Bongor盆地北部斜坡帶稠油地球化學特征及成因

文志剛，王登，宋換新

徐耀輝，杜銀元 （長江大學地球環境與水資源學院，湖北 武漢430100）

王進 （中石油長慶油田分公司勘探開發研究院，陜西 西安710018）

1 地質背景

Bongor盆地位于非洲乍得西南部，是受中非剪切帶影響發育起來的中新生代陸內被動裂谷盆地，盆地整體構造形態為南斷北超的箕狀斷陷盆地。Bongor盆地平面上呈東西向展布，東西長約為280km，南北寬約為40～80km，面積約為1．8×104km2。

研究區稠油分布廣泛，目前在Baobab、Mimosa、Raphia、Ronier、Phoenix等構造都發現有稠油，其中Ronier構造稠油油藏分布最多。垂向上，稠油埋深一般小于1160m，分布層位主要集中在下白堊統B組、R組、K組，其中B組、R組原油降解程度最大，在深層P組也發現了稠油油藏 （Baobab N－8井），深度達1752m。筆者通過分析稠油的碳同位素、飽和烴色譜、色質等地化分析資料，綜合推斷其成因，以期能為該區稠油的勘探開發提供依據。

圖1 Bongor盆地北部斜坡帶原油族組成特征

2 稠油地球化學特征

2．1 常規物性和族組成

參照第二屆國際稠油會議 （1982年）的稠油劃分標準［1］，地面脫氣原油API（比重指數）小于20、黏度大于100mPa·s（50℃）的為稠油。研究采集Bongor盆地北部斜坡帶下白堊統原油樣品共計14個，其中稠油12個，正常原油2個，API分布范圍11．7～29．8。

研究區稠油飽和烴質量分數33．6%～59．4%，平均值46．8%；非烴＋瀝青質質量分數11．2%～46．8%，平均值25．4%；飽芳比1．35～2．77，平均值2．04。與正常油相比 （圖1），稠油油質相對較重，族組成中飽和烴含量顯著降低，而非烴和瀝青質含量明顯增加，飽芳比值低，反映輕質餾分散失，重質餾分殘留。

2．2 碳同位素

從表1可以看出，研究區原油全油δ13C值分布范圍為－31．10‰～－29．4‰，碳同位素值偏輕，具有一般湖相原油特征。稠油樣品的全油、飽和烴、芳烴、非烴和瀝青質碳同位素值均值分別較正常原油的同位素值稍微偏重，但總體上差別并不大。

表1 Bongor盆地北部斜坡帶部分原油樣品全油及組分碳同位素

3 稠油降解程度

原油中不同生物標志化合物具有不同的抗生物降解能力，因此可根據其相對含量來判斷降解程度。筆者主要依據飽和烴生物標志化合物分布特征，采用Peters等［2］的判識標準，對研究區所選稠油樣品進行降解程度的劃分。

1）輕微降解原油 一般正構烷烴輕微損失，飽和烴總離子流圖上 “鼓包”較小，不明顯；倍半萜、甾烷、萜烷分布未受影響，和正常原油可以很好對比。如Baobab－1井 （圖2（b）、3 （b）、4（b））、Mimosa N－1井 （圖2 （d）、3 （d）、4 （d））稠油降解級別為2級；Baobab N－8井稠油降解級別為1級（圖2 （c）、3 （c）、4 （c））。

圖2 Bongor盆地北部斜坡帶原油飽和烴氣相色譜圖

2）中等降解原油 正構烷烴完全損失，類異戊二烯烷烴受損，原油飽和烴總離子流圖上見明顯的“鼓包”；倍半萜輕微損失或不損失，甾烷、藿烷和三環萜類分布未受影響，與正常油和輕微降解油一樣，其C27－C28－C29規則甾烷的分布模式呈現明顯的反 “L”形分布；三環萜烷和四環萜烷分布模式主要是以C21、C23為主峰的正態分布型，四環萜烷僅檢測到C24四環萜烷，且豐度極低，C24四環萜烷／C26三環萜烷分布范圍為0．10～0．15；藿烷系列中以C30藿烷為主峰，C29降藿烷為次主峰，其碳數分布范圍為C27～C35（缺少C28藿烷），升藿烷系列呈階梯狀遞減分布，三環萜烷／藿烷分布范圍為0．21～0．83，平均僅為0．53。如Ronier 5井稠油降解級別為5級 （圖2 （e）、3 （e）、4 （e））。

