牛 君, 黃海平,2*, 蔣文龍, 李寧熙, 孫晶晶

?

樂安油田多期充注及生物降解作用對稠油黏度的影響分析

牛 君1, 黃海平1,2*, 蔣文龍1, 李寧熙1, 孫晶晶1

(1. 中國地質(zhì)大學(北京) 能源學院, 北京 100083; 2. Department of Geoscience, University of Calgary, 2500 University Drive NW, Calgary, AB, Canada T2N 1N4)

樂安油田稠油黏度高, 開采難度大。該區(qū)原油遭受嚴重生物降解作用以及多期次油氣充注影響, 原油黏度差別較大。運用有機地球化學方法, 對樂安油田8口井所采的9件油樣進行了生物標志物特征分析, 以研究生物降解作用和后期油氣充注對原油物性造成的影響。研究表明, 原油組分受生物降解作用改造明顯, 生物降解級別至少在6級以上, 但是最終的組成成分以及原油黏度主要受后期油氣充注作用影響。25-降藿烷與正構(gòu)烷烴系列共存、重排甾烷和規(guī)則甾烷以及藿烷與25-降藿烷系列絕對含量的變化關(guān)系均說明樂安油田的原油屬于生物降解和多期充注共同作用的混合原油, 其絕對含量與生物降解作用和油氣多期充注作用密切相關(guān), 因此通過對該區(qū)稠油的形成及控制因素加以分析, 可為以后稠油的生產(chǎn)開發(fā)打好基礎(chǔ)。

稠油; 生物降解; 油氣充注; 樂安油田; 東營凹陷

0 引?言

稠油可分為兩類, 即原生未熟稠油和次生稠油。原生稠油是指未經(jīng)后期改造、直接由未熟-低熟烴源巖生成的密度大的原油; 次生稠油是原油在儲層中經(jīng)過次生改造稠化形成的[1]。原油在儲層所經(jīng)歷的次生改造包括氧化作用、生物降解作用、硫化作用、水洗作用、脫瀝青作用、熱蝕變作用、重力分異作用和蒸發(fā)分餾作用等[2]。從資源量來說, 原生稠油所占稠油的比例十分有限, 絕大部分稠油均為次生稠油[3]。早期油氣勘探和研究已經(jīng)證實東營凹陷存在沙三下亞段和沙四上亞段兩套優(yōu)質(zhì)生油巖, 并且來源于不同生油巖的烴類物質(zhì)具有不同的生物標志物構(gòu)成特征[4]。在東營凹陷南緩坡東段, 規(guī)模較大的油砂埋深都在500 m以下, 草橋地區(qū)油砂埋深更是在1000 m以下, 需要注蒸汽才能開采, 這種類型的油砂在各含油氣盆地廣泛分布, 但開發(fā)難度較大, 采收率低。

許多學者對稠油的成因和地球化學特征做了大量研究分析工作[5–20]。樂安油田的原油主要來自牛莊洼陷沙河街組沙三段下部和沙四段上部的烴源巖[21]。本次工作擬運用地球化學方法, 對生物降解作用以及后期充注對原油的影響程度進行研究, 以期進一步了解東營凹陷南斜坡稠油的形成機理和分布規(guī)律, 分析預測稠油易采位置, 為勘探開發(fā)謀取最大的經(jīng)濟效益。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

樂安油田位于濟陽坳陷東營凹陷南緩坡二級構(gòu)造帶的純化-草橋鼻狀斷裂帶上, 位于東營箕狀盆地南部緩坡帶的南端, 是一個三面臨洼、并向盆內(nèi)傾沒的大型邊緣斜坡構(gòu)造帶上形成的鼻狀單斜構(gòu)造[22]。該區(qū)受多期構(gòu)造運動直接影響, 構(gòu)造背景復雜。在草橋地區(qū)西南部發(fā)育北西走向、左旋張剪斷裂的石村斷層, 該斷層活動時間長, 斷距大, 是廣饒凸起的邊界斷層[23]。受該斷層的掀斜作用影響, 上升盤強烈隆起并遭受剝蝕, 形成了隆起的正向構(gòu)造單元——草橋廣饒凸起。根據(jù)斷裂系統(tǒng)和含油情況, 以斷層作為分區(qū)界限, 草橋地區(qū)可劃分為3個區(qū): 石村斷層的下降盤為南區(qū), 上升盤的東南部為東區(qū), 西部為西區(qū)(圖1)。

