留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

珠江口盆地珠一坳陷原油密度分布及其成因

熊万林 朱俊章 施洋 杨兴业 郑仰帝 翟普强

熊万林, 朱俊章, 施洋, 杨兴业, 郑仰帝, 翟普强. 珠江口盆地珠一坳陷原油密度分布及其成因[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(1): 43-52. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.01005
引用本文: 熊万林, 朱俊章, 施洋, 杨兴业, 郑仰帝, 翟普强. 珠江口盆地珠一坳陷原油密度分布及其成因[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(1): 43-52. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.01005
XIONG Wanlin, ZHU Junzhang, SHI Yang, YANG Xingye, ZHEN Yangdi, ZHAI Puqiang. DENSITY DISTRIBUTION OF CRUDE OIL IN THE ZHUYI DEPRESSION OF PEARL RIVER MOUTH BASIN AND CONTROL FACTORS[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(1): 43-52. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.01005
Citation: XIONG Wanlin, ZHU Junzhang, SHI Yang, YANG Xingye, ZHEN Yangdi, ZHAI Puqiang. DENSITY DISTRIBUTION OF CRUDE OIL IN THE ZHUYI DEPRESSION OF PEARL RIVER MOUTH BASIN AND CONTROL FACTORS[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(1): 43-52. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.01005

珠江口盆地珠一坳陷原油密度分布及其成因

doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.01005
基金项目: 

“十三五”国家科技重大专项子课题“南海东部海域勘探新领域及关键技术” 2016ZX05024-004

详细信息
    作者简介:

    熊万林(1987—),男,硕士,工程师,主要从事油气成藏地球化学及含烃流体地质学方面的研究工作. E-mail:xiongwl@cnooc.com.cn

  • 中图分类号: P618.13

DENSITY DISTRIBUTION OF CRUDE OIL IN THE ZHUYI DEPRESSION OF PEARL RIVER MOUTH BASIN AND CONTROL FACTORS

图(13) / 表 (1)
计量
  • 文章访问数:  103
  • HTML全文浏览量:  1
  • PDF下载量:  5
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 修回日期:  2018-07-26
  • 刊出日期:  2019-01-28

珠江口盆地珠一坳陷原油密度分布及其成因

doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.01005
    基金项目:

    “十三五”国家科技重大专项子课题“南海东部海域勘探新领域及关键技术” 2016ZX05024-004

    作者简介:

    熊万林(1987—),男,硕士,工程师,主要从事油气成藏地球化学及含烃流体地质学方面的研究工作. E-mail:xiongwl@cnooc.com.cn

  • 中图分类号: P618.13

摘要: 珠一坳陷是珠江口盆地的主要产油区,本次研究选取该区79口井共计261个原油样品的密度分析数据,剖析了其分布特征,探讨了其成因。研究结果显示:研究区原油密度以轻质油(140样品)和中质油(57样品)为主,含有少量凝析油(13样品)和重质油(51样品)。其中,轻—中质油在区内各个油田分布广泛;凝析油仅在惠州凹陷惠州26油田珠江组上段油层中分布;重质油主要分布在恩平凹陷、西江凹陷、惠州凹陷流花油田珠江组上段及其上覆地层,油藏埋深以<2 000 m为主,且现今油藏温度低于85 ℃。珠一坳陷所发现的凝析油主要为凹陷内浅湖—沼泽相烃源岩成熟阶段产物,其密度偏轻主要受油源所控制;轻—中质油密度主要受油源和成熟度控制,与浅湖—半深湖相原油、混源油及浅湖—沼泽相原油相比,半深—深湖相原油具有相对较高的密度,随着原油成熟度增加,其密度降低趋势明显;重质油密度主要受生物降解和水洗作用控制,生物降解和水洗作用导致原油轻组分丧失,原油密度变大。本研究成果可为珠一坳陷不同区域、不同层析原油类型、油品特征、资源量计算及产能预测提供可靠的基础数据。

