何小亢，劉 明，曾立波

(1.武漢大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北武漢 430072;2.江漢油田 勘探開(kāi)發(fā)研究院，湖北武漢 430223)

利用含氮化合物的分布探討潛北周返斷裂構(gòu)造帶的油氣注入點(diǎn)

何小亢1，劉 明2，曾立波1

(1.武漢大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北武漢 430072;2.江漢油田 勘探開(kāi)發(fā)研究院，湖北武漢 430223)

根據(jù)含氮化合物的分布特征，對(duì)周返斷裂構(gòu)造帶各層位原油注入點(diǎn)位置與油氣運(yùn)移特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明：含氮化合物總含量在周11井到周13井之間呈現(xiàn)為高值，屏蔽型二甲基咔唑明顯富集，1，8－/2，7－DMC等比值參數(shù)均有所增加，原油的注入位置位于周11井至周13井之間;以這兩口井的區(qū)域?yàn)橹行?，洼陷?nèi)生成的油氣向地層抬升方向上發(fā)生明顯運(yùn)移，表現(xiàn)出短距離側(cè)向運(yùn)移的特征，決定了研究區(qū)油氣運(yùn)移聚集模式主要為自生自?xún)?chǔ)的成藏模式。

周返斷裂帶;生物標(biāo)志化合物;含氮化合物;油氣運(yùn)移

潛北周返斷裂帶從1967年開(kāi)始地震勘探工作，經(jīng)歷了普查、詳查和精查3個(gè)階段。先后發(fā)現(xiàn)和落實(shí)了曾家灘背斜、江家臺(tái)背斜、劉家土地?cái)啾呛秃蠛啾堑染植啃?gòu)造，分別在、及油組獲得高產(chǎn)油氣流。該地區(qū)的油藏類(lèi)型主要有被斷層復(fù)雜化的背斜式油藏、斷鼻油藏，還有巖性－構(gòu)造油藏、鹽脊鼻狀油藏等。研究表明［1］，研究區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型好，演化主要以未成熟－低成熟為主，生成的油氣主要為中質(zhì)稀油。地面原油密度為0.859～0.923 g/cm3，黏度為20～145 mPa·s，凝固點(diǎn)為26～35 ℃。前人嘗試運(yùn)用鎳卟啉、飽和烴參數(shù)等研究油氣運(yùn)移充注方向，由于其低演化、運(yùn)移距離相對(duì)較近的特征，均未取得明顯成效。原油中含氮化合物分布研究技術(shù)的出現(xiàn)為解決這一問(wèn)題帶來(lái)了契機(jī)。筆者根據(jù)含氮化合物的分布特征，對(duì)周返斷裂構(gòu)造帶各層位原油注入點(diǎn)位置與油氣運(yùn)移特征進(jìn)行研究。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

周返斷裂構(gòu)造帶位于潛江凹陷中部，自北東－南西向橫跨了北西向的王場(chǎng)－光明臺(tái)背斜帶南端、蚌湖－周磯－揚(yáng)市向斜帶南段和西南斜坡帶的中部(圖1)。東部屬于王場(chǎng)－光明臺(tái)背斜帶南段延傾沒(méi)處與潛江構(gòu)造西部袁橋鼻狀構(gòu)造向西南傾伏的交匯部位，西部為一向西南方向抬升的斜坡，直至丫新低凸起中段的東側(cè)。周磯和返灣湖斷層是研究區(qū)北東走向的兩條主要斷裂，均為同沉積斷層。周返斷裂構(gòu)造帶實(shí)質(zhì)上是一個(gè)北西－南東向區(qū)域構(gòu)造起伏背景上被北東向周磯和返灣湖斷裂帶所復(fù)雜化的北西向斷裂構(gòu)造帶［1］。

圖1 周返斷裂帶區(qū)域構(gòu)造Fig.1 Regional structures in Zhoufan fault zone

2 樣品與試驗(yàn)

選擇潛北周磯洼陷內(nèi)的潛三段、潛四段原油樣品，經(jīng)二步法(圖 2)分離出中性含氮化合物后［2－6］由Agilent6890N－5973N色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)。色譜柱為HP－5MS彈性熔融石英毛細(xì)柱(25 m×0.25 μm×0.2 mm)，載氣為氦氣。柱升溫程序?yàn)?0℃恒溫2 min，8℃/min升溫至150℃，再以4℃/min升溫至320℃，恒溫10 min，進(jìn)樣口溫度為300℃，為脈沖無(wú)分流進(jìn)樣方式。電子能量是70 eV，離子源溫度是230℃，色譜－質(zhì)譜接口溫度為230℃，多離子掃描方式，樣品中加入苯基咔唑?yàn)閮?nèi)標(biāo)［7－10］。