2 樣品與實驗方法

為了確定樂安油田油氣充注期次與生物降解作用對稠油的物性影響, 從8口不同的井選取9件油樣進行原油族組分分離、不同溫度下原油黏度測試分析以及飽和烴色譜-質(zhì)譜分析。

圖1 采樣位置及平面示意圖(據(jù)勝利油田地質(zhì)科學研究院, 2009)

樣品首先用石油醚沉淀脫瀝青質(zhì), 再用氧化鋁/硅膠柱層析進行族組分分離, 并分別用石油醚、二氯甲烷與石油醚2︰1混合溶劑和二氯甲烷與甲醇93︰7混合溶劑沖脫飽和烴、芳烴和非烴組分。在上機進行測試之前, 每件樣品中均加入D50-C24正烷烴10 μg作為內(nèi)標物, 通過內(nèi)標物與各系列化合物的峰面積比值, 便可獲得系列化合物的絕對含量。

飽和烴色質(zhì)分析所用儀器為Agilent 6890GC- 5975iMS氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀, 色譜柱為HP-5MS (60 m, 0.25 mm, 0.25 μm)。進樣口溫度300 ℃, 載氣為He氣(99.999%), 載氣流速為1.0 mL/min。進樣方式為不分流進樣。升溫時初溫為50 ℃, 保留1 min, 然后以20 ℃/min的速率升至120 ℃, 再以3 ℃/min的速率升至310 ℃, 保留25 min。質(zhì)譜離子源為電子轟擊源(EI), 電離電壓為70 eV, 獲取數(shù)據(jù)方式為全掃描與選擇離子同時進行。

3 原油物理性質(zhì)及地球化學特征

3.1 原油物理性質(zhì)與族組成

如表1所示, 樣品的黏度變化范圍大, 以50 ℃為例, 黏度最小的6號樣品為448 mPa·s, 黏度最大的3號樣品為131120 mPa·s, 相差三個數(shù)量級。通常情況下, 生物降解作用會消耗原油中較輕的成分(飽和烴和芳烴), 導致重質(zhì)組分增加(瀝青質(zhì)和非烴)[24?26]。飽和烴和芳烴含量均較低, 飽和烴為19.9%~35.9%, 芳烴為19.9%~40.29%, 瀝青質(zhì)含量與非烴含量較高, 分別為8.06%~26.37%和15.75%~ 30.85%。而在相同飽和烴的條件下, 黏度變化差異較大, 如飽和烴均為27%左右的6號樣品C104井和2號、8號、9號樣品黏度相差為兩個數(shù)量級, 且2號、8號樣品和9號樣品的黏度也有較大差異, 這種復雜性正是原油連續(xù)充注和持續(xù)的生物降解同時作用造成的。

通常情況下, 強烈的生物降解作用會導致原油物理性質(zhì)變差, 輕質(zhì)組分降低, 形成黏度較高的稠油。而在樂安油田的這9件油樣中, 可以看出樣品黏度變化較大, 飽和烴與黏度呈一定負相關(guān)性, 瀝青質(zhì)與黏度則具有較好的正相關(guān)性(圖2, 圖3)。這說明一部分油樣在經(jīng)歷了嚴重的生物降解作用之后, 還經(jīng)歷了不同程度、不同期次的油氣充注過程, 導致樣品物理性質(zhì)變好, 使得樣品飽和烴含量相對升高, 瀝青質(zhì)含量相對降低, 黏度差異巨大。

表1 樂安油田原油樣品黏度及族組分特征

圖2 樂安油田黏度與飽和烴相關(guān)圖

圖3 樂安油田黏度與瀝青質(zhì)相關(guān)圖

3.2 生物降解程度級別劃分

Peters.將生物降解程度劃分為10個等級(圖4), 1級(PM1)為早期生物降解, 10級(PM10)為最嚴重的生物降解[27]。而由于在所有樣品中, 均存在25-降藿烷系列, 并且部分樣品甾烷同樣受到影響, 由此可判斷樂安油田的原油遭受的生物降解程度至少在6級(PM6)以上, 即原油中的正構(gòu)烷烴、類異戊二烯烴和部分藿烷受生物降解影響, 部分甾烷、重排甾烷、重排藿烷等部分五環(huán)三萜烷以及芳香烴受降解作用影響較小。生物降解作用導致樣品物理性質(zhì)變化巨大, 黏度升高, 最高可達131120 mPa·s, 與受后期油氣充注影響的原油樣品黏度相差達三個數(shù)量級。

