成因参数影响不大,伴生原油的这类指标均可以较好地反映天然气的成因类型。蒸发分馏作用对成熟度参数异庚烷值影响较小,而对庚烷值、2,4?DMC₅/2,3?DMC₅值影响明显。轻烃化合物沸点的不同可能是导致天然气与原油中不同类型化合物相对含量存在差异的主要原因,并且沸点较低的化合物在天然气中相对含量更高。组成轻烃参数的化合物的沸点差异越大,该参数受蒸发分馏作用影响越大,天然气与伴生原油的该参数值相差也越显著。而当比值参数中组成分子与分母的化合物的沸点之差小于2 ℃时,该参数基本不受蒸发分馏作用的影响。     

焉耆盆地含氮化合物分布与油气运移特征

利用含氮化合物作为油气运移示踪剂,探讨了含氮化合物在焉耆盆地油气充注方向研究中的应用。盆地侏罗系油藏原油中含氮化合物存在一定的运移分馏作用,表现为自生烃中心向外,含氮化合物绝对含量由高到低,屏蔽型化合物相对富集而暴露型化合物相对减少,异构体参数[a]/[c]的相对含量则由大变小。在同一构造带中,随埋深的减小,含氮化合物同样存在着运移分馏效应。研究表明,宝浪油田油气注入方向在平面上自南向北,在纵向上自深层向浅层运移聚集。      

轻烃星图在石油勘探中的应用

利用轻烃Ｃ６、Ｃ７化合物编制两种星图。一种是轻烃蚀变星图，用来研究原油由于水洗作用、生物降解作用和蒸发分馏作用等次生蚀变作用对轻烃化合物组成的影响；另一种是轻烃对比星图，用来进行原油之间的地球化学参数对比研究。应用这两种星图对塔里木盆地同一口井和同一个油气田的凝析油与原油之间进行了对比研究，同时探讨了同一个构造中相同成因原油之间的次生蚀变作用，收到了较好的效果。图３表２参１２（梁大新摘）     

中国南方海相层系天然气烃源新认识及其示踪体系

通过对南方海相层系多种烃源（烃源岩、固体沥青、沥青砂岩、原油/油苗）、天然气相关模拟实验及地球化学分析,发现海相层系存在多种烃源共存且相互转化、连续或叠置生烃特征,尤其南方海相烃源岩普遍存在生气母质的物质状态转换和生烃过程与贡献的接替,呈现出“多源复合、多阶连续”的天然气形成演化特点。根据母质继承效应、同位素分馏效应及累积效应,构建了以稳定同位素组成为基础,以组分、生物标志化合物、轻烃、非烃气体和稀有气体同位素、微量元素为重要手段的不同形式烃源转化成烃过程的示踪指标体系,可以示踪不同形式烃源转化成烃过程。进一步完善了天然气形成、成藏的三元示踪体系,提出了气源岩时代模型公式以及气-源对比、成因判识指标及其示踪,初步建立混源气识别及混源比例定量判识模型。     

四川盆地天然气轻烃组成特征及其应用

对采自四川盆地二叠系茅口组、长兴组和三叠系飞仙关组、嘉陵江组、雷口坡组、须家河组以及侏罗系59个天然气样品的C5-C7轻烃化合物进行了对比研究,指出这些天然气的轻烃主要有3方面的作用：①反映母质类型,川西南部须家河组天然气富含环烷烃和芳烃,川中-川南地区须家河组天然气富含环烷烃,表明这些天然气的母质类型主要为腐殖型;②反映运移相态及水洗作用,川中-川南地区须家河组天然气芳烃分别与正己烷、环己烷、正庚烷参数的比值与其伴生凝析油的相近,主要以游离相运移,而天然气轻烃组成具高链烷烃、低芳烃的特点,主要原因是天然气在运移成藏过程中芳烃受到水洗作用的影响;③反映原油裂解气特征,二叠系茅口组-中三叠统雷口坡组以海相腐泥型为主的天然气轻烃富含甲基环烷烃,是原油裂解气的一种标志。      