圖2 含氮化合物分離流程Fig.2 Flow chart for separation of nitrogenous compounds

3 結(jié)果分析

3.1 周磯洼陷烴源巖地質(zhì)特征

周磯洼陷的上升盤(pán)和下降盤(pán)烴源巖的生烴母質(zhì)類(lèi)型好，多為Ⅰ型、Ⅱ1型的生烴母質(zhì)(表1)，有機(jī)質(zhì)豐度較高，轉(zhuǎn)化率高，具有良好的成油物質(zhì)基礎(chǔ)和條件。油源對(duì)比研究［1］表明，研究區(qū)的烴源巖與原油有密切的親緣關(guān)系，同時(shí)潛三段和潛四段砂巖與低成熟、未成熟的烴源巖呈不等厚互層式分布，為油氣運(yùn)移創(chuàng)造了良好的運(yùn)移通道。

表1 周磯洼陷烴源巖評(píng)價(jià)結(jié)果Table 1 Evaluation on source rocks in Zhouji depression

3.2 原油同源性分析

在周磯油田和高場(chǎng)油田原油的飽和烴參數(shù)中，各原油的異戊二烯類(lèi)烷烴參數(shù)基本相同，植烷優(yōu)勢(shì)明顯，共同表現(xiàn)為w(Pr)/w(Ph)低，都小于10%，w(Ph)/w(nC18)較高，均大于70%，各樣品點(diǎn)之間非常接近(圖3)，表明這些原油同屬于鹽湖相沉積環(huán)境的產(chǎn)物［11］。

從生物標(biāo)志化合物甾烷參數(shù)對(duì)比分析(表2)，代表水生浮游生物生源的C27－20R膽甾烷相對(duì)含量為35% ～40%，代表高等植物生源的C29－20R豆甾烷相對(duì)含量約為33%，各原油的w(Ts)/w(Tm)基本相同，w(伽馬蠟烷)/w(C30藿烷)一般大于1.20，說(shuō)明周9井、周11井、周13井、周21井Eq41油組原油均為同源石油［1］。

圖3 周返斷裂帶和高場(chǎng)油田原油異戊二烯類(lèi)烷烴對(duì)比圖Fig.3 Comparison of isoprene alkane of crude oil between Zhoufan fault zone and Gaochang Oilfield

高3斜－1井原油的甾烷、萜烷參數(shù)與高場(chǎng)油田的高12井、高29B井的參數(shù)基本相同，只是周30井原油成熟度稍低而高場(chǎng)油田的原油成熟度稍高，母質(zhì)參數(shù)也有差別，但總體上兩口井的原油同源。

表2 周返斷裂帶原油生物標(biāo)記化合物參數(shù)Table 2 Parameters of biomarker compounds of crude oils in Zhoufan fault zone

3.3 油氣運(yùn)移特征分析

原油生物標(biāo)志化合物參數(shù)如w(三環(huán)萜烷)/w(藿烷)、C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)等不僅受母質(zhì)影響，而且受成熟度的控制。研究表明，在周磯洼陷內(nèi)，原油均為未成熟－低成熟原油(見(jiàn)表2)，無(wú)論是上盤(pán)原油還是下盤(pán)原油，這些原油的生標(biāo)運(yùn)移參數(shù)都主要受成熟作用控制(圖4)，運(yùn)移效應(yīng)較差，所以在此區(qū)域生標(biāo)化合物參數(shù)不能用以研究和指示油氣運(yùn)移。

圖4 周返斷裂帶原油C29甾烷參數(shù)指示運(yùn)移效應(yīng)圖Fig.4 Crude oil C29steranes parameters indicating migration effect in Zhoufan fault zone

隨著油氣的運(yùn)移，屏蔽型的二甲基咔唑由于受巖石的吸附作用較弱，相對(duì)半裸型、全裸型的二甲基咔唑呈現(xiàn)富集的趨勢(shì)，Eq41油組的油氣運(yùn)移也有這樣的特點(diǎn)(表3，其中總含量表示含氮化合物絕對(duì)量，1，8－/2，7－DMC 表示 1，8－二甲基咔唑與 2，7－二甲基咔唑含量比值，1，8－/2，6－DMC 表示 1，8－二甲基咔唑與 2，6－二甲基咔唑含量比值，1，8－/1，4－DMC 表示1，8－二甲基咔唑與 1，4－二甲基咔唑含量比值，1，8－/∑NEX'S－DMC表示1，8－二甲基咔唑與全裸露二甲基咔唑含量之和比值，［a］/(［c］+［a］)表示苯并［a］咔唑與苯并［a］咔唑苯并［c］咔唑含量之和比值。)，隨著油氣從周11 井向周 9 井運(yùn)移，1，8－/2，7－DMC 值從 0.98 增加到 1.05，1，8－/∑NEX’S－DMC值從0.37增加到0.38，而在相反方向的周13井向周21 井油氣運(yùn)移過(guò)程中，1，8－/2，7－DMC 從 0.87 增加到 0.91，1，8－/∑NEX'S－DMC 值也從 0.33 增加至0.36。對(duì)于苯并咔唑系列化合物，近線性苯并［a］咔唑比圓球狀的苯并［c］咔唑易于穿過(guò)儲(chǔ)層孔隙進(jìn)行運(yùn)移，相比之下前者的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)高于后者，所以w(苯并［a］咔唑)/w(苯并［c］咔唑 +苯并［a］咔唑)會(huì)隨著有效運(yùn)移距離的增加而增加。在周返斷裂帶，這一現(xiàn)象表現(xiàn)也較為明顯，［a］/(［a］+［c］)從周11井的0.54增加到周9井的0.55，從周13井的0.46增加到周21井的0.52，反映出油氣運(yùn)移方向自周11井、周13之間向東西兩個(gè)方向發(fā)生了運(yùn)移。