圖3 Bongor盆地北部斜坡帶原油m／z＝217質量色譜圖

3）嚴重降解原油 正構系列、類異戊二烯烷烴損失殆盡，原油飽和烴色譜圖和總離子流圖見到明顯的 “鼓包”；倍半萜大部分損失，甾烷、藿烷類部分損失，與正常油差別明顯，C27－C28－C29規則甾烷的分布模式呈現對稱的 “V”形分布，規則甾烷其他構型的含量明顯大于其R構型；在藿烷系列中C30藿烷含量很低，出現25－降藿烷系列化合物，且以25－17α （H），21β （H）－降藿烷為主峰 （圖4（f）），其三環萜烷／藿烷值明顯較前面分析原油高，分布范圍1．28～2．56，平均值2．07，顯示出嚴重降解油的特征。如 Ronier C－1井稠油樣品降解級別為7級 （圖2 （f）、3 （f）、4 （f））。

4 成熟度研究

由萘系列成熟度參數MNR 換算來［3］的等效成熟度Rc1分布范圍為0．94%～1．16%，平均值1．05%；DNR1換算來［4］的等效成熟度Rc2分布范圍為0．6%～1．40%，平均值0．83%；而根據菲系列參數MPI換算5得到的成熟度Rc值分布范圍為0．68%～1．16%，平均值約為0．93%；綜合芳烴成熟度參數表明，這些原油為烴源巖處于成熟期排烴的產物。

圖4 Bongor盆地北部斜坡帶原油m／z＝191質量色譜圖

5 稠油成因淺析

北部斜坡帶發育不同熱演化程度的烴源巖，具有良好的油源條件。研究區原油為典型陸相湖盆原油，且為成熟原油。顯然，成熟度等原生成因對該區原油的稠化幾乎不起作用，因此，研究區原油為次生稠油，結合前面稠油降解程度分析，認為是原油生成后，在聚集成藏的過程中遭受生物降解作用形成的。

晚白堊世晚期的 “桑頓階擠壓事件”（距85～80Ma）引起區域性的強烈構造反轉，研究區地層大量剝蝕，使得前期形成的油氣圈閉大量破壞，造成儲集層開啟，原油遭受不同程度降解，使得在“桑頓階擠壓事件”之前形成的油藏發生稠變，從而形成稠油油藏。反轉運動使區域蓋層R組泥巖遭受剝蝕，據資料統計，R組泥巖厚度超過70m且埋深超過900m，則可能形成正常油 （圖5）；R組泥巖厚度不足70m且埋深不超過900m，通常為稠油油藏；R組泥巖遭受剝蝕，則油藏被破壞。

圖5 北部斜坡帶原油API與埋深關系圖

6 結 論

1）原油地球化學特征分析表明，研究區稠油發生不同程度的生物降解作用，降解級別從輕微到嚴重降解，與正常油相比，具有低飽芳比、低飽和烴含量的特征。

2）芳烴成熟度研究表明，研究區稠油為成熟原油，成熟度等原生因素與原油稠化無關，其稠油主要是由于原油在聚集成藏過程中遭受生物降解作用形成的。

［1］張厚福，方朝亮 ．石油地質學 ［M］．北京：石油工業出版社，1999．30～34．

［2］Peters K E，Moldowan J M．The biomarkers guide：interpreting molecular fossils in petroleum and ancient sediments ［M］ ．New Jersey：Prentice Hall，Englewood Cliffs，1993．

［3］Radke M，Welte D H，Willsch H．Geochemical study on a well in the Western Canada Basin：retation of the aromatic distribution pattern to maturity of organic matter ［J］ ．Geochemical et Cosmochimica Acta，1982，46 （1）：1～10．

［4］Radke M，Rullkotter J，Vriend S P．Distribution of naphthalene in crude oils from the Java Sea：source and maturation effects ［J］．Geochemical et Cosmochimica Acta，1994，58 （17）：3675～3689．

［5］包建平，王鐵冠 ．甲基菲比值與有機質熱演化的關系 ［J］．江漢石油學院學報，1992，14（4）：3～18．