（中海油研究總院）

下剛果盆地Haute Mer A區(qū)塊X-1井原油油源研究

林 青 郝建榮 王建新

（中海油研究總院）

對下剛果盆地Haute Mer A區(qū)塊X-1井3個原油樣品及X-1井、M-1井上白堊統(tǒng)、古近系共14個巖屑樣品進行詳細的分析研究，其結果表明X-1井原油生物標志化合物組合特征與南大西洋典型湖相烴源巖具有明顯區(qū)別。X-1井原油（1982.1～1989.2m）Pr/Ph比值低（0.97），Pr/nC17和Ph/nC18分別為0.85和0.96，C26/C25三環(huán)萜烷小于1.0，C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴/C27重排甾烷比值低（0.55）,具有海相烴源巖特征。原油中奧利烷豐度高，指示其來自上白堊統(tǒng)或以上的烴源巖。油源對比表明X-1井原油與上白堊統(tǒng)—始新統(tǒng)Madingo組烴源巖具有成因上的聯(lián)系。盆地模擬研究進一步證明中新統(tǒng)Paloukou組烴源巖局部成熟，供烴能力有限；而Madingo組烴源巖目前正處于生、排烴高峰期，沉積中心則處于高—過成熟階段，X-1井緊臨Madingo組生烴洼陷，有利于油氣聚集成藏。因此，推斷Madingo組烴源巖為X-1井原油的主要貢獻者。

下剛果盆地；Haute Mer A 區(qū)塊；湖相烴源巖；海相烴源巖；奧利烷指數(shù)；油源對比

下剛果盆地已發(fā)現(xiàn)油氣田約360個，油氣可采儲量達310×108bbl，其中鹽上古近系—新近系油氣發(fā)現(xiàn)占整個盆地油氣發(fā)現(xiàn)的63%，是下剛果盆地油氣勘探的重要層系之一[1]。西非海岸盆地發(fā)育鹽下、鹽上兩套烴源巖[2-10]。早期的油氣勘探表明尼歐克姆階—阿普特階鹽下裂谷期湖相泥巖是盆地油氣的主力烴源巖，但隨著深水油氣勘探的成功，鹽上上白堊統(tǒng)以上的海相烴源巖越來越受到重視[11]。Haute Mer A 區(qū)塊2013年新鉆的X-1井在古近系—新近系濁積水道砂巖儲層獲得了商業(yè)性油氣發(fā)現(xiàn)。據(jù)Oryx石油公司報道，N5段（1716.9～1735.3m）平均日產油量為515bbl，N3段(1982.1～1989.2m)最大日產油量為1180bbl，現(xiàn)場測試原油密度為24°API，氣油比為66.1m3/t。下剛果盆地成藏特征復雜，存在鹽下生—鹽下儲、鹽下生—鹽上儲和鹽上生—鹽上儲3類成藏組合[12-19]。Haute Mer A區(qū)塊X-1井原油來自鹽下裂谷期湖相烴源巖？抑或是來自鹽上Madingo組海相烴源巖？澄清這一問題對于后期滾動勘探以及戰(zhàn)略選區(qū)具有重要意義。

1 樣品與實驗

1.1 樣品

本研究針對X-1井和M-1井進行系統(tǒng)采樣。其中X-1井巖屑樣品11個，來自中新統(tǒng)Paloukou組（N1段、N2段、N3段和N5段）；M-1井巖屑樣品27個，分別來自上白堊統(tǒng)下Sendji組、上Sendji組、Likouala組、Madingo組和中新統(tǒng)Paloukou組（N1段、N2段、N3段和N5段）。原油樣品3個，1708m樣品為MDT取樣，1716.9～1735.3m和1982.1～1989.2m兩個樣品為DST測試樣品。實驗室測得1716.9～1735.3m原油樣品密度為17.79°API，1982.1～1989.2m原油樣品密度為22.47°API。