圖5 周返斷裂帶油組原油含氮化合物總量分布Fig.5 Distribution of total content of nitrogenous compounds inoil set of Zhoufan fault zone

表3 周返斷裂帶含氮化合物運(yùn)移參數(shù)Table 3 Parameters of nitrogenous compounds indicating hydrocarbon migration in Zhoufan fault zone

從高3斜－1井和高場(chǎng)油田的原油中含氮化合物總含量分布上看，高3斜－1井的為195.86×10－6，在高 12 井為 101.98 ×10－6，而在高 29B 井則為89.82×10－6，從總含量降低的方向上分析，明顯指示出油氣從高3斜－1井向高場(chǎng)地區(qū)發(fā)生了運(yùn)移。在周30井，含氮化合物總含量卻只有49.74×10－6，比高場(chǎng)油田的還低，所以從含氮化合物總含量的分布上也說(shuō)明了高場(chǎng)地區(qū)的原油不是從周30井方向運(yùn)移過(guò)來(lái)的，而是來(lái)自周磯洼陷的下降盤(pán)，分析原因，可能在周30－1與高場(chǎng)油田中間存在干帶阻擋了上盤(pán)油氣的運(yùn)移。

圖6 周返斷裂帶及高場(chǎng)油田油組原油中含氮化合物總量分布Fig.6 Distribution of total content of nitrogenous compounds of crude oil in oil set in Zhoufan fault zone and Gaochang Oilfield

本區(qū)的主控?cái)鄬又艽墸禐澈鄬樱a(chǎn)生于晚始新世，漸新世活動(dòng)強(qiáng)烈，對(duì)該區(qū)構(gòu)造的形成起著重要的作用，雖有一定的分隔性，但同時(shí)也是油氣運(yùn)移的有效通道。周11井至周13井一帶處于周磯洼陷的低部位，在此區(qū)域烴源巖更易于進(jìn)入成熟門(mén)檻和生成油氣，而生成的油氣則可以沿地層抬升方向或沿?cái)鄬影l(fā)生運(yùn)移。本區(qū)的砂巖儲(chǔ)層物性較好，油組和油組儲(chǔ)層孔隙度為18% ～30%，滲透率為(20～1200) ×10－3μm2，油氣可以就近運(yùn)移聚集成藏，由此決定了本區(qū)的油氣成藏模式主要為自生自?xún)?chǔ)(圖7)，在本區(qū)的油氣勘探上，主要尋找自生自?xún)?chǔ)的油氣藏。

圖7 周12井至周9井油藏剖面Fig.7 Hydrocarbon profile from well Zhou 12 to Zhou 9

4 結(jié)論

(2)總體上，周返斷裂帶上的油氣主要來(lái)自于周磯生油洼陷中心，并沿地層抬升方向進(jìn)行運(yùn)移，反映出生油洼陷對(duì)油氣的控制明顯。

［1］江繼綱，彭平安，傅家謨，等.鹽湖油氣的形成、演化和運(yùn)移聚集［M］.廣東：廣州科技出版社，2004.

［2］王鐵冠，李素梅，張愛(ài)云，等.利用原油含氮化合物研究油氣運(yùn)移［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2000，24(4)：83－86.

WANG Tie－guan，LI Su－mei，ZHANG ai－yun，et al.Oil migration analysis with pyrrolic nitrogen compounds［J］.Journal of the University of Petroleum，China(Edition of Natural Science)，2000，24(4)：83－86.

［3］LI Mao－wen，YAO Huan－xin，STASINK L，et al.Effect of maturity and petroleum expulsionon pyrrolic nitrogen compound yields and distributions in Buvernay formation petroleum souse rocks in central Alberta，Canada［J］.Org Geochem，1997，26(11/12)：731－744.

