混源油类型及其油源分析

油源研究~

通过对原油物理性质和化学组成的综合分析，可以把所研究的潜江凹陷的原油分成三种成因类型。显然，对于这三种不同成因类型的原油而言，应该有其自身的油源层。烃源岩的研究结果表明，潜一～潜四段烃源岩有机质丰度均较高，属于好烃源岩的范畴。但就有机质类型而言，潜一、潜二段烃源岩优于潜三、潜四段烃源岩。但从沉积特征来看，潜一、潜二段烃源岩沉积时水体的盐度较潜三、潜四段烃源岩沉积时的盐度高，还原性更强。但由于受样品数量和样品分布范围的局限性的制约，本专题难以全面系统地对这三种成因类型的原油进行详细的油源对比。烃源岩中有机质生烃过程的阶段性和原油在成藏过程经历的运移分异作用的影响，必然会导致不同原油的混合作用，其化学组成也会发生相应的变化，由此可能会影响油源对比的正常进行。这里侧重于讨论一下原油在族组成、生物标志物分布与组成的及芳烃组成上与不同层位烃源岩间的异同及相似程度。
一、原油与烃源岩成熟度的对比
所研究烃源岩的镜质体反射率Ro介于0.30%～0.60%之间，其C2920S/(20S+20R)和C29ββ/(αα+ββ)值分别介于0.19～0.40和0.10～0.35之间，C3222S/(22S+22R)值介于0.30～0.55之间，表明这些烃源岩中的有机质目前仍处于未成熟—低成熟阶段。所研究原油样品的分布范围大，其成熟度差异较大，其中C2920S/(20S+20R)和C29ββ/(αα+ββ)值分别介于0.20～0.42 和0.20～0.45 之间，C3222S/(22S+22R)值介于0.42～0.60之间，反映出这些原油的成熟度范围介于未成熟—成熟之间。图5-35 是原油和烃源岩样品分子成熟度参数的关系图，由此可以清楚地发现，广华和光明台地区的未成熟原油与潜一～潜二段烃源岩相当，反映出这类未成熟油是由未成熟生油岩生成的，其他原油的成熟度总体上较所研究的烃源岩的成熟度高，反映出这类原油生成时其烃源岩中有机质的演化程度相对较高。

图5-35 江汉盐湖盆地不同层位烃源岩与原油分子成熟度参数关系图

二、原油与烃源岩氯仿沥青A族组成对比
如图5-36所示，原油与烃源岩氯仿沥青A在族组成上存在明显差异。就烃源岩而言，随着层位由新变老，族组成呈现出极性组分含量下降，而烃类含是增加的趋势。原油族组成特征基本与其成因类型一致，不同成因的原油分布在不同的区域。总体上原油的族组成表现出极性组分含量低，而烃类含量高的特征。值得注意的另一现象是原油Ⅰ类和Ⅱ类中芳烃馏分含量20%～50%，明显高于烃源岩氯仿沥青A中的芳烃含量(5%～15%)，这也可能是盐湖盆地原油的一个重要特征。造成原油与烃源岩氯仿沥青A在族组成上存在显著的原因可能有两个：其一是原油不管其成因类型和成熟度如何，均经过了一定距离运移分异作用的影响，结果必然会导致极性组分含量下降，而非极性烃类组分含量增加；其二是原油成藏以后在储层中还会发生进一步的演化，它包括进一步熟化、水洗和生物降解作用，这些作用也会影响原油的族组成特征。因此，利用族组成特征进行油岩分析时必须谨慎。

图5-36 江汉盐湖盆地原油和不同层位烃源岩氯仿沥青A 族组成三角图

三、原油与烃源岩类异戊二烯烷烃组成特征对比
如前所述，原油中的类异戊二烯烷烃主要是iC13～iC20的植烷系列，而 类异戊二烯烷烃的丰度很低，主要为iC21，检测不出iC23、iC24、iC25和iC30类异戊二烯烷烃化合物。但烃源岩则与之不同，在潜三和潜四段烃源岩和部分潜一、二段烃源岩中，普遍存在较高含量的iC13～iC25和iC30类异戊二烯烷烃。从类异戊二烯烷烃的组成特征来看，所研究原油与部分类异戊二烯烷烃分布不完整且含量较低的潜一和二段烃源岩比较接近，而与那些富含iC13～iC25和iC30类异戊二烯烷烃的烃源岩则存在明显差异(图5-37)，这一现象揭示出这些原油可能主要来源于那些贫 类异戊二烯烷烃的烃源岩。

