塔里木盆地部分来自寒武系烃源岩贡献的原油富集~(13)C同位素的成因探讨

<正>近年来发现塔里木盆地典型来自于寒武系-下奥陶统烃源岩的原油具有富集13C的特征,其稳定碳同位素比值基本上集中在-28‰左右。比如:塔东2井寒武系储层中的原油明显具有寒武系-下奥陶统烃源岩成因原油的生标分布特征,被认为是寒武系自生自储的一个古油藏,其全油稳定碳同位素比值为-28.283‰,但相应的烃源岩干酪根同位素比值在-31‰左右;塔中62井志留系储层的原油被认为是一典型来自于寒武系烃源岩的透镜体油藏,其全油稳定碳同位素比值为-28.606‰;另外被认为来自于寒武系-     

塔里木盆地寒武-奥陶系烃源岩萘、菲系列化合物单体碳同位素特征

为了揭示塔里木盆地海相烃源岩中芳烃分子同位素的地质-地球化学信息,利用逐步增加试剂极性的方法对芳烃馏分进行了进一步的分离,并利用气相色谱同位素质谱(GC-IR-MS)分析技术测定了萘系列和菲系列的单体碳同位素。分析结果显示,芳烃分子碳同位素分布为-47.5‰～-17.4‰,其中寒武系-下奥陶统烃源岩的碳同位素为-38.2‰～-17.4‰,平均为-26.8‰;其中ML1-1、ML1-2两个样品的碳同位素为-36.8‰～-17.4‰,平均为-25.7‰;中-上奥陶统烃源岩为-47.5‰～-20.3‰,平均-30.6‰。结果表明,萘系列和菲系列化合物整体上表现为寒武系-下奥陶统烃源岩富集13C,而中-上奥陶统烃源岩更富集12C;在受到异常高温作用或过成熟度阶段,成熟度可能对芳烃的分子碳同位素产生较大影响,使其更富集13C。不同样品的二甲基萘系列化合物的碳同位素分布特征相似,暗示其可能具有相似的碳同位素分馏机制。而三甲基萘、二甲基菲系列化合物的碳同位素分布杂乱,暗示其成因来源可能较为复杂。塔里木盆地两套海相烃源岩中1,6-DMN、1, 2, 5-TMN、1-MP和1, 9-DMP的碳同位素存在...     

塔北隆起雅克拉油气田原油成因特征

针对雅克拉油气田多个含油气层位的原油,进行了一系列的地球化学测试分析,对雅克拉油气田原油的地球化学特征、成因特征进行了解剖。研究结果表明,雅克拉油气田深浅不同层位原油轻烃组成与轻烃单体烃碳同位素、类异戊二烯烷烃组成以及原油与馏分碳同位素组成具有明显的海相原油特征;深浅层原油三环萜烷、C₂₈甾烷、三芳甾烷和甲基三芳甾烷以及原油与馏分碳同位素组成皆具有典型上奥陶统来源油的特征,与寒武-下奥陶统来源油特征差异明显,暗示雅克拉油气田原油来源于上奥陶统烃源层。     

煤成气轻烃地球化学特征及其影响因素——以四川盆地须家河组为例

轻烃在天然气中含量虽低,但因其含有丰富的地球化学信息,在天然气成因等研究方面引起了关注。作者以四川盆地须家河组煤成气和雷三段油型气为例,采用GC和GC-IR-MS技术对煤成气轻烃的地球化学分布特征及其影响因素进行了系统分析。煤成气C₇轻烃组成具有甲基环己烷分布优势,在甲基环己烷、正庚烷和二甲基环戊烷相对组成中,甲基环己烷含量最高,分布在48%~73%,平均为63.9%,煤成气轻烃单体烃碳同位素重,δ¹³C分布在-25.1‰~-20.0‰之间,大部分分布在-23.0‰~-21.0‰。轻烃的分布受到多种因素影响,天然气成熟度对轻烃中芳烃含量变化影响复杂,在成熟和高成熟阶段,天然气轻烃中芳烃含量低,成熟度对芳烃的含量影响较小,而在过成熟阶段,芳烃含量高,成熟度对芳烃含量影响大。通过凝析油和天然气轻烃组成对比,蒸发分馏作用对热演化参数Ctemp和庚烷值、甲苯/正庚烷等影响较大,但对成因类型参数如(2-MH+2,3-DMP)/C₇与(3-MH+2,4-DMP)/C₇,P2/C₇与N2/P3,正庚烷、甲基环己烷和二甲基环戊烷相对含量关系等影响小。天然气成因类型对轻烃Mango参数K1值、正庚烷、甲基环己烷和二甲基环戊烷相对含量关系以及轻烃单体烃碳同位素影响大,因此,可以利用这些参数进行天然气成因类型判识。     