1.2 實驗條件

由于采用油基鉆井液，巖屑樣品均遭受污染。為了最大程度消除油基鉆井液對巖屑樣品的污染，利用三氯甲烷對該巖屑樣品進行抽提處理。通過實驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)三氯甲烷抽提10h后，已基本消除油基鉆井液對巖屑樣品的污染，3092m巖屑樣品熱解分析的游離烴（S1）由抽提前的29.95mg/g降至抽提后的0.72mg/g，而熱解烴(S2)變化不大，由5.03mg/g降至4.64mg/g。

原油（抽提物）脫瀝青質后，用中性氧化鋁柱層析分離。分別用正己烷、甲苯?jīng)_洗得到飽和烴、芳香烴餾分。

色譜/質譜條件：載氣，9.999%氦氣；進樣口溫度300℃；色譜柱為HP-5MS彈性石英毛細柱（60m×0.25mm×0.25 μ m）；升溫程序：柱初始溫度50℃，保持1min，以20℃/min升溫至120℃，然后以4℃/min升至250℃，再以3℃/min升至310℃保持30min；載氣流速：1mL/min。質譜：EI源，70eV；燈絲電流：100μA；倍增器電壓：1200V;采用多離子檢測。原油和烴源巖生物標志化合物參數(shù)如表1所示。

2 結果與討論

2.1 原油地球化學特征

X-1井在N3期和N5期濁積水道儲層段射孔進行了3次DST測試（DST3為氣層）。1982.1～1989.2m（DST1）原油密度為22.47°API，1716.9～1735.3m（DST2）原油密度為17.79°API，由下到上，原油由輕變重。從原油族組成來看，1982.1～1989.2m段樣品飽和烴含量高，為34.15%，芳香烴含量為25.55%，飽芳比為1.34，非烴和瀝青質含量為27.02%；1716.9～1735.3m段樣品非烴和瀝青質含量高，為38.22%，飽和烴含量為26.68%，芳香烴含量為28.85%，飽芳比為0.92。從1982.1m至1716.9m，飽和烴含量降低，芳香烴、非烴和瀝青質含量增加。1708m段樣品飽和烴含量為37.81%，芳香烴含量低，為19.65%，飽芳比為1.92。

2.1.1 原油色譜特征

X-1井原油的氣相色譜特征如圖1所示。1982.1～1989.2m段樣品原油正構烷烴系列分布完整，以nC16為主峰，C21-/C22+比值為1.0，CPI值為0.99，沒有明顯的奇碳優(yōu)勢或偶碳優(yōu)勢；從類異戊二烯烷烴來看，姥鮫烷和植烷基本上呈均勢分布，且含量較高，Pr/Ph為0.97，Pr/nC17和Ph/nC18比值分別為0.85和0.96。1708m和1716.9～1735.3m原油呈現(xiàn)兩大“鼓包”，顯示生物降解特征。1716.9～1735.3m原油樣品正構烷烴遭受了生物降解，而類異戊二烯烷烴基本上未受影響，其生物降解程度為3～4級[20]，屬于中等程度生物降解級別，Pr/nC17和Pr/nC18分別為3.34和1.46，Pr/Ph為0.84，呈植烷優(yōu)勢。1708m原油也遭受了生物降解，但其色譜分布特征與1716.9～1735.3m原油樣品不同，高碳數(shù)正構烷烴基本消失，而低碳數(shù)正構烷烴（nC14—nC22）分布完整且豐度較高，指示原油藏遭受降解后，后期又有高成熟的原油注入，該樣品Pr/Ph為0.96，Pr/nC17和Ph/nC18分別為0.41和0.47。

2.1.2 原油萜烷、甾烷分布特征

X-1井1708m、1716.9～1735.3m和1982.1～1989.2m原油樣品m/z191、m/z217和m/z259質量色譜圖如圖2所示，其生物標志化合物參數(shù)見表1。

