准噶尔盆地莫西庄地区侏罗系三工河组原油芳烃地球化学特征及油源对比

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2025.002

摘要/Abstract

摘要： 莫西庄地区为准噶尔盆地腹部勘探重点区域之一,存在三工河组原油成熟度较高、饱和烃参数失真且具体油源认识不清等问题。本次研究主要选取准噶尔盆地莫西庄地区侏罗系三工河组原油样品,对其进行地球化学实验分析,使用气相色谱-质谱技术,分析莫西庄地区三工河组原油样品芳烃化合物地球化学特征,结合正构烷烃碳、氢同位素,判断其有机质来源、成熟度、沉积环境及油源。结果表明:莫西庄地区侏罗系三工河组原油以菲系列化合物占主要优势,䓛、芘及苯并芘化合物含量相对较为丰富,高等植物来源的化合物1,2,5-三甲基萘、联苯、蒽、苝等含量较少,结合单体烃氢同位素组成特征,指示其有机质是以低等水生生物为主要生源,有少许高等植物贡献;三芴系列化合物中占一定优势的芴反映三工河组原油沉积环境以淡水沉积为主,还原性较弱;MPI-1、F₁和F₂等成熟度参数均显示三工河组原油热演化程度较高,处于高成熟阶段;利用聚类分析方法,结合单体烃碳同位素及部分芳烃参数对比结果,指示三工河组原油与二叠系下乌尔禾组烃源岩亲缘关系较好。该结果可为明确莫西庄地区油气成藏机理及下乌尔禾组烃源岩相关油气藏的勘探方向提供地球化学证据。

关键词: 准噶尔盆地, 莫西庄地区, 三工河组, 原油, 芳烃, 同位素, 油源对比

Abstract:

In this study, the crude oil samples of Jurassic Sangonghe Formation in Moxizhuang area were selected and analyzed by geochemical experiments. The geochemical characteristics of aromatic compounds in crude oil samples of Sangonghe Formation in Moxizhuang area were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry. Combined with carbon and hydrogen isotopes of n-alkanes, the source, maturity and sedimentary environment of organic matter were determined. The results show that the crude oil of Jurassic Sangonghe Formation in Moxizhuang area is dominated by phenanthrene series compounds, and the contents of pyrene, benzopyrene compounds are relatively abundant. The contents of 1,2,5-trimethylnaphthalene, biphenyl, anthracene and perylene derived from higher plants are less. Combined with the characteristics of hydrogen isotope composition of monomer hydrocarbons, it indicates that the organic matter is mainly derived from lower aquatic organisms, with a little contribution from higher plants. The dominant fluorene in the three fluorene series compounds reflects that the sedimentary environment of the crude oil in the Sangonghe Formation is dominated by freshwater deposition, and the reducibility is weak. The maturity parameters such as MPI-1, F₁ and F₂ all show that the thermal evolution degree of crude oil in Sangonghe Formation is high and it is in the high maturity stage. By using cluster analysis method, combined with the comparison results of monomer hydrocarbon carbon isotope and some aromatic hydrocarbon parameters, it is indicated that the crude oil of Sangonghe Formation has a good genetic relationship with the source rock of Permian Lower Wuerhe Formation. The results can provide reference for the exploration and development of oil and gas resources in Moxizhuang area.

Key words: Junggar Basin, Moxizhuang area, Sangonghe group, crude oil, aromatic, isotope, oil-sourcecorrelation

中图分类号:

P618.1

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图/表 17

图1 莫西庄地区区域地质及地层岩性图 (a) 准噶尔盆地构造单元;(b) 莫西庄地区构造单元;(c) 莫西庄地区侏罗系地层岩性

Fig.1 Regional geology and stratigraphic lithology map of Moxizhuang area

表1 莫西庄地区原油芳烃化合物相对含量(%)

Table 1 Relative content of aromatic compounds in crude oil in Moxizhuang area(%)

井号	层位	a	b	c	d	e	f	g	h	i	j	k	l	m	n	o	p
庄1	J₁s	56.56	8.79	0.09	10.06	3.11	5.46	4.12	0.34	0.50	4.53	3.00	0.04	2.21	0.34	0.30	0.55
庄3	J₁s	63.05	5.49	0.06	6.31	3.04	3.44	2.40	0.55	0.69	5.48	6.01	0.08	2.02	0.30	0.37	0.70
庄102	J₁s	53.20	12.18	0.08	11.14	2.87	7.16	5.62	0.33	0.45	2.98	1.42	0.02	1.79	0.24	0.2	0.33
庄103	J₁s	54.01	11.36	0.09	9.67	2.29	5.89	5.79	0.45	0.68	3.23	4.25	0.04	1.35	0.20	0.24	0.44
庄106	J₁s	57.44	9.26	0.14	10.40	2.95	6.30	4.33	0.44	0.54	3.19	1.95	0.03	2.15	0.26	0.25	0.39
庄107	J₁s	75.48	1.96	0.07	9.63	3.17	1.74	0.74	0.49	0.65	1.62	2.16	0.01	1.95	0.12	0.10	0.12

图2 研究区原油芳烃宏观组成特征图

Fig.2 Macroscopic composition diagram of aromatic hydrocarbons in crude oil in the study area

