生物标志物定量叠加参数恢复法在渤海油田稠油油源对比中的应用

渤海油田绝大部分稠油遭受了严重生物降解,给油源对比带来困难。研究表明,在渤海油田严重生物降解原油中普遍检测到的25-降藿烷系列化合物是由藿烷的微生物脱甲基作用而生成,基于此生成机理及化学加和性原理,提出了生物标志物定量叠加参数恢复法,即将生物降解原油中残余的正常藿烷的质量以及与其对应的25-降藿烷的质量及所脱去甲基的质量求和,从而得到原始原油中正常藿烷的质量参数。利用本文方法对渤海油田不同地区、不同层位、不同降解等级的稠油样品藿烷系列参数进行恢复,进而校正伽马蜡烷指数,并与长链三环萜烷(ETR)指数共同组成区分东营组、沙一段、沙三段原油的有效油源对比指标,最终完成了研究区生物降解原油油源对比,其结果也验证了本文方法在严重生物降解原油的油-油对比和油-源对比研究中的有效性。     

渤中凹陷原油生物标志物特征与成因类型划分

渤中凹陷生物降解原油具有高密度，高粘度，低含蜡和饱芳比小于3的特征，非生物降解原油具有低密度，低粘度，高含蜡和饱芳比大于3的特征。大部分原油的正构烷烃没有奇碳或偶碳优势，具有弱的姥鲛烷优势，三环萜烷和甾烷丰度较低，藿烷丰度较高，甾藿比小于1，但不同类型原油伽马蜡烷和C24四环萜烷的含量存在明显差异；生物降解原油均可检测出丰富的25-降藿烷系列；生物标志物的绝对浓度以凝析油最低，生物降解原油最高，正常原油介于两之间，依据原油伽马蜡烷指数和C24四环萜烷/C26三环萜烷值可把渤中凹陷原油分成富C24四环萜烷原油（A类原油）和贫C24四环萜烷原油（B类原油），贫C24四环萜烷原油又可分为高伽马蜡烷原油（B1亚类原油）和贫伽马蜡烷原油（B2亚类原油）。     

泌阳凹陷北部斜坡带生物降解油的油源对比

生物降解油尤其是严重生物降解油,其油源对比一直是个难点。针对严重生物降解油的常规生物标志化合物特征,提出用C29藿烷替代C30藿烷计算伽马蜡烷指数(伽马蜡烷/2×C29藿烷,暂称新伽马蜡烷指数),研究认为它更能反映生物降解油母质形成的水体环境。并用伽马蜡烷/2×C29藿烷和2×C24四环萜烷/C26长链三环萜烷作图版,可以将泌阳凹陷北部斜坡带不同层位原油很好地区分开,达到生物降解油的油源对比目的。油源对比结果,井楼和古城地区核三上段原油和核三下段原油主要源自其相应层段的源岩,新庄以核三上段油源为主,杨楼以核三下段油源为主。     

松辽盆地西部斜坡油砂油地球化学及生物降解特征

松辽盆地中央坳陷原油向盆地边缘运移过程中发生降解，在西部斜坡形成油砂矿藏，油砂油密度和黏度大、不流动。在运移方向上，套保-小太平山-西北沟-图牧吉地区的上白垩统姚家组油砂油随深度变浅饱和烃和芳香烃含量减少，非烃和沥青质含量增加，全油和饱和烃碳同位素变重，以上参数在小太平山单井样品中随深度变浅呈相反变化趋势。气相色谱质谱分析发现，油砂油降解级别为Wenger 2~8级，大多数样品饱和烃中正构烷烃和类异戊二烯烷烃缺失，藿烷部分降解，小太平山地区发现25-降藿烷；套保-图牧吉地区随深度逐渐变浅，生物降解程度逐渐增加，三环萜烷/五环三萜烷、C₂₇重排甾烷/规则甾烷、二苯并噻吩/菲等生物标志化合物参数均呈规律性变化。小太平山地区，25-降藿烷和其对应藿烷的质量分数、二者的比值，均反映出生物降解程度随深度变深而增加，藿烷抗降解能力随碳数的增加而增加，升藿烷22R构型抗降解能力大于22S构型。松辽盆地西部斜坡油砂油降解的规律是：由深部厌氧环境向地表喜氧环境运移的过程中，油砂油降解程度逐渐增大，单井样品中随深度和含水饱和度的增加降解程度逐渐增大。     