图5-37 江汉盐湖盆地原油和烃源岩中iC13～iC25和iC30类异戊二烯烷烃组成特征

四、原油与烃源岩生物标志物组成特征的对比
生物标志物的分布与组成特征是目前进行油源研究的重要手段。在甾烷组成上大部分原油样品均具有C27甾烷的优势，C29甾烷的丰度相对较低，甾烷的这一组成特征与潜一、二段烃源岩的组成特征相似，反映出它们之间存在内在的成因联系。而王4-5-1井原油的甾烷组成表现为C29甾烷的含量高于C27甾烷，这一组成特征与潜三、四段烃源岩的甾烷组成相似，说明这类原油可能源于水体相对淡化的条件下形成的潜三、四段烃源岩(图5-38、图5-39)。在反映沉积环境特征的C31～C35升藿烷、烷基色瞒和甲基二苯并噻吩组成特征上，大部分原油均与潜一、二段烃源岩具有相似的分布与组成特征。表现为富含C35升藿烷，甲基和二甲基色瞒以及1-甲基二苯并噻吩，显示出盐度高、还原性强的共性。而王4-5-1井原油则与潜四段烃源岩在这几类生物标志物组成上具有较好的可比性，呈现出C35升藿烷含量低，三甲基色瞒特别丰富，而1-甲基二苯并噻吩含量很低的特征，这一系列特征均反映它们具有水体盐度低，还原性相对偏差的特点。因此，依据原油和烃源岩生物标志物的组成特征及对比结果，可以认为王4-5-1井原油来源于潜四段烃源岩，而其他原油则来源于潜一～二段烃源岩。

图5-38 江汉盐湖盆地原油与烃源岩在甾烷、升藿烷、烷基色瞒和甲基二苯并噻吩组成三角图

这里需要指出的是，那些产自王场油田特别富含有机硫化物的重质原油，依据这类原油的化学组成特征来推测，其源岩也应该特别富含烷基四氢噻吩化合物。但是在对两个钻井系统剖面上数十个烃源岩饱和烃和芳烃馏分色谱质谱资料的分析以后，发现烃源岩中的有机硫化物大多以烷基苯并噻吩系列为主，没有发现特别富含四氢噻吩系列的烃源岩。换言之，依据现有资料，还难以断定这类原油烃源岩的可能层位及其分布区域。但从实际资料来分析，这类原油在江汉盐湖盆地也不是普遍存在，由此来推测这类原油的烃源岩的分布可能也是相当局限的。

图5-39 江汉盐湖盆地原油与烃源岩C27/C29-C28/C29关系图

综合以上原油地球化学特征及其变化规律，可将盆地已发现的原油划分成5种主要成因类型（图3.19）。第Ⅰ类：东部坳陷西部的田阳、雷公、那坤、三今等地区原油。这类原油正烷烃呈双峰型分布；w（Pr)/w（Ph）值总体上高于坳陷中、东部原油，大多分布在2.5～3.2范围。它们的C27甾烷相对较高，占30%以上，以此区别于坳陷内的其他原油。其饱和烃δ13C在－32‰左右。
第Ⅱ类：东部坳陷的中、东部塘寨、仑圩、子寅、上法等油田原油。它们的正烷烃呈单峰型分布，主峰碳数较低；w（Pr)/w（Ph）相对较低，一般在2.5以下；碳同位素值较低，饱和烃δ13C分布在－32‰～－34‰范围。
第 Ⅲ类：以花茶油田的仑4井原油为代表。它的正烷烃呈后峰型分布模式，主峰碳数高；w（Pr)/w（Ph）高达3.96；甾烷中C29化合物占明显优势，相对含量达62.3%, C27甾烷较少，仅22.82%；三环萜烷中低碳数（C19～C21）化合物占优势，以C19为主峰；碳同位素最重，饱和烃δ13C大于－32‰。百70等井原油也属此类。
第Ⅳ类：西部坳陷江泽、北斜坡构造带上的原油为一类。它们的w（Pr)/w（Ph）较高，高者达3.61；部分原油由于受生物降解的影响，w（Pr)/w（Ph）有所降低。这类原油最突出的特征是，C28甾烷较高，相对含量在25%上下，高于东部坳陷原油；其C27甾烷较低，小于25%;4-甲基甾烷较丰富。
第Ⅴ类：在东部坳陷南斜坡林蓬、新洲等构造带发现有稠油藏。这些稠油具有高密度、高黏度、低凝固点的“两高一低”物性特征。其色谱图上正烷烃已消失殆尽；碳同位素稍重于正常原油；表明是由正常原油经生物降解作用蚀变而来。色质分析资料表明这些原油属成熟原油，源于那读组烃源岩。

