利用芳烃参数探讨塔里木盆地库车坳陷原油中高丰度重排藿烷类的成因

第17卷第3期2017年1月 1671 —1815(2017)03-0196-07科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol. 17 No.3 Jan.2017©2017 Sci.Tech.Engrg.利用芳烃参数探讨塔里木盆地库车坳陷 原油中高丰度重排蕾烷类的成因陈小慧1张敏1祁灵2(长江大学教育部油气资源与勘探技术实验室，资源与环境学院1 *,武汉430100;中石油勘探开发研究院廊坊分院2,廊坊065007)摘要通过色谱-质谱技术，系统剖析了塔里木盆地库车坳陷具有不同丰度重排藿烷的原油饱和烃与芳烃分子组成特征，并应用芳烃参数对原油中高-异常高丰度重排藿烷的成因进行了探讨。

研究发现，具有高-异常高丰度重排藿烷的原油其二环+三环芳烃占总芳烃相对百分含量很高，平均值大于98%;而低丰度重排藿烷类的原油中其相对百分含量较低，说明陆源高等 植物可能为重排藿烷的重要生物来源。

原油中重排藿烷类化合物相对丰度与氧芴（OF)含量具有正相关性，揭示两者形成过 程可能具有相似的沉积环境。

研究区原油甲基菲比值MPR值主要介于1.00-1.18之间，对应的Ro值分布范围为0.88% ~ 0.92%，暗示这些原油中重排藿烷类化合物相对丰度的高低与成熟度关系不大。

有鉴于此，塔里木盆地库车坳陷原油中重排藿烷类化合物的相对丰度主要受控于烃源岩沉积环境和生物来源。

在弱氧化-弱还原环境中，水体盐度较低，陆源高等植物的 贡献越大越有利于重排藿烷类化合物的形成。

关键词重排藿烷芳烃原油库车坳陷塔里木盆地中图法分类号TE122.11; 文献标志码A重排藿烷类化合物是饱和烃化合物中重要的组 成部分之一，截止到目前，国内外报道中在地质体中 已发现并确立其化学结构的重排藿烷类化合物总共 有四个系列。

它们分别是:早洗脱重排藿烷系列化 合物(碳数分布范围为C29E ~C34E)、18a(H)-新藿 烷系列化合物（TS和C29Ts)、17a(H)-重排藿烷系 列化合物(碳数分布范围为C27、C29 ~C35)和21-甲基-28-降藿烷系列化合物（碳数分布范围为C29 ~ C34)。

其中，18a(H)-新藿烷系列化合物与17a (H)-重排藿烷系列化合物在原油和烃源岩中较为常见。

TS和C29TS是最早发现的18a(H)-新藿烷，Peters等人和王春江等人研究认为它们的形成主要受控于受热演化程度，同时还与沉积-有机相的影响 有关[1’2]，之后，17a(H)-重排藿烷系列，尤其是C292〇15*年I2月3日收到湖北省自然科学基金(2〇l3C F B397)和国家自然科学基金(41272170)资助第一作者简介:陈小慧（1978—），女，博士，讲师。

