科研進展

廣州地化所揭示柯克亞凝析油氣田成藏機制與金剛烷分餾效應

  
許多油藏和凝析油氣藏都經歷過晚期天然氣充注和氣頂泄漏,如何判識和評價這兩個過程對油氣藏的影響至今鮮有研究,也缺少有效的地球化學指標。如塔西南坳陷柯克亞凝析油氣田是上世紀70年代發現的一個背斜構造油氣田。該背斜構造發育垂向斷層并形成眾多凝析油、氣層系。針對該氣田是否存在晚期天然氣充注和氣頂泄漏,中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室博士生黃文宇在導師潘長春研究員、于雙副研究員的指導下,研究了柯克亞凝析油氣田晚期氣體充注和氣頂泄漏引起金剛烷和多環芳烴化合物分餾特征,并評估了塔里木盆地臺盆區油氣藏氣體充注規模和氣頂泄漏程度。
研究發現柯克亞凝析油氣藏中4-+3-甲基(4+3MD)雙金剛烷含量在縱向上的分布具有顯著差異,深部白堊系儲層含量最高,如柯深101井油樣4+3MD含量可達2523–4296 ppm,上部儲層中新統西合甫組和始新統油樣中4+3MD含量介于7–23 ppm之間。通過分析對比認為凝析油氣藏中金剛烷類化合物濃度和組成主要受晚期充注的氣體來源和成熟度、充注規模和氣頂泄漏程度控制(圖1)。

圖1  4+3-甲基金剛烷(4+3-MD)分別和C29ααα20R甾烷及甲基金剛烷/甲基雙金剛烷(MAs/MDs)相關關系圖
據此提出了塔西南柯克亞凝析油氣藏成藏模式(圖2)。在晚期氣充注之前,該背斜構造中的原油為烴源巖在生油窗階段生成的正常原油。之后發生晚期天然氣充注,直接來源于深部高-過成熟烴源巖生成的原生天然氣(primary gas)攜帶高含量的金剛烷和多環芳烴化合物充注到背斜構造下部儲層(油氣層A)。這些化合物主要保留在油層中,使油樣中的4+3MD不斷富集。隨著持續的天然氣充注,下部儲層形成氣頂,該氣頂中的氣為二代氣(secondary gas)。二代氣中金剛烷含量遠低于原生氣,但高于晚期氣充注前初始原油中的金剛烷含量,且以單金剛烷為主,單金剛烷/雙金剛烷(A/D)、甲基單金剛烷/甲基雙金剛烷(MAs/MDs)比值較高。當蓋層破裂導致氣頂泄漏,泄漏的二代氣充注到上部儲層(油氣層C),并形成氣頂,為三代氣。三代氣中金剛烷含量更低,而A/D和MAs/MDs比值更高。

圖2  柯克亞凝析油藏氣侵模式圖
根據上述結果對塔里木臺盆區進行了分析。從臺盆區油樣4-+3-MD含量與MAs/MDs比值交匯圖(圖3)可見,臺盆區油氣藏晚期充注的天然氣主要為原生氣(primary gas):其中38個油藏Mas/MDs<2,表明發生過氣頂泄漏,尤其是TZ724油氣藏MAs/MDs=0.32表明氣頂泄漏嚴重,84個油氣藏MAs/MDs比值分布在2.04~3.98,表明氣頂未泄漏或少量泄漏,16個油藏MAs/MDs比值>4,表明晚期充注的天然氣中含有部分二代和三代氣,說明在這些油氣藏深部及斜坡部位存在深部油氣藏。本研究為塔里木盆地及其它地區油氣藏晚期氣充注和氣頂泄漏研究提供了新的思路判識指標。

圖3  塔里木盆地臺盆區138個原油4+3-甲基雙金剛烷(4 + 3MD)濃度與甲基單金剛烷/甲基雙金剛烷比值(MAs/MDs)相關關系圖
研究成果近期發表于國際期刊《MARINE AND PETROLEUM GEOLOGY》上,該項成果獲得了中科院A類戰略性先導科技專項課題,國家科技重大專項專題資助。研究數據全部在廣州地化所有機地球化學分析平臺完成。

 
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