克拉玛依原油的生物降解

克拉玛依原油具有许多不同于我国东部诸盆地原油的独特性质,其中最突出的是低蜡低凝点。研究认为,这主要是由于它们普遍遭受了不同程度的生物降解作用所造成的。在克拉玛依原油中,我们发现了一个相当完整的生物降解原油序列。通过研究对比,这个系列中各类生物标记化合物相对丰度的变化,说明了它们耐生物降解能力的不同和次序。反过来,从实用观点出发,把原油的生物降解作用分为六个级别。研究中,还做了两件工作:(1)在严重生物降解油中发现了一个完整的25-降藿烷系列,它是微生物降解藿烷系列的产物。(2)恢复了中度降解油的甾烷指纹曲线,并用其估算了生物构型甾烷被降解程度。     

生物降解原油中生物标志物组成的定量研究

借助于生物标志物定量色谱质谱分析技术，对辽河油田冷东断裂带遭受不同程度生物降解的原油进行了链烷烃和各类生物标志物分析研究。研究表明，链烷烃对生物降解作用最为敏感，而且链烷烃含量的变化与降解原油粘度间存在良好的负相关性。补身烷系列含量与粘度负相关，而三环萜烷、四环萜烷、伽马蜡烷和藿烷系列含量与粘度正相关，甾烷系列含量呈先增后降的两段式。在生物降解过程中，Pr/nC17与Ph/nC18比值呈先增后降的特征，但二者是不同步的，姥鲛烷抗生物降解能力弱于植烷。C14Te/C26TT,C29Ts/C29H,伽骊蜡烷指数和伽马蜡烷／C31H比值与原油粘度间存在的一定的正相关关系。     

济阳拗陷生物降解原油地球化学特征及其地质意义

渤海湾盆地济阳拗陷浅层稠油十分发育,储量巨大,是今后勘探开发的重要目标。利用色谱、色谱—质谱等技术方法,结合原油微生物降解模拟实验,系统阐述了济阳拗陷生物降解原油的地球化学特征。结果表明:(1)济阳拗陷生物降解原油总体上遭受了中等—严重程度的生物降解作用,造成饱和烃含量低、芳烃含量高、非烃+沥青质含量高的特征;(2)多数原油正构烷烃损失严重,部分残留少量类异戊二烯烃;甾烷类化合物发生不同程度降解,重排甾烷、孕甾烷相对含量随降解程度的增加而降低;萜烷类化合物以三环萜烷为主,三降藿烷Ts丰度普遍低于Tm,伽马蜡烷含量相对较高,部分萜烷中出现25-降藿烷系列;耐降解的芳烃类化合物也遭受了后期改造作用。基于稠油油藏与浅层气藏的成因关系、量化关系及分布关系,结论认为:由已知稠油油藏顺源寻找关联未知浅层气藏或由已知浅层气藏逆源寻找关联未知稠油油藏的联合勘探将是立体勘探的必由之路。     

东营凹陷草桥油田生物降解原油沥青质钌离子催化氧化研究——生标分布及地质意义

运用钌离子催化氧化技术(RICO)研究了渤海湾盆地东营凹陷草桥油田生物降解原油沥青质.原油沥青质RICO产物主要包括一元酸、二元酸、三环萜烷酸、藿烷酸、伽马蜡烷酸、孕甾烷酸、甾烷酸等,键合在沥青质芳核结构中的生物标志物以特定碳位与沥青质结合.草桥生物降解原油沥青质RICO产物中具有较高的伽马蜡烷酸/C₃₀藿烷酸比值,具有完整的4-甲基、4,4-二甲基甾烷酸系列,表明原油为沙四段、沙三段的混源油;生标酸异构化参数低表明原油成熟度不高.沥青质钌离子催化氧化技术对于强烈生物降解原油的油-油对比、油-源对比提供了一种新的途径.      

南襄盆地泌阳凹陷西部稠油地化特征及意义

精细刻画稠油地球化学特征,对其油源对比、成因乃至开发都具有一定指导作用。南襄盆地泌阳凹陷西部地区原油均遭受了中等以上级别的生物降解,规则甾烷和藿烷受到不同程度破坏,使得一些反映原油成因、成熟度的常用指标严重失效。通过对该区12个稠油样品地球化学特征的精细分析和研究,发现饱和烃中的伽马蜡烷、Ts、Tm以及长链三环萜烷的抗降解能力高于规则甾烷和藿烷,能较好地反映该区稠油地球化学特征。油源对比表明,该区核三下段原油均来源于核三下段烃源岩,而核三上段原油除来源于核三上段烃源岩外,不同小层段都有核三下段源岩不同程度的贡献。结合芳烃组成特征和参数,可以清楚地将研究区稠油划分成两类,并显示他们可能具有不同的生物降解机制。     

