四川盆地上三疊統(tǒng)油氣源對(duì)比

摘 要

摘要:對(duì)儲(chǔ)集層油氣來源的對(duì)比追蹤，是儲(chǔ)集層烴源條件研究及資源潛力評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。為此，基于前人對(duì)四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組氣源研究的成果，對(duì)比分析了該區(qū)天然氣的組成
    摘要:對(duì)儲(chǔ)集層油氣來源的對(duì)比追蹤，是儲(chǔ)集層烴源條件研究及資源潛力評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。為此，基于前人對(duì)四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組氣源研究的成果，對(duì)比分析了該區(qū)天然氣的組成特征、天然氣碳同位素值分布特征、原油及儲(chǔ)層瀝青組成特征和生物標(biāo)志化合物的特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：①須家河組所產(chǎn)天然氣與上覆侏羅系及下伏嘉陵江組、二疊系地層所產(chǎn)天然氣的組成特征、碳同位素值、濃縮烴等方面差異明顯，例如在同一構(gòu)造上，上三疊統(tǒng)天然氣的ð13C1。比上覆侏羅系的偏重而比下伏層的偏輕，ð13C2則較上、下鄰層均偏重；②須家河組原油的物理性質(zhì)、原油輕烴和飽和烴色譜特征與侏羅系原油也存在明顯的差異；③上三疊統(tǒng)儲(chǔ)層瀝青的族組與烴源巖接近，而與上、下鄰層有明顯的差異，儲(chǔ)層的生物標(biāo)志化合物特征與烴源巖接近，而與侏羅系烴源巖差異明顯。綜合分析的結(jié)果為：須家河組的油氣主要來自本層烴源巖，局部地區(qū)須家河組氣藏有下伏氣源層對(duì)其成藏的貢獻(xiàn)。
    關(guān)鍵詞:四川盆地  晚三疊世  烴類組分  油氣源對(duì)比  碳同位素值  儲(chǔ)層瀝青  濃縮烴  原油  儲(chǔ)集層
     關(guān)于四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組氣源的對(duì)比追蹤，前人已做了大量的研究工作。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)上三疊統(tǒng)須家河組氣藏天然氣的組成特征、天然氣碳同位素值分布特征、原油及儲(chǔ)層瀝青組成特征進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為須家河組天然氣主要源于本層烴源巖，主要是自源型，局部地區(qū)須家河組氣藏有下伏氣源層對(duì)其成藏的貢獻(xiàn)。
1   分析方法簡(jiǎn)述
    筆者所用的儲(chǔ)層瀝青依據(jù)SY/T 5118-2005《巖石中氯仿瀝青的測(cè)定脂肪抽提器法》抽提；巖石中可溶有機(jī)物及原油族組分依據(jù)SY/T 5119-2008《巖石中可溶有機(jī)物及原油族組分分析》分離；天然氣常規(guī)組分依據(jù)GB/T l3610-2003《天然氣的組成分析氣相色譜法》分析；天然氣和原油碳同位素值依據(jù)sY/T 5238-2008(<天然氣同位素分析方法》分析；天然氣濃縮烴和原油輕烴依據(jù)SY/T 5779-2008<<石油和沉積有機(jī)質(zhì)烴類氣相色譜分析方法》SY/T 0542-2008《穩(wěn)定輕烴組分分析氣相色譜法》分析；生物標(biāo)志化合物依據(jù)GB/T l8606-2001《氣相色譜一質(zhì)譜法測(cè)定沉積物和原油中生物標(biāo)志物》和SY/T 5397-1991(2005)《生物標(biāo)志物譜圖》分析。
