新聞動態(tài)廣州地化所將金剛烷指標應(yīng)用于塔中地區(qū)油源判識與成熟度評價
金剛烷類化合物是一類飽和的、具似鉆石結(jié)構(gòu)的多環(huán)烴類化合物，具有較強的抗熱降解和生物降解的能力，在高過成熟油氣中含量豐富。然而現(xiàn)有的金剛烷指標在實際油氣藏中的應(yīng)用效果并不如人們所期望的，遠沒有發(fā)揮出它應(yīng)有的作用。近期，廣州地球化學研究所李蕓副研究員和熊永強研究員等人在針對金剛烷類化合物來源、演化和影響因素等的理論研究基礎(chǔ)之上，以我國塔里木盆地塔中地區(qū)為主要研究區(qū)，開展了金剛烷類化合物指標的應(yīng)用研究。
前期，課題組成員通過一系列的模擬實驗研究，提出烴源巖/原油中的金剛烷主要來源于瀝青的二次裂解；單、雙金剛烷類化合物隨熱演化程度的增加均經(jīng)歷了由生成到富集再到裂解的演化階段。在此基礎(chǔ)之上，重新認識了不同金剛烷類指標構(gòu)建的理論基礎(chǔ)、演化特征以及適用范圍，建立了基于金剛烷的成熟度判識指標體系：在金剛烷絕對含量較低（<100ppm）的情況下，傳統(tǒng)生標更適合作為成熟度指標；金剛烷濃度比值指標適用于生油窗范圍成熟度的判識；金剛烷異構(gòu)化比值指標適用于原油裂解晚期成熟度的判識。而針對不同類型干酪根（I、IIA和III型）開展的熱演化模擬實驗表明金剛烷濃度比值指標雖然在生油窗范圍可以指示成熟度相對高低，但是受有機質(zhì)類型影響明顯；金剛烷異構(gòu)化比值指標受有機質(zhì)類型影響不大，是比較理想的成熟度指標。
在以上理論認識之上，課題組初步嘗試將金剛烷指標應(yīng)用于塔中地區(qū)原油來源判識和成熟度評價，取得的主要認識和成果如下：
（1）塔里木盆地塔中地區(qū)油源判識：塔里木盆地塔中地區(qū)主力烴源巖為寒武-下奧陶統(tǒng)和中-上奧陶統(tǒng)兩套烴源巖，但是哪一套的貢獻大一直存在爭議。我們構(gòu)建了三組金剛烷類化合物濃度比值指標（圖1）和四組異構(gòu)化指標圖版（圖2），發(fā)現(xiàn)濃度比值圖版可以很好地區(qū)分不同來源的凝析油（圖1）；而正常原油和重油在異構(gòu)化指標圖版上被很好的區(qū)分開（圖2）。再結(jié)合生物標志化合物特征和前人研究基礎(chǔ)，認為GroupⅠ的原油主要來源于中-上奧陶統(tǒng)烴源巖，GroupⅡ的原油主要來自于寒武-下奧陶統(tǒng)烴源巖，作為對照組的塔北地區(qū)的GroupⅢ的原油來自于侏羅系或三疊系的湖湘烴源巖。
圖1 不同原油中金剛烷濃度比值指標分布情況
圖2 不同原油中金剛烷異構(gòu)化比值指標分布情況
（2）評價塔中地區(qū)原油成熟度：塔里木原油普遍成熟度較高，一些指示成熟度的生物標志化合物指標通常已達平衡，從而失去指示意義。我們利用金剛烷濃度比值和異構(gòu)化比值雙指標判識模板對所選原油的成熟度進行了評價（圖3）。認為GroupⅠ中分布在塔中Ⅰ號斷裂帶上的原油成熟度相對較高，來自于晚期埋藏更深的底層的油氣充注；GroupⅡ的原油成熟度相對GroupⅠ要低，推測其來自于早期寒武-下奧陶統(tǒng)烴類的充注。
圖3 所選原油在成熟度雙指標模板上的分布情況
（3）對原油裂解程度計算公式中的3- +4-甲基雙金剛烷濃度基線值進行修正，并確定塔里木盆地海相原油中該基線值：原油中3- +4-甲基雙金剛烷的濃度常常用來判斷原油裂解程度（Dahl et al., 1999）：
裂解率（%）=(1-C0/CC)′100，
以往認為C0是未裂解原油中3-- +4--甲基雙金剛烷的含量（基線值）。而根據(jù)該公式構(gòu)建的理論基礎(chǔ)，只有當原油裂解進入生濕氣階段后，由于有了氣態(tài)烴的生成導(dǎo)致原油質(zhì)量減少，該公式才有效。因此，C0值其實是開始進入生濕氣階段時，原油中3- +4-甲基雙金剛烷的含量。
根據(jù)對金剛烷指標演化特征的認識，我們構(gòu)建了乙基單金剛烷比值（EAI）和3- +4-甲基雙金剛烷濃度的關(guān)系圖版（圖4），當EAI與3- +4-甲基雙金剛烷濃度呈正相關(guān)變化時指示熱演化進入生濕氣階段。據(jù)此提出獲取原油裂解程度計算的雙金剛烷基線值的方法，并確定塔里木海相原油中該基線值為69ppm。
圖4 所選原油在EAI vs. 3-+4-甲基雙金剛烷濃度圖版上的分布情況
該項成果得到國家自然科學基金和國家油氣專項的資助。論文近期發(fā)表在期刊《AAPG Bulletin》上。論文信息：Li, Y.; Xiong, Y. Q.; Liang, Q. Y.; Fang, C. C.; Chen, Y.; Wang, X. T.; Liao, Z. W.; Peng, P. A.; The application of diamondoid indices in the Tarim oils. AAPG Bulletin 2018, 102, 267-291.
（有機地球化學國家重點實驗室 & 所綜合辦公室 供稿）