研究方向：油气地球化学。

E-mail: nhxiaohui@ aliyun. c o m。

引用格式:陈小慧，张敏，祁灵.利用芳烃参数探讨塔里木盆地库车坳陷原油中高丰度重排藿烷类的成因[J].科学技术与工程，2017，17(3) :196—202Chen Xiaohui, Zhang M i n, Qi Ling. Using aromatic paramaterst o study the origin of high abundance of rearranged hopanes incrude o i l s in kuche depression,tarim basin [ J ].ScienceTechnology and Engineering, 2017,17(3) ：196 —202重排藿烷（c29 * )和C3D重排藿烷（C3D * )的成因研 究得到较广泛的关注,Peters和Moldowan等人指出 重排藿烷可能与细菌藿类先质有关，且一般形成于 黏土矿物催化的弱氧化环境条件[1] ;PW lp和 Gilbert[3]、程熊等[4]研究发现重排藿烷与陆源高等植物的输入有关;张水昌，等[5]、曹剑，等[6]认为 红藻可能是重排藿烷的一种母质来源；肖中尧，等研 究发现适当的碱性条件下黏土矿物催化有利于C3Q 重排藿烷的形成[7];赵孟军和张水昌研究发现煤系 泥岩沉积环境最有利于17a( H)-重排藿烷的形成，并认为高丰度的该类化合物一般反映了滨浅湖-沼 泽相沉积环境[8];程熊等人研究认为发育于亚氧化- 氧化的扇缘泥炭沼泽相的烃源岩易于形成高丰度的 17a( H)-重排蕾烧[4] ;Obermajei•，等[9]、Smith 等 和朱扬明，等[11]研究者认为较高的热演化条件有利 于17a(H)-重排藿烷的富集。

目前国内外报道中，针对17a(H)-重排藿烷的成因机制研究主要集中 于其与饱和烃生物标志化合物的分子组成特征和其 参数之间的关系以及与岩性、矿物介质等关系上，而 其与芳烃化合物的关系研究较少:如应用芳烃成熟 度参数探讨热演化程度与重排藿烷之间的关系[12]和应用三芴系列探讨重排藿烷的形成环境[4]，而目 前关于17a(H)-重排藿烷的确切成因仍存在一定 的争议，有待进一步深入研究。

因此，现系统剖析塔 里木盆地库车坳陷原油芳烃参数与重排藿烷之间的3期陈小慧，等:利用芳烃参数探讨塔里木盆地库车坳陷原油中高丰度重排茁烷类的成因197关系，以期应用芳烃化合物组成特征以及相关参数 揭示重排藿烷的生物来源以及沉积环境等影响因素 进行初探。

1地质背景库车坳陷位于南天山山前断裂带、塔北隆起之 间，坳陷呈北东东向展布，面积达26 350乎方公里。

新生代晚期，受南天山强烈隆升作用的影响，受多期 构造运动的影响塔里木盆地库车坳陷的内部形成了 广泛的冲断构造，改变了坳陷的原始构造格局，促使 该坳陷逐步形成了“四带三凹”的构造格局，其中的 “四带”就是由秋里塔格构造带、南部斜坡带、克拉 苏构造带以及北部单斜带构成;而#三凹”是阳霞凹 陷、乌什凹陷和拜城凹陷组成（图1)D3]d库车坳陷 主要是由中新生界到新生界陆源碎屑沉积形成的，地层系统分布较完整，以侏罗系和三叠系为主力烃 源岩。

白垩系主要为一套陆相紫红色碎屑岩沉积，分为巴什基奇克组（K^)、巴西盖组（/>)、舒善河 组（K^)、亚格列木组（K j)。

巴什基奇克组主要为中-巨厚层状粉砂岩，细砂岩夹薄层状泥岩为 主，虽辫状三角洲相沉积^^新近系包括库车组（N2W、康村组（N#)、吉迪克组（N j)。

库车组（N，）属 于河流-泛滥平原相沉积，与上覆西域组（Q P)地层 呈平行不整合解除关系，下伏与康村组（K幻整合 接触e康村组上部属于河流-泛滥平原相沉积特征，分别与上覆库车组（N J)、下伏吉迪克组（NJ)整合 接触，吉迪克组（NJ)为干旱-湖泊相沉积a 2样品与实验46个原油样品分别来自大宛齐油田和大北油田，主要覆盖库车组（N J)、康村组（&& )和巴什基 奇克组（K知）的储层。

库车坳陷（大宛齐油田和大 北油田）中的原油轻质油、凝析油和正常原油均有分布，主要以轻质油和凝析油为主。

颜色从无色到 深棕色。

低密度（主要分布在0.78〜0.81 g/cm3之 间，平均为0.8 g/cm3)、低黏度(0.76〜1.53 mPa •sy平均为1.19 mPa•s)、低含硫量《平均为〇.04%)、低含蜡量（平均为7.94%)、低胶质-沥青质、低凝固点（-8〜14〇C)e原油饱和烃定量色谱/质谱分析:色谱-质谱仪 型号为 HP GC 6890/5973 MSD。