圖4 生物降解程度劃分及化合物的序列變化(據(jù)Peters et al.[27])

3.3 正烷烴和類異戊二烯烴分布特征

通常, 在生物降解作用下, 正烷烴是最先被降解的化合物。從圖5所示代表性的原油樣品的總離子流圖(TIC)和85的色質(zhì)圖譜中可以看出, C104井1214~1220 m深度和1166.9~1174.4 m深度的樣品, 均具有基線隆起伴隨全系列正烷烴的特征, C20-1井和C13-87井基線隆起, 但正烷烴幾乎被消耗殆盡。這說明前兩件樣品后期充注的原油未遭受或遭受較弱的生物降解作用, 而后兩件樣品則在后期油氣充注之后遭受強烈的生物降解作用。從圖5中還可以看出, C104井1214 m深度的樣品后期充注的新鮮原油僅含低分子碳數(shù)的正烷烴, 成熟度較高; 而C104井1166.9 m深度的樣品后期充注的則是正常成熟的原油, 說明1214 m深度的樣品其充注時期相對1166.9 m深度的樣品較晚; 后兩件樣品也可看出成熟度有所不同, 這同樣證實該地區(qū)的油氣充注屬于不同時期的多期次充注, 且一直存在強度不同的生物降解作用。

3.4 萜烷與甾烷分布特征

如圖6所示, 樣品中萜烷分布具有相似性: 三環(huán)萜烷含量較低且均呈現(xiàn)出以C23(C23T)為主峰的近正態(tài)分布, C24四環(huán)萜烷(C24TE)豐度與相鄰的C26三環(huán)萜烷(C26T)豐度相近, 而且由于可以檢測出少量C28和C29長鏈三環(huán)萜烷, 顯示出湖相或海相原油的特征。在藿烷系列分布與組成特征上, C29Ts與C29H的比值普遍小于0.6(表2), 并且以C30藿烷為主, C31—C35藿烷含量依次降低; 伽馬蠟烷(G)含量較高, 其豐度與C31藿烷(C31H)相當; 受生物降解作用影響, 部分C30H轉(zhuǎn)化為25-降藿烷。由于伽馬蠟烷抗生物降解能力相對藿烷較強, 雖然伽馬蠟烷與C30H的比值較大, 在0.29~0.75之間, 但考慮到原油受生物降解作用的影響劇烈, 常用的生物標志物特征均受到不同程度的影響, 因此不能使用這些參數(shù)進行沉積環(huán)境的判斷。

圖5 典型樣品總離子流圖及正烷烴質(zhì)量色譜圖

甾烷系列化合物雖然同樣受到生物降解作用的影響, 但6級以下的生物降解作用對甾烷的降解能力有限, 甾烷及其相關(guān)化合物比值沒有可以識別的改變, 6級以上的嚴重生物降解作用才會對甾烷生物標志物的相關(guān)參數(shù)產(chǎn)生顯著的影響[28]。因此本次樣品甾烷系列同樣受到顯著影響, 但由于指示油源母質(zhì)及成熟度的地球化學特征仍較為清晰, 那么對油源及其成熟度的評價仍具有一定的參考價值。

圖6 典型樣品藿烷系列與甾烷系列質(zhì)量色譜圖

表2 樂安油田原油樣品生物標志物參數(shù)

從圖6中可以看出孕甾烷和重排甾烷的含量差異均較為明顯, C27、C28和C29甾烷分布也具有不同特征, 主要分為兩類: 一類是C104井和C13-87井分別呈不對稱以及對稱的“V”型分布; 另一類是C20-1井呈線型分布, 這與李素梅等對該地區(qū)甾類化合物的分布特征的研究結(jié)果相符[6], 說明生烴母質(zhì)主要以藻類為主, 沉積環(huán)境偏向于還原性咸水環(huán)境。20S/(S+R)值在0.31~0.54之間, ββ/(αα+ββ)值在0.16~0.35之間(表2), 同樣反映出不同樣品之間具有不同的成熟度。

從甾烷系列分布的種種特征以及不同的成熟度變化可以看出, 其后期充注的原油可能來源于不同時期、不同層段的烴源巖: C104井和C13-87井等與牛莊洼陷沙四上段的烴源巖具有相似特征。這從側(cè)面反映出樂安油田的油氣充注可能不是單次的, 而是來源于不同油源、不同時期的多期次油氣充注。