渤海湾地区下古生界碳、氧同位素地球化学研究

渤海湾地区寒武系标准剖面（山东张夏剖面）海相碳酸盐岩氧同位素δ^180值分布区间为-10.6‰～-4.8‰，碳同位素的δ^13C值为-5.8‰～ 1.6‰；奥陶系标准剖面（河北唐山剖面）海相碳酸盐的δ^180值分布区间为-15.9‰～-6.0‰,δ^13值为-7.6‰～ 1.2‰。中国华北地区奥陶系未出现（或未保存有）中国塔里木区与华南地区、北美大陆及瑞士等中-上奥陶统海相碳酸盐中碳同位素组成正向偏移现象。这表明，中国华北地区奥陶系应缺失兰代洛阶以上地层。碳同位素组成在华北地区奥陶系各组生物石带更叠之间均有异常波动，稳定同位素地层曲线可以成为大区域地层划分与对比的重要标志之一。据华北地区、塔里木区与华南地区的对比研究，海相碳酸盐岩中碳同位素组成明显地正向波动，可成为地质时期烃源岩形成期的宏观地球化学指标。     

塔里木盆地哈拉哈塘凹陷天然气地球化学特征

哈拉哈塘凹陷位于塔里木盆地塔北隆起中部,具有良好的石油地质条件,是近期油气勘探的重点区带。天然气地球化学特征研究表明,该区天然气干燥系数较低,表现出典型湿气的特征,普遍含有微量的H2S;烷烃气δ13C1和δ13C2值分别为-50.5‰~-42.6‰和-40.2‰~-35.5‰,δD1值介于-262‰~-156‰之间,碳氢同位素系列表现出典型正序特征; C7轻烃组成具有正庚烷优势分布, C5~7轻烃组成以正构和异构烷烃为主。哈拉哈塘凹陷及周缘奥陶系天然气均为海相油型气,既有干酪根裂解气,也有原油裂解气,其中哈拉哈塘天然气中混入了相当比例的原油裂解初期形成的湿气,主要来自于南部阿满过渡带地区的中上奥陶统烃源岩,天然气中具有高δ13C值特征的CO2主要来自碳酸盐岩储层在酸性地层水作用下发生的溶蚀, H2S主要源自含硫化合物的热裂解。其中天然气发生的同位素部分倒转主要源自原油伴生气与原油裂解气的混合。     

塔里木盆地前陆区和台盆区天然气的地球化学特征及成因

通过对塔里木盆地天然气碳氢同位素分析,主要存在两种类型天然气,即油型气与煤型气。油型气烷烃气碳同位素组成较轻（δ13C2＜-28‰,δ13C3＜-25‰）,氢同位素组成偏重,成烃母质主要为海相沉积环境形成的寒武系—下奥陶统或中下奥陶统烃源岩,分布区域主要为台盆区;而煤型气烷烃气碳同位素组成较重（δ13C2＞-28‰,δ13C3＞-25‰）,氢同位素组成偏轻,成烃母质主要为陆相沉积环境形成的三叠系—侏罗系烃源岩,分布区域主要为前陆区。在塔里木盆地,烷烃气同位素组成局部倒转主要与烃源岩热演化程度差异有关;同时,在局部地区硫酸盐热还原（TSR）也可引起碳同位素组成的局部倒转。塔里木盆地天然气中3He/4He值偏高可能与残留在岩石中的少量深部气体混入气藏有关。     

塔中隆起原油特征与成因类型

塔里木盆地塔中隆起油气性质多样、分布与成因复杂, 为揭示油气的特征与成因, 对塔中及外围104个原油样品进行了精细地球化学研究.依据单体烃碳同位素、特征生物标志物分析, 将塔中原油分为4种类型: (1) 寒武系成因原油, 具有较重正构烷烃单体烃碳同位素(-29.6‰~-29.1‰)、甲藻甾烷较发育及C₂₇、C₂₈、C₂₉规则甾烷呈反“L”型或线型分布等特征; (2) 中、上奥陶统成因原油, 具有较轻的正构烷烃单体烃同位素(-34‰~-35.6‰)、甲藻甾烷等不太发育与C₂₇、C₂₈、C₂₉规则甾烷呈“V”型分布等特征; (3) 富含含硫芳烃-二苯并噻吩原油, 主要分布于塔中4井区; (4) 混源油, 单体烃碳同位素特征界于Ⅰ、Ⅱ类原油之间, 是塔中最为主要的原油类型.油-油对比与油气性质分析表明, 塔中地区至少有两套主力烃源岩供烃.塔中部分原油生物标志物显示寒武系-下奥陶统成因特征, 而单体烃碳同位素却与中上奥陶统成因原油更为接近, 这种不同馏分的不一致现象系不同成因原油混源的结果, 反映单一应用生物标志物指标有其局限性.塔中油气性质具有分带、分块、分层特征, 反映叠合盆地多源、多期成藏、储层非均质性等多种特性.      

