石臼坨凸起Q31 區塊館陶組氣測異常原因分析

孫藏軍，李永春，姜春宇，石 飛，周立業

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452）

一般而言，根據儲層中不同流體在常規錄井氣測上表現出的差異［1］，作為鉆井現場發現與快速解釋評價儲層的理論依據。常規氣測錄井油層表現為C1含量較高且組分齊全，重烴占有一定比例，全烴峰形飽滿，組分齊全；氣層或水層僅表現為C1含量較高、其他組分不全。然而，與常規認識矛盾的是，本次研究對象Q31區塊館陶組Ⅰ油組油藏（簡稱館Ⅰ油組）的錄井氣測表現為僅含C1烴組分、不含其他烴組分。為此，通過常規原油物性、族組分、生物標志化合物等地球化學資料分析，探討了研究區館Ⅰ油組油藏的基本地化特征、原油菌解過程及甲烷氣的生成機理，查明了其錄井氣測僅見C1烴組分的地質成因。研究認識對于區域上淺層氣規模性勘探評價及油藏開發方案制訂具有一定指導意義。

1 區塊概況

Q31區塊位于石臼坨凸起西南緣石南一號斷層上升盤，向南緊鄰渤中凹陷西次洼，處于優越成藏位置（圖1）。目前，該區塊已有2 口鉆井，揭示地層自下而上見新近系館陶組、明化鎮組（分兩個段，簡稱明下段和明上段）以及第四系平原組。館陶組自上而下劃分為Ⅰ～Ⅳ共四個油組，油層主要分布于館Ⅰ油組（圖2），鉆井揭示油層厚度25 m，為構造塊狀底水油藏。館Ⅰ油組為辮狀河沉積，巖性以含礫砂巖為主，油藏深度1 490.0～1 530.0 m，為高孔高滲儲層。

圖1 Q31區塊館Ⅰ油組油藏區域構造位置

圖2 Q31區塊館Ⅰ油組油藏含油頂面構造

根據錄井氣測、流體取樣、壁心等資料分析，研究區館Ⅰ油組錄井氣測全量值（Tg）較高，含量3.02%～3.91%，峰形飽滿（圖3）。但較為特殊的是，快速色譜分析僅見C1組分而幾乎不見其他烴組分，C1組分含量2.94%～3.61%，偶見微量重烴組分，錄井巖性為含礫細砂巖，熒光濕照暗黃色，面積30%，槽面未見油花，顯示氣層特征。但與之認識矛盾的是，在該井段井壁取心含油級別達油浸級，污手感強，并且Q34-1 井DST 井下取樣取得50 mL 原油樣品，顯示油層特征。

圖3 Q31區塊館Ⅰ油組油藏錄井氣測特征及認識矛盾

2 實驗內容及結果分析

2.1 實驗內容

為了開展研究區館Ⅰ油組氣測異常地質成因分析，在Q31-1 井1 490～1 530 m 井段選取了2 個原油樣品進行了原油物性實驗測定（表1），選取3個壁心樣品的抽提物，進行了族組分分析（表2）、飽和烴色譜-質譜分析（圖4）。

表1 Q31區塊Q31-1井館Ⅰ油組原油物性分析

表2 Q31區塊館Ⅰ油組壁心抽提物族組分分析

2.2 實驗結果分析

從表1 和表2 中可以看出，實驗檢測Q31 區塊館Ⅰ油組油藏2個原油樣品的地面原油物性實驗數據相近，3 個壁心樣品的抽提物族組分實驗數據基本一致。同時，通過飽和烴色譜-質譜分析，研究區館Ⅰ油組原油典型的氣相色譜-質譜圖如圖4，各樣品飽和烴生物標志化合物的分布特征一致性較好，說明本次開展的各項實驗結果可靠。

圖4 Q31區塊館Ⅰ油組典型原油氣相色譜-質譜（Q31-1井，1 552 m，原油）

3 成因分析

3.1 宿主原油物性及地球化學特征

3.1.1 原油物性及族組成

根據Q34-1 井原油物性資料分析（表1、表2），館Ⅰ油組地面原油密度平均0.958（g/cm3）（20 ℃）和地面原油黏度平均889.0 mPa·s（50 ℃），為重質油。飽和烴含量介于51.1%～53.3%，平均52.5%，芳香烴含量介于13.8%～24.7%，平均20.5%，飽芳比介于2.1～3.9。非烴+瀝青質含量介于14.7%～22.7%，平均19.6%。