圖1 X-1井不同井段原油樣品氣相色譜圖

整體來看，淺層兩個樣品三環(huán)萜烷豐度高，C23三環(huán)萜烷/C30藿烷分別為0.41和0.54；而1982.1～1989.2m樣品三環(huán)萜烷豐度低，C23三環(huán)萜烷/C30藿烷僅為0.23。3個原油樣品三環(huán)萜烷的分布基本相似，這可能與三環(huán)萜烷較強的抗生物降解能力有關。三環(huán)萜烷以C23為主峰，C20/C23三環(huán)萜烷比值分別為0.28、0.26和0.27；C25三環(huán)萜烷豐度高，從淺至深的3個原油樣品C26/C25三環(huán)萜烷比值分別為0.72、0.78和0.88；長鏈三環(huán)萜烷（C28—C30）發(fā)育，3個原油樣品（C28+C29）/C23三環(huán)萜烷比值分別為1.59、1.34和1.47。另外，C24四環(huán)萜烷豐度較高，3個原油樣品C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷比值分別為0.42、0.38和0.35。

五環(huán)萜烷的分布以C30藿烷為主峰，3個原油樣品C29/C30藿烷比值分別為0.54、0.47和0.48。淺層兩個樣品遭受了生物降解，25-降藿烷豐度高，25-降藿烷/C30藿烷的比值分別為0.57和0.45，而1982.1～1989.2m原油樣品無25-降藿烷檢出。另外，淺層兩個樣品檢出較高豐度的奧利烷和伽馬蠟烷，奧利烷/C30藿烷比值分別為0.73和0.65，伽馬蠟烷/C31(S+R)比值分別為0.41和0.57；而深部1982.1～1989.2m樣品奧利烷/C30藿烷及伽馬蠟烷/ C31(S+R)比值分別僅為0.22和0.21。與藿烷相比，奧利烷和伽馬蠟烷具有較強的抗生物降解能力[20]，淺層樣品高的奧利烷和伽馬蠟烷豐度可能與樣品遭受生物降解有關。

圖2 X-1井原油樣品質量色譜圖

淺層1708m和1716.9～1735.3m降解原油樣品中C21和C22孕甾烷及C27重排甾烷豐度高，C21-22/ C29α α α R比值分別為2.24和2.86，C27Dia/C27-29α α α R比值分別為1.27和0.89，而1982.1～1989.2m未降解原油樣品C21-22/C29α α αR和C27Dia/C27-29α α αR比值分別為1.08和0.37。1982.1～1989.2m未降解原油以C27甾烷占優(yōu)為特征，C27α α α R、C28α α α R和C29α α α R甾烷呈“L”形分布，1716.9～1735.3m原油C27α α α R、C28α α α R和C29α α α R甾烷分布與1982.1～1989.2m略有不同，1708m原油C27α α α R、C28α α α R和C29α α αR甾烷則呈不對稱的“V”形分布。3個原油樣品甾烷分布的差異可能與淺層樣品遭受生物降解及生物降解程度不同有關。淺層2個原油樣品C29S/(S+R)分別為0.47和0.35，C29β β/(α α+β β)分別為0.42和0.43，而1982.1～1989.2m未遭受降解原油樣品的C29S/(S+R)和C29β β/(α α+β β)比值分別為0.34和0.41。除了1708m原油樣品C29S/ (S+R)較高外，3個原油樣品成熟度參數(shù)相差不大。從1982.1～1989.2m樣品甾烷成熟度參數(shù)來看，X-1井原油為正常成熟原油。

Schiefelbein等[21]發(fā)現(xiàn)湖相原油中C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴豐度高，海相原油該化合物豐度低，因此，C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴豐度常被用來區(qū)分海相原油或湖相原油。3個原油樣品C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴豐度中等，C27重排甾烷豐度高，C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴/C27重排甾烷比值分別為0.60、0.54和0.55。

