原油的碳同位素组成特征

Question

如题所述

Answer 1

1.原油及族组成的碳同位素组成

原油全油及族组成的碳同位素组成特征如表3-4所列。景谷盆地原油及族组成的碳同位素组成具有下列明显的特征：①各族组成碳同位素比值之间的差异相对较小，其最大差值仅为2.9‰，最小的1.7‰，反映出所研究原油的同源性及从烃源岩至储层的极短运移距离等特征；②原油族组成的碳同位素比值从饱和烃至沥青质依次呈现δ¹³C_饱和烃＜δ¹³C_芳烃＜δ¹³C_非烃＜δ¹³C_沥青质的规律。原油的δ¹³C值分布范围为-31.3‰～-32.2‰，呈高负值，与我国淡水湖泊相所产原油的碳同位素组成特征相似，而低于咸水湖相原油（王铁冠、侯读杰、钟宁宁等，1995）。

表3-4　景谷盆地原油稳定同位素组成数据表

2.原油单体烃碳同位素组成

景谷盆地大牛圈断块牛2井原油饱和烃单体烃碳同位素组成分析结果（图3-2）表明：原油样品的饱和烃始于C₁₂，止于C₃₃（其中C₃₀、C₃₁缺失），该样品的饱和烃单体烃碳同位素组成大致呈三段式分布，即从C₁₂至C₁₉，δ¹³C值逐渐变负；C₂₀至C₂₃达到最大负值；C₂₄至C₃₃的δ¹³C值又略有增加（图3-3），大致呈单斜分布。

来源于陆地植物的正构烷烃碳同位素富集¹²C，其δ¹³C值均小于-30‰，随着碳数增加，陆源有机质的δ¹³C值变负。而水生生物则富集¹³C，δ¹³C值的变化范围为-21.5‰～-32.2‰（PDB），浮游动物因主要以浮游植物为食物来源，所以二者的δ¹³C值比较接近。据王新洲等人（1996）的模拟试验，证实淡水藻类随着碳数的增加，碳同位素总体变轻，但在C₂₃以前奇碳数与偶碳数同位素差别明显，偶碳数富含¹²C,C₂₃以后奇碳数与偶碳数的碳同位素组成差别消失，但随着碳数增加，碳同位素值迅速变轻。

景谷原油中正构烷烃随碳数的增加，其碳同位素组成变轻的特征与我国其他湖相成因原油中的正构烷烃碳同位素组成的分布特征是一致的。其原因应该是：

（1）形成湖相原油的烃源岩大多为混合型有机母质，以水生生物为主的腐泥型有机质的碳同位素组成较为偏正，而以陆地植物为主的腐殖型有机质中含有相对较为丰富的¹²C，从而导致这类有机质碳同位素组成偏负。而且，陆相植物的正构烷烃多以高碳数为主峰区，所以，在自然界中，当水、陆不同来源的有机质混合后，经过复杂的物理化学、生物化学作用，所形成的低碳数正构烷烃主要呈现出水生生物的碳同位素组成特征，而高碳数的腐殖型有机质则主要表现出陆生植物的碳同位素组成特征。

图3-2　景谷盆地原油全烃色谱图

图3-3　景谷盆地牛2井原油饱和烃正构烷烃碳同位素组成分布图谱

（2）湖相原油中显示的正构烷烃随碳数增加而变轻的特征也可能继承了其烃源岩中某些占主导地位生烃母质的固有的碳同位素组成特征，而这些生物母质在陆地与湖泊中均可能存在。景谷盆地牛2井原油正构烷烃碳同位素组成以三段式呈现，应该是其原油中有机母质来源较为复杂的反映。

图3-4是景谷盆地牛2井、牛7井原油正构烷烃单体分子碳同位素组成的分布及对比图（据黄第藩等，2003）。图中牛2井原油的分布特征如前所述。牛7井原油正构烷烃碳数分布范围为nC₁₆～nC₃₅，其单体烃碳同位素组成的分布变化相对平缓，δ¹³C值大致在-32.4‰～-30.9‰之间波动。对比牛2井与牛7井原油单体烃碳同位素组成分布特征，可以看出，牛2井原油正烷烃nC₁₉以后的高碳数单体烃碳同位素组成略轻于牛7井原油的，并呈与之基本同步的分布，而nC₁₉之前的低碳数，其单体烃碳同位素组成随碳数下降而呈明显增重的趋势。从总体上看，牛2井原油大多数单体烃碳同位素比值小于-30‰，从原油单体烃碳同位素组成特征来看，景谷盆地的原油主要产自湖相烃源岩，即湖相Ⅰ—Ⅱ型成烃母质。

图3-4　景谷盆地牛2井、牛7井原油正构烷烃单体分子碳同位素组成分布及对比图

从根据表3-4绘成的图3-5中，可以进一步看出，牛7井原油的族组成碳同位素组成比其他各井原油馏分的碳同位素组成相对富集¹³C，即δ¹³C值偏重。大牛圈油区原油族组成碳同位素组成差值相对小以及原油类型曲线异常的分布形态，反映出景谷盆地原油运移途径短、及未熟—低熟油的特点。