色谱柱为 HP-5MS 弹性石英毛细柱(30 m x0.25 mm x0.25 jjum)，以脉 冲不分流方式进样，脉冲压力为15 psi，进样器温度 300 °C，H e为载气，流速1miymin。

初始温度50°C，恒温2 m in后，以3 °C/m in的速率升温至310 〇C，并维持恒温18 min，质谱采用E I电离方式，电离能量70 eV，采用内标法对正构焼经进行定量，正构 焼经的标样为C24D5Q，甾萜类化合物标样为5a-雄 留焼p原油芳烃定量色谱/质谱分析:色谱/质谱仪HP GC6890/ 5973MSD，色谱柱为 HP-5MS(60 m x0.25 mm x0.25 pm)，汽化室温度为290 °C，进样方式是 脉冲不分流进样采用恒流模式，载气流速为1miy min。

柱炉温的升温程序为：先以20 °C / m in升至 100°C，再以3 °C/ m in升至310 °C，维持恒温F ig.l图1塔里木盆地库车坳陷构造分区图（据张俊，2002)m Structural zoning map of Kuche depression in Tarim Basin (according to Zhang Jun,2002) [13]198科学技术与工程17卷18 min。

质谱采用E I电离方式，电子能量为70 eV，接口温度为280 °C，采集方式为全扫描模式，扫描质 量范围50〜450 amu，采用内标法对芳经类化合物 进行定量，其标样为蒽-D10。

3结果与讨论3.1原油重排藿烷类化合物分布塔里木盆地库车坳陷（大宛齐油田和大北油田）原油样品饱和烃中检出了 重排藿烷、18a(H)-新藿烷和早洗脱重排藿烷三种重排藿烷类 化合物。

如图2所示，17a(H)-重排藿烷类以C3Q重 排藿烷（C3Q* )和C29-重排藿烷（C29* )为主，18a(H)-新藿烷类有r s和c29r s，早洗脱重排藿烷 类则主要检出了 C3。

-早洗脱重排藿烷（C3()E)。

根据 张文正，等[14]C3Q重排藿焼/C3Q藿焼（C3Q */C3Q H)比值划分标准:C3。

*/C3()H >1时为异常高丰度重排 藿烷，C3() */C3()H比值介于0.2〜1.0之间时为高丰 度重排藿烷，C3。

*/C3()H <0.2时为低丰度重排藿 烷。

塔里木盆地库车坳陷（大宛齐油田和大北油 田）原油饱和烃GC-MS分析结果:27个油样为异常 高丰度重排藿烷，16个为高丰度重排藿烷样品，其 余则重排藿烷丰度相对较低。

高丰度重排藿烷类原油表现为以C3Q *为主峰的分布特征，TS、C297K C29 *、C3〇 *在所有样品中均有检出，部分样品中 C3()E含量较高。

3.2原油芳烃的宏观组成库车坳陷原油中检出萘、卡达烯、联苯等二环芳烃，菲、蒽、惹烯、三芴系列等三环芳烃，窟、芘、苯并[a]蒽、荧蒽、苯并芴等四环芳烃和茈、苯并芘、苯并 荧蒽等五环芳烃，芳香留萜类化合物未检出。

表1显示，二环芳烃和三环芳烃在低丰度重排 藿烷原油中含量相对较低，平均值分别为88. 11% 和8.73%，二环+三环化合物占芳烃的96. 84%，而 在高丰度和异常高丰度重排藿烷原油中二环+三环 化合物相对含量较高，平均为98. 37%和98. 55%，四环和五环芳烃则在高-异常高丰度重排藿烷烃源 岩中含量相对较低，在低丰度重排藿烷烃源岩中含 量相对较高。