第五章第一节芳烃地球化学特征

167烃源岩沉积环境是控制有机质母质类型及转化的重要因素。原油中芳烃化合物的组成及分布特征，能很好地反映沉积环境与母质类型。一般情况下，海相原油的芳烃组成特征是萘系列、二苯并噻吩系列化合物的丰度较高，菲、联苯和二苯并呋喃系列化合物的丰度较低，陆相油中二苯并噻吩系列化合物的丰度较低，菲、联苯和二苯并呋喃系列化合物的丰度较高。苝、是陆源植物的标志，苝、系列化合物相对含量高表明沉积有机质来自陆源高等植物。陆相原油中惹烯化合物的丰度较高。三芴系列化合物（芴、氧芴和硫芴）被普遍认为是烃源岩沉积环境的良好指标，陆相淡水（弱还原）环境中形成的烃源岩及原油中芴丰度较高，盐湖相、海相高盐环境（强还原环境）形成的原油和烃源岩中硫芴则比较发育。通过Pr/Ph—SF/（F+OF+SF）和SF/P—SF/（F+OF+SF）相关图（图5-1-35、图5-1-36）分析，三芴系列化合物可判识苏北盆地原油沉积环境与母质来源。三芳甾烷的分布可指示不同的物源输入或沉积环境。煤样品中C28-三芳甾烷占绝对优势，一般无C26-三芳甾烷，即使存在，其丰度也很低。淡水、微咸水湖相样品中，C28-三芳甾烷仍为优势成分，但C26-三芳甾烷的丰度明显增加。半咸水、咸水湖相样品中，C26-三芳甾烷的丰度进一步增大，接近于C28-三芳甾烷。可见，C26-三芳甾烷的丰度随着沉积环境的咸化程度增大而增加，C28-三芳甾烷则相反。C26-三芳甾烷（20S）/C28-三芳甾烷（20S）值可反映出沉积环境的差别。济阳坳陷样品分析表明，该比值在半咸水、咸水湖相烃源岩中为0.57～0.94，在淡水、微咸水样品中为0.20～0.45，而煤样品中仅为0～0.25。三芳甾烷的分布特征和C26-三芳甾烷（20S）/C28-三芳甾烷（20S）比值是物源输入或沉积环境的有效标志。芳烃化合物还受到成熟度的影响，比如菲系列化合物被认为是在酶催化剂作用下，甾类化合物进行脱羧还原、芳构化和异构化等反应的产物，在盐度正常的海相环境中比较发育。在热演化过程中，菲系列甲基化、甲基重排及脱甲基化作用主要受热力学控制，甲基菲成熟度参数（MPI1、MPI2）是基于其异构体的热稳定程度而建立的。在运用甲基菲指数对苏北盆地原油进行成熟度的判识的同1020304050607080050100OS草舍，侧苏，，130Ed2308-2311.512保留时间，min相对丰度，%RIC154168166184178178192192192202202228252252252252344344358358372372图5-1-34芳烃化合物总离子流图168时，还建立了二苯并噻吩参数（DBT-1）和三甲基萘参数（TNR-1），这两个参数与MPI1有较好的相关性（图5-1-37），表明可用于原油及油源岩的成熟度判识。（二）典型油田芳烃化合物分布特征1．淤溪油田油砂样品取自苏153井E1f3和淤1井泰一段（E1t1）。淤1井泰一段（E1t1）原油中芳烃化合物以菲为主，其余芳烃化合物的丰度均较低（图5-1-38）。三芴化合物中硫芴的丰度略占优势，达55%（图5-1-39）。MPI1为0.29，表明原油成熟度较低。苏153井阜三段（E1f3）油砂抽提物中芳烃化合物组成与淤1井泰一段（E1t1）原油存在比较明显的差别，荧蒽、芘和苝的相对丰度较高，苯并荧蒽的相对丰度中等，其余芳烃化合物丰度均较低（图5-1-38）。三芴化合物中硫芴的丰度较第一类原油低，为42%（图5-1-39）。MPI1为0.50，表明原油达到成熟阶段早期。该样品取自阜三段砂层中，储层含油性不高，可能缺乏主力烃源岩阜二段和阜四段提供油源，原油来自于阜三段烃源岩。芳构化甾类化合物包括单芳、双芳、三芳甾烷和脱-A-单芳甾烷，芳构化甾烷主要是有浮游藻类的甾醇、甾酮、甾酸生物类植物，在成岩作用早期去官能团芳构化成为芳香甾烷。