English Abstract

熊万林, 朱俊章, 施洋, 杨兴业, 郑仰帝, 翟普强. 珠江口盆地珠一坳陷原油密度分布及其成因[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(1): 43-52. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.01005
引用本文: 熊万林, 朱俊章, 施洋, 杨兴业, 郑仰帝, 翟普强. 珠江口盆地珠一坳陷原油密度分布及其成因[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(1): 43-52. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.01005
XIONG Wanlin, ZHU Junzhang, SHI Yang, YANG Xingye, ZHEN Yangdi, ZHAI Puqiang. DENSITY DISTRIBUTION OF CRUDE OIL IN THE ZHUYI DEPRESSION OF PEARL RIVER MOUTH BASIN AND CONTROL FACTORS[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(1): 43-52. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.01005
Citation: XIONG Wanlin, ZHU Junzhang, SHI Yang, YANG Xingye, ZHEN Yangdi, ZHAI Puqiang. DENSITY DISTRIBUTION OF CRUDE OIL IN THE ZHUYI DEPRESSION OF PEARL RIVER MOUTH BASIN AND CONTROL FACTORS[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(1): 43-52. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.01005
    • 油藏中的原油是由烃源岩经过初次运移、二次运移, 最终在有效圈闭中聚集而成。珠江口盆地是由多期构造叠加演化形成的复式成盆系统,发育文昌组和恩平组2套有效烃源岩,同时存在多期次油气充注与交叉混合变化,再加上后期的改造和降解等次生变化,形成了复杂的烃类流体系统,从而导致珠一坳陷有油田也有气田,有凝析油、轻质油、重质油和稠油等多种油气类型[1-8]。前人研究认为原油密度主要受源岩特征、油气运移及后期次生变化3方面因素控制[9-15]。由于前期并未针对珠一坳陷原油密度特征及成因做过系统的研究分析工作,为此,本文将首次系统地探讨珠一坳陷各油藏原油密度在区域上和层系上的变化特征及其控制因素,并以此预测不同构造部位、不同层系原油密度特征,为资源量计算、产能预测以及资源经济性评价提供可靠的基础数据。

    • 珠江口盆地位于中国南海北部广阔的大陆架和陆坡边缘上,东部和西部分别以台湾、海南两岛为边界,面积约为17.5×104 km2,是以NE—SW向展布的中国近海最大的含油气盆地之一。珠江口盆地大地构造位置位于华南大陆南缘,受太平洋板块、印度洋板块以及欧亚板块交汇作用影响,处于复杂的大陆动力学背景下,是在古生代及中生代复杂褶皱基底上形成的新生代含油气盆地。珠江口盆地以NE向断裂体系为主控,与NWW向断裂共同控制了盆地的隆凹格局,具有南北分带、东西分块的构造格局(图 1)[1-4]

      图  1  珠一坳陷平面位置及地层发育特征图

      Figure 1.  Location map and stratigraphic column of the Zhuyi Depression

      珠一坳陷是盆地北部坳陷带的一个负向构造单元,走向为NE向,且大致与海岸线平行。该坳陷西北邻北部隆起带,东南部东沙隆起及番禺低隆起,西南与珠三坳陷相接,东北毗邻澎湖北港隆起。珠一坳陷发育的NW向低凸起及NE向断裂体系共同控制了内部的凹陷分布格局,由西向东依次发育恩平凹陷、西江凹陷、惠州凹陷、陆丰凹陷、韩江凹陷以及恩西低凸起、惠西低凸起、惠陆凸起和海丰凸起(图 1)[3]

      珠江口盆地在古新世、始新世和早渐新世发育河流相、湖相和沼泽相沉积, 此后为三角洲相和开阔海相沉积, 具有“陆生海储”的特点[4](图 1)。珠一坳陷的主力生油层为文昌组和恩平组;产层主要为珠江组上部砂岩层, 次为珠江组下部砂岩层, 再次为韩江组下部和珠海组砂岩层;珠江组上部及韩江组发育的厚层泥岩分布稳定, 为本区的区域性盖层[5]