2   油氣源的對(duì)比分析
    前人對(duì)須家河組的構(gòu)造、沉積相、儲(chǔ)層特征、天然氣成因類型等方面做了大量研究工作口[1-3]。
2.1天然氣常規(guī)組分特征
2.1.1天然氣烴類氣體組成
    上三疊統(tǒng)須家河組產(chǎn)出的天然氣以烴類氣體為主，含量介于80%～99%，烴類組分中一般甲烷含量較高，重?zé)N含量較低[4]。在不同地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組氣藏的甲烷含量差異較大，以川西及川北地區(qū)天然氣的甲烷含量最高，川西地區(qū)天然氣甲烷含量的平均值為93%，川中、川東地區(qū)須家河組天然氣的甲烷含量普遍低于川西及川北地區(qū)，其天然氣甲烷含量的平均值為88.6%；重?zé)N含量變化在0.12%～22%，多以乙烷為主，丙烷、丁烷和丁烷組分依次減少。須家河組氣藏天然氣中一般不含硫化氫，具有氮?dú)夂投趸己肯鄬?duì)較高，氦氣和氫氣含量低，在不同構(gòu)造的氣藏非烴含量差異較大的特點(diǎn)。組分特征反映出在不同區(qū)域，上三疊統(tǒng)不同地區(qū)有機(jī)質(zhì)類型和熱演化程度有所不同，導(dǎo)致天然氣烴類組分特征有所差異。展示了該區(qū)須家河組氣藏可能有下伏氣源層對(duì)其成藏作出貢獻(xiàn)。
2.1.2天然氣密度
    上三疊統(tǒng)大部分氣井產(chǎn)出的天然氣具有密度大、隨重?zé)N含量的增加而變重的特征，揭示了這些氣藏(井)所產(chǎn)天然氣可能為本層白生。局部地區(qū)上三疊統(tǒng)氣井產(chǎn)出的天然氣密度相對(duì)較低，并與下伏層系產(chǎn)出的天然氣特征相似，表明這些氣藏(井)有深部氣源層對(duì)其成藏的貢獻(xiàn)。
2.1.3天然氣干燥系數(shù)
    從天然氣的干燥系數(shù)與重?zé)N關(guān)系圖上看(圖1)，上三疊統(tǒng)的天然氣干燥系數(shù)相對(duì)較低、重?zé)N含量相對(duì)較高，具有低熟自源氣的特征。部分上三疊統(tǒng)氣井的天然氣展示出干燥系數(shù)較高、重?zé)N比值較低的特征，與下伏層系產(chǎn)出的天然氣混為一體，表明這些氣藏(井)有深部氣源混入。
2.2天然氣和原油碳同位素值特征
    上覆侏羅系天然氣的甲烷碳同位素值(ð13C1)分布在-35.81%?！?/span>-46.42‰，多小于-34%，其ð13C2-ð13C1差值較大。下伏T1f3、P2ch和C2hl天然氣ð13C1為-33.41%～-29.83%，多在-32%。左右，其ð13C2-ð13C1差值較小，甚至出現(xiàn)碳同位素值倒置現(xiàn)象[3]。
    上三疊統(tǒng)天然氣ð13C1分布在-30.12%～-42.2%，ð13C2介于-29.79%～-20.19%，其ð13C2-ð13C1差值較大，在同一構(gòu)造上，上三疊統(tǒng)天然氣的ð13C1，較侏羅系的ð13C2偏重，而較下伏中、下三疊統(tǒng)、二疊系和石炭系天然氣的ð13C1偏輕，并以其乙烷碳同位素值較重與上下鄰層相區(qū)別。