泰一段砂岩抽提物中三芳甾烷和甲基三芳甾烷丰度较高，检测出的三芳甾烷有C20、C21、C26～C28，甲基三芳甾烷00.20.40.60.8100.20.40.60.81SF/(F+OF+SF)Pr/Ph00.050.10.150.20.250.300.20.40.60.81SF/(F+OF+SF)SF/P图5-1-35原油中Pr/Ph—SF/（F+OF+SF）相关图图5-1-36原油中SF/P—SF/（F+OF+SF）相关图00.10.20.30.40.50.60.70.80.900.20.40.60.811.2MPI1DBT-1图5-1-37原油中芳烃成熟度参数MPI1—DBT-1相关图169有C21、C22、C27～C29，C26-三芳甾烷的丰度较高，C28-三芳甾烷的丰度较低（图5-1-40a），C26-三芳甾烷（20S）/C28-三芳甾烷（20S）为0.34，表明原油生烃母质形成于淡水、微咸水沉积环境，三芳甾烷(C20+C21)/(C20+C21+C26+C27+C28)值较低，为0.041。阜三段储层中三芳甾烷和甲基三芳甾烷丰度较高，检测出的三芳甾烷有C19～C21、C26～C28，甲基三芳甾烷有C21、C22、C27～C29，C26-三芳甾烷的丰度较低，C28-三芳甾烷的丰度较高（图5-1-40b），C26-三芳甾烷（20S）/C28-三芳甾烷（20S）值0.22，表明原油生烃母质可能形成于淡水、微咸水沉积环境，三芳甾烷(C20+C21)/(C20+C21+C26+C27+C28)值较高，为0.20。2．洲城油田原油样品取自洲5、洲6、洲8和QK5井垛一段，油砂样品取自QK18井垛一段。原油芳烃化合物中菲的丰度最高。除QK18井外，其他样品中和二苯并噻吩丰度相对较高，芴、芘、惹烯和苯并[A]芴、苯并[E]芘和联苯的丰度相对中等，其余芳烃化合物的丰度均较低（图5-1-41），成熟度非常接近，MPI1在0.56～0.80之间（表5-1-1），为成熟油。三芴化合物以硫芴的丰度最高，在57%左右（图5-1-39）。洲6、洲5、洲8和QK5井的原油性质非常接近，为同一类原0.000.200.400.600.801.00菲蒽3-甲基菲2-甲基菲9-甲基菲1-甲基菲惹烯荧蒽芘甲基荧蒽苯并[B]芴苯并[A]芴苯并[A]蒽屈苯并荧蒽苯并[E]芘苯并[A]芘苝芴联苯二苯并呋喃二苯并噻吩相对丰度淤溪Y1-Et1-2793.3m淤溪S153-Ef3-2476m图5-1-38淤溪油田原油（油砂抽提物）典型多环芳烃气相相对丰度分布特征00.20.40.60.81F10.80.60.40.20OF10.80.60.40.20SF芴氧芴硫芴00.20.40.60.81F10.80.60.40.20OF10.80.60.40.20SF芴氧芴硫芴图5-1-39淤溪－储家楼部分原油中三芴化合物相对丰度三角图●-淤溪、◇-洲城、□-祝庄、▲-角墩子、△-储家楼170油。QK18井阜三段油砂样品中芳烃化合物以菲为主，的丰度相对较高，荧蒽、惹烯和联苯的丰度相对中等，其余芳烃化合物的丰度均较低。甲基菲指数1为0.14，为低熟油。三芴化合物中芴相对丰度略占优势，达49%（图5-1-39）。垛一段原油中三芳甾烷和甲基三芳甾烷的丰度较高，检测出的三芳甾烷有C19～C21、C26～C28，甲基三芳甾烷有C21、C22、C27～C29，C26-三芳甾烷的丰度较高，C28-三芳甾烷的丰度较低（图5-1-42a~f），C26-三芳甾烷（20S）/C28-三芳甾烷（20S）值介于0.36～0.39，表明原油生烃母质形成于淡水、微咸水沉积环境。三芳甾烷(C20+C21)/(C20+C21+C26+C27+C28)比值较低，介于0.065～0.094。3．祝庄油田原油样品取自苏255井和祝2井阜三段，油砂样品取自苏255井阜一段。苏225井阜一段油砂中芳烃化合物以菲为主，荧蒽、惹烯和的丰度中等，其余芳烃化合物的丰度均较低（图5-1-41a）。三芴化合物芴的丰度较高，达56%。甲基菲指数1为0.23，原油成熟度较低。