三塘湖盆地上二叠统烃源岩中的25-降藿烷系列与微生物改造作用

三塘湖盆地马朗凹陷上二叠统烃源岩的25-降藿垸分布明显，细菌微生物生源标志化合物丰富，原生成因的矿物沥青基质具有优势分布。综合分析这些特殊表现，认为可能在该套烃源岩沉积和早期成岩阶段，藿烷系列化合物的生物先质(藿烷醇、藿酸等)被介入烃源岩的微生物强烈降解改造，其后演化而形成25-降藿烷化合物。图4表1参5     

生物降解作用与辽河“稠油”的形成

使用色谱和色谱-质谱技术研究了辽河西部凹陷的原油和油砂的饱和烃,鉴定出多种生物标记化合物,特别是鉴定出了25-降藿烷系列和一个待确认的新的化合物,这些化合物对指示原油的生物降解作用具有指纹意义.严重的生物降解作用可破坏原油的正常甾烷,并使正常藿烷向25-降藿烷转化.“稠油”中25-降藿烷的存在,说明它们形成的一个重要方式是生物降解作用.     

准噶尔盆地乌夏地区生物降解原油中饱和烃组成解析

运用全二维气相色谱/飞行时间质谱(GC×GC/TOFMS)结合全二维气相色谱/氢火焰离子检测(GC×GC/FID)实现了对准噶尔盆地乌夏地区不同生物降解程度原油饱和烃复杂混合物成分的分析研究,提升了对生物降解原油组成及成因机理认识。结果显示:①乌夏地区生物降解原油中不可识别混合物主要由烷基取代环状化合物及其同系物组成,这些环状化合物主要以六元环为基本单元,包括单环烷烃(类胡萝卜烷)、双环烷烃(十氢化萘,脱-A,B环-甾烷)、三环烷烃(菲满类、三环萜烷、断甾烷)和金刚烷类、四环烷烃(甾烷、断藿烷、四环萜烷)和五环烷烃(藿烷、25-降藿烷)等六大类化合物;②不同生物降解原油中饱和烃总量变化不大,饱和烃中不同族系化合物随着生物降解作用增强呈现此消彼长的变化规律,在重度生物降解阶段,双环烷烃存在大量同系物及同分异构体,可能是微生物作用新生成的化合物,并且由于自身较强的抗生物降解能力,使双环烷烃成为饱和烃的优势成分,占饱和烃总量的50%左右,而多环烃类化合物含量随着生物降解程度逐渐增加,主要是由抗降解能力相对较强的高环数化合物的逐渐富集形成。     

准噶尔盆地莫索湾地区白垩系生物降解与成藏地球化学特征

通过分析准噶尔盆地莫索湾地区白垩系油藏原油25?降藿烷含量、烃类包裹体的均一温度及组分特征、地层埋藏史及热演化史,探讨了研究区生物降解分布、地点及时间,结合生物降解与未降解原油混合实验,揭示了不同期次油藏保存规模。结果表明：准噶尔盆地莫索湾地区白垩系普遍存在生物降解,纵向上生物降解受白垩系底部不整合面控制,导致垂向分布存在差异。油气存在2期成藏,早期成藏从早白垩世开始充注,并发生严重的本地生物降解,降解时间为早白垩世末—晚白垩世早期,受烃源岩排烃规模限制,第一期成藏油气规模小,对后期聚集的主成藏期油气破坏较小;第二期成藏为主成藏期,成藏时间对应下乌尔禾组大规模排烃期,即晚白垩世。     

准噶尔盆地乌夏地区稠油生物降解特征

准噶尔盆地乌夏地区稠油主要分布在风城油田,由于受到较强烈的生物降解作用影响,密度和粘度很高,正构烷烃和无环类异戊二烯烷烃严重降解,胡萝卜烷缺失,藿烷含量部分降解或严重降解,甾烷和重排甾烷部分降解,而三环萜烷含量、孕甾烷和升孕甾烷含量很高,m(Ts)/m(Tm)平均值为3.55。根据稠油的正构、异构烷烃降解程度、生物标记化合物和25-降藿烷系列化合物的降解程度以及三环萜烷含量和孕甾烷含量,将乌夏地区稠油生物降解作用级别划分为6级,并以此为依据将乌夏地区稠油分为6种类型。     

原油生物降解过程研究

为了研究烃类降解菌对原油的作用过程和对原油中主要烃类化合物的降解程度,本文利用筛选的烃类氧化菌以原油为唯一碳源,改变微生物对原油的降解时间,通过原油指纹分析技术定性、定量分析原油降解前后成分的变化情况。实验结果表明：高温烃类降解菌主要降解饱和烃,降解程度与链长度有关。链长度越短越易降解,直链比支链容易降解。随着时间的延长,原油饱和烃的相对含量下降,严重的生物降解可使正构烷烃完全降解。多环芳烃中的萘及其烷基化萘系列的降解也较明显。生物标志物基本不受生物降解的影响。随着时间的延长,原油成分变化明显,原油降解速率与细菌的数量和活性有密切的关系。     