2.2 烴源巖特征

下剛果盆地的構造演化可分為裂前期、同裂谷期和漂移期[22]，發(fā)育鹽下同裂谷期湖相和鹽上漂移期海相兩套主要烴源巖。同裂谷期烴源巖主要是發(fā)育于尼歐克姆階和巴雷姆階的湖相頁巖和泥灰?guī)r，以Ⅰ型和Ⅰ—Ⅱ型干酪根為主，為一套優(yōu)質湖相烴源巖；漂移期海相烴源巖主要發(fā)育于上白堊統(tǒng)—始新統(tǒng)Madingo組和中新統(tǒng)Paloukou組烴源巖，盆地西北部深水區(qū)鉆遇的Madingo組TOC平均值為2%，具有中等—好的生烴潛力[17]。

2.2.1 烴源巖生烴潛力

14個巖屑樣品熱解數(shù)據(jù)見表2。M-1井阿爾布階下Sendji組1個樣品TOC為0.81%，S2為3.28mg/g，IH為403mg/g；上Sendji組3個樣品TOC介于0.63%～2.92%，S2介于1.81～5.55mg/g，IH介于190～400mg/g之間；Likouala組1個樣品TOC為1.48%，S2為4.65mg/g，IH為313mg/g；Madingo組2個樣品的TOC分別為1.17%和2.35%，S2分別為5.41mg/g和8.80mg/g，IH分別為463mg/g和375mg/g。X-1井和M-1井Paloukou組樣品TOC介于1.28%～1.87%之間，平均值為1.63%；S2介于2.28～4.64mg/g之間，平均值為3.54mg/g；IH介于152～267mg/g之間，平均值為217mg/g。從有機質豐度和生烴潛力來看，Paloukou組與Madingo組差別不大（圖3a），但其有機質類型卻具有明顯區(qū)別（圖3b），Paloukou組樣品IH小于300mg/g，屬于Ⅱ2型有機質，而Madingo組樣品則主要為Ⅱ1型有機質。

表2 X-1井和M-1井巖屑樣品熱解數(shù)據(jù)

圖3 M-1井和X-1井烴源巖評價圖

2.2.2 烴源巖生物標志化合物特征

M-1井不同層段典型樣品生物標志化合物分布特征如圖4所示。整體來看，Paloukou組、Madingo組、Likouala組、上Sendji組和下Sendji組樣品萜烷分布特征基本相似，三環(huán)萜烷以C23為主峰，五環(huán)萜烷以C30為主峰。但仔細對比不難發(fā)現(xiàn)Likouala組、上Sendji組和下Sendji組樣品奧利烷含量低，奧利烷/C30藿烷小于0.07；而Paloukou組樣品奧利烷豐度高，奧利烷/C30藿烷比值主要介于0.13～0.35之間。Madingo 組3548.5m樣品奧利烷豐度高，奧利烷/C30藿烷比值為0.33，而3777.5m樣品該比值僅為0.04，與下部Sendji組樣品相當。這可能與Madingo組沉積早期，被子植物尚未大量繁盛或此時陸源有機質輸入少有關。

上Sendji組、下Sendji組和Likouala組樣品C27甾烷含量高（31%～44%），Madingo組3548.5m樣品C27規(guī)則甾烷稍占優(yōu)勢（C27∶C28∶C29為36.39%∶29.50%∶34.11%），而Paloukou組樣品C29甾烷含量高（35%～60%），指示陸源高等植物有機質輸入有所增加。所有巖屑樣品C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴豐度低，C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴/C27重排甾烷比值小于1.0。

2.3 油源分析

2.3.1 X-1井原油來自海相烴源巖

Pr/Ph可被用來判識烴源巖沉積環(huán)境氧化還原條件，Pr/Ph小于1.0指示強還原環(huán)境，Pr/Ph大于3.0則指示氧化—亞氧化條件下陸源有機質輸入。藿烷/甾烷比值則可以反映烴源巖有機質生源構成，藿烷主要來源于細菌等原核生物，而甾烷則來源于藻類等真核生物[23]。湖相烴源巖有機質輸入以菌藻類為主，其生成原油藿烷/甾烷比值高；海相烴源巖以藻類為主，其生成原油藿烷/甾烷比值低。巴西波蒂瓜爾盆地裂谷期湖相原油Pr/Ph介于2.45～3.41之間，藿烷/甾烷比值介于17.8～59之間；海相原油Pr/Ph介于0.97～1.32，藿烷/甾烷比值介于3.2～7之間（圖5）[24]。X-1井原油Pr/Ph小于1.0，藿烷/甾烷比值介于2.13～4.51，指示其來源于海相烴源巖（表1、圖5）。