      最新珠江口盆地油气资源动态评价结果显示,珠一坳陷是珠江口盆地的主要油气聚集区,坳陷总地质资源量约为38.7亿t,其中石油地质资源量约为37.4亿t,天然气地质资源量约为1.3亿t。油气资源集中分布在少数几个富生烃凹陷,如惠州、西江、陆丰、恩平凹陷,并且具有“多含油层系、多种油藏类型”的特征。纵向上多套含油气层上下叠置,含油气层埋深跨度大,凹陷区含油层位从文昌组—韩江组均有油层分布,隆起区油层主要分布在珠海组—韩江组,并以珠江组—韩江组为主;横向上,相互关联,平面分布广,油气资源相当丰富,并具有明显的不均衡性和成带性[3-7]。由于各油田分处不同构造位置,供烃洼陷较多,导致各油藏原油来源不尽相同,有机质成熟热演化差异及运移聚集保存条件存在一定差异,导致原油密度差异较大。

    • 本次研究中密度测试所采用的仪器为数字密度仪,仪器型号为DMA4500,测试范围为0~3 g/cm3,测试精度为0.000 5 g/cm3,实验步骤严格执行标准ASTM D5002-16(利用数字密度分析仪测原油密度和相对密度的标准方法),测试内容包括密度(20 ℃和101.325 kPa条件下的标准密度)、相对密度(20 ℃时石油的质量与4 ℃时同体积水的质量的比值)以及API密度。由于密度测试仪器精密性特征,需保证每次实验过程中温度的稳定性,环境温度变化须控制在±2 ℃以内,以保证原有充分流动且不引起轻质组分损失和析蜡。此外,每次进行密度测试时,需针对温度计、数字密度仪、密度计等实验涉及的计量仪器进行校验,一般日常每周利用干燥空气和新鲜蒸馏水进行一次校验。原油样品在密度测试之前首先进行样品前处理,主要包括原油脱水和除杂质,之后进行原油含水率测定,根据标准规定,原油含水率≤5%的前提条件下方可进行原油密度测定。

      本次研究涉及珠一坳陷79口单井共计261个原油样品,原油样品覆盖该坳陷主要次级凹陷和隆起区,分布层位从浅层韩江组到深层文昌组均有涵盖(图 23)。

      图  2  珠一坳陷原油样品平面位置分布

      Figure 2.  Distribution of crude oil samples in the Zhuyi Depression

      图  3  珠一坳陷原油样品分布区域及层位分布直方图

      Figure 3.  Horizon distribution of crude oil samples in the Zhuyi Depression

      根据各样品物性统计数据来看,珠一坳陷原油密度变化范围较大,为0.73~0.97 g/cm3,平均值为0.86 g/cm3,主要分布区间为0.80~0.92 g/cm3,占样品总数的80%(图 45)。从原油密度分布直方图可以看出,研究区原油依据上述密度分类标准可以划分为凝析油、轻质油、中质油和重质油(表 1),并且以轻—中质油为主,占样品总数77%。

      表 1  原油密度分类(据文献[16, 17])

      Table 1.  Classification of crude oil according to density (from references [16, 17])

      类别 原油密度/(g/cm3,20 ℃)
      凝析油 ≥0.75~0.80
      挥发油 ≥0.8~0.83
      轻质 ≥0.83~0.87
      中质 ≥0.87~0.92
      重质 ≥0.92~1.0
      超重 ≥1.0
      注:挥发油地面气油比 > 210~1 200 m3/m3;密度 < 0.83 g/cm3;体积系数 > 1.75

      图  4  珠一坳陷原油类型分布

      Figure 4.  Distribution of crude oil types in Zhuyi Depression

      图  5  珠一坳陷原油密度-深度/密度-油藏温度关系

      Figure 5.  Relationship between oil density-depth and density-reservoir temperature in Zhuyi Depression

