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原油的地球化學特征

壹、原油的物理和化學特性

Bongor盆地油氣主要發現於下白堊統,目前已發現Mimosa、Kubla、Baobab、Ronier、Prosopis等多處含油構造。下白堊統發現三套主要含油層系,其中上油組主要為稠油油藏,中下油組為高凝固點、高含蠟、低硫、低酸值、低氣油比的正常原油(表3-1)。

從表3-1可以看出,含羞草-1原油在20℃時密度最高,為0.965g/cm3,重API為15.2。Ronier-1原油在20℃時的平均密度為0.926g/cm3,平均重API為20。按照原油的商品分類,Mimosa油藏上油組原油屬於重質原油(API為10 ~ 20),Ronnie-1原油屬於中質原油(API為20 ~ 34),但非常接近重質原油。

原油含硫量較低,在0.04%-0.33%之間。按硫含量,屬於低硫原油(< 0.5%)。氮含量在0.18%-0.26%之間,與國內原油相比並不算高。

原油傾點變化大,含蠟量高,從16.5%到28.6%,屬於高蠟原油。原油密度與原油粘度、殘炭值、灰分、金屬含量呈正相關。原油瀝青質含量很低,壹般在0.2%以下,膠質含量較高,從11.7%到12.4%。

原油的含水量變化很大。脫水前含水率為1.78% ~ 36.1%,含羞草3井原油含水率最大,脫水後含水率未達到要求的< 0.5%的含量。上部油組存在高酸值儲層,特別是含羞草-3井油組原油TAN達到5.91 mg KOH/g

原油中鎳含量高於釩,在10.2 ~ 17.2μg/g之間,鐵、銅、鉛含量不高。而羅尼-1原油由於含水量低,鈉、鈣含量不高,而含羞草-3原油鈣、鈉含量高。

二、原油的地球化學特征

1.原油中輕烴的組成和成熟度

Mimosa-1井、Mimosa-2井和Kubla-1井的未降解原油具有中等成熟度,盡管它們具有高庚烷值(石蠟指數II)(表3-2)。原油中異常豐富的正構烷烴(高含蠟量)是由其母質決定的,不受其成熟度的影響。芳烴顏色得到的甲基菲指數換算的鏡質組反射率(表3-3)也表明,Kubla-1和Mimosa-2井原油成熟度略低於Mimosa-1井下油組。這相當於按輕烴計算的烴源巖最大埋深溫度為123℃,換算成鏡質組反射率Rc約為0.85%。

2.原油碳同位素組成

根據邦戈爾盆地不同酸值的15原油的全油碳同位素統計,δ13C值在-29.2‰~ 31.7‰之間,原油碳同位素組成非常接近(表3-4;圖3-4),差值小於2.5‰,表明原油來源於典型的湖相烴源巖。降解和熱成熟都會使原油的穩定碳同位素變重。因此,Ronie RC-1井淺層嚴重生物降解油和Ronier-4井深層凝析油的穩定碳同位素明顯較重(重於-30 ‰,如圖3-4所示)。

表3-1 boni or盆地石油的物理和化學特征

表3-2原油輕烴參數

表3-3原油芳烴成熟度參數

表3-4原油和族組分的碳同位素

3.原油族組成

Bongor盆地不同層位18原油族組成數據見表3-5。顯然,受生物降解影響,該盆地原油族組成數據發生了較大變化,輕油和正常油飽和烴含量較高,飽和/芳烴比較高。這些原油埋藏較深(> > 1200m),生產層位主要為P組和部分M、k組,飽和烴含量接近或大於70%,飽和度/芳烴比接近或大於4。可生物降解原油的飽和烴接近或低於60%,飽和度/芳香性比低於2.5,這是由於飽和烴被生物降解優先降解。其生產層位主要為R組、K組和M組,埋深1200m。圖3-5清楚地將原油分為兩類:ⅰ類為降解原油,ⅱ類為正常原油。另外,Ronier-4井1778 ~ 1780.8m井段的原油為凝析油。縱向上,B組和R組儲層生物降解嚴重,K組次之,M組和P組主要為正常原油(圖3-6)。