塔中古生界储层中流体包裹体成分分析及其意义

对塔中地区30个储层包裹体样品进行了MCI(包裹体成分)与单体烃同位素分析.观察到包裹油与储层油既有区别又有联系.共有6个包裹体特别是下奥陶统样品显示C28-甾烷丰度相对较高、甾烷异构化程度相对较低、低分子量甾萜类化合物丰度相对较高等寒武系的成因特征,指示寒武系源岩对塔中地区有成烃贡献.多数分析包裹油显示中上奥陶统成因生物标志物特征,以及介于寒武系与中上奥陶统成因原油之间的单体正构烷烃同位素特征,个别包裹油显示与中上奥陶统完全一致的单体同位素与生物标志物特征,指示中上奥陶统对塔中地区也具有成烃贡献.塔中部分包裹油与储层油间、包裹油间显著的地球化学性质差异,指示该区具明显的多期成藏特征.塔中储层包裹体成分分析可有效地用于识别端员油、多期充注与混源聚集、恢复生物降解、气侵等次生改造原油面貌.流体包裹体成分分析对于叠合盆地的油气成因与成藏过程研究有重要意义.     

塔里木盆地塔东2井寒武系稠油地球化学特征与成藏

剖析塔东2井稠油的地球化学特征与形成过程,对深化塔里木盆地海相原油的成藏特征具有重要的意义。综合运用碳同位素、色谱、色谱—质谱等技术手段研究了塔东2井寒武系稠油的特征,研究结果揭示塔东2井寒武系稠油具高伽马蜡烷、高C28甾烷、低重排甾烷和高C27 三芳甾烷的特征,与寒武系—下奥陶统烃源岩的分子特征类似,说明塔东2井寒武系原油源自寒武系—下奥陶统烃源岩;塔东2井稠油中检出高丰度的稠环化合物（荧蒽、芘、苯并\[a\]蒽、屈、苯并荧蒽、苯并芘）,及全油的碳同位素值明显偏重,揭示了原油烃类经热蚀变发生稠化;流体包裹体均一化温度和埋藏—热演化史分析确定了塔东2井原油的成藏期为450~440 Ma。     

不同沉积环境凝析油的分子有机地球化学特征

对中国１０个盆地不同沉积环境的４２个凝析油进行的ＧＣ、ＧＣ－ＭＳ、ＧＣ－ＡＥＤ及碳、氢同位素分析表明：海相、淡水、微咸水湖泊相、半成水湖泊相、咸水湖泊相凝析油以及沼泽相凝析油具有不同的有机分子和生物标记化合物组合以及碳氢同位素分布。海相凝析油富含异构烷烃和烷基环戊烷轻烃系列、硫芴及降姥鲛烷；贫二环倍半萜尤其是升锥满烷；Σ烷基环己烷／Σ正构烷烃值较大，具有较重的δＤ值和较轻的δ￣（１３）Ｃ值，前者平均－２９．８‰；后者平均－１１９．７‰。陆相咸水、半咸水湖相凝析油富含含硫化合物尤其是硫芴；Σ烷基环己烷／Σ正构烷烃值略小于海相凝析油；具明显植烷优势；具有较重的δ￣（１３）Ｃ值和δＤ值，平均值分别为－２５．５‰和－１２１．２‰，全烃色谱具继承性微弱奇偶优势。微咸水、淡水湖相凝析油相对富含二环倍半萜尤其是锥满烷和升锥满烷及芴。沼泽相凝析油富含甲苯、甲基环己烷（轻烃）、二环倍半萜及氧芴；尚检出有按叶油烷等陆相生标化合物；Σ烷基环己烷／Σ正构烷烃值较小，具有姥鲛烷优势；δ￣（１３）Ｃ值较重，平均值为－２６．５‰。     

塔里木盆地塔东2井原油成因分析

塔东2井原油为高密度、粘度大,δ13C相对较重的稠油.原油中轻烃、环状萜类、甾烷及芳香甾烷组成与分布均具有海相原油的特点.具有时代意义生物标志物的油源对比结果表明,该原油来源于寒武系烃源岩,具有自生自储特点.高反射率热解沥青的存在、芳烃馏分中高含量的多元稠环芳烃及正构烷烃碳同位素相对较重的特点,表明原油在成藏后经历了短期高温热事件的影响.     