    • 珠一坳陷原油密度在垂向上具有较明显的分布规律(图 5),随着油藏埋藏深度增加,油藏温度增加,原油密度变轻趋势明显,同时还可以发现,该坳陷重质原油主要分布在埋深<2 km且现今温度<85 ℃的油藏内。同时,原油密度平面上也具有一定的分布规律:惠州凹陷原油密度从洼陷区向凸起区密度增加趋势明显,密度由0.81 g/cm3逐渐增加至0.91 g/cm3;陆丰凹陷同样存在相同趋势,凹陷区原油密度较轻,平均值为0.84 g/cm3,凸起区密度较重,为0.87 g/cm3;西江凹陷和恩平凹陷原油密度数值比较集中,平面分布规律不明显(图 6)。

      图  6  珠一坳陷原油密度平面分布

      Figure 6.  Horizontal distribution of crude oil density in Zhuyi Depression

    • 珠一坳陷原油密度分布特征显示,该地区原油密度变化范围较大,而这种差异是油源、成熟度、次生改造等因素共同作用的结果。本文将从原生及次生两方面探讨其对不同类型原油密度的控制作用,其中,原生因素主要包括油源和原油成熟度,次生因素主要考虑蒸发分馏、生物降解和水洗作用。

    • 珠一坳陷凝析油主要分布在惠州凹陷惠州26油田浅层珠江组上段储层中,凝析油含量为247~324 g/m3,凝析油气油比较高,密度相对较低,为0.73~0.81 g/cm3。大量研究及地质、地球化学证据表明,凝析油主要为以下3种机制的产物:①成岩作用晚期高成熟阶段干酪根和已生成烃类发生热裂解生成;②煤系、陆源有机质显微组分于不同阶段形成的未熟、成熟凝析油;③大量天然气进入油藏,在高温高压条件下对已生成的原油进行蒸发分馏作用改造而形成凝析油[18]

      原油地球化学分析结果显示(图 7),该类凝析油原油具有较高的姥植比,Pr/Ph=5.85,生物标志化合物中C304-甲基甾烷含量极低,树脂化合物含量较低,长侧链三环萜烷系列具有强烈的C19三环萜烷优势,低奥利烷;原油甲基菲指数计算成熟度为1.05%,原油轻烃及正构烷烃系列分布特征显示该油藏气洗或蒸发作用不强烈(图 8)。综合上述分析,认为本地区凝析油为凹陷内浅湖—沼泽相烃源岩成熟阶段产物。

      图  7  惠州26油田凝析油生物标志化合物特征

      Figure 7.  Biomarker characteristics of condensate oil in the Huizhou 26 Oilfield

      图  8  惠州26油田凝析油轻烃及正构烷烃特征(底图据文献[19])

      Figure 8.  Characteristics of light hydrocarbons and n-alkanes in condensate oil of Huizhou 26 Oilfield (base map after reference [19])

    • 前人通过大量研究认为,在烃源岩成熟度相近的情况下,Ⅰ型干酪根生成的原油比Ⅲ型干酪根生成的原油密度要偏重。在大量油-源和油-油对比的基础上[20-23],本次研究依据生物标志化合物组合特征将本区原油划分为4种类型(图 9):第1类原油为文昌组半深—深湖相原油,该类原油在各个次级凹陷及隆起上均广泛分布,原油含有丰富的C30 4-甲基甾烷,低C19三环萜烷,低C29新藿烷,低重排藿烷,低奥利烷,低树脂化合物,a < b,长侧链三环萜烷系列呈正态分布;第2类文昌组浅湖—半深湖相原油,该类原油主要分布在惠州凹陷、西江主洼及陆丰凹陷邻近生烃中心的文昌组和古潜山油藏中,该类原油生标组合特征为高C30 4-甲基甾烷,高树脂化合物,高Ts/Tm,高C29新藿烷,高C30重排藿烷,高奥利烷,长侧链三环萜烷系列含量较高,且主峰碳前移至C19或者C21,a>b;第3类原油为原油为文昌组半深—深湖相与浅湖—半深湖相混源油,该类原油主要分布在惠州凹陷和陆丰凹陷,且越靠近洼陷,层位越深,混源油特征越明显,原油同时含有丰富的C30 4-甲基甾烷和树脂化合物,C19三环萜烷含量较I类原油稍高,并有一定丰度的重排藿烷和奥利烷,低C29新藿烷低,a>b,长侧链三环萜烷系列含量中等且分布特征不统一;第4类原油为恩平组浅湖—沼泽相原油,目前仅在惠州凹陷北部构造带发现该类原油,原油C30 4-甲基甾烷含量极低,树脂化合物含量较低,长侧链三环萜烷系列具有强烈的C19三环萜烷优势,规则甾烷呈反“L”型分布,低Ts/Tm,低奥利烷,低C29新藿烷,低重排藿烷,C29藿烷含量较高。