圖3-4全油穩定碳同位素對比

表3-5邦戈爾盆地原油族組成數據

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圖3-5 Bongor盆地原油族組成分類

圖3-6 Bongor盆地不同層位原油族組成對比

4.原油中飽和烴的生物標誌物組成

飽和烴餾分是大多數原油的主要成分。飽和烴中各種化合物的分布和組成特征反映了成藏過程中有機質的來源、成熟度和次生變化。飽和烴餾分中化合物的組成按其特征可分為正構烷烴、支鏈烷烴、類異戊二烯烷烴和各種甾體萜類化合物。

(1)正構烷烴

正構烷烴是不可生物降解原油飽和烴餾分中的主要組分,隨著原油成熟度的增加,這壹點尤為明顯。邦戈爾盆地的湖相原油均為成熟原油,C25之前的低分子量正構烷烴占絕對優勢,未降解原油主峰的碳數主要為C23。除含羞草-3 (954.2 m)原油沒有平價優勢,CPI和OEP接近1;原油中c 21-/C22+0-/C22+的比值範圍為0.62-4.66,平均值為1.38;(C21+C22)/(C28+C29)的比值為1.03 ~ 4.21,平均值為1.92;反映原油中輕組分的絕對優勢(表3-6;圖3-7)。邦戈爾盆地原油中正構烷烴主要有兩種類型(圖3-7):壹種以正常原油為代表;另壹個是重油的色譜分布,正構烷烴基本消失,基線有不同程度的上升,形成凸起。因為飽和烴中的正構烷烴對生物降解最敏感,隨著生物降解的增加,其含量逐漸減少直至消失。ronier-4(1778 ~ 1781m)原油為凝析油,僅存在輕烴組分。

表3-6原油中飽和烴的色譜參數

(2)類異戊二烯烷烴

Bongor盆地原油中類異戊二烯烷烴的相對組成分析表明,不同酸值原油中類異戊二烯烷烴的組成是壹致的,也就是說盆地中沈積有機相沒有明顯變化,具有相似的生物面貌和弱氧化沈積環境(圖3-8)。總的來說,Ph/nC18和Pr/nC17值的相對變化可以反映原油的成熟度和生物降解程度,該盆地原油Ph/nC18和Pr/nC17值的變化總體上呈明顯的正相關關系(圖3-9)。表明這些未降解或輕度降解原油的成熟度略有不同:Baobab-1原油的成熟度最低,其次是Mimosa-3、Mimosa-4和Ronier-4原油,Ronier RC-1和Ronier RCN-1原油的成熟度相對較高。

圖3-7原油色譜圖

圖3-8原油的異戊二烯烷烴組成

圖3-9原油Pr/nC17與Ph/nC18的相關性

(3)藿烷系列和γ石蠟

Bongor盆地原油主要為C30藿烷,其次為C29藿烷,伽馬石蠟含量普遍較低(附圖3-10),伽馬石蠟與C30藿烷比值在0.26-0.44之間(表3-7)。而伽馬石蠟的普遍存在,說明烴源巖沈積時水循環不暢,存在層狀水體。

25-去甲藿烷系列是由藿烷生物降解產生的新化合物,包括C26和C28-C3417α (h),21β(H)和17β(H),21α (h)-25去甲藿烷系列。Bongor盆地嚴重降解原油含有25 -降藿烷系列,主要是C2925 -降藿烷(附圖3-11)。根據Peters和Moldovan (1993)的分類,該區淺層原油(淺於1000m)遭受了嚴重的生物降解。

圖3-10邦戈爾盆地原油質量色譜圖m/z191

圖Bongor盆地原油25-norhopane分布圖+01

表3-7 Bongor盆地原油甾萜類參數表

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(4) C27-C29正則甾烷

C27-C28-C29甾烷分布三角圖通常用來反映沈積有機質的生物成因組成(黃,Meinschein,1978)。Bongor盆地原油的甾烷組成非常相似,呈C29 > C27 > C28的不對稱V型分布模式,相對集中在C27-C28-C29的三角圖中(附圖3-12),表明不同酸值原油的生物成因組成基本相同。

圖3-12 Bongor盆地C27-C28-C29原油正甾烷組成三角圖

生物標誌物分析表明,邦戈爾盆地原油成分相似,表明原油具有相似的母質來源:湖泊淡水-半鹹水水生生物和陸生高等植物。但不同構造單元原油成熟度存在差異(表3-7;圖3-13,圖3-14),其中Baobab-1井原油成熟度最低。

圖3-13 Bongor盆地原油成熟度參數圖

圖3-14 Bongor盆地原油甾烷成熟度參數圖

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