原标题:广州地化所在金刚烷类化合物指标影响因素及地质应用方面取得系列进展
由于高过成熟阶段生物标志物指标的失效或缺失使深部油气地球化学研究面临诸多挑战。金刚烷类化合物因其具有似金刚石结构而得名,其化学性质稳定,具有较强的热稳定性和抗降解性,在高过成熟油气中含量丰富。在传统生标失效的情况下,探索金刚烷类化合物的指标的深入应用显得尤为重要。然而现有的金刚烷指标在实际油气藏中的应用效果并不如人们所期望的好,远没有发挥出应有的作用。中国科学院广州地球化学研究所研究员熊永强课题组博士后蒋文敏和副研究员李芸在前人研究基础上,结合课题组前期在金刚烷研究中取得的成果,综合分析了各类金刚烷指标的适用范围,并在塔里木和准噶尔盆地开展了应用研究,取得了系列进展:
(1)揭示影响金刚烷指标变化的主控因素
热成熟作用:金刚烷指标归纳起来主要有三类,即金刚烷绝对浓度、金刚烷浓度比值和金刚烷异构化比值,热成熟作用是各类指标的主要影响因素之一:a)烃源岩/原油中金刚烷绝对浓度整体上随成熟度的升高而升高,可以用来初步判断烃源岩/原油所处的成熟阶段。但是,在未熟/低熟阶段,烃源岩/原油中金刚烷形成于成岩作用阶段,不受热成熟作用影响;b)金刚烷浓度比值指标根据单、双金刚烷生成速率的可能存在差异。在生油窗期间,即干酪根/可溶沥青裂解形成金刚烷阶段,金刚烷浓度比值指标随成熟度升高而增大;c)金刚烷异构化指标根据不同异构体的热稳定性差异构建。当热演化进入到金刚烷的裂解阶段(原油裂解晚期),异构化指标才随成熟度呈现有规律的变化。
通过以上对各类金刚烷指标构建原理和演化特征的研究,建立了基于金刚烷的成熟度指标体系:低熟阶段(金刚烷绝对浓度低),传统生标更适合作为成熟度指标(而此阶段金刚烷浓度比值指标和异构化比值指标可以用于烃源判识);金刚烷浓度比值指标适用于生油窗范围成熟度的判识(异构化比值指标此时适用于烃源判识);金刚烷异构化比值指标适用于原油裂解晚期成熟度的判识。
(2)金刚烷指标在塔里木盆地的实际应用
塔中地区原油成熟度评价:金刚烷浓度比值指标和异构化指标分别能在一个较低和较高的成熟度范围反映成熟度的相对高低。GroupII和III的原油的异构化指标变化不大,分布较为集中(图3),说明相对于GroupI,GroupII和III的原油成熟度较低,而浓度比值(图2)能很清楚地区分GroupII和III组内原油的相对成熟度高低(箭头所指方向代表成熟度增高方向);异构化指标图版可以区分成熟度相对较高的GroupI的原油的成熟度相对高低(图3)。
(3)金刚烷指标在准噶尔盆地的实际应用
提出原油成熟度初判图版:结合原油API值变化趋势以及生标参数,提出了基于金刚烷类化合物绝对浓度的原油成熟度初步判识图版(图4)。低熟阶段:单金刚烷<100ppm、双金刚烷<5ppm,即图4所示A区;成熟阶段:单金刚烷100~1000ppm、双金刚烷5~50ppm,即图4所示B区;高熟阶段:单金刚烷>1000ppm、双金刚烷>50ppm,即图4所示C区。
判断准噶尔盆地不同类型原油成熟度:根据前面提到的成熟度初判图版,认为准噶尔盆地腹部的原油为处于成熟阶段的正常原油;来自东部克拉美丽地区以及盆地南缘的原油多为处于高熟阶段的凝析油。在此初判的基础之上,再根据金刚烷浓度比值指标判断准噶尔盆地腹部正常原油成熟度从南到北逐渐降低;根据金刚烷异构化比值指标判断来自盆地东部克拉美丽地区的原油成熟度自西向东逐渐降低,而来自盆地南缘的原油中部地区成熟度高于西部。
1.JiangW.M.,LiY.*,XiongY.Q..SourceandthermalmaturityofcrudeoilsintheJunggarBasininnorthwestChinadeterminedfromtheconcentrationanddistributionofdiamondoids.OrganicGeochemistry2019,128:148-160.
2.JiangW.M.,LiY.*,XiongY.Q..Theeffectoforganicmattertypeonformationandevolutionofdiamondoids.MarineandPetroleumGeology,2018,89:714-720.
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图1金刚烷异构化比值指标随热演化程度(EasyRo%)的变化情况
图2塔中地区不同原油中金刚烷浓度比值指标分布情况
图3塔中地区不同原油中金刚烷异构化比值指标分布情况
图4(a)准噶尔盆地原油中单、双金刚烷类化合物绝对浓度分布情况;(b)准噶尔盆地原油中金刚烷类化合物绝对浓度与API的变化关系
图5准噶尔盆地西北缘基于金刚烷浓度比值指标的油-油对比结果