塔里木盆地寒武系-奥陶系优质烃源岩芳烃分子碳氢同位素地球化学特征及油源对比

塔里木盆地是一个含有多套烃源岩的大型复合盆地，经历了多次构造运动和多期油气生成、运移和聚集，导致了油源对比一直是盆地油气勘探的基础与重要课题。50年勘探实践证明台盆区海相油主要来源于中下寒武统、中上奥陶统两套优质烃源岩。但是由于盆地海相原油类型复杂多样，既有稠油、正常原油，也有凝析油；既有高蜡油、中蜡油，也有低蜡油，既有高硫油也有低硫油；且寒武系烃源岩已达到高成熟-过成熟阶段，其目前的生物标志物面貌不能代表其生烃时刻的面貌，因此中下寒武统和中上奥陶统烃源岩谁主谁次的问题-直是现今油气源争论的焦点。该课题在建立对沉积有机质和原油中芳烃化合物的分离、纯化技术基础上，揭示塔里木盆地海相主力烃源岩和台盆区海相原油中芳烃单体碳、氢同位素的分布特征、变化规律和成因机理。研究成果不仅为塔里木盆地海相油油源精细对比提供更有效和更可靠的方法与技术，而且为叠合含油气盆地复杂油气藏油源对比拓展新的研究方向。

本研究立足于芳烃单体烃碳、氢同位素组成，以期对油源对比提供新的依据。研究建立了芳烃化合物的小型填充柱色谱法，实现了原油和烃源岩氯仿沥青“A”抽提物芳烃馏分中的萘系和菲系化合物的完整分离和纯化富集，达到GC-IRMS分析的单体化合物分离度要求。塔里木盆地寒武-下奥陶统和中上奥陶统海相优质烃源岩抽提物中芳烃化合物的亚系列单体烃碳同位素组成随芳环数量和甲基数量的增加而变轻。层位不同，芳烃亚系列碳同位素组成变化有明显差异，总体上O3样品不同亚系列芳烃化合物的δ13C均明显比∈-O1样品偏负，以烷基菲最为明显，不同层位之间的δ13C值差异最高可达16.1‰。具有特定生源指向的1,6-DMN、1-MP和9-MP等化合物的δ13C值层内差异较小，但层间差异较大，塔东地区O1烃源岩芳烃馏分单体烃碳同位素组成明显比塔中地区O3样品偏重。原油芳烃单体烃碳同位素组成变化规律与烃源岩相似，但不同原油的9-MP和2,7－DMP碳同位素组成具明显差异。依据生标组成和芳烃单体烃碳同位素组成的，塔里木海相原油可分为两类。油源对比结果表明：一类原油具有与∈-O1烃源岩相似的生标和碳同位素组成特征，富伽玛蜡烷、贫升藿烷，无论是总菲系列、甲基菲亚系、二甲基菲亚系还是9－MP化合物的碳同位素组成均偏重，表征其主力油源为∈-O1烃源岩，包括塔中地区的TZ452井的奥陶系原油、塔中62井的志留系原油、塔东地区的龙口1井和英南2井的侏罗系原油以及塔东2井的∈-O1原油；另一类原油则具有与O3烃源岩相似的生标组合和碳同位素组成特征，表征O3烃源层的贡献，主要为塔中地区的奥陶系原油，包括塔中16井、塔中45井、塔中58井和塔中82井。沉积环境不同，芳烃单体烃碳同位素组成分布规律不同，无论总体、萘亚系、菲亚系、联苯亚系还是单个化合物，均呈现出δ13C湖相>δ13C沼泽相>δ13C海相的变化规律，充分表明母质来源和沉积环境是芳烃单体烃碳同位素主控因素之一。湖相和沼泽相菲系化合物单体烃碳同位素组成较接近，但与海相差异大，表明菲系列化合物的芳烃碳同位素组成主要继承自身先质，后期所受到的同位素分馏效应较弱。芳烃同分异构体之间的同位素组成差异主要由成岩过程中的动力学分馏效应所致。热演化过程对芳烃单体烃碳同位素组成影响不大。