海相原油超高芳香硫-二苯并噻吩成因机制与石油地质意义

塔里木盆地塔中地区检测出了一种超高芳香硫-二苯并噻吩(DBTs)原油,目前其成因机理和地质意义不明，查清它们的来源和成因机制对于揭示研究区油气运聚特征和分布规律、加快油气勘探进程具有重大现实意义。本课题以塔里木盆地塔中超高DBTs油气藏为研究对象，开展海相原油超高DBTs成因机制、主控因素与分布规律专项研究。重点通过精细油源分析，确认研究区海相超高DBTs油气藏的油气成因；通过实例解剖与模拟实验，探讨海相原油超高二苯并噻吩硫的成因机制；通过高硫干酪根成烃调查、硫酸盐热化学还原反应（TSR）、纯热化学改造、非热作用因素-气洗、生物降解、油气运移分馏对原油中DBTs分布的控制作用分析，揭示海相原油DBTs分布的主控因素；通过综合分析，建立海相超高DBTs油气藏分布发育模式并形成预测方法。期待通过本项目的研究，解决海相高过熟油气勘探中存在的科学难题，为海相复杂油气成因与演化机理研究提供重要依据。

在塔里木盆地塔中下奥陶统、塔中4油田石炭系海相原油中发现了超高丰度的二苯并噻吩（DBTs）硫原油，该类原油国内外少见、成因机制不清。超高芳香硫原油的研究对于揭示海相油气成因与成藏机制、指导深部油气勘探意义重大。采用最新的分析测试技术、结合模拟实验等，对塔中超高DBTs油气藏油气成因及其控制因素进行了详细地质地球化学研究。首次利用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)等新技术，从塔中深部原油（O1）中检测出了常规色谱-质谱无法检测的丰富的硫化物，发现塔中原油中DBE=9 S1化合物系列（主要为二苯并噻吩系列）的丰度随成熟度增加而增加，首次提出塔中下奥陶统原油超高DBTs原油的形成主要与热成熟度有关；首次检测到塔中仅少数富H2S伴生气的原油含有较高丰度的低热稳定硫化物—硫醇、噻吩、苯并噻吩等“等效双键数”相对较低的（DBE=0-8）的硫化物，系硫酸盐热化学还原作用（TSR）产物；未观察到TSR与DBTs之间的直接成因联系，可能与TSR作用程度相对较低有关。鉴于塔中深部下奥陶统绝大部分原油未检测到异常硫化物，推测塔中下奥陶统局部高H2S、高DBTs原油与更深层TSR改造油气的混入有关，塔中TSR可能发生在膏盐岩较发育的中寒武统及其相邻层系。对塔中4油田石炭系原油FT-ICR MS、天然气甲烷碳同位素、原油与储层黄铁矿等次生矿物硫同位素等进行了测试，未发现塔中4油田石炭系近期发生过/正在发生TSR反应的迹象。此外，塔中4油田地史过程中温度并不高，难以满足TSR反应的条件，认为塔中4石炭系油气藏本地发生TSR作用的可能性极小。混源模拟实验表明，塔中深部下奥陶统高DBTs原油的垂向运移混入可导致塔中4石炭系高DBTs原油的形成，深部原油的混入量可高达70%。综合地质、地化研究，首次提出塔中4油田石炭系高DBTs原油为深、浅油气混合成因机制。通过对东、西部盆地近300个油、岩样的系统调查，认为特殊烃源岩不太可能是塔中超高DBTs油气形成的主要因素；发现生物降解等对原油中DBTs丰度的影响极小。该研究为国内外相关研究提供了方法途径、为深部油气演化与TSR成藏效应研究、深部油气勘探提供了重要信息。