图3.19 百色盆地各类原油分布及其地球化学特征变化规律图

上叙几类原油在区域上呈一定的分布规律（图3.19），表明它们来自不同的油源区或油源层，由此可认为百色盆地存在多种油源。在一些过渡地区如花茶构造带有混源油的现象。

油气藏中的原油是盆地成烃、成藏作用的综合产物，往往由不同母质来源（或形成于不同沉积环境，或处于不同热演化阶段）的多套烃源岩所产生的原油混合而成，此类原油称为混源油。油气混源现象按其来源分为多期次混源和单期次混源，按类别将其分为油油混源、油气混源和气气混源。其中，油油混源又可进一步分为：①降解原油和正常原油的混合；②未熟原油与成熟原油的混合；③不同层系烃源岩或不同地区相同层系烃源岩形成原油的混合（侯读杰，2000）。判识混源油并确定来自不同油源的原油贡献比例，是油源对比及油气成藏研究的重要内容之一，也是划分含油气系统的重要依据。在石油勘探过程中，若对混源油的存在认识不清，则势必影响对有效烃源岩层位的确认和资源量的评价，并对勘探部署等产生误导（王培荣等，2004）。因此，混源油研究对油气勘探具有重要的现实意义。

对油气混源现象的判识一般根据原油中稳定碳同位素值和一些特殊生物标志化合物来判识。Dzou等（1999）和P e t e r s等（1999）利用一些特殊的生物标志化合物，如奥利烷、25—降藿烷、b—胡萝卜烷、24—或27—降胆甾烷等的组成特征，确定哥伦比亚Cent ral Llanos 盆地中的一些原油为生物降解原油与正常原油的混合原油。苏格兰Brora地区的原油为湖相烃源岩生成原油与海相烃源岩生成原油的混合原油。梁宏斌等（2004）和张敏等（2004）也通过原油中特定的生物标志化合物，如C₁₉—三环萜烷、C₂₄—四环萜烷、C₃₀重排藿烷、C₂₇—C₂₉甾烷、伽马蜡烷等在混源油实验中的变化规律，对冀中坳陷苏桥—文安地区混源油的定量识别模式进行了研究。

关于柴达木盆地是否存在油气混源现象，前人有过相关研究。彭立才等（2006）认为马北2井原油为来源于石炭系海陆交互相烃源岩的生物降解原油和中侏罗统烃源岩后期注入的正常原油形成的混源油；刘义梅（2007）研究发现采自红山地区的原油与下侏罗统油页岩、页岩、泥岩和石炭系生物灰岩都有一定可比性，但也存在若干差异，分析认为其可能为侏罗系、石炭系二源混合产物。

本次研究采集了柴北缘、柴西等地12口井的原油，通过选择一些特殊的生物标志化合物对采集的原油分析研究发现，采自柴北缘鱼卡地区鱼33井、鱼12井、鱼20井和马北地区马北1井、马北8井、马北103井、马北105井、马北106井及柴西花土沟地区跃176井、新265井、南参3井、切12井等原油可能为不同油源层的“混源油”。该类原油在柴达木盆地广泛分布（图8-25），从而形成混源油藏。

图8-25 柴达木盆地“混源油”分布图

“混源油”在生物标志化合物组成及分布上表现出不同油源层的特征，如来自侏罗系和石炭系烃源岩的混源油具有“双重特征”，即表现出侏罗系烃源岩特征的同时，又具有石炭系烃源岩的特征。根据生物标志化合物总体特征的差异可将这些混源油分为3类，分别为鱼卡型“混源油”、马北型“混源油”及昆北型“混源油”（表8-8）。

表8-8 柴达木盆地烃源岩与“混源油”地球化学特征

1.鱼卡型“混源油”