3.5 25-降藿烷分布特征

25-降藿烷系列是藿烷系列在失去C-10位上的角甲基后所形成的, 其由藿烷受微生物影響脫甲基形成的機理目前已被Bennett.證實[29], 是分析原油遭受嚴重生物降解作用重要的生物標志物[29?32]。其成因及其地球化學含義還存在一定爭議, 例如包建平認為在未遭降解的低熟原油中同樣存在25-降藿烷, 并伴生25, 30-二降伽馬蠟烷[33]; 鄒賢利等則認為25-降藿烷的形成與熱演化程度有關(guān)[34]。而在本次樣品中25, 30-二降伽馬蠟烷含量極低并且埋深均低于2000 m, 演化程度并沒有高到足以使藿烷脫甲基形成25-降藿烷, 由此可以判斷該地區(qū)的25-降藿烷主要還是通過生物降解作用所形成。

圖7可以看出, 25-降藿烷在177譜圖上主要以C28、C29以及C30同系物為主。C29NH/C30H值范圍主要小于0.1, C28NH/C29H值范圍主要小于0.2(圖8)。從C29NH/C30H與C28NH/C29H的散點圖可以看出, 不同樣品受到生物降解作用的影響不同。其比值分布在數(shù)值較小區(qū)域的原因, 一方面可能是由于樣品在遭受生物降解作用之后, 又受到了不同程度的油氣充注, 導致C30藿烷以及C29藿烷絕對含量升高, 使得C29NH/C30H和C28NH/C29H值降低; 另一方面, 也可能是由于生物降解作用強烈, 甚至消耗了一部分25-降藿烷系列化合物, 導致C29NH/C30H和C28NH/C29H值降低, 如黏度最大的C109井, 其比值并不高, 與其生物降解程度并不相符, 就是一個最好的例子。

圖7 典型樣品25-降藿烷質(zhì)量色譜圖

圖8 樂安油田C29NH/C30H和C28NH/C29H相關(guān)圖

4 稠油影響因素分析

通過以上分析, 我們認為該地區(qū)部分樣品同時經(jīng)歷油氣充注過程和生物降解作用。之前分析提到, 原油樣品生物降解級別在6級左右, 已對甾烷系列化合物產(chǎn)生影響, 而重排甾烷相對規(guī)則甾烷具有更強的抗降解能力[28]。如圖9所示, 影響甾烷含量的因素有很多, 但部分樣品(Ⅲ類)的甾烷含量與所對應的重排甾烷含量具有正相關(guān)性, 說明受生物降解作用影響較小; 而Ⅰ類原油樣品, 即1、2、3、9號樣品, 重排甾烷的絕對含量與Ⅲ類相似, 但甾烷的絕對含量均處于低值, 說明受生物降解作用影響明顯; 而Ⅱ類原油介于Ⅰ類和Ⅲ類之間, 說明受生物降解影響較小。

與甾烷系列化合物類似, 藿烷具有相對較強的抗降解能力, 其絕對含量會隨連續(xù)充注過程不斷累積; 而25-降藿烷是在生物降解作用下藿烷脫甲基形成, 因此在這個連續(xù)的過程中, 藿烷與25-降藿烷的絕對含量變化是判斷油氣充注和生物降解較為直觀的參數(shù)。如圖10所示, A類樣品, 同樣為圖9中的1、2、3、9號樣品, 代表油氣充注不連續(xù)并遭受嚴重生物降解的樣品, 或者是由于樣品所在儲層中存在隔夾層或者儲層的油柱高度達到最高而不能繼續(xù)進行油氣充注時, 油氣充注速率小于生物降解作用速率, 藿烷與25-降藿烷的絕對含量關(guān)系呈負相關(guān)趨勢, 這符合我們的一貫認識, 也證實25-降藿烷的確是由藿烷經(jīng)脫甲基作用所形成的; 而B類樣品, 可能受生物降解作用和油氣連續(xù)充注共同影響, 生物降解作用的速率小于或等于后期油氣充注的速率, 使得藿烷受生物降解作用影響, 不斷脫甲基形成25-降藿烷, 油氣充注又在不斷地補充藿烷含量, 導致其藿烷含量與25-降藿烷含量同時增長, 呈正相關(guān)趨勢。這一獨特的現(xiàn)象恰好說明該地區(qū)受生物降解作用和連續(xù)油氣充注共同影響, 并且達到相對動態(tài)平衡的一種狀態(tài)。

