塔北隆起北缘原油轻烃单体烃碳同位素特征

对塔北隆起北缘原油进行了轻烃单体烃碳同位素组成分析,刻画了原油的轻烃组成特征.所有轻烃化合物中,环戊烷系列化合物碳同位素在不同原油之间差异最小,对原油成因的鉴别意义小于其他化合物.优选的其他化合物碳同位素在不同成因原油中呈现出显著规律,轮台油气田煤成油轻烃单体烃碳同位素较重,主要位于-21‰-19‰之间;大涝坝油气田湖相油次之,位于-25‰-21‰之间;雅克拉油气田海相油最轻,位于-31.5‰-28‰之间.典型寒武系—下奥陶统来源的YN2井原油分布特征独特.上述分布特征揭示轻烃单体烃碳同位素组成可作为可靠的原油成因判识指标,尤其对于凝析油与轻质油更为有效.     

塔里木盆地原油碳硫同位素特征及油源对比

以碳、硫同位素在石油生成演化过程中的分馏作用为基础,对塔里木盆地原油、油源对比进行了探讨。原油的δ¹³C继承了生物母质的δ¹³C值,海相原油的δ¹³C小于-32‰或大于-24‰,陆相原油的δ¹³C为-32‰~-24‰。原油中有机硫来源于源岩中的硫酸盐,温度高于成熟原油(80~120℃)的δ³⁴S与油源岩中硫酸盐的δ³⁴S接近,但原油δ³⁴S似要比相应的硫酸盐δ³⁴S轻3‰~4‰。根据碳、硫同位素特征和原油其它物理化学特性可以将塔里木盆地原油分为4种。第1种为寒武—奥陶纪原油,其δ³⁴S为21‰~26‰,δ¹³C小于-32‰,为典型的海相原油,并可细分为寒武纪原油(δ³⁴S在24‰~26‰)和奥陶纪原油(δ³⁴S为21‰~22‰)。第2种为石炭—二叠纪原油,其δ³⁴S为5‰~7‰,δ¹³C小于-32‰,亦为海相原油,如沙3井原油,但母质类型较差。第3种为三叠—侏罗纪原油,δ³⁴S在10‰~14‰,δ¹³C在-26‰左右,为典型的陆相原油。第4种则是前3种原油的混合相原油,δ³⁴S介于海相原油与陆相原油之间,-C—O和C—P两种海相原油混合,其物理化学性质仍为海相原油特征,而-C—O与T—J原油混合则具有混合相原油的性质,没有发现C—P原油与T—J原油的混合油。     

原油单体烃类的碳同位素组成研究

本文利用新兴的原油单体烃类在线同位素分析技术测定了塔里木盆地原油及凝析油的正构烷烃、轻烃部分的异构烷烃和植烷、姥鲛烷的稳定碳同位素值，根据原油单体烃的碳同位素分布，并结合地质情况，将塔里木盆地原油分为源于下古生界，上古生界，中新生界和上述源岩混源的４种成因类型，并确认塔里木盆地是一个以下古生界油源为主的多油源的复合含油气盆地。本文还对原油单体烃碳同位素分布特征及成因等问题进行了初步探讨。     

塔里木盆地海相原油汞同位素组成特征

原油中普遍赋存汞,汞可能为油气成因与来源提供信息。研究了塔里木盆地海相原油中汞含量及汞同位素组成特征,揭示了原油与藻类等低等生物中汞同位素组成特征的相关性。塔里木盆地海相原油中汞含量变化范围为0.71~23.70μg/kg,均值为(4.00±5.53)μg/kg(n=28,1SD,即1倍标准偏差)。原油中汞同位素非质量分馏(Δ¹⁹⁹Hg)大多为正值,分布范围为-0.07‰~0.19‰,均值为0.03‰±0.07‰(n=17,1SD),质量分馏(δ²⁰²Hg)均为负值,分布范围为-2.44‰~-0.42‰,均值为-1.43‰±0.64‰(n=17,1SD),推测塔里木盆地海相原油中汞同位素组成主要继承了藻类等低等生物,藻类可能是塔里木盆地海相油气的主要生油有机质。     

不同沉积环境生成的原油单体烃碳同位素分布特征

本文应用原油单体烃类的气相色谱和同位素质谱在线分析技术(GC/C/MS),通过对原油单体烃类碳同位素分布的讨论,初步按其源岩的沉积环境进行了成因分类,这在油-油、油-源对比中,不失为一个有效的方法。     

