化学计量学方法应用于塔河油田揭示海相混源油形成模式

　　混源油在许多含油气盆地普遍存在，对其解析是油气成藏研究的重要内容之一。前期，中国科学院广州地球化学研究所研究员邹艳荣课题组通过人工混合实验表明，采用以多元统计学为基础的化学计量学方法可以解析混源油的端元油组成及其相对贡献(Zhan and Zou et al, 2016a,b, Organic Geochemistry)。近期，该课题组将化学计量学解析结果用于原油的运移和混合研究，在塔河油田海相混源油形成过程的研究中取得了认识，提出了其混合形成模式。

　　塔河油田位于塔里木盆地塔北隆起带的次一级构造之上，是中石化在塔里木盆地海相层最重要的勘探发现，其海相原油具有混合特征，主要来自该区古生界寒武系、奥陶系烃源岩。对塔河油田不同层系产出的48个原油样品的38个生物标参数数据化学计量学分析，解析出三个端元油（EM），结合地质背景认为：EM1来自寒武系-下奥陶统烃源岩，EM2和EM3分别来自中、上奥陶统烃源岩的早期和晚期生烃。EM1-3平均贡献分别为12%、53%和35%。EM1最早充注至储层，经历了较严重的生物降解，具有高的密度；EM3最晚充注，为烃源岩生油窗中-后期高成熟产物，具有相对低的密度。不同性质端元油的贡献与实际原油宏观性质具有相关性，如随着EM1贡献增加，原油密度增加；而随着EM3贡献的增加，密度降低（图1）。从各端元油相对贡献的分布看，EM1和EM2相对贡献都表现为从南向北或从东向西逐渐增高，而EM3则是逐渐降低（图2）。这表明三期原油总的运移方向是一致的，后期原油沿着早期原油充注方向运移，进入相同的储层，并发生混合作用，甚至是“驱赶或驱替”已存在的早期原油继续运移，而占据离充注点（或油源）最近的、最有利的储集空间。因此，沿着运移方向，后期充注的原油含量会逐渐减少，而早期原油含量会逐渐增加。三端元油贡献的这种变化规律与塔河油田原油密度在平面上的变化规律吻合，也与指示原油运移或充注方向的分子化合物参数分布相似。

　　结合实际地质背景和原油的产出层位，以及各端元油相对贡献在纵、横向上的变化和分布，认为塔河油田奥陶系储层原油主要做横向或纵向短距离运移后混合；而在塔河东部地区，第三期原油（EM3）主要做长距离运移后混合，且由于构造运动，早期下部奥陶系储层的混源油藏可能被破坏后向上部储层（如石炭系、三叠系）运移聚集；也有可能是第三期原油与前期原油混合并发生差异聚集。

　　本次研究是化学计量学方法在塔里木盆地的再次成功应用，显示了该方法在混源油气判识中的应用潜力。该研究受到中国石油-中国科学院战略合作基金、国家自然科学基金、国家“十三五”油气重大专项以及有机地球化学国家重点实验室基金的联合资助。相关成果发表在Organic Geochemistry上，这是化学计量学混源油气识别技术应用成果连续第三篇发表在Organic Geochemistry 杂志上。

　　论文信息：

　　1. Zhan, Zhao-Wen； Zou, Yan-Rong； Pan, Changchun； Sun, Jia-Nan； Lin, Xiao-Hui； Peng, Ping'an. Origin, charging, and mixing of crude oils in the Tahe oilfield, Tarim Basin, China. ORGANIC GEOCHEMISTRY, 2017, 108: 18-29.

　　2. Zhan, Zhao-Wen； Zou, Yan-Rong； Shi, Jian-Ting； Sun, Jia-Nan； Peng, Ping'an. Unmixing of mixed oil using chemometrics. ORGANIC GEOCHEMISTRY, 2016a, 92: 1-15.

　　3. Zhan, Zhao-Wen； Tian, Yankuan； Zou, Yan-Rong； Liao, Zewen； Peng, Ping'an. De-convoluting crude oil mixtures from Palaeozoic reservoirs in the Tabei Uplift, Tarim Basin, China. ORGANIC GEOCHEMISTRY, 2016b, 97: 78-94.

图1 EM1和EM3相对贡献与原油密度相关图。该图表明：EM1贡献率与密度正相关、EM3为负相关，这与EM1密度偏重、EM3密度偏轻的计算分析结果相吻合。

图2 混源油中端元油相对贡献分布图。该图显示EM1和EM2相对贡献从南向北或从东向西增高，而EM3则相反。表明塔河油田海相原油充注方向有两个，即由南向北、由东向西运移，北部和西北部是油气充注的指向区。