圖9 樂安油田甾烷與重排甾烷絕對含量相關(guān)圖

圖10 樂安油田藿烷與25-降藿烷絕對含量相關(guān)圖

5 結(jié) 論

生物降解作用和油氣的充注過程貫穿該地區(qū)油氣成藏的整個地質(zhì)歷史時期, 導致早期被嚴重生物降解的原油與后期充注的新鮮原油混合, 形成具有鮮明特征的混合稠油油藏。

(1) 不同原油存在不同程度的生物降解作用和后期油氣充注現(xiàn)象, 導致黏度差異巨大。

(2) 通過對樣品中正烷烴、甾萜烷以及25-降藿烷系列的分布特征的分析, 認為該地區(qū)稠油的形成主要為生物降解作用所導致, 并且判斷生物降解的級別至少在6級以上。

(3) 部分樣品受生物降解作用影響嚴重, 且后期油氣充注作用較弱; 另一部分樣品同時受油氣連續(xù)充注以及生物降解作用影響, 物理性質(zhì)相對較好。

由于樂安油田所處區(qū)塊以稠油生產(chǎn)為主, 采油難度大, 生產(chǎn)成本高, 因此對于后期油氣充注作用較強、生物降解程度偏弱的油藏應多加關(guān)注。在今后的分析工作中, 應加強對原油分子有機地球化學方面的研究, 判斷稠油開采的難易程度, 尋找潛在的、開發(fā)難度相對較小的易采區(qū)塊及層段。

[1] 方杰, 顧連興, 劉寶泉, 張洪生, 張光輝, 孫彤彤. 二連盆地稠油地球化學及其成因探討[J]. 地質(zhì)論評, 2002, 48(3): 304–312.Fang Jie, Gu Lian-xing, Liu Bao-quan, Zhang Hong-sheng, Zhang Guang-hui, Sun Tong-tong. The solution of causes and geochemistry of heavy oil in Erlian Basin[J]. Geol Rev, 2002, 48(3): 304-312 (in Chinese with English abstract).

[2] Connan J. Biodegradation of crude oils in reservoirs[M]// Brooks J, Welte D. Advances in Petroleum Geochemistry. London: Academic Press, 1984, 1: 299–335.

[3] 馬安來, 張水昌, 張大江, 金之鈞. 生物降解原油地球化學研究新進展[J]. 地球科學進展. 2005, 20(4): 449–454.Ma An-lai, Zhang Shui-chang, Zhang Da-jiang, Jin Zhi-jun. The advances in the geochemistry of the biodegraded oil[J]. Adv Earth Sci, 2005, 20(4): 449–454 (in Chinese with English abstract).

[4] 張林曄, 孔祥星, 張春榮, 周文, 徐興友, 李政. 濟陽坳陷下第三系優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育及其意義[J]. 地球化學, 2003, 32(1): 35–42.Zhang Lin-ye, Kong Xiang-xing, Zhang Chun-rong, Zhou Wen, Xu Xing-you, Li Zheng. High-quality oil-prone source rocks in Jiyang Depression[J]. Geochimica, 2003, 32(1): 35–42 (in Chinese with English abstract).

[5] 梁文華. 八面河地區(qū)古潛山原油特征及油源對比[J]. 石油天然氣學報, 2007, 29(3): 357–359.Liang Wen-hua. The correlation and characteristic of oil from buried hill in Bamianhe area[J]. J Oil Gas Technol, 2007, 29(3): 357–359 (in Chinese with English abstract).

[6] 李素梅, 龐雄奇, 金之鈞. 八面河地區(qū)原油、烴源巖中甾類化合物的分布特征及其應用[J]. 地球科學, 2002, 27(6): 711–717.Li Su-mei, Pang Xiong-qi, Jin Zhi-jun. Distribution and Significance of Steroids in Bamianhe Oilfield, East China[J]. Earth Sci, 2002, 27(6): 711–717 (in Chinese with English abstract).

[7] 張磊. 草橋北坡沙河街組成藏條件分析[J]. 內(nèi)江科技, 2012 (4): 131–154.Zhang Lei. The analysis of reservoir forming condition of Shahejie Formation in the north slope of Caoqiao aera[J]. Neijiang Technol, 2012 (4): 131–154 (in Chinese with English abstract).

[8] 徐偉, 宋國奇, 王建偉. 東營凹陷南坡東段沙四段原油特征及其地質(zhì)意義[J]. 油氣地質(zhì)與采收率, 2013, 20(2): 30–33.Xu Wei, Song Guo-qi, Wang Jian-wei. Characteristics of Es4oil and geological significance, east part of South Slope, Dongying Sag[J]. Pet Geol Recov Effic, 2013, 20(2): 30–33 (in Chinese with English abstract).