    這一現(xiàn)象表明上三疊統(tǒng)天然氣主要為本層烴源巖白生，部分地區(qū)天然氣碳同位素值與下伏中、下三疊統(tǒng)及更老地層天然氣的碳同位素值特征極為相似，表明該區(qū)上三疊統(tǒng)氣藏可能有深部氣源層對(duì)其成藏的貢獻(xiàn)。
    須家河組的天然氣分析資料點(diǎn)大多數(shù)落入成熟煤系天然氣的分布區(qū)間及其邊緣，展示了須家河組烴源巖以(偏腐殖混合型一腐殖型)干酪根為主的自生天然氣的特征。但在九龍山、扁l井等局部地區(qū)須家河組和侏羅系部分天然氣分析資料點(diǎn)落人高熟混源氣及過熟熱裂解氣的分布區(qū)間，表明該區(qū)侏羅系和上三疊統(tǒng)氣藏可能有深部氣源層對(duì)其成藏的貢獻(xiàn)[5](圖2)。
圖2不同層系天然氣甲烷、乙烷碳同位素值組成相關(guān)關(guān)系圖
    從上三疊統(tǒng)須家河組和侏羅系原油的碳同位素值分布特征看，侏羅系原油碳同位素值分布在-30.64‰～-31.70‰，香溪群原油碳同位素值相對(duì)較重，分布在-25.13‰～-28.46%，二者差異明顯。
2.3天然氣濃縮烴和原油輕烴特征
    上三疊統(tǒng)天然氣濃縮烴和原油輕烴與侏羅系氣藏有明顯的差異。天然氣濃縮烴和油的輕烴組成與生成它的母質(zhì)類型和成熟度有密切的聯(lián)系。在C6～C7輕烴的組成中，陸源有機(jī)質(zhì)生成的烴富含苯和甲苯、鏈烷烴較貧乏(Leythaeuser，1979)，環(huán)烷烴也比較高(Snowdon，1982)。上三疊統(tǒng)的凝析油中鏈烴貧乏，苯和甲苯含量高，具典型的陸源母質(zhì)來源的特征。侏羅系部分井C6～C7輕烴中具鏈烷烴高(大于60%)，苯和甲苯含量低(2.38%～6.18%)，基本上反映了中下侏羅統(tǒng)湖相母質(zhì)來源油的特點(diǎn)。金27、角6等井侏羅系的凝析油輕烴組成與上三疊統(tǒng)相近，表明其凝析油多與上三疊油氣上竄有關(guān)。其余井多分布于前述兩者之間，說明這些油氣或不同程度受到上三疊油氣的侵染，或因其母質(zhì)變差所致。
    C7輕烴組成三角圖也可反映母質(zhì)來源(廖永勝1989、胡錫麟l990)。上三疊統(tǒng)的資料點(diǎn)及J1dn的金27、角6等井同時(shí)落人煤系油氣分布區(qū)，僅少數(shù)侏羅系井落人腐泥油氣區(qū)，侏羅系大多數(shù)井油的 C7輕烴組成多分布于過渡區(qū)，展示出湖相母質(zhì)來源油的特點(diǎn)。進(jìn)一步證實(shí)了川中局部地區(qū)侏羅系油氣受到上三疊統(tǒng)油氣侵入的影響。
2.4上三疊統(tǒng)須家河組原油特征
    上三疊統(tǒng)須家河組原油的物理性質(zhì)和飽和烴色譜特征與侏羅系有明顯的差異[6]。須家河組的原油一般多為無色透明(或淡黃色)的輕質(zhì)油，原油飽和烴一般具有輕組分含量較高，重組分含量較低的分布特征；二者有明顯的差異。
2.5上三疊統(tǒng)儲(chǔ)層瀝青對(duì)比
    從上三疊統(tǒng)須家河組烴源巖和砂巖儲(chǔ)層的氯仿瀝青“A”族組成三角圖中明顯可見，上三疊統(tǒng)砂巖儲(chǔ)層的飽和烴含量多分布在5%～45%，芳烴含量多分布在15%～35%，非烴和瀝青質(zhì)含量多分布在45%以上，展示出飽和烴含量低、芳烴含量高、瀝青質(zhì)重、飽/芳比值低等特點(diǎn)，與上三疊統(tǒng)烴源巖的族組成特征非常接近，而與上下鄰層有明顯的差異。但圖中亦可見到，個(gè)別儲(chǔ)層樣品的飽和烴含量較高，芳烴含量、非烴和瀝青質(zhì)含量較低，與下伏層的族組成特征較為接近，同樣表明須家河組儲(chǔ)層產(chǎn)出的油氣主要來自本層烴源巖，僅局部地區(qū)須家河組氣藏可能有深部氣源混入。