吐哈盆地煤成油的同位素地球化学证据

分析了吐哈盆地原油和下侏罗统煤系源岩全烃、族组分和正构烷烃分子碳同位素 ,并与国内外已知煤成油进行了对比研究 ,旨在为吐哈盆地煤成油提供同位素地球化学证据。研究表明 :吐哈盆地原油 δ13C分布于 - 2 5.1‰～ - 2 7.8‰之间 ,平均值 - 2 6.6‰ ( 4 7) ;与中下侏罗统煤系源岩氯仿沥青“A”δ13C分布范围和平均值基本一致 ;与国内外已知煤成油 δ13C可以对比 ;原油 δ13C饱 分布于 - 2 5.2‰～ - 2 8.2‰之间 ,平均值 - 2 6.9‰ ( 2 8) ;δ13C芳 位于 - 2 4 .7‰～ - 2 7.1‰范围 ,平均值在- 2 5.9‰ ( 2 7) ;δ13C非 的分布范围为 - 2 5.1‰～ - 2 7.3‰ ,平均值 - 2 6.3‰ ( 2 6) ;δ13C沥 分布在- 2 5.2‰～ - 2 8.1‰范围 ,平均值 - 2 6.9‰ ( 2 1) ;与氯仿沥青“A”族组分 δ13C的分布范围与平均值基本相似 ;与我国已知煤成油 δ13C饱 和 δ13C芳 的分布范围和平均值也类似 ;原油正构烷烃分子碳同位素具有随碳数增大而变轻的特征 ;C7～ C2 7正构烷烃δ13C大致分布于 - 2 2‰至 - 32‰之间 ;氯仿沥青“A”正构烷烃分子碳同位素基本落在原油正构烷烃分子碳同位素的分布范围内 ;与我国已知煤成油类似 ,因此 ,吐哈盆地原油确系煤成油     

塔里木盆地塔东2井原油成因分析

塔东2井原油为高密度、粘度大，δ^13C相对较重的稠油。原油中轻烃、环状萜类、甾烷及芳香甾烷组成与分布均具有海相原油的特点。具有时代意义生物标志物的油源对比结果表明，该原油来源于寒武系烃源岩，具有自生自储特点。高反射率热解沥青的存在、芳烃馏分中高含量的多元稠环芳烃及正构烷烃碳同位素相对较重的特点，表明原油在成藏后经历了短期高温热事件的影响。     

Mango轻烃参数在塔里木原油分类中的应用

根据Ｍａｎｇｏ稳态催化动力学轻烃成因模式所得到的参数可作为塔里木盆地原油分类的有效指标。不同成因原油之间Ｋ２［Ｐ３／（Ｐ２＋Ｎ２）］值有明显的变化,在海相油中其平均值（０．２０～０．２３）较低,陆相油中（０．２９～０．３６）较高,表明该参数与源岩的有机质类型及沉积环境性质有关。Ｎ１６／Ｎ１５和（Ｎ１６＋Ｎ１５）／（Ｐ２＋Ｐ３＋Ｎ２）等不同结构类型轻烃化合物的比值能区分海、陆原油。不同成因原油的Ｃ７轻烃组成反映出不同的碳环优势（ＲＰ）,海相原油轻烃富含二甲基环戊烷（５ＲＰ）,而陆相原油以甲基环已烷占优势（６ＲＰ）。     

雅克拉凝析气田油气地球化学特征

雅克拉凝析气田天然气组分以甲烷为主,含量79.13%￣89.30%;重烃含量较高,平均占9.67%;干燥系数(C1/C1-5)介于0.89～0.92之间,属典型的湿气。δ13C1为-40.8‰～-39.4‰,δ13C2为-32.0‰～-30.2‰,δ13C3为-30.5‰～-28.9‰,表明天然气为典型的油型气。原油及其族组分的碳同位素组成和生物标志化合物呈现出典型的海相原油特征。原油成熟度较高,与天然气的成熟度基本相同,表明油气同源、同阶,为一次油气充注的产物,而与塔河油田存在较大差异。     