苏225井阜三段原油中芳烃化合物以菲为主，二苯并噻吩和二苯并呋喃的丰度中等，荧蒽、芘和苝的丰度较低（图5-1-41b）。E+051.740E+057.5425010050100m/z:245m/z:231淤溪，淤，，1Et12793.3淤溪，淤，，1Et12793.3CC2627+C27C26C28C28C20C21C21C22C27C28C29C29C29C29C20200022002400260028003000aE+042.067E+046.2535010050100m/z:245m/z:231C20C21C19C20C19CC2627+C26C28C27C28C21C22C27C28C29C29C29C29淤溪，苏，，153Ef32476淤溪，苏，，153Ef32476200022002400260028003000b图5-1-40淤溪油田部分原油三芳甾烷和甲基三芳甾烷气相色谱－质谱特征0.000.200.400.600.801.00菲蒽3-甲基菲2-甲基菲9-甲基菲1-甲基菲惹烯荧蒽芘甲基荧蒽苯并[B]芴苯并[A]芴苯并[A]蒽屈苯并荧蒽苯并[E]芘苯并[A]芘苝芴联苯二苯并呋喃二苯并噻吩相对丰度QK18-Es1-1631mS255-Ef1-2674.06mQK36-Ed1-2953.12mS228-Es1-2388.7mS228-Ed1-2922.9ma0.000.200.400.600.801.00菲蒽3-甲基菲2-甲基菲9-甲基菲1-甲基菲惹烯荧蒽芘甲基荧蒽苯并[B]芴苯并[A]芴苯并[A]蒽屈苯并荧蒽苯并[E]芘苯并[A]芘北芴联苯二苯并呋喃二苯并噻吩相对丰度洲6-Es1-1635.5-1671.9m洲5-Es1-1607-1633m洲8-Es1-1623.3-1638.5m洲6-Es1-1635-1671.9QK5-Es-1563-1606.6mS255-2930-2999.3m祝2-Ef3-2388.5-2401.3mQK36-Ed1-2926-2956mb图5-1-41洲城、祝庄油田原油（油砂抽提物）典型多环芳烃气相相对丰度分布特征171E+055.909E+063.5945010050100m/z:245m/z:231洲城，，，QK18Es11631洲城，，，QK18Es11631CC2627+C26C28C27C28C21C20C21C22C27C28C29C29C29C29C20C19C19200022002400260028003000aE+046.674E+054.2215010050100m/z:245m/z:231C21C20C20C19C19C26C+C2627C28C27C28C21C22C27C28C29C29C29C29洲城，洲，，6Es11635.5-1671.9洲城，洲，，6Es11635.5-1671.9200022002400260028003000bE+045.945E+053.5605010050100m/z:245m/z:231C21C20C19C20C19C26C+C2627C28C28C27C28C27C22C21C29C29C29C29洲城，洲，，5Es11607-1633洲城，洲，，5Es11607-1633200022002400260028003000cE+051.051E+056.0945010050100m/z:245m/z:231C21C20C20C19C19C26C+C2627C28C27C28C21C22C27C28C29C29C29C29洲城，洲，，8Es1623.3-1638.511-4洲城，洲，，8Es1623.3-1638.511-4200022002400260028003000dE+049.459E+055.7885010050100m/z:245m/z:231C21C20C19C20C19C26C+C2627C28C27C28C21C22C27C28C29C29C29C29洲城，，，QK5Es1563.6-