2.6生物標(biāo)志化合物特征
    生物標(biāo)志化合物的研究既能確定母質(zhì)來源，又能確定成熟度，因此它可用于判別油氣來源[7]。
2.6.1二環(huán)倍半萜分布特征
    二環(huán)倍半萜屬于萜類中的一種環(huán)狀類異戊二烯化合物。Bendoraitis J.G.(1974)認(rèn)為倍半萜類是三環(huán)萜類降解的產(chǎn)物，Alexander等(1983)人工合成并鑒定了兩種廣泛分布于澳大利亞原油中的雙環(huán)倍半萜，8β（H)-錐滿烷和4β（H)-桉葉油烷，Philp等(1985)認(rèn)為部分倍半萜類是高等植物成因。上三疊統(tǒng)烴源巖、侏羅系烴源巖和油二環(huán)倍半萜化合物都極豐富。不同構(gòu)造分別具有不同的倍半萜組合特征。侏羅系大安寨烴源巖的8p(H)一錐滿烷豐度較低，8β（H)-升錐滿烷有較高的豐度。而上三疊統(tǒng)的油和儲(chǔ)層瀝青基本上與其烴源巖的特征類似，8β（H)-錐滿烷和8β（H)-升錐滿烷都較豐富，與侏羅系烴源巖差異明顯，表明上三疊統(tǒng)與侏羅系油氣來源不同。
2.6.2萜烷和甾烷的分布特征
    四川盆地侏羅系和上三疊統(tǒng)烴源巖、油及儲(chǔ)層瀝青中都含有豐富的三環(huán)萜和五環(huán)三萜化合物。上三疊統(tǒng)烴源巖中三環(huán)萜較豐富，一般以C23為主峰，五環(huán)三萜以C30藿烷為主峰，γ蠟烷較侏羅系高，重排藿烷相對(duì)貧乏。侏羅系烴源巖含豐富的長(zhǎng)鏈三環(huán)萜，一般以C21為主峰，五環(huán)三萜以C30重排藿烷(或C30正常藿烷)為主峰，C30正常藿烷相對(duì)C29降藿占優(yōu)勢(shì)，7蠟烷含量相對(duì)較低，此外在Ts與Tm之問還有一個(gè)豐度較高的未知名重排藿烷峰。
    烴源巖和油中C27、C28和C29甾烷的分布可反映母質(zhì)來源。其中C29甾烷為陸源高等植物成因，從甾烷的分布特征看，上三疊統(tǒng)烴源巖和儲(chǔ)層瀝青的C29甾烷相對(duì)C27甾烷占優(yōu)勢(shì)；其中ααα-20R構(gòu)型甾烷表現(xiàn)為C27＞C28＞C29的分布特征。須家河組儲(chǔ)層砂巖抽提瀝青中的生物標(biāo)志化合物與泥質(zhì)烴源巖抽提瀝青中的生物標(biāo)志化合物具有相似特征。
3   結(jié)論
    1)四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組所產(chǎn)天然氣與上覆侏羅系及下伏嘉陵江組、二疊系地層所產(chǎn)天然氣的組成特征、天然氣碳同位素值、天然氣濃縮烴等方面差異明顯；須家河組原油的物理性質(zhì)、原油輕烴和飽和烴色譜特征與侏羅系有明顯的差異。
    2)上三疊統(tǒng)儲(chǔ)層瀝青的族組與烴源巖接近，而與上、下鄰層有明顯的差異；儲(chǔ)層的生物標(biāo)志化合物特征與烴源巖接近，而與侏羅系烴源巖差異明顯，表明上三疊統(tǒng)須家河組的油氣主要來自本組烴源巖，局部地區(qū)須家河組氣藏有下伏氣源層對(duì)其成藏的貢獻(xiàn)。
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（萬茂霞  謝邦華  陳盛吉  鄒春艷  張琦  冉乙鈞   中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院）