表2 研究区原油萘系列化合物相对含量 (%)

Table 2 Relative content of naphthalene series compounds in crude oil in the study area(%)

井号	层位	萘	甲基萘	二甲基萘	三甲基萘	四甲基萘	五甲基萘
庄1	J₁s	0.16	0.36	0.58	30.66	60.45	7.79
庄3	J₁s	0.72	1.86	2.59	23.86	59.51	11.46
庄102	J₁s	0.04	0.11	0.50	45.96	48.88	4.50
庄103	J₁s	0.14	0.29	0.83	37.46	54.44	6.84
庄106	J₁s	0.12	0.23	0.39	31.66	60.18	7.41
庄107	J₁s	1.56	1.65	5.65	9.68	39.95	41.51

图3 研究区原油甲基菲系列化合物质量色谱特征(m/z=192)

Fig.3 Mass chromatographic characteristics of methylphenanthrene series compounds in crude oil in the study area (m/z=192)

表3 研究区原油菲系列化合物相对含量 (%)

Table 3 Relative content of phenanthrene series compounds in crude oil in the study area(%)

井号	层位	菲	甲基菲	二甲基菲	三甲基菲	惹烯
庄1	J₁s	8.52	30.08	37.15	23.25	1.00
庄3	J₁s	6.21	27.50	39.33	25.67	1.29
庄102	J₁s	13.83	34.42	34.15	16.93	0.67
庄103	J₁s	12.33	31.19	33.65	21.92	0.91
庄106	J₁s	12.48	33.26	35.20	18.21	0.84
庄107	J₁s	3.83	30.70	41.13	23.33	1.00

表4 研究区原油菲系列化合物相关参数

Table 4 Related parameters of phenanthrene series compounds in crude oil in the study area

井号	MPI-1	MPI-2	F₁	F₂	Rc(MPI)
庄1	0.84	0.92	0.46	0.25	0.90
庄3	0.87	0.96	0.45	0.25	0.92
庄102	0.76	0.82	0.47	0.26	0.86
庄103	0.88	0.95	0.52	0.28	0.93
庄106	0.78	0.84	0.47	0.26	0.87
庄107	1.34	1.48	0.53	0.29	1.21

图4 研究区原油甲基菲指数F1-F2判别图(图版据文献[28]修改)

Fig.4 Crude oil methylphenanthrene index F1-F2 discriminant diagram in the study area

图5 研究区组原油三芳甾烷C26-C27-C28含量三角图(图版据文献[33])

Fig.5 Content triangle diagram of triaryl sterane C26-C27-C28 in crude oil of the study area

图6 研究区原油三芳甾系列化合物质量色谱特征(m/z=231)

Fig.6 Quality chromatographic characteristics of triaryl steroid series compounds in crude oil of the study area (m/z=231)

图7 研究区原油三芴系列判别图(图版据文献[34]修改)

Fig.7 Correlation diagram of crude oil trifluorene series in the study area

表5 研究区原油其它多环芳烃相关参数

Table 5 Other polycyclic aromatic hydrocarbons related parameters of crude oil in the study area

井号	层位	3-甲基䓛/ 1-甲基䓛	苯并萤蒽/ 苯并芘	萤蒽/ (萤蒽+芘)
庄1	J₁s	5.18	0.54	0.41
庄3	J₁s	4.96	0.53	0.44
庄102	J₁s	5.45	0.61	0.42
庄103	J₁s	6.51	0.56	0.40
庄106	J₁s	4.30	0.64	0.45
庄107	J₁s	7.76	0.86	0.43

图8 研究区原油正构烷烃单体氢同位素分布特征

Fig.8 Distribution characteristics of hydrogen isotopes in n-alkanes of crude oil in the study area

图9 研究区烃源岩及原油正构烷烃单体碳同位素分布特征

Fig.9 Carbon isotope distribution characteristics of source rocks and crude oil n-alkanes in the study area

图10 研究区烃源岩及原油芳烃参数对比 (a)甲基菲指数判别图; (b) 萤蒽系列判别图

Fig.10 Comparison of aromatic hydrocarbon parameters of source rock and crude oil in the study area

表6 研究区烃源岩芳烃系列相关参数

Table 6 Aromatic hydrocarbon series related parameters of source rocks in the study area

井号	层位	F₁	F₂	甲基萤蒽/ (甲基萤蒽+甲基芘)	萤蒽/ (萤蒽+芘)
沙15-1	P₂w	0.48	0.27	0.32	0.38
沙15-2	P₂w	0.55	0.30	0.34	0.37
沙15-3	P₂w	0.55	0.29	0.36	0.41
沙12-1	P₂w	0.59	0.30	0.33	0.43
沙12-2	P₂w	0.53	0.33	0.17	0.43
沙12-3	P₂w	0.58	0.33	0.21	0.40
庄2-1	J₁b	0.37	0.25	0.43	0.26
庄2-2	J₁b	0.36	0.20	0.53	0.25
庄2-3	J₁b	0.38	0.23	0.52	0.28
庄2-4	J₁b	0.35	0.26	0.49	0.25

图11 研究区原油及烃源岩样品聚类分析

Fig.11 Cluster analysis of crude oil and source rock samples in the study area

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