塔里木盆地轮南油田奥陶系和三叠系原油碳同位素偏移的古环境解释

通过对轮南14井正构烷烃和类异戊二烯烃的单体联同位素分析,证实该井奥陶系和石炭系油藏具有相同或相似的油源,均属奥陶系源岩产物;而三叠系油藏与奥陶系、石炭系油藏具有较大的碳同位素差异,反映其油源不同;无论是正构烷烃还是类异戊二烯烃的单体碳同位素值,均呈现出三叠纪油藏较轻、奥陶纪原油较重的分布,这与地史上原油碳同位素的长期变化规律相吻合。对于奥陶纪和三叠纪之间如此大的时间跨度,不宜于以常规的简单的母源、成熟度和沉积环境方面的差异来解释上述“异常”分布,而应该结合大气CO₂浓度及生物生长速率等环境变化因素来解释。资料表明,地史中全球范围内的古环境(大气CO₂浓度变化和藻类生长速率)演变共同造成了奥陶纪的正向变化和三叠纪的负向变化。      

硫对原油裂解气组成及碳同位素组成的影响

应用封闭金管-高压釜体系,对取自新疆塔里木轮古地区基本不含硫的轮古原油样品、原油加元素硫以及原油加正丙硫醇组合分别进行系列性热模拟实验;通过对比各个系列的产物产率特征及碳同位素组成特征,研究硫对原油裂解产物及烃类气体碳同位素组成的影响。结果显示,无论是硫元素还是有机硫化合物的加入,总体上轻微抑制了甲烷等烃类气体的生成,并促使H 2 和CO 2 等非烃类气体产量的增加;同时,加入的元素硫与有机硫化合物的量对反应产物的组成也有明显的影响。硫的加入对烃类气体碳同位素组成影响显著,使低温阶段生成的烃类气体碳同位素变重;尤以有机硫化合物的影响最为显著,与原油本身裂解烃类气体碳同位素相比,其对甲烷碳同位素的影响差值高达7‰,而对乙烷及丙烷碳同位素组成的影响差值也达到5‰。此外,硫对原油裂解产物组成的影响明显与硫元素的化学状态有关,有机硫化合物参与裂解反应的机理与元素硫明显不同.     

原油热演化程度与碳同位素组成变化关系

通过开展对未成熟干酪根的热模拟实验,测定干酪根在不同演化阶段产出液体烃的碳同位素组成.阐明由于演化影响导致原油中碳同位素分馏的原因,并结合模拟实验结果验证和解释了地层中母岩干酪根和所产原油在高成熟阶段碳同位素组成发生“逆转”的现象,同时,提出利用碳同位素对多产层地区油/油源对比中,必须注意演化程度要在相同的演化阶段才有可比性,特别在高成熟地区,否则有可能导致错误判断.     

原油极性分离法及其对解释原油碳同位素特征的作用

为了研究原油有机分子极性与其碳同位素的关系，建立了一种按极性分离石油的方法，并用这种方法分离了胜利油田的原油样品和做了碳同位素分析，随后又用族组分分离方法分离了相同的油样并做了碳同位素分析。通过对比，发现用这2种方法分离出的原油纽分在总体上具有一定的相似性，即组分极性都有由小向大变化的趋势，但在细节上又有一定的区别，族组分分离法将原油分为4个组分，而极性分离法将原油分为5个组分，并且各组分之间也不是简单的对应关系；同时发现芳香烃和非烃的极性跨度相对较大。在此基础上，分析了原油中的有机分子极性与其碳同位素值的关系，得出了随极性增加δ^13C值增加的结论，并将此结论用于原油是单源还是多源解释上，指出了原油同位素出现逆转现象的原因，另外据此还建立了简单的数学模型，由已知的组分含量及δ^13C值求出了混合原油中各生油层所占的比例。     

塔里木盆地天然气碳、氢同位素地球化学特征

库车坳陷天然气甲皖的氢同位素组成分布为-185‰- -156‰，除DW105-25井为-156‰外，其余9个样品相对较轻，基本轻于-170‰，而Dw105-25井的δ^12C-值为-28．5‰，也相对较重；库车坳陷天然气乙皖氢同位素组成分布为-139‰～-113‰。塔中地区和塔东地区天然气甲烷氢同位素组成分布为-168‰～-151‰，范围相对较小。轮南地区天然气甲炕氢同位素分布为-190‰～-140‰．分布范围较广，乙炕氢同位素组成分布为-187‰～-145‰，与甲炕的分布范围相近．大多数样品同时出现甲烷、乙烷的碳、氢同位素组成序列倒转的现象。塔西南地区的阿克1井天然气甲皖的碳同位素组成为-23．0‰。氢同位素组成为-131‰，均较重，这可能与深部物质的参与有关。     