圖4 M-1井巖屑樣品質量色譜圖

圖5 利用Pr/Ph和藿烷/甾烷比值來區(qū)分湖相和海相成因油

Holba等認為C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴為典型的淡水—半咸水湖相標志物[25-26]。圖6為X-1井原油與巴西桑托斯盆地典型的湖相原油和海相原油m/z259質量色譜圖。桑托斯盆地湖相原油C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴/C27重排甾烷達5.71，而海相原油該參數(shù)僅為0.30。X-1井原油C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴/ C27重排甾烷為0.54～0.60，與桑托斯盆地海相原油相似。C26/C25三環(huán)萜烷、藿烷/甾烷比值是區(qū)分南大西洋兩岸盆地湖相原油、海相原油的有效參數(shù)[27]。湖相原油的C26/C25三環(huán)萜烷比值大于1.0，而海相原油該比值則小于1.0。X-1井原油樣品C26/C25三環(huán)萜烷比值為0.72～0.88，指示X-1原油來自海相烴源巖（圖7）。

圖6 X-1井原油與桑托斯盆地典型海相原油、湖相原油m/z259質量色譜圖

2.3.2 X-1井原油來自Madingo組烴源巖

奧利烷來自被子植物，而被子植物出現(xiàn)于早白堊世，繁盛于晚白堊世末期，故可用奧利烷診斷烴源巖的時代[28-29]。原油中檢出高豐度的奧利烷，則可能指示其來自晚白堊世或更年輕地層的烴源巖。

X-1井1982.1～1989.2m未降解原油以及M-1井不同層位巖屑樣品m/z412質量色譜圖（圖8）顯示，M-1井上Sendji、下Sendji組巖屑樣品奧利烷豐度低，而該井Madingo組3548.5m巖屑樣品及Paloukou組2777m巖屑樣品奧利烷豐度高。X-1井1982.1～1989.2m原油奧利烷含量與Madingo組（3548.5m巖屑樣品）和Paloukou組巖屑樣品相似，而與Sendji組巖屑樣品具有明顯的差別。

從圖9可以更清楚地看到，Sendji組巖屑樣品奧利烷/C30藿烷和藿烷/甾烷比值低，X-1井原油與Sendji組烴源巖沒有成因上的聯(lián)系，因此，X-1井原油不可能來自Sendji組烴源巖。盡管奧利烷/C30藿烷差別不大，但Madingo組（3548.5m）和Paloukou組巖屑樣品在藿烷/甾烷參數(shù)上具有明顯的差異，Paloukou組巖屑樣品藿烷/甾烷普遍大于2.6，而Madingo組巖屑樣品藿烷/甾烷比值小于2.5。Paloukou組巖巖屑樣品藿烷/甾烷比值增大，指示Paloukou組烴源巖陸源有機質輸入增多，這與其規(guī)則甾烷組成特征相一致。X-1井1708m和1716.9～1735.3m原油高的奧利烷/ C30藿烷比值顯然與其遭受生物降解有關，X-1井1982.1～1989.2m未降解原油與M-1井Madingo組3548.5m巖屑樣品關系密切，由此來看，X-1井原油可能來源于Madingo組烴源巖。

基于巖石圈熱傳導模型的盆地模擬研究表明，研究區(qū)內Madingo組烴源巖已成熟，成熟烴源巖（Ro＞0.7%）的面積約423km2，洼陷中部目前已處于高—過成熟階段，開始生氣。X-1井緊臨Madingo組生烴洼陷，有利于Madingo組生成的油氣運移、聚集成藏。而Paloukou組烴源巖大部分處于低成熟階段或未成熟階段，局部進入生油高峰期，供烴能力有限。因此，X-1井原油只可能來自Madingo組烴源巖的貢獻。

