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溶解烴的芳烴組成

本研究對鄂爾多斯盆地中部氣田馬家溝組溶解烴樣中芳烴餾分也進行了色譜/質譜(GC/MS)分析。芳烴色譜/質譜分析在美國HP6890GC/5973MSD儀上完成,室內溫度21℃。色譜條件:HP-5MS色譜柱(30m×0.25mm×0.25μm),恒流柱模式,進樣口溫度305℃,脈沖不分流進樣,脈沖壓力15Pa,脈沖時間為1min,載氣用He(流速1.4mL/min);溫度程序在60℃恒溫2min,從60℃升溫到150℃,升溫速率8℃/min,再從150℃以4℃/min升溫到320℃,恒溫10min。質譜條件:采用EI(70ev)電子轟擊方式,離子源溫度230℃,發射電流34.6μA,四極桿溫度150℃,掃描範圍m/z50~500,每秒鐘掃描0.85次。

芳烴餾分基本上由各類常規多環芳烴所組成,各類常規多環芳烴的相對百分組成是烴源巖有機母質、沈積環境和熱演化程度的函數(王鐵冠等,1990,1995;侯讀傑等,1990,1999;包建平等,1996)。鄂爾多斯盆地中部氣田馬家溝組溶解烴樣的芳烴宏觀百分組成對比見表4-4和圖4-9。馬家溝組溶解烴中芳烴宏觀組成總體上以菲系列和硫芴系列為主(兩者之和約占50%~70%),而萘、氧芴和?系列含量較低(三者之和不足10%),並檢測出惹烯、卡達烯化合物。這種芳烴組成主要與海相碳酸鹽巖沈積環境和高熱演化程度有關。

表4-4 鄂爾多斯盆地中部氣田馬家溝組溶解烴的芳烴宏觀組成對比

圖4-9 鄂爾多斯盆地中部氣田馬家溝組溶解烴的芳烴宏觀組成對比圖

芴、氧芴、硫芴系列(簡稱“三芴”系列)的相對組成與沈積環境關系密切,常常用來作為有效的古沈積環境指標。壹般而言,鹽度偏高的強還原環境中形成的源巖和原油往往富含硫芴系列,而在還原程度低、偏酸性的成煤沼澤環境中形成的源巖和原油則富含氧芴系列,介於兩者之間的淡水湖相環境中形成的烴源巖和原油常出現芴系列的優勢。此外,海相沈積較陸相沈積,碳酸鹽巖較泥質巖富含硫芴系列。從三芴系列的內組成分布三角圖(圖4-10)來看,鄂爾多斯盆地中部氣田馬家溝組溶解烴顯示出以硫芴系列占優勢(45%~75%),芴系列次之(20%~45%),氧芴系列較少(<20%),這表明本區的馬家溝組溶解烴主要是在鹽度偏高、比較還原的海相碳酸鹽巖環境中形成的。

值得註意的是,鄂爾多斯盆地中部氣田不同井馬家溝組溶解烴芳烴中三芴系列的內組成存在差異(圖4-10)。比較而言,陜12井、陜78井相對具有更高的硫芴,低的氧芴和芴;而陜81井有較高的氧芴,相對較低的硫芴;陜34井、陜37井的硫芴和氧芴豐度則介於它們之間。這種三芴系列組成的差異,筆者認為,主要是由源巖沈積環境和有機質性質的差異所造成的。

圖4-10 鄂爾多斯盆地中部氣田馬家溝組溶解烴的三芴系列組成三角圖

從表4-4還看出,陜81井具有特別高的熒蒽含量(達42.15%),陜12井、陜78井、陜34井、陜37井熒蒽含量卻很低(不足10%)。壹般來說,高的熒蒽含量往往出現於煤系沼澤氧化環境中。顯然,陜81井溶解烴的形成與相對偏氧化環境和陸源有機質混入有某種成因聯系。

根據上述討論,筆者推斷,陜12井、陜78井溶解烴是在鹽度較高、還原的海相碳酸鹽巖環境中形成的;陜81井溶解烴可能是在相對淡化的偏氧化環境和有壹定量的陸源有機質混入條件下生成的;陜34井、陜37井介於它們之間。

鄂爾多斯盆地中部氣田馬家溝組溶解烴樣的芳烴組成特征還表現在菲系列、聯苯系列及四甲基萘系列分布和組成上。所分析的溶解烴樣均表現為3-甲基菲、2-甲基菲豐度高,1-甲基菲、9-甲基菲豐度低(圖4-11);無烷基取代聯苯和烷基取代聯苯較發育;熱穩定性高的1,3,5,7-四甲基萘、1,3,6,7-四甲基萘豐度明顯高於熱穩定性低的1,2,5,6-四甲基萘。這些特征都壹致說明,本區馬家溝組溶解烴樣品熱演化程度高,已處於高—過成熟度階段,這也與鄂爾多斯盆地中部氣田馬家溝組的地質特征相吻合。

從二苯並噻吩(DBT)、甲基二苯並噻吩(MDBT)、二甲基二苯並噻吩(DMDBT)相對含量分布三角圖(圖4-12)中可見,鄂爾多斯盆地中部氣田馬家溝組溶解烴樣也具有明顯的差異,陜81井以DBT占優勢(為67.20%),MDBT、DMDBT較少(分別為11.33%、21.39%),而陜12、陜78、陜37、陜34四井則以DMDBT為主(占45.61%~47.68%),DBT、MDBT較少,分別在23.89%~31.76%、20.89%~30.49%之間。這些溶解烴樣芳烴中二苯並噻吩系列的上述變化可能與烴源巖的沈積環境和有機質類型有關。Chakhmakhchev等(1995)指出,來自超鹹水環境的原油中未取代的DBT很低,而淡水環境中的DMDBT要比鹹水環境低。可見,陜81井較陜12、陜78、陜37、陜34四井有水體相對淡化的環境和較多的陸源成分輸入,這壹認識與Pr/Ph值和三芴系列分布特征相符合。

圖4-11 鄂爾多斯盆地中部氣田馬家溝組溶解烴芳烴餾分中菲系列的分布圖

圖4-12 鄂爾多斯盆地中部氣田馬家溝組溶解烴的DBT、MDBT、DMDBT相對組成三角圖