塔里木盆地玉北地区奥陶系原油成因特征分析

玉北地区鹰山组原油为低凝固点、含硫、高蜡的中质油,饱和烃色谱正构烷烃分布完整,但色谱基线出现不同程度抬升,且原油非烃和沥青质碳同位素偏轻,族组分碳同位素发生倒转,表明该区原油经历了至少2期成藏过程,早期充注原油遭受生物降解作用后又与后期充注的高成熟原油相混合.地化分析主要表现为后期充注原油特征:弱植烷优势(Pr/Ph≤1.0),较高含量的伽马蜡烷(G/C30藿烷为0.24~0.4)及C35升藿烷/C34升藿烷＞1.0的"翘尾巴式"特征,表明后期原油主要来源于还原—强还原生烃环境;正庚烷含量为46.47%~48.57%,C23-三环萜烷优势,较高的三环萜烷/藿烷,指示其生油母质为菌藻类;较高的庚烷值及四甲基萘指数表明原油处于高成熟演化阶段,推测来源于寒武系烃源岩.     

塔里木盆地哈得逊油田非稳态油藏

非稳态油藏是指在油气充注或调整过程之中、尚未形成统一的油水界面、油气水处于动态非平衡状态下的油气富集体,其主要特征是在相互连通的储集体内出现油水界面大幅度倾斜或油气水关系倒置等异常现象.以塔里木盆地哈得逊油田东河砂岩油藏为例,通过倾斜油水界面成因分析,认为现今东河砂岩油藏正处于油藏的调整充注期,油气富集具有明显的非稳态性,新构造运动是油水界面大幅度倾斜的主要原因.在物理模拟的基础上提出了非稳态油藏的概念.并将其应用于哈得逊油田的勘探开发实践,经过近3 a的滚动勘探开发,油田储量不断增长,目前已成为塔里木盆地乃至中国第1个探明储量超亿吨的大型海相砂岩油田.图5参11     

塔里木盆地深层海相轻质油/凝析油的成因机制与控制因素

塔里木盆地是中国蕴含丰富海相凝析油的克拉通含油气盆地,目前已在塔北隆起、塔中隆起及其斜坡区的震旦系—三叠系发现6个大型海相凝析油气藏,这些油气藏呈现出轻质油、高含蜡凝析油气、干气—轻质油—挥发性油多种类型油气藏围绕烃源岩有序聚集的特点.基于烷烃损失量计算、凝析油中烃类分子成熟度参数和天然气同位素组成的分析,提出塔北隆起...     

塔里木盆地轮古东奥陶系凝析气藏成因类型

通过对流体性质的分析后认为, 轮古东奥陶系特殊的凝析气藏是在古油藏基础上形成的混合型油气藏, 其原油带有古油藏的一些特征, 但总体上表现为凝析气藏特征; 轮古东奥陶系油气藏不是孤立的油气藏, 而是整个轮南古潜山油藏的一部分。     

碳酸盐岩储层中原油裂解及碳同位素演化模拟实验

为了研究碳酸盐岩储层中原油裂解产物及其同位素演化特征,采集塔里木盆地塔河油田TK772井奥陶系鹰山组产层的原油,利用半开放实验体系“地层孔隙热压生排烃模拟仪”开展仿真碳酸盐岩储层条件的原油裂解成气模拟实验,并对实验气体产物地球化学特征进行分析。实验结果表明,碳酸盐岩中原油裂解成气过程主要受温度的影响,实验中硫酸镁的加入导致了TSR （硫酸盐热化学还原反应）的发生,影响了原油裂解过程及其产物特征,导致重烃规模裂解的温度降低,消耗大量重烃的同时导致大量非烃气体生成。原油裂解烷烃气碳同位素变化主要受热演化程度控制,表现为随温度的升高逐渐变重,但有硫酸盐存在的温度条件下烷烃气碳同位素序列发生部分倒转（δ¹³C₁< δ¹³C₂ >δ¹³C₃）。研究表明,碳酸盐岩储层中TSR反应会改变天然气的化学组成,是高含硫气藏中普遍存在的碳同位素序列倒转的重要原因。     

塔里木盆地玉北1井原油成因再认识及其意义

塔里木盆地下古生界含油气系统的油源问题至今仍存在争议。在详细剖析塔里木盆地玉北地区玉北1井原油的分子同位素地球化学特征的基础上,以反演的思路解决该区下古生界含油气系统的油源问题。玉北1井原油作为两期成藏叠加的产物,其两期成藏的油源均为同一套寒武系烃源岩生油高峰期的产物,系不同区域烃源层的埋深差异导致成烃时序的不同。早期成藏的原油由于地层抬升剥蚀遭受严重生物降解,而晚期成藏得以良好保存。尽管原油生物标志化合物组成和分子碳同位素分布特征与盆地内下古生界含油气系统原油具有可对比性,但玉北1井原油中芳基类异戊二烯烃分布指示塔西南下寒武统烃源岩发育的沉积环境与台盆区可能存在一定差异,有待于进一步深入研究。