[9] 張鑫, 張金亮. 東營凹陷南坡沙河街組四段砂巖地球化學特征[J]. 地質(zhì)科學, 2007, 42(2): 303–318.Zhang Xin, Zhang Jin-liang. Sedimento-Geochemical features of sandstones from the fourth member, Shahejie Formation in the southern slope of Dongying Sag[J]. Chinese J Geol (Sci Geol Sinica), 2007, 42(2): 303–318 (in Chinese with English abstract).

[10] 孫永壯. 東營凹陷南斜坡地層油藏成藏規(guī)律[J]. 油氣地質(zhì)與采收率, 2006, 13(4): 52–54.Sun Yong-zhuang. Reservoir forming regularity of stratigraphic oil pool in the south slope of Dongying Sag[J]. Pet Geol Recov Effic, 2006, 13(4): 52–54 (in Chinese with English abstract).

[11] 李明忠, 李云偉, 耿紹宇, 袁慶文. 東營凹陷南斜坡地層油藏成藏條件及分布規(guī)律[J]. 內(nèi)蒙古石油化工, 2007 (12): 356–361.Li Ming-zhong, Li Yun-wei, Geng Shao-yu, Yuan Qing-wen. Forming conditions and distribution law of stratigraphic hydrocarbon reservoirs in the south slope of Dongying Sag[J]. Inner Mongolia Pet Chem, 2007 (12): 356–361 (in Chinese with English abstract).

[12] 王建偉, 宋書君, 李向博, 劉金友, 高俠. 東營凹陷南斜坡東段原油的地球化學特征[J]. 新疆石油地質(zhì), 2007, 28(3): 320–323.Wang Jian-wei, Song Shu-jun, Li Xiang-bo, Liu Jin-you, Gao Xia. Geochemical characteristic of crude oil in eastern part of south slope of Dongying Sag[J]. Xinjiang Pet Geol, 2007, 28(3): 320-323 (in Chinese with English abstract).

[13] 常象春, 韓作振, 鄢程鵬. 東營凹陷南斜坡沙四段混源油地球化學與成藏特征[J]. 吉林大學學報(地球科學版), 2012, 42(3): 672–680.Chang Xiang-chun, Han Zuo-zhen, Yan Cheng-peng. Geochemistry and accumulation characteristics of Es4 mixed oils in the south slope of Dongying Sag[J]. J Jilin Univ (Earth Sci), 2012, 42(3): 672–680 (in Chinese with English abstract).

[14] 孟江輝, 劉洛夫, 姜振學, 高永進. 東營凹陷南斜坡沙四下亞段—孔店組原油地球化學特征及成因分類[J]. 現(xiàn)代地質(zhì), 2010, 24(6): 1085–1092.Meng Jiang-hui, Liu Luo-fu, Jiang Zhen-xue, Gao Yong-jin.Characteristics and origin classification of the oils from the lower section of the 4th member of Shahejie Formation and Kongdian Formation in the southern slope of Dongying Depression, Bohai Bay Basin[J]. Geoscience, 2010, 24(6): 1085–1092 (in Chinese with English abstract).

[15] 楊子成, 張金亮. 東營凹陷南斜坡原油生物標志物特征和油源對比[J]. 中國海洋大學學報(自然科學版), 2008, 38(3): 453–460.Yang Zi-cheng, Zhang Jin-liang. Biomarkers of orude oils and oil-source correlation in the south slope of the Dongying Depression[J]. Period Ocean Univ China, 2008, 38(3): 453–460 (in Chinese with English abstract).

[16] 鄭亞斌, 黃海平, 周樹青, 杜秀娟. 牛莊洼陷-八面河油田油氣運移規(guī)律[J]. 油氣地質(zhì)與采收率, 2007, 14(6): 43–46.Zheng Ya-bin, Huang Hai-ping, Zhou Shu-qing, Du Xiu-juan. Petroleum migration from Niuzhuang Sag to Bamianhe area[J]. Pet Geol Recov Effic, 2007, 14(6): 43–46 (in Chinese with English abstract).

