何志华、陈承声、王云鹏等-NRR:利用烃类流体的宏观物性及相态参数进行油-源对比
在深-超深层盆地油气勘探中,轻质油和凝析油是一类重要的油气资源。识别油气来源是油气勘探开发过程中一项重要的基础工作,但由于轻质油和凝析油生成于中-高成熟度阶段,基于传统的生物标志化合物油-源对比方法受限于其在成熟度高的阶段化合物浓度极低、过饱和且易受污染等因素,应用效果受到很大的影响。
针对上述问题,中国科学院广州地球化学研究所博士研究生何志华在王云鹏研究员和陈承声副研究员的指导下,联合中石油塔里木油田分公司,开发并验证了利用烃类流体的宏观物性及相态参数进行油-源对比的方法。该油-源对比方法采用宏观性和综合性的指标,成功应用于解决塔里木盆地库车坳陷西部博孜-大北地区轻质油和凝析油来源问题。该地区发育多套烃源岩,但总体可分为湖相和煤系两类型烃源岩,具有多阶段油气充注特征,并且现今油气相态类型复杂,挥发性油藏、凝析气藏、湿气藏和干气藏均有分布。研究人员优选研究区代表性的中侏罗世恰克马克组湖相烃源岩(Qiakemake组,J2q)和克孜勒努尔组煤系烃源岩(Kezilenuer组,J2kz),采用封闭体系黄金管热模拟技术以及流体相态模拟(PVTsim)技术,计算并获取气油比、密度、粘度、干燥系数等关键性对比参数,通过与研究区现今储层流体的宏观物性和相态参数进行对比,确定油气来源。文章主要研究结果表明:
(1)中侏罗世恰克马克组湖相烃源岩(J2q)和克孜勒努尔组煤系烃源岩(J2kz)在热解生烃过程及相行为方面表现出不同的演化特征(图1)。J2q烃源岩被证实是液态组分特别是轻烃的主要来源,其相变过程较为复杂;而J2kz烃源岩则以产气为主,在整个成熟阶段产生的流体都具有较高的气体油比(GOR)和干燥度系数。

图1. 生烃流体宏观物性何相态参数的演化情况:(a)液相密度;(b)液相粘度;(c)气相密度;(d)气相粘度;(e)气油比(GORvl);(f)干燥系数(C1/∑(C1–C5))。这些参数除液相粘度的测量数据是在50 ℃、0.1 MPa的条件下获得外,其余参数均是在标准环境条件(20 ℃、0.1 MPa)下通过相应的流体闪蒸实验获得。
(2)模拟流体的宏观物性与实测油藏数据之间系统对比表明,博孜段和大北段挥发性油藏、凝析气藏、湿气藏和干气藏的差异分布主要受控于多油气来源和多阶段充注过程。原油主要来源于J2q湖相烃源岩,而气态烃主要来源于以J2kz烃源岩为代表的煤系烃源岩(图2)。同时,收集芳烃和金刚烷等有机地球化学数据对研究区凝析油和轻质油成熟度进行评估,并借助PCA方法综合分析烃类来源(图3)。
(3)博孜段与大北段油气相态特征差异是二者构造背景与油气成藏演化历史截然不同的结果。大北段构造变形强烈,且紧邻生气中心,早期古油藏遭受强烈的气洗作用,最终形成含高密度残余液态组分的干气藏。而博孜段远离生气中心,构造变形相对稳定。尽管存在多期混源油气充注,但受气洗改造作用弱,能够完整保存从挥发性油藏到湿气藏的油气相态序列(图4)。
上述研究结果为定量判别凝析油-天然气来源及相态特征提供了新的思路,在超深层油气相态演化与成藏研究中也具有广阔的应用前景。

图2. 基于宏观物理和相态参数的凝析油/轻质油-源对比。(a–d)液相密度与液相粘度(a)、气相密度(b)、气油比(GORvl,c)和干燥系数(d)之间的关系;(e–g)液相粘度与气相密度(e)、GORvl(f)和干燥系数(g)之间的关系;(h)气相密度与GORvl之间的关系;(i)GORvl与干燥系数之间的关系。

图3. 借助PCA方法分析基于宏观物性和相态参数的油-源对比:(a)五种参数的载荷图;(b)主成分PC1与PC2的交叉图。

图4. 库车坳陷西部博孜-大北地区油气充注与成藏模式图。
本研究成果近期发表于地球科学领域国际重要期刊 Natural Resources Research 上。研究得到国家自然科学基金项目(42273053,42203054,42402136)和多圈层相互作用油气富集理论项目(THEMSIE04010104)共同资助。
论文信息:Zhihua He(何志华), Chengsheng Chen(陈承声), Shuyong Shi(史树勇), Chao Wu(吴超), Tao Mo(莫涛), Naidong Chen(陈乃东), Yunpeng Wang(王云鹏). Oil-source correlation using macrophysical and phase parameters of hydrocarbon fluids: Application to condensates and light oils in the western Kuqa Depression, Tarim Basin. 2026, Natural Resources Research.
论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s11053-026-10731-x

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