3.1.2 原油地球化學特征

前人研究認為，對原油物性的影響因素主要包括油源差異（內因）和原油成藏過程中的次生改造（外因）兩個方面［2-5］。

烴源巖的成熟度與原油中輕質組分呈正相關，烴源巖成熟度越高，原油品質越好［4-5］。Ts/Tm、C29S/（S+R）及ββ/（αα+ββ）均為評價原油成熟度的有效參數［5-6］。Q31 區塊館Ⅰ油組C29甾烷成熟度參數C29甾烷S/（S+R）為0.43、C29甾烷ββ/（αα+ββ）為0.45，萜烷Ts/Tm 為0.11，表明研究區館Ⅰ油組為成熟油。因此，研究區館Ⅰ油組重質油形成不是烴源巖的成熟度因素導致的，而是受原油成藏過程中的次生改造影響。

利用原油氣相色譜-質譜圖實驗結果，進一步開展了研究區館Ⅰ油組重質油地質成因分析。根據研究區館Ⅰ油組原油樣品總離子流圖（TIC）分析，圖3顯示原油樣品正構烷烴、類異戊二烯烷烴基本全部損失，環狀的烷基環己烷、二環倍半萜也消耗殆盡，剩下高分子量的甾類、萜類環狀化合物。油樣的甾烷和萜烷色譜-質譜特征相同或相似，伽馬蠟烷含量相對較高（伽馬蠟烷/C30藿烷比值為0.20）。規則甾烷含量C27＞C29＞C28甾烷，呈“L”形分布。4-甲基甾烷含量較高（4-甲基甾烷/C29甾烷比值為0.29）。按照Peters 等［7］劃分的生物降解級別標準，Q31 區塊館Ⅰ油組原油遭受中等生物降解作用（4～3級）。因此，Q31區塊館Ⅰ油組重質油為成熟油，原油稠化是成藏后遭受生物降解作用所導致。

3.2 原油生物降解過程及甲烷氣的生成

原油降解氣的生成，受喜氧細菌和厭氧細菌共同主導［6，8-13］，這一觀點已得到普遍認識。但原油經微生物降解生成甲烷氣的過程，實際上是一系列微生物作用的結果［9-13］，具體降解過程包括有氧和缺氧環境兩個階段（圖5）。在有氧環境下，產酸型發酵菌（如白斑桿菌、脫硫桿菌等）通過酸化（氧化）作用降解、分解高分子烴類為醇類、短鏈脂肪酸等小分子化合物和H2，產出CO2。隨著O2逐漸消耗，經過中間兼性細菌作用，O2消耗殆盡時，過渡到厭氧細菌作用［14-15］。在厭氧環境下，以第一階段產物為物質基礎，不同種群的產甲烷菌將其分解代謝為CH4和CO2，這一階段的生化反應主要包括酸類的氧化和CO2的還原［16］。微生物降解酸類等代謝產物具體有3 種途徑，包括圖5 中①→④，①→③和①→②→④。

圖5 產甲烷的烴類生物降解模式及甲烷合成途徑［6］

實際油藏中，微生物降解氣生成途徑取決于油藏實際條件，如CO2濃度、溫度、鹽度、pH 值、巖石孔隙度和滲透率等［17］。但普遍認識到的是，地層溫度超過80 ℃的油藏滅菌作用明顯，難以再發生原油菌解作用。原油降解氣的形成過程本質上是在地層環境下微生物參與的水-烴反應。Q31 區塊EFDT測試數據表明，館Ⅰ油組地層溫度62 ℃，為油藏內微生物得以存活且進行代謝提供了良好條件，中性—偏堿性的地層水性質提供了電子供體和電子受體，用于微生物代謝時的氧化還原反應。因此，研究區館Ⅰ油組在原油遭受生物降解，逐漸形成重質油的過程中，原油降解氣以稠油油藏伴生甲烷氣（溶解氣）的形式產出，當鉆頭鉆開儲集層時，地層能量快速釋放而造成錄井氣測僅見高含量的C1烴組分的異常地質現象。

4 結論

（1）館Ⅰ油組油藏遭受生物降解所形成的原油降解氣以溶解氣的形式產出，鉆井過程中地層能量快速釋放從而造成錄井氣測僅見高含量的C1烴組分。

（2）原油在微生物降解作用過程中形成的生物甲烷氣，常以稠油油藏的伴生氣（溶解氣、氣頂氣、油環氣）或油藏上方氣層氣的形式存在，因此在這類稠油油藏的上方或上傾方向，可作為今后尋找淺層氣藏的有利勘探方向。