烷基二苯并噻吩类化合物的运移示踪：基于驱替实验和分子模拟的研究

原油中烷基二苯并噻吩类化合物沿运移路径的分布,除了受地质色层分馏效应的影响,还受到有机质来源、成熟度、沉积环境等多种因素的影响。为了研究地质色层分馏效应单一因素下烷基二苯并噻吩类的运移示踪规律,在驱替模拟实验的基础上,用气相色谱-质谱方法剖析了驱替路径上该类化合物的分布特征和运移分馏规律,并从分子模拟角度进行了佐证。结果表明：随着运移距离的增加,吸附油中二苯并噻吩（DBT）、甲基二苯并噻吩（MDBT）和二甲基二苯并噻吩（DMDBT）的绝对浓度均呈现递减趋势;参数4-/1-MDBT、4,6-/（1,4+1,6）-DMDBT和4,6-/2,4-DMDBT显著减小,而参数2,4-/（1,4+1,6）-DMDBT和（2,6+3,6）/（1,4+1,6）-DMDBT则呈现出显著的上升趋势。根据分子模拟结果,发现烷基二苯并噻吩类与水介质之间吸附作用的强弱同时与化合物的Connolly分子表面积及偶极矩紧密相关,表面积和偶极矩越大,分子越容易与地层介质中的水分子发生吸附作用,且分子偶极矩的差异影响更显著。     

深部铅锌热液流体作用下的原油地球化学特征

中国南方盆地深部热液流体活跃区分布广泛,热液流体类型各有不同,滇西北兰坪地区幔源铅锌热液成矿流体尤为显著,形成了典型的超大型陆相沉积浅成矿床,其中古油气藏遗迹明显,深部铅锌热液流体活动对生烃及油藏热蚀变的影响显著。通过分析热蚀变后铅锌矿中伴生原油及固体沥青中生物标志物、烃类及杂环化合物的地球化学特征,发现随着深部热液流体作用增强,生物标志物（如正构烷烃、甾烷、藿烷等）相对含量逐渐降低,未分离复杂混合物（UCM）相对含量逐渐增加,弱偶碳数优势明显（CPI≤1.0）,多环芳烃（PAHs）相对含量逐渐降低,而链状苯基化合物（如联苯）与含S化合物（如噻吩类）相对含量逐渐增加。样品不存在明显的生物降解、蒸发分馏、硫酸盐热化学还原（TSR）及原油裂解等次生作用。兰坪地区铅锌矿中伴生原油和沥青的分子地球化学特征及其特殊的变化规律,可能是由于沉积有机质或古油藏与富催化剂的幔源铅锌热液流体发生热液催化反应导致的。本研究揭示了深部热液流体作用和分子地球化学特征的耦合关系,识别并提出了热液流体作用下杂环化合物形成的机制和原油热蚀变的指标。     

莺-琼盆地原油的蒸发分馏作用

根据油气分异作用与其组成变化的相互关系研究莺-琼盆地油气藏的蒸发分馏作用，从地质背景和油气及其烃源岩地化特征方面探讨其成因机制。研究表明．莺-琼盆地发育的大量泥底辟构造以及天然气幕式运移为油气蒸发分馏作用提供了基本地质条件。原油分异常高的苯、甲苯以及二甲苯等芳烃化合物．但低碳数烃类有损失；正构烷烃摩尔分数对数曲线上有明显的折点．表明其经历过强烈的蒸发分馏作用．并引起原油地化特征的差异。油气藏经蒸发分馏作用后将形成残余的富含芳烃的“母体”和运移聚积后富舍轻烃的“子体”．但目前发现的油气藏以前者为主．寻找“子体”油气藏将是下一步的勘探方向。图1参12     

渤南洼陷沙三段油气运移路径分析

基于地球化学分析方法,利用原油生物标志化合物及含氮化合物参数对渤南洼陷沙三段油藏的油气运移路径进行分析。对比各项地化参数,最终选取C29胆甾烷20S/（20S+20R）,(C₂₁+C₂₂)/(C₂₈+C₂₉)及∑C_21-/∑_C22+等生物标志化合物指标和1,8/2,4-二甲基咔唑、1,8/2,7-二甲基咔唑、苯并[a]咔唑/（苯并[a]咔唑+苯并[c]咔唑）等含氮化合物参数进行研究,结果表明,以上各参数均随着油气运移距离的增大而增大。综合分析认为,渤南洼陷沙三段油气首先由烃源岩沿渤深4断层与渤深4北断层进行垂向运移,这2条油源断层与沙三段储层的接触点即为油气进入沙三段的充注点,油气运移至充注点时,分别向洼陷南、北两侧发生侧向分流;同时地层压力对油气运移速率的影响较为明显,洼陷生烃中心地层压力较大的地区油气快速运移成藏,地化参数变化率很小,洼陷边缘地层压力较小的地区油气运移速率较低,地化参数变化率较大。