      图  9  珠一坳陷不同类型原油生物标志化合物特征

      Figure 9.  Biomarker characteristics of different types of crude oil in Zhuyi Depression

      珠一坳陷不同类型原油密度分布规律显示(图 10),第1类来自于半深—深湖相烃源岩原油密度分布范围为0.81~0.92 g/cm3,平均值为0.87 g/cm3;第2类来自于浅湖—半深湖相烃源岩原油密度分布范围为0.82~0.84 g/cm3,平均值为0.83 g/cm3;第三类混原油密度分布范围为0.73~0.91 g/cm3,平均值为0.83 g/cm3;第4类来自于浅湖—沼泽相烃源岩原油密度分布范围为0.80~0.84 g/cm3,平均值为0.82 g/cm3。以上统计数据结果显示,随着烃源岩有机质中陆源高等植物贡献增加,其原油密度从半深—深湖相向浅湖—沼泽相逐渐降低。

      图  10  珠一坳陷不同类型原油密度分布直方图

      Figure 10.  Density distribution of crude oils in Zhuyi Depression

    • 烃源岩成熟度越低,生成的原油中非烃组分越丰富,重质烃类比例越高,继承性的生物分子越多,原油密度越大,随着成熟度增加,由于干酪根和已形成的重质烃发生裂解,会生成更多的轻质烃类,非烃组分也随之大大减少,从而引起原油密度变轻。流体包裹体系统分析结果显示:珠一坳陷整体发生2期油气充注,成藏时间分别为18.1~5.0 Ma和5.0~0 Ma,惠州凹陷、陆丰凹陷、西江主洼隆起区普遍以第1期油贡献为主,而洼陷区则同时存在两期油的贡献;西江凹陷番禺4洼所发现的油气以第1期油贡献为主;恩平凹陷所发现的油气主要位于隆起区,整体以第1期油贡献为主,但越靠近洼陷区,第2期油贡献比例越大。早期生成的原油由于成熟度偏低,导致其密度偏重,随着烃源岩热演化程度增加,第2期充注原油密度比第1期油明显偏轻,因此,惠州、陆丰、恩平凹陷原油密度随成熟度增加而降低趋势较为明显,而番禺4洼由于油气成藏时期一致,致使其原油成熟度相差较小,原油密度与成熟度关系不明显(图 11)。

      图  11  珠一坳陷原油密度-成熟度关系

      Figure 11.  Relationship between density and maturity of crude oil in Zhuyi Depression

    • 烃源岩生成的油气会在浮力作用下不断向浅部储集层运聚成藏。若油藏现今埋深<2 km并且油藏温度低于85 ℃,富集于浅层的油藏由于温度低且封闭能力较差,油藏便会不断遭受生物降解作用,致使重组分增加,原油密度增大。珠一坳陷原油生物降解作用主要发生在流花油田、恩平凹陷和番禺4洼,少量分布于惠州凹陷。本区该类原油的密度分布范围为0.92~0.97 g/cm3,平均值为0.94 g/cm3,其突出特点是色谱图中正构烷烃消失殆尽,以异构烷烃为主,并且色谱图出现较明显的基线鼓包(图 12)。

