ISOTOPIC CHARACTERIZATION AND GENETIC ORIGIN
OF CRUDE OILS FROM GULF OF SUEZ AND WESTERN
DESERT FIELDS IN EGYPT *

ABD EL SAMIE, S.G.

Siting and Environmental Department, National Centre for Nuclear Safety
and Radiation Control, AEA, Cairo, Egypt.

Key words: Crude oil, Carbon isotope, Thermal maturation,
Gulf of Suez, Western desert.

التوصيف النظائرى للبترول الخام وأصل تكونه بحقول خليج
السويس والصحراء الغربية بمصر

سوسن جمال عبد السميع

خلاصـــة

استخدم نظير الكربون-13 فى تحديد الصفات المميزة لبعض عينات من البترول الخام فى منطقتى خليج السويس والصحراء الغربية بمصر من حيث تخلق المواد الهيدروكربونية ودرجة النضج الحرارى تبعاً لصخور المنشأ.

أوضحت الدراسة أن النتائج النظائرية لعينات البترول لكلا المنطقتين تقع بين -29.62
و -24.11‰ حيث تصل القيمة الوسطية لـ δ¹³C الى -28.6‰ مميزاً لعينات خليج السويس و-26.4‰ مميزاً لعينات الصحراء الغربية، اى بمعدل اختلاف يتراوح بين 2.5 : 3‰ دون تداخل بينهما ويعزى ذلك الى عدة عوامل وهى اختلاف أصل المواد العضوية المكونة له والعوامل المؤثرة على بيئة الترسيب والدفن والذى يمكن أن يعزى إلى: 

-     يرجع المكون الأساسى السائد لمعظم زيوت البترول المستخرجة من خليج السويس الى الطحالب والمتعلقات التى ترسبت فى بيئة بحرية ذات بصمة نظائرية شحيحة. ويتميز البترول المستخرج من القطاع الشمالى والأوسط لخليج السويس بشح نظائرى وارتفاع فى نسب الكبريت وانخفاض فى درجة الـ API ودرجة النضج الحرارى ونسبة 1 ≥ Pr/Ph بينما يزداد قليلاً الكربون-13 بنسبة 0.5‰ وكذلك درجة الـ API ودرجة النضج الحرارى للبترول المستخرج من القطاع الجنوبى لخليج السويس. وبالرغم من ذلك قد يرجع معدل انخفاض درجة API والنضج الحرارى لمعظم الزيوت البترولية لخليج السويس إلى الارتفاع المفاجئ لدرجة الحرارة المصاحبة لعملية الانشقاق الأرضى (تكون الخليج) الى دفع وإسراع عملية انبثاق المواد الهيدروكربونية من صخور المصدر قبل اكتمال عملية النضج.

-     وعلى عكس ذلك، وجد ان الاصل السائد ( فيما عدا بعض الحيود) للزيوت المستخرجة من الصحراء الغربية قد تكونت من النباتات النامية فى البيئة الارضية والتى دفنت على اعماق جيولوجية عميقة وهى ذات اغناء نظائرى للكربون-13. وتتميز العينات البترولية بالصحراء الغربية بإحتوائها على برافينات شمعية، شحيحة فى نسب الكبريت، مرتفعة فى نسب 1≤ Pr/Ph وكذلك درجة الـ  APIلها درجة نضج عالية. وترجع هذه الصفات الى طول فترة الدفن ودرجة الحرارة المؤثرة على المواد النباتية المترسبة والتى أدت الى تحول المركبات الهيدروكربونية الى درجة عالية من النضج الحرارى الذى يمكن عندها انفصال الهيدروكربونات الخفيفة (الغازات) عن المكونات الثقيلة للبترول وذلك قبل انبثاقها من صخور المصدر. 

وبناء على ذلك، يمكن اعتبار قيم الكربون-13 لكلا المنطقتين قيماً مرجعية ممثلة لبيئتى ترسيب ودفن مختلفتين وتمثل القيم الوسطية اختلاط بين البيئتين، حيث يمكن الرجوع الى هذه القيم للمقارنة والتعرف على مصدر الخامات المستخرجة من الأماكن الأخرى ذات الظروف المماثلة وقد تمت مضاهاة ذلك من خلال الأبحاث السابقة.

ABSTRACT

Stable carbon isotopes were used to asses the general characteristics of the western desert and Gulf of Suez crude oils in accordance with hydrocarbon generation, source rocks, thermal gradient and maturation level. The carbon isotopic results of all the analyzed oil samples in both areas lie in the range from -29.62 to -24.11 ‰. The av. d ¹³C values in the Gulf of Suez reaches about -28.6‰ and -26.4‰ in western desert. It was accounted a marginal difference between the two areas by about 2.5 : 3‰ in carbon-13 isotope of the whole oil indicated two distinct oil types of different organic input and varies in the depositional environment. It was found that Gulf of Suez oils are dominated by marine organic matter (plankton algae) deposited in saline environment. The derived oils from the northern and central provinces of the Gulf are isotopically light, higher in sulfur content, lower in API gravity degree and have Pristane/Phytane (Pr/Ph) ratio less than or equal one (Pr/Ph ≤ 1). In the southern province, about 0.5‰ isotopic enrichment was recorded in the produced oils from shallower depths, associated with gradual increment in API and maturity level as thermal gradient increase. However, low API gravity degree and less maturity of the Gulf of Suez oils could be related to the rifting temperature that forced and accelerated the expulsion rate and hydrocarbon generation prior reaching higher maturation levels. On the other hand, the produced oils from the western desert fields belong mostly to terrestrial organic debris (with minor marine fragment in some basins) deposited at deeper geological formations. It is characterized by isotopic enrichment, paraffinic waxy oils, low in sulphur content, have Pr/Ph ≥ 1, high in API gravity and maturity level. Hydrocarbon generated from the western desert fields has been controlled by time–temperature effect in the source rocks and reservoirs where the humic organic matter are affected by high temperature over longer period of time during the burial history, where the oil kitchens are deep and thermally high that are capable for generating highly mature oil. This could enhance segregation of light hydrocarbon from the heavier oil molecules prior oil expulsion and hydrocarbon generation.

These constant differences in burial history and organic matter influx specifying each area are the reason of the restricted isotopic results for each one. The deviation of oil characteristics from one environmental condition to the other reflects a mixing of those cases. This clear evidence of ¹³C isotopic signature implies easier specification of oil origin that could be used in other locations.