[17] 李春梅, 李素梅, 李雪, 龐雄奇, 王明培. 山東東營凹陷八面河油田稠油成因分析[J]. 現(xiàn)代地質(zhì), 2005, 19(2): 279–286.Li Chun-mei, Li Su-mei, Li Xue, Pang Xiong-qi, Wang Ming-pei. Origin of the heavy oils from the Bamianhe Oilfield, Dongying Depression[J]. Geoscience, 2005, 19(2): 279–286 (in Chinese with English abstract).

[18] 廖澤文, 張綠惠, 楊楚鵬, 張海祖, 王銅山, 盧玉紅. 塔里木盆地哈拉哈塘凹陷東西兩側(cè)海相稠油地球化學特征: 以LG7井和DH1-6-9井稠油為例[J]. 地球化學, 2010, 39(2): 149–153. Liao Ze-wen, Zhang Lü-hui, Yang Chu-peng, Zhang Hai-zu, Wang Tong-shan, Lu Yu-hong. Geochemical characteristics of heavy oils from the east and west sides of Halahatang Depression, Tarim Basin, China: Exemplified by Oils of LG7 and DH1-6-9[J]. Geochimica, 2010, 39(2): 149–153 (in Chinese with English abstract).

[19] 羅茂, 耿安松, 廖澤文, 單玄龍. 四川盆地江油厚壩油砂有機地球化學特征與成因研究[J]. 地球化學, 2011, 40(3): 280–288. Luo Mao, Geng An-song, Liao Ze-wen, Shan Xuan-long. The organic geochemical characteristics and genesis study of Houba oil sand in the Sichuan Basin, China[J]. Geochimica, 2011, 40(3): 280–288 (in Chinese with English abstract).

[20] 熊永強, 耿安松. 遼河油田生物降解原油瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物中單體化合物碳同位素組成[J]. 地球化學, 1998, 27(6): 532–536. Xiong Yong-qiang, Geng An-song. Carbon Isotopic composition of individual compounds of asphaltene pyrolysates from biodegraded crude oils in Liaohe Basin[J]. Geochimica, 1998, 27(6): 532–536 (in Chinese with English abstract).

[21] 鄭亞斌, 黃海平, 周樹青, 杜秀娟. 牛莊-八面河地區(qū)原油混源問題探討及混合比計算[J]. 沉積學報, 2007, 25(5): 795–799.Zheng Ya-bin, Huang Hai-ping, Zhou Shu-qing, Du Xiu-juan. Discussion on oil mixing and calculation of mixing-ratio in Niuzhuang to Bamianhe area, Dongying Depression[J]. Acta Sedimentol Sinica, 2007, 25(5): 795–799 (in Chinese with English abstract).

[22] 寧方興. 樂安油田地層油藏運聚過程研究[J]. 斷塊油氣田, 2011, 18(1): 38–42.Ning Fang-xing. Study on hydrocarbon migration and accumulation process of stratigraphic reservoir in Lean Oilfield[J]. Fault Block Oil Gas Field, 2011, 18(1): 38–42 (in Chinese with English abstract).

[23] 符晶. 草橋地區(qū)古近系沙河街組地層發(fā)育特征及沉積相研究[D]. 東營: 中國石油大學, 2010.Fu Jing. Development features of Paleogene Shahejie Formation and sedimentary facies in Caoqiao area[D]. Dongying: China University of Petroleum (East China), 2010 (in Chinese with English abstract).

[24] Wenger L M, Isaksen G H. Control of hydrocarbon seepage intensity on level of biodegradation in sea bottom sediments[J]. Org Geochem, 2002, 33(2): 1277–1292.

[25] Larter S, Wilhelms A, Head I, Koopmans M, Aplin A, Di Primio R, Zwach C, Erdmann M, Telnaes N. The controls on the composition of biodegraded oils in the deep subsurface—Part 1: Biodegradation rates in petroleum reservoirs[J]. Org Geochem, 2003, 34(4): 601–613.

[26] Larter S, Huang H, Adams J, Bennett B, Jokanola O, Oldenburg T, Jones M, Head I, Riediger C, Fowler M. The controls on the composition of biodegraded oils in the deep subsurface: Part II—Geological controls on subsurface biodegradation fluxes and constraints on reservoir-fluid property prediction[J]. AAPG Bull, 2006, 90(6): 921–938.

[27] Peters K E, Moldowan J M. The Biomarker Guide: Interpreting Molecular Fossils in Petroleum and Ancient Sediments[M]. Englewood Cliffs: Prentice Hall, 1993: 363p.