图8-26 鱼卡型“混源油”与侏罗系、石炭系烃源岩色谱质谱图对比

鱼卡型“混源油”包括鱼33井、鱼12井、鱼20井、鱼中5井原油，具有侏罗系烃源岩与石炭系烃源岩的“双重特征”（表8-8），其正构烷烃的碳数主要分布在nC₁₂～nC₂₉，呈“前高单峰”或“双峰型”分布特征，一般在n C₂₀以后有较明显的奇碳优势。类异戊二烯烃化合物具有姥蛟烷优势，P r/P h为1.6 2～1.74，表现出石炭系烃源岩弱氧化弱还原环境中既有较丰富的水生生物输入，又有一定量的陆源物质输入的特征；Ts、Tm质量分数相当，不同于侏罗系烃源岩Tm系列质量分数高的特点（图8-26）。五环三萜烷中伽马蜡烷质量分数较高，伽马蜡烷/C₃₀藿烷值为0.35～0.54，又显示出石炭系烃源岩咸化的特点（图8-29）；且规则甾烷中C₂₇甾烷丰富，C₂₉甾烷质量分数较低，与侏罗系烃源岩以C₂₉甾烷为主特征相反，表现出石炭系烃源岩以低等水生生物输入为主的特征（图8-30a）；但该类原油中三环萜烷、四环萜烷质量分数很低，与侏罗系烃源岩特征相似（图8-26）；另外，在成熟特征上与石炭系烃源岩差异明显，成熟度参数C₂₉20S/（20S+20R）为0.28～0.46，Ts/（Ts+Tm）为0.37～0.76，显示出侏罗系烃源岩低成熟的特征（图8-31），研究表明该类源油可能是侏罗系烃源岩与石炭系烃源岩形成的混源油，主要分布在柴北缘鱼卡地区。

2.马北型“混源油”

马北型“混源油”包括马北1井、马北8井、马北103井、马北105井、马北106井原油，具有侏罗系烃源岩与石炭系烃源岩的“双重特征”（表8-8），其正构烷烃的碳数主要分布在nC₁₂～nC₃₅，呈“前高单峰”型分布特征，呈奇偶均势。类异戊二烯烃化合物姥鲛烷质量分数明显低于植烷，Pr/Ph为1.36～1.83，这与石炭系烃源岩弱氧化弱还原环境中以低等水生生物输入的特征相似；Ts、Tm质量分数相当，显示出石炭系烃源岩的特征（图8-27）；规则甾烷中，C₂₇甾烷与C₂₉甾烷质量分数相当，也显示出石炭系海陆交互相烃源岩以低等水生生物和陆源有机质混合输入特征（图8-30b）；成熟度参数C₂₉20S/（20S+20R）为0.45～0.49，与侏罗系烃源岩成低成熟特征相反（图8-31）；但该类原油中三环萜烷、四环萜烷质量分数很低，与侏罗系烃源岩特征相似；五环三萜烷中伽马蜡烷质量分数较低，伽马蜡烷/C₃₀藿烷为0.17～0.21（图8-29），显示出侏罗系烃源岩沉积于淡水环境的特点；表明该类原油可能是侏罗系烃源岩和石炭系烃源岩形成的混源油，主要分布在柴北缘马北地区。

图8-27 马北型混源油与侏罗系、石炭系烃源岩色谱质谱图对比

图8-28 昆北型“混源油”与古近系—新近系、石炭系烃源岩色谱质谱图对比

图8-29 “混源油”Pr/Ph与伽马蜡烷交汇图

图8-30 混源油与烃源岩规则甾烷分布模式

3.昆北型“混源油”

昆北型“混源油”包括跃176井、新265井、南参3井、切12井原油，具有古近系—新近系烃源岩与石炭系烃源岩的“双重特征”（表8-8），其正构烷烃的碳数主要分布在nC₁₂～nC₃₅，呈“前高单峰”或“双峰型”分布特征，一般在n C₂₂以后有较明显的偶碳优势，这与石炭系烃源岩还原环境中既有较丰富的水生生物输入，又有一定量的陆源物质输入的特征相似；该类原油三环萜烷质量分数高，普遍以C₂₃为主峰，C₂₄和C₂₅四环萜烷质量分数很低，Ts、Tm质量分数相当（图8-28），显示出石炭系烃源岩的特征；但类异戊二烯烃化合物姥鲛烷质量分数明显低于植烷，Pr/Ph为0.45～0.53，显示出古近系—新近系咸水湖相烃源岩沉积于还原环境的特征；五环三萜烷中伽马蜡烷质量分数较高（图8-29），伽马蜡烷/C₃₀藿烷为0.44～0.60，也显示出古近系—新近系烃源岩沉积于咸水环境的特点；成熟度参数C₂₉20S/（20S+20R）为0.35～0.44，Ts/（Ts+Tm）为0.29～0.40，显示出古近系—新近系烃源岩成熟度较低的特征（图8-31）；表明该类原油可能是古近系—新近系烃源岩和石炭系烃源岩形成的混源油，主要分布在柴西昆北地区。

柴达木盆地油气混源现象普遍存在，表明这些井位所处的构造在地质历史时期曾出现过至少两次油气充注过程，较早生成的油气先充注到该构造中。此后，新的烃源岩层发生生排烃作用和油气运移，使该构造又接受了后期新生油气的注入，从而造成了目前该原油中出现不同源岩特征同时并存的“异常现象”。

图8-31 “混源油”与烃源岩成熟度序列图

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