［4］黎茂穩(wěn).油氣二次運(yùn)移研究的基本思路和幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2000，27(4)：11－19.

LI Mao－wen.Quantification of petroleum secondary migration distances：fundamentals and case histories［J］.Petroleum Exploration and Development，2000，27(4)：11－19.

［5］王培榮.非烴地球化學(xué)和應(yīng)用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［6］朱揚(yáng)明，傅家謨，盛國(guó)英，等.塔里木盆地不同成因原油中吡咯化合物的地球化學(xué)意義［J］.科學(xué)通報(bào)，1997，42(23)：2528－2531.

ZHU Yang－ming，F(xiàn)U Jia－mo，SHENG Guo－ying，et al.Geochemical significance of different causes of pyrrole nitrogen compounds of crude oil in Tarim Basin［J］.Chinese Science Bulletin，1997，42(23)：2528－2531.

［7］張敏，梅博文，向廷生.原油中的咔唑類(lèi)化合物［J］.科學(xué)通報(bào)，1997，42(22)：2411－2414.

ZHANG Min，MEI Bo－wen，XIANG Ting－sheng.Carbazole in oil［J］.Chinese Science Bulletin，1997，42(22)：2411－2414.

［8］包建平，馬安來(lái).原油中烷基酚和中性含氮化合物的快速分離與分析［J］.江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，20(2)：21－26.

BAO Jian－ping，MA An－lai.Rapid separation and analysis of Phenols and Neutral Nitrogen compounds in crude oils［J］.Journal of Jianghan Petroleum Institute，1998，20(2)：21－26.

［9］李素梅，劉洛夫，王鐵冠.生物標(biāo)志化合物和含氮化合物作為油氣運(yùn)移指標(biāo)有效性的對(duì)比研究［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2000，27(4)：95－98.

LI Su－mei，LIU Luo－fu，WANG Tie－guan.Comparative study of the effectiveness of biomarker and Nitrogen－containing compounds for the effectiveness of hydrocarbon migration［J］.Petroleum Exploration and Development，2000，27(4)：95－98.

［10］李素梅，王鐵冠，張愛(ài)云.原油中吡咯類(lèi)化合物的地球化學(xué)特征及其意義［J］.沉積學(xué)報(bào)，1999，17(2)：312－317.

LI Su－mei，WANG Tie－guan，ZHANG Ai－yun.Geochemistry characteristics and significance of the Pyrrolic compounds in petroleum［J］.Acta Sedimentologica Sinica，1999，17(2)：312－317.

［11］侯讀杰，王鐵冠，孔慶云，等.松遼盆地朝長(zhǎng)地區(qū)原油的地球化學(xué)特征［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999，23(2)：27－29.

HOU Du－jie，WANG Tie－guan，KONG Qing－yun.et al.Geochemical characteristics of crude oils in Chaochang region，Songliao Basin［J］.Journal of the University of Petroleum，China(Edition of Natural Science)，1999，23(2)：27－29.

［12］侯讀杰.混源油運(yùn)移方向的地球化學(xué)識(shí)別［J］.石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2002，24(4)：87－90.

HOU Du－jie.Determination of migration direction of mixed petroleum by using geochemical method［J］.Journal of the University of Petroleum，China(Edition of Natural Science)，2002，24(4)：87－90.

Discussion of hydrocarbon charging point in Zhoufan fault zone of northern Qianjiang area based on distribution of nitrogen compounds

HE Xiao－kang1，LIU Ming2，ZENG Li－bo1
(1.Electronic Information School of Wuhan University，Wuhan 430072，China;2.Research Institute of Exploration and Development，Jianghan Oilfield，Wuhan 430223，China)

Based on the distribution characterization of nitrogen compounds，the crude oil charge position and migration characterization in each layer of Zhoufan fault zone were studied.The results show that the total nitrogenous compounds content from wells Zhou 11 to Zhou 13 is high and screened dimethyl carbazole tends to concentrate with 1，8－/2，7－DMC values increasing significantly.The hydrocarbons are charged between wells Zhou 11 and Zhou 13.Around the area of the two wells，the hydrocarbon generated in the depression migrates towards the stratigraphically uplifting direction，as it is characterized by laterally migrating for a short distance，and it determines that the migration and concentration of hydrocarbon in this area is self－generated and self－accumulated model.

Zhoufan fault zone;biomarker;nitrogenous compound;hydrocarbon migration

P 632.8;TE 122.12

A

10.3969/j.issn.1673－5005.2012.02.007

1673－5005(2012)02－0039－06

2011－07－19

中國(guó)石油科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(2009D－5006－01－06)

何小亢(1984－)，男，(漢族)，山東濟(jì)南人，博士研究生，主要從事油氣地質(zhì)研究。

(編輯 徐會(huì)永)