原油降解气的形成条件及其特征

原油降解气是指原油在厌氧微生物作用过程中形成的一种次生型生物气。作为非常规气藏之一，原油降解气近年来受到了极大的关注，而相关研究在我国才刚刚起步。因此，研究其生气机制及其地化特征，建立原油降解气的地球化学判识指标，并指出勘探前景，对缓解当前能源危机和原油降解气的勘探都具有重要意义。研究结果发现：原油降解气主要通过二氧化碳还原生成甲烷；中-低矿化度的NaHCO₃型或CaCl₂型地层水有利于微生物的繁殖及其对原油的降解进而生成甲烷。原油降解气形成的油层温度低于80 ℃，埋深一般小于2 500 m；对应原油的成熟度为低-中等成熟。原油降解气具有碳同位素轻、天然气组分干、氮气含量较高，同时含少量二氧化碳和氢气，并具有储层时代新、能大规模聚集成藏的特点。结论认为，我国具有较大的原油降解气勘探潜力。     

生物降解原油的地球化学特征及其意义

简要叙述了生物降解原油的地球化学特征及其意义，指出微生物降解原油有喜氧/厌氧降解2种机制，实验室条件下一般进行喜氧生物降解，由于厌氧降解的速率很慢，因而在实验室条件下不可能完全模拟地下厌氧生物降解；温度对生物降解有控制作用，40℃左右时实验室生物降解效果最佳；在实验室条件下，微生物降解对原油的饱和烃、芳烃、非烃、沥青质各个组分都产生影响，使饱和烃含量相对下降，芳烃、非烃、沥青质的含量相对上升，而沥青质不易被生物降解，其热解产物及钌离子催化氧化产物在生物降解原油对比、油源对比中具有重要的作用。     

准噶尔盆地乌夏断裂带稠油类型及成因机理

乌夏断裂带稠油主要分布在风城油田和乌尔禾油田北部,稠油的密度和黏度很高。其中:正异构烷烃和无环类异戊二烯烷烃基本完全降解;藿烷、规则甾烷和重排甾烷严重降解,部分被完全降解;部分样品25-降藿烷也被完全降解;稠油三环萜烷质量分数特别高,孕甾烷和升孕甾烷质量分数也较高。分析对比稠油生物降解特征,将乌夏断裂带稠油分为6种类型。风城油田西部和北部稠油生物降解程度在乌夏断裂带最高,乌夏断裂带西部和西北部稠油生物降解程度在乌夏断裂带相对较低,风城油田东部下乌尔禾组稠油生物降解程度最低。对乌夏断裂带稠油地化特征和区域构造特征分析认为,乌夏断裂带稠油的成因主要包括生物降解作用、水洗作用、氧化作用和扩散作用。     

渤海海域蓬莱19-3油田原油生物降解气地球化学特征与成因

渤海海域已有天然气地球化学特征显示稠油降解气普遍与稠油油藏相伴生，其探明储量约占天然气总探明储量的12 % 。渤海湾盆地复杂的构造演化使生物气藏背景多样化，也使渤海海域生物气成因类型不清，其地球化学特征和成藏条件不甚明确。与非稠油降解气相比，稠油降解气中甲烷含量高、干燥系数大，以干气为主，并含有一定量的二氧化碳和氮气，甲烷碳同位素值偏轻，δ¹³C₁介于-35 ‰~-55 ‰，丙烷碳同位素值偏重，具有同位素倒转现象，二氧化碳碳同位素值重，δ¹³C_co2介于-10 ‰ ~20 ‰ 。原油降解气的生成是喜氧微生物和厌氧微生物共同作用的结果，有效的石油生物降解作用通常发生在温度低于80℃的储层中，因此地层温度控制了微生物降解原油生成原油降解气的发生范围，此外，含油气系统内的地层水也是重要的地质影响因素，中—低矿化度的NaHCO₃型或CaCl₂型地层水有利于微生物的繁殖进而对原油降解生成甲烷。生物降解气是微生物代谢活动的产物，所以降解气的规模是由油藏规模决定的。在渤海海域，储层温度与地层水类型适宜、油藏规模巨大的蓬莱19-3油田最具备大规模生成稠油降解气的条件。渤海目前已发现原油地质储量约36.4×10⁸t，其中埋藏深度在2 000 m以内的原油地质储量约为27.7×10⁸t，根据原油的生物降解模拟实验，1 m³原油每天可产生0.14~0.62 m³甲烷气体，每年可产生52.01~255.5 m³甲烷气体，若深度2 000 m为原油降解界限，据此估算渤海海域每年最多可产原油降解气0.66×10¹²m³，具有非常大的勘探潜力。