圖7 利用C26/C25三環(huán)萜烷和C24/C21三環(huán)萜烷參數(shù)判斷原油來源

圖8 M-1井不同層段樣巖屑樣品m/z412質量色譜圖

3 結論與認識

圖9 X-1井原油和烴源巖奧利烷/C30藿烷和藿烷/甾烷相關圖

（1）X-1井原油樣品Pr/Ph小于1.0，1982.1～1989.2m原油 Pr/nC17和Ph/nC18分別為0.85和0.96，C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴豐度低，C30四環(huán)聚異戊二烯烷烴/C27重排甾烷比值為0.54，藿烷/甾烷比值低，規(guī)則甾烷以C27甾烷為主。生物標志化合物參數(shù)指示原油主要來自海相烴源巖，與湖相烴源巖關系不大。

（2）X-1井原油奧利烷豐度高，基本上排除了Sendji組烴源巖的貢獻。從藿烷/甾烷比值來看，X-1井1982.1～1989.2m原油樣品與Paloukou組烴源巖關系不大。由奧利烷/C30藿烷和藿烷/甾烷參數(shù)來看，X-1井原油可能來自于Madingo組烴源巖，盆地模擬研究進一步證明了Paloukou組烴源巖成熟度低，供烴能力有限，而Madingo組烴源巖正處于大量生排烴階段。因此，可以推斷上白堊統(tǒng)—始新統(tǒng)Madingo組烴源巖是X-1井原油的主要貢獻者。

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Study on oil source of Well X-1 in Haute Mer A Block, Lower Congo Basin

Lin Qing, Hao Jianrong, Wang Jianxin
( CNOOC Research Institute )

In this paper, detailed analysis was made on 3 oil samples from Well X-1 and 14 cutting samples from Wells X-1 and M-1 in the Haute Mer A Block, the Lower Congo Basin. The results show that the composite biomarker characteristics of oil produced from Well X-1 are obviously different from that of typical lacustrine source rocks in the South Atlantic. The crude oil (1982.1–1989.2 m) of Well X-1 presents the characteristics of marine source rocks with low Pr/Ph (0.97), Pr/nC17of 0.85, Ph/nC18of 0.96, C26/C25tricyclic terpane less than 1.0 and low C30tetracyclic polyisoprene paraff i n hydrocarbon/C27diasteranes (0.55). Its oleanane abundance is high, indicating that the oil was originated from the source rocks of Upper Cretaceous or above. Oil-source correlation indicates that the oil is genetically related to the source rocks of Upper Cretaceous–Eocene Madingo Formation. The basin modeling further proves that the Miocene Paloukou Formation source rocks are locally matured with limited hydrocarbon supplying capacity, while the Madingo Formation source rocks are currently during the peak stage of hydrocarbon generation and expulsion. The depocenter is during high-over mature stage. Well X-1 is close to the hydrocarbon generating sag of Madingo Formation, where conditions are favorable for oil and gas accumulation. Therefore, it is inferred that the source rocks of Madingo Formation serve as the major contributor to the oil of Well X-1.

Lower Congo Basin, Haute Mer A Block, lacustrine source rock, marine source rock, oleanane index, oil source correlation

TE125.5

：A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.04.010

國家科技重大專項“海外大陸邊緣盆地勘探開發(fā)實用新技術研究”（2011ZX05030-001）。

林青（1972-），男，河南鎮(zhèn)平人，博士，2002年畢業(yè)于中國石油大學（北京），高級工程師，現(xiàn)從事油氣地球化學研究工作。地址：北京市朝陽區(qū)太陽宮南街6號中海油大廈，郵政編碼：100028。E-mail: linqing1@cnooc.com.cn

2016-04-27；修改日期：2017-06-01