塔河油田西北部奥陶系原油成熟度特征研究

周 荣 （长江大学地球环境与水资源学院，湖北 武汉430100）

准确评价原油成熟度是划分原油成因类型的重要基础。目前尚无直接测定原油成熟度的技术手段，现行的做法是依据原油的化学组成反推原油成熟度［1］。塔河油田西北部奥陶系原油经受了早期的生物降解作用以及后期原油充注，即受多期成藏的影响，严重影响了分子参数计算出的原油成熟度，为成熟度研究带来了困难。为了能比较客观地反映原油的成熟度，笔者系统采集了塔河油田西北部奥陶系46个原油样品，拟从反映轻质组分组成的轻烃成熟度参数、中间组分组成的芳烃成熟度参数和反映重端组分组成的甾烷异构化成熟度参数3个方面来综合评价原油成熟度，为正确认识塔河油田西北部奥陶系原油的成因奠定基础。

1 样品试验

塔河油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起 （又称为塔北隆起）上的阿克库勒凸起南坡，具体范围约为东经83°30′～84°25′、北纬41°05′～41°25′，面积约2400km2［2］。塔河油田是中国第一个古生界大油田，奥陶系探明储量中重质油约占60%，是国内目前埋藏深度最大的碳酸盐岩重质油油藏。

采集塔河油田西北部奥陶系原油样品46件，分布于塔河油田的2区、3区、4区、6区、7区、8区、10区和11区。先用石油醚对原油沉淀脱沥青质后，再用氧化铝－硅胶柱层析进行族组分分离，并分别用石油醚、二氯甲烷和三氯甲烷－乙醇混合溶剂冲兑饱和烃、芳烃和非烃组分。饱和烃、芳烃馏分GC－MS分析条件参见文献 ［3］。

图1 塔河油区原油庚烷值 （PI2）与异庚烷值（PI1）相关图

2 原油成熟度参数特征

2.1 庚烷值和异庚烷值

庚烷值 （PI2）和异庚烷值 （PI1）是常用的轻烃成熟度参数。从图1可看出，塔河油区原油的庚烷值变化范围在23.9%～39.56%，平均值32.1%，均在22%以上，异庚烷值变化范围在1.07%～2.63%，平均值1.58%，指示原油属成熟～高成熟油范畴。

2.2 原油生成温度

依据原油轻烃参数 （2，4－／2，3－DMP）与生油层最大埋藏温度 （T）的函数方程［4］：

可计算出塔河原油的生成温度。28件原油的生油层最大埋藏温度均值为116.6℃ （折算出原油成熟度相当于镜质组反射率Ro值为0.79%），温度分布范围从108.5℃（T601井）至134.8℃（TK723井），折算出原油成熟度相当于镜质组反射率Ro值为0.71%～0.98%，表明生烃时期的生油层与原油大体上处于生烃高峰的范畴之内 （见图2）。原油生成温度所反映的成熟度特征，与运用庚烷值与异庚烷值厘定的原油成熟度基本相符。

图2 塔河油区原油生成温度柱状图

2.3 甾烷成熟度参数

甾烷成熟度参数C29甾烷ααα20S／ （20S＋20R）与αββ／ （ααα＋αββ）值是重要的成熟度参数，主要适用于与镜质组反射率Ro值＜0.8%相当的有机质成熟度范围。在图3中，塔河油田原油C29甾烷ααα20S／ （20S＋20R）与αββ／ （ααα＋αββ）参数的值域分别是0.49～0.53和0.54～0.58，接近或达平衡终点值，说明这些原油均处于成熟－高成熟油的范畴。

2.4 新藿烷成熟度参数

如图4所示，塔河海相原油Ts／（Ts＋Tm）、C29Ts／（C29Ts＋C29H）之间存在着良好的线型关系。从原油Ts／ （Ts＋Tm）值的大小分析，Ts／ （Ts＋Tm）值＜0.5，距Ts／ （Ts＋Tm）值1.0的上限尚远，未达到高成熟阶段 （凝析油阶段）。但结合甾烷成熟度参数分析 （该参数处于平衡终点附近），认定塔河原油属于成熟－高成熟油的范畴。

图3 塔河油田原油C29甾烷20S／（20S＋20R）与αββ／ （ααα＋αββ）相关图

图4 塔河原油Ts／（Ts＋Tm）和C29Ts／ （C29Ts＋C29H）相关图

2.5 原油的甲基菲指数

甲基菲指数是常用的芳烃成熟度参数［5］。其中：

式中，3MP、2MP、P、9MP、1MP分别为3－甲基菲、2－甲基菲、菲、9－甲基菲、1－甲基菲的峰面积。

甲基菲指数MPI与等效镜质体反射率Rc之间的关系为：

从图5可以看出，塔河海相原油MPI1、MPI2之间具有很好的相关性。塔河油田各层位各区块MPI1、MPI2值相差不大，分布范围分别在0.56～0.8，0.66～0.97；依据 MPI与Ro对应关系，折算对映的等效镜质组反射率在0.74～0.88之间，综合厘定该区的原油属于成熟原油。

3 原油成熟度综合厘定

3.1 原油最低成熟度限定

塔河油田原油C29甾烷ααα20S／ （20S＋20R）与αββ／ （ααα＋αββ）参数的接近或达平衡终点值，说明原油成熟度下限应在Ro＝0.8%左右。

图5 塔河油田海相原油MPI1、MPI2之间的关系

3.2 原油最高成熟度限定

塔河油田原油实测原油生成温度最高至134.8℃，折算出原油成熟度相当于镜质组反射率Ro值为0.98%；由金刚烷类成熟度参数MDI折算最大Ro值为1.10%［6］；MPI1最大为0.8，对映的等效镜质组反射率0.88%；Ts／ （Ts＋Tm）值＜0.5，距Ts／（Ts＋Tm）值1.0的上限尚远。因此，塔河原油成熟度上限应在Ro＝1.10%左右。

4 结 论

（1）采用原油轻烃成熟度参数 （庚烷值和异庚烷值、原油生成温度）、甾烷成熟度参数、新藿烷成熟度参数、原油的甲基菲指数共4大参数对塔河油田原油成熟度综合厘定，认为塔河油田原油成熟度下限在Ro＝0.8%左右，上限在Ro＝1.10%左右。

（2）塔河油田早期充注的原油为正常成熟原油，而后期充注的则是成熟度较高的原油，两者混合造就了现今的塔河油田原油成熟度现貌。