[28] 陳中紅, Moldowan J M, 劉昭茜. 東營凹陷生物降解稠油甾烷分子的選擇蝕變[J]. 地球科學進展, 2012, 27(10): 1108– 1114. Chen Zhong-hong, Moldowan J M, Liu Zhao-qian. Selective alteration of steranes in heavy biodegraded oils from Dongying sag[J]. Adv Earth Sci, 2012, 27(10): 1108–1114 (in Chinese with English abstract).

[29] Bennett B, Fustic M, Farrimond P, Huang H, Larter S R. 25-Norhopanes: Formation during biodegradation of petroleum in the subsurface[J]. Org Geochem, 2006, 37(7): 787– 797.

[30] Volkman J K, Alexander R, Kagi R I, Woodhouse G W. Demethylated hopanes in crude oils and their applications in petroleum geochemistry[J]. Geochim Cosmochim Acta, 1983, 47(4): 785–794.

[31] Moldowan J M, McCaffrey M A. A novel microbial hydrocarbon degradation pathway revealed by hopane demethylation in a petroleum reservoir[J]. Geochim Cosmochim Acta, 1995, 59(9): 1891–1894.

[32] 包建平, 張潤合, 蔣興超, 王鵬萬, 朱翠山, 馬立橋. 黔北坳陷過成熟海相烴源巖中的25-降藿烷系列[J]. 地球化學, 2015, 44(4): 360–369. Bao Jian-ping, Zhang Run-he, Jiang Xing-chao, Wang Peng-wan, Zhu Cui-shan, Ma Li-qiao. 25-Norhopanes in the post-mature marine source rocks in the North Guizhou Depression[J]. Geochimica, 2015, 44(4): 360–369 (in Chinese with English abstract).

[33] 包建平. 未降解原油和生油巖中的25-降藿烷系列[J]. 科學通報, 1996, 41(20): 1875–1878.Bao Jian-ping. 25-norhopane series in the unbiodegraded oil and the source rocks[J]. Chinese Sci Bull, 1997, 42(16): 1388–1391.

[34] 鄒賢利, 陳世加, 路俊剛, 徐耀輝, 張煥旭, 王力, 龐建春, 黃囿霖. 25-降藿烷的成因識別[J]. 新疆石油地質(zhì), 2015, 36(4): 498–504. Zou Xian-li, Chen Shi-jia, Lu Jun-gang, Xu Yao-hui, Zhang Huan-xu, Wang Li, Pang Jian-chun, Huang You-lin. Genetic identification of 25-norhopanes[J]. Xinjiang Pet Geol, 2015, 36(4): 498–504 (in Chinese with English abstract).

Factors such as multi-stage charge mixing and biodegradation affecting the viscosity of heavy oil in the Le’an oilfield

NIU Jun1, HUANG Hai-ping1,2*, JIANG Wen-long1, LI Ning-xi1and SUN Jing-jing1

1. School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing?100083, China; 2. Department of Geoscience, University of Calgary, 2500 University Drive NW, Calgary, AB, Canada T2N 1N4

Heavy oil in the Le’an oilfield is high in viscosity, hence its exploitation encounters many difficulties. And the viscosities vary significantly because of biodegradation and oil-charge mixing. Thus, it is necessary to systematically study the impact of biodegradation and oil-charge mixing by analyzing nine oil samples from different eight oil wells for their molecular compositions. The results have elucidated that biodegradation has a major impact on many classes of compounds, and the biodegradation scale has a major impact, at least, on 6 grades. However, the ultimate compositions and viscosities of heavy oils are influenced strongly by mixing with late oil charge, subsequent to the process of biodegradation. The oil samples have acomplete series of-alkanes and 25-norhopanes, and changes in the absolute contents of steranes and diasteranes and hopanes and 25-norhopanes reveal that mixing charging and biodegradation are collaborating to the oils from the Le’an oil field. The concentrations of biomarkers are closely related to mixing charging and biodegradation. Therefore, it can be used effectively to analyze the factors affecting multi-stage charge mixing and biodegradation of heavy oils, thus laying the foundation for developing heavy oils.

heavy oil; biodegradation; oil charge mixing; Le’an oilfield; Dongying depression

P593

A

0379-1726(2016)05-0441-10

2015-07-15;

2015-11-02;

2015-12-31

國家自然科學基金(41273062)

牛君(1986–), 女, 博士研究生, 礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)。E-mail: 362263357@qq.com

HUANG Hai-ping, E-mail: 445061857@qq.com; Tel: +86-10-82320603