塔中奥陶系原油的地球化学特征及其来源

塔中奥陶系的油气资源十分丰富,是塔里木盆地油气勘探的重点层系之一,但油源仍是困扰地质勘探家的重要问题。通过系统分析塔中奥陶系原油的地球化学特征,进行了原油族群划分和油源判识。原油以轻质油为主,轻烃分析表明,原油没有发生大量裂解,原油的生成温度介于115～129℃,表明其主体成分形成于生油窗阶段。运用特征性生物标志物系统分析表明,原油可分为三个族群,分别来源于中—上奥陶统源岩、寒武系源岩及混合来源。在“三芴”组成上,原油均以较低的氧芴含量和较高的硫芴含量为特征。原油中饱和烃的碳同位素比值均轻于-31.2‰,平均值为-32.8‰,芳烃的碳同位素比值均轻于-30.4‰,平均值为-31.7‰,这些特征明显与塔东2井和塔深1井的寒武系原油不同。分析认为,碳同位素明显偏重的原油应来源于寒武系源岩,但碳同位素较轻的原油可能来源于中—上奥陶统源岩,也可能来源于寒武系源岩。     

珠江口盆地番禺低隆起轻质原油地球化学特征及其对比研究

珠江口盆地番禺低隆起轻质原油的密度小于0.83 g/cm3,饱和烃质量分数高(71%～93%),不含沥青质等.从原油族组成、轻烃特征、碳同位素、生物标记化合物等方面综合分析了原油的地球化学特征.轻质原油的姥鲛烷/植烷峰面积比值高(6.1～7.4),碳同位素较重(-27.09‰～-26.48‰)、重排甾烷相对含量较高、重排甾烷/规则甾烷峰面积比值为0.65～0.95,C304-甲基甾烷相对含量较低,双环倍半萜烷相对含量较高,双环倍半萜烷/五环三萜烷峰面积比值为3.33～18.09.研究表明轻质原油的成熟度较高(镜质体反射率Ro＞1.0%),原油母岩的沉积环境为弱氧化条件,母质以陆源高等植物输入为主,细菌和藻类也有少量贡献;运用轻烃参数,金刚烷化合物、生物标记化合物的相对含量和碳同位素值及系列指标进行的油油和油源对比研究表明,轻质原油具有相同母源和成因,油源可能主要为珠江口盆地白云凹陷渐新统恩平组煤系烃源岩.     

湘中桃江中奥陶统黑色岩系岩石学地球化学及成因

桃江中奥陶统黑色岩系主要由黑色页岩等七类岩石组成,主要矿物为伊利石、绿泥石、玉髓等。该岩系经历了强的晚期成岩作用。碳同位素(δ~(13)C=-9.35～-20.13‰)等特征表明硫酸盐还原作用形成了富~(12)C的成岩碳酸盐矿物。黑色岩系富Mn、Ba等元素,B-V图解表明它们为海相,V/Cr值表明其形成于还原环境。湘中中奥陶统黑色岩系的空间分布、几何形态等表明其形成与氧最小带有关。     

辽河西部凹陷古潜山原油及其源岩的分子碳同位素地球化学

以辽河西部凹陷潜山带原油及其源岩为例,系统研究了正构烷烃、异戊二烯烷烃、异构与反异构及藿烷系列化合物的碳同位素组成与分布特征,探讨了其相互关系及生源-环境因素的影响。各系列化合物的分子碳同位素组成的变化具有较好的相关性,反映了沉积体系中生源-环境因素的系统变化。应用各系列分子碳同位素组成相关分析有效地区分了不同潜山带原油的油源差异。原油正构烷烃较异戊二烯烷烃碳同位素偏正0.5‰～5.0‰、姥鲛烷较植烷偏正0.4‰～1.4‰,指示了甲烷生成菌对植烷的重要贡献;C21 长链异戊二烯烷烃较植烷系列碳同位素偏正0.5‰～2.0‰,表明其生源存在差异。异构及反异构烷烃与其他系列化合物碳同位素的对比显示了蓝细菌对这类化合物的重要贡献。C31 藿烷较C30藿烷富集13C达10‰～12‰,指示其生源不同,13C强烈损耗型C30藿烷(-61.2‰～-51.8‰)主要衍生于嗜甲烷菌,它们生存于Es4期强烈分层水体中的缺氧/有氧界面。Es3油源油中正构烷烃碳同位素特别偏正,且异构、反异构烷烃及藿烷碳同位素都明显偏正,综合反映了蓝细菌的重要贡献,而干酪根碳同位素明显偏正及4-甲基甾烷相对富集指示了沟鞭藻对沉积有机质的重要贡献。