      图  12  珠一坳陷典型生物降解原油色谱特征

      Figure 12.  Chromatographic characteristics of typical biodegraded crude oil in Zhuyi Depression

    • 原油与油藏边水或底水等静态的地层水体长期接触,其游离氧会对石油中的烃类成分发生溶解与氧化等物理、化学作用,由于低碳数烃类在水中的溶解度高于高碳数烃类,以致原油优先丧失低碳数烃类,而同时水中携带的氧会将原油中的烃类氧化成非烃成分。因此,水洗作用会导致原油轻烃馏分含量下降,非烃、沥青质馏分含量增加,原油变重、变稠,使油质变差。惠州凹陷仅A油田遭受水洗作用较为明显。随着原油含水率增加,其密度增大趋势明显,从不同油藏饱和烃色谱图上可以看出(图 13),遭受水洗的(A1/A2/A4井)油藏与未遭受水洗的油藏(A3/A5井)相比,小于C15的轻碳部分损失较为明显,而原油密度也相对较大。

      图  13  惠州凹陷A油田油藏剖面及原油全烃色谱图

      Figure 13.  Reservoir profile and total hydrocarbon chromatogram of A Oilfield in Huizhou Depression

    • 目前珠江口盆地珠一坳陷经历了30多年的勘探工作,浅层较好的构造圈闭已悉数钻探完毕,因此,勘探工作被迫开始部分从浅层新近系转入深层的古近系。珠一坳陷近几年在陆丰、惠州、西江、恩平凹陷均有钻井揭示古近系油层,但其商业价值差异性较大,陆丰凹陷在文昌组、西江凹陷在恩平组均获得了日产油超百方的测试结果,同时也存在惠州凹陷、西江凹陷文昌组巨厚油层测试产能极低的现象,因此,产能预测对于勘探工作的重要程度不言而喻。产能预测是对储层产油能力进行综合性评价,也是勘探开发工作者所面临的重要技术难题,其对于油气田的勘探与开发有着极其重要的意义, 既是提高勘探开发效益的关键环节, 又可为开发方案部署与规划提供重要的科学依据。而储层产能是由储层的自身条件、外部环境以及油气性质等共同决定的。对于不同的凹陷,由于油气性质的不同会导致在外部条件相当的情况下,造成产能差异较大。本文对珠一坳陷原油密度在平面和垂向上的分布特征进行系统分析总结,并归纳出原油密度的主控因素,从而为原油密度的预测提供可靠依据。因此,对于未来重点关注的古近系储层产能预测、经济性评价以及盆地资源量计算也将更加可靠。

    • 珠一坳陷近几年取得了丰硕的勘探成果,而这些突破所呈现出来的油气特征均证实了本次研究所得出的油气分布规律及相关控制因素的可靠性,为后期珠一坳陷不同目标区原油类型及油品预测提供了有效证据。

      (1) 珠一坳陷原油以轻—中质油为主,含油少量凝析油和重质油,原油密度随着油藏埋深、油藏温度增加降低趋势明显。惠州凹陷与陆丰凹陷原油密度从隆起区向凹陷区存在增大趋势,西江、恩平凹陷原油密度平面分布规律不明显。

      (2) 珠一坳陷所发现的凝析油主要为凹陷内浅湖—沼泽相烃源岩成熟阶段产物,其密度偏轻主要受油源所控制;轻—中质油密度主要受油源和成熟度控制。半深—深湖相原油与浅湖—半深湖、混源油及浅湖—沼泽相原油相比,具有相对较高的密度。原油密度随着原油成熟度增加,密度降低趋势明显。重质油密度主要受生物降解和水洗作用控制,生物降解和水洗作用导致原油轻组分丧失,原油密度变大。

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回