碳同位素组成分析在油气运移研究中的应用

碳同位素组成分析在油气运移研究中的应用

文承贤１，２　　宋东锋２

（１．中国石油大学（北京）资源与信息学院　　北京昌平　　１０２２４９；　　２．中国石化胜利油田分公司河口采油厂　　山东东营　　２５７２００）摘　要：确定含油气区油气运移方向及油气源，是石油地质研究的重要内容，然而，在多产层、多源岩、构造复杂的含油气区，用常规研究方法很难对油气运移方向、油气来源进行正确判定。油气族组分碳同位素组成具有很强的母质继承性，应用这一性质，通过碳同位素组成对比，可以确定油气来源及油气运移方向。用该方法对摆宴井油田及黄骅坳陷孔古３井进行研究，都得到了可信的结论，

说明碳

同位素组成分析是确定油气运移方向、判别油气源的有效手段。

关键词：碳同位素组成　　油气运移　　油气来源　　摆宴井油田　　孔古

３

井

中图分类号：Ｇ６４　　　　　　　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　　　　　文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２００８）０６（ｃ）－００１２－０２

１　引言

石油和天然气是流体矿藏，油气从源岩中的分散状态到油气藏中的集聚状态，必定经历漫长的运移过程［１］。事实上，油气自生成后即开始运移，运移过程贯穿于油气生成、集聚或散失的全过程。中外学者对油气运移成藏已无异议，且多已接受了将油气运移分为初次运移和二次运移的观点［２，３］。初次运移即油气生成之后从烃源层向储集层的运移，而油气进入储集层之后发生的一切运移都是二次运移［２］。油气运移对油气藏形成及破坏起着决定性作用［３］，所以研究油气运移、确定油气运移方向、正确判断油气藏油气来源，对圈闭的有效性、油气藏的形成和破坏以及石油的勘探、开发都有重要意义［４］。而油气运移不是向四面八方等强度运移，而是有一定主方向［５］。主方向与其所处的地质情况有关，在多产层，多源岩、构造复杂、断裂发育的地区油气区，比只有单一源岩、构造稳定而简单的油气区，确定油气的运移方向、判断油气藏的油源要困难的多。这些地区，用一般的石油地质学原理和油气组分对比方法，很难确定油气运移方向和追踪油气源［６］

。在产层、源岩多，构造复杂、断裂发育地区确定油气运移，判别油气源，碳同位素组成方法是最有效的［６］。

‰（ＰＤＢ下同）；海相原油分布在－２３．０‰～－２６．２‰。同位素分馏的母质继承性，是用碳同位素组成确定油气运移方向、判别油气源的依据［８］。

３　应用实例

３．１　摆宴井油田油气运移方向及油气源确定

碳同位素组成分析法是用来确定复杂油气区油气运移方向、判别油气源的有效方法。戴金星通过对摆宴井油田油气碳同位素组分的研究，认为摆１０－８井延１０油层原油不是从石炭－二叠系源岩生成运移来的，其源是下伏的三叠统延长组；而其中的溶解气却是石炭－二叠系源岩生成的煤型气［６］。

摆宴井油田位于鄂尔多斯盆地西缘马家滩断褶带的南延部分，为一个由大逆掩

断层覆盖而又为次一级断层复杂化的三个背斜（自北向南分别为摆１０、摆９和摆１）组成，三个背斜被近南北向纵逆断层及近东西向的横平移断层分割成１３个小断块，是个构造性油藏。含油层系为延安组，主力油层是延１０（Ｊ１－２ｙ１０）。

从表１中的值可以看出摆１０背斜上的摆１０－８井延１０油层的δ１３Ｃ值为－３２．９３‰，它与该盆地的马１３－９井及铜川均属于产自延安组原油的碳同位素组成接近，根据长庆油田的研究，这些原油是由延安组下伏上三叠统延长组以Ⅱ型干酪根为主的源岩生成运移而来的，同国内外由Ⅰ、Ⅱ型源岩生成的石油一样具有轻的同位素组成特征（表１）；而与该盆地任４井、任６井和任１１井由石炭－二叠系的形成的煤成油（具有高的碳同位素值特征：δ１３Ｃ值＞－

表１　　一般原油与煤成油δ１３Ｃ值对比（据戴金星　　１９８８

）

２　原理分析

用碳同位素组成确定油气运移方向、判别油源的机理是同位素的分馏效应。Ｃ、Ｏ、Ｈ、Ｓ等元素都含有两种以上的稳定同位素，由于同位素之间的质量不同，在一些物理化学过程中，它们的物理化学性质会显示出细微的差别，这些细微的差别会引起同位素丰度变化，导致同位素在不同化合物中以不同比例分布，

即同位素分馏［７］。同位素组成用δ值表示：

１０００‰，碳同位素值即

为：１０００‰。

油气的碳同位素组成具有很强的母质继承性［４］，即来源于同一母质的油气，碳同位素组成具有相似性与可比性。沉积相控制了有机质的类型，而不同母质又在稳定碳同位素组成上显示出差异。例如：我国陆相原油δ１３Ｃ分布在－２５．８‰～－３０．４

图　

１

摆宴井油田油气运移示意图

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