第七章烴源巖評價

1、第八章第八章 烴源巖評價烴源巖評價o 教學(xué)目的 掌握烴源巖評價的內(nèi)容及其方法，熟悉烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)o 教學(xué)內(nèi)容 烴源巖評價內(nèi)容 烴源巖評價方法及流程 烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)o 重點及難點 烴源巖評價內(nèi)容及方法 烴源巖是控制油氣藏形成與分布的關(guān)鍵性因素之一。確定有效烴源巖是含油氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)。烴源巖評價涉及許多方面，雖然在不同勘探階段以及不同的沉積盆地，評價重點也有所不同，但是總體上主要包括兩大方面：(l)烴源巖的地球化學(xué)特征評價，如有機質(zhì)的豐度、有機質(zhì)的類型、有機質(zhì)的成熟度；（2）烴源巖的生烴能力評價，如生烴強度、生烴量、排烴強度等 烴源巖：是指能夠生成具有工業(yè)價值油氣流的巖石潛在烴源巖:是指能夠生成但尚

2、未生成具有工業(yè)價值油氣流的巖石有效烴源巖：是指已經(jīng)生成并排出具有工業(yè)價值油氣流的巖石一、烴源巖有機質(zhì)豐度 有機質(zhì)豐度是評價烴源巖生烴能力的重要參數(shù)之一。烴源巖的有機質(zhì)豐度是指單位重量的烴源巖中有機質(zhì)的百分含量。烴源巖有機質(zhì)豐度評價常用有機碳含量、氯仿瀝青“A”、總烴、巖石熱解參數(shù)來加以評價。（一）有機碳含量 有機質(zhì)的豐度常用有機碳來衡量，有機碳是指巖石中與有機質(zhì)有關(guān)的碳元素含量，巖石中的實測有機碳含量是巖石中的剩余有機碳含量。因此，巖石中有機質(zhì)含量與實測有機碳含量有一定的比例關(guān)系，即： 原始有機質(zhì)=K有機碳，其中K為轉(zhuǎn)換系數(shù) o烴源巖中常用殘余有機碳來反映有機質(zhì)含量o方法方法：Hcl剩余剩余高

3、溫燃燒高溫燃燒樣品樣品碳酸鹽碳酸鹽CO2根據(jù)烴源巖有機質(zhì)在生烴、排烴過程中有機碳的質(zhì)量平衡原理，在單位重根據(jù)烴源巖有機質(zhì)在生烴、排烴過程中有機碳的質(zhì)量平衡原理，在單位重量的烴源巖中可得量的烴源巖中可得:根據(jù)以上方程可以推導(dǎo)出原始有機碳含量和恢復(fù)系數(shù)的計算公式：根據(jù)以上方程可以推導(dǎo)出原始有機碳含量和恢復(fù)系數(shù)的計算公式：)1(DKpCC殘源)1(1DKpKc原始有機質(zhì)=K有機碳，其中K為轉(zhuǎn)換系數(shù)演化階段干酪根類型煤成巖階段1.251.341.481.57深成階段末期1.21.191.181.12從有機碳計算有機質(zhì)豐度的轉(zhuǎn)換系數(shù)（Tissot等，1984） 一、烴源巖有機質(zhì)豐度 1.泥質(zhì)烴源巖有機碳

4、含量下限標(biāo)準(zhǔn) 烴源巖是指源巖中有機質(zhì)的生烴量已經(jīng)滿足了源巖本身的吸附而向外排烴的源巖。烴源巖有機碳含量下限值是指單位重量烴源巖中有機質(zhì)生烴量等于巖石的飽和吸附烴量時所要求的有機質(zhì)的含量。因此，烴源巖的吸附量越大，其要求的有機含量下限質(zhì)就愈高，而當(dāng)烴源巖的有機質(zhì)類型愈好，熱演化程度高時，相應(yīng)的有機碳含量下限值就低。對泥質(zhì)油源巖中有機碳含量的下限標(biāo)準(zhǔn)，目前國內(nèi)外的看法基本一致，為0.4%0.6%，而泥質(zhì)氣源巖有機碳含量的下限標(biāo)準(zhǔn)則有所不同 演化階段干酪根類型有機碳（%）未成熟0.20.30.4成熟0.10.20.3過成熟0.050.10.2泥質(zhì)氣源巖有機碳含量下限標(biāo)準(zhǔn)（劉德漢、盛國英等，1984）

5、 一、烴源巖有機質(zhì)豐度 2.碳酸鹽巖烴源巖有機碳下限標(biāo)準(zhǔn) 對于碳酸鹽巖來說，由于其排烴機理比泥巖的更復(fù)雜，目前對其有效烴源巖的有機質(zhì)豐度下限值確定尚未統(tǒng)一。對碳酸鹽巖烴源巖下限標(biāo)準(zhǔn)的確定存在較大的困難：碳酸鹽巖既可作為烴源巖也可作為儲集層，巖石中普遍有瀝青污染，使所測得的有機碳含量失真。 碳酸鹽巖中有機碳含量較低。TOCTOC和S S1 1+S+S2 2只相當(dāng)于泥質(zhì)烴源巖的1/81/81/101/100102030TOC (%)%00.10.20.40.60.81.01.21.52.04.0上揚子地區(qū)P 灰?guī)r樣品數(shù) 5548%29%63%92%上揚子 二疊系554個灰?guī)r平均TOC = 0.43

6、%上揚子 二疊系587個泥質(zhì)巖平均 TOC = 4.52%205個TOC0.4%的樣品平均為0.84%179個TOC0.5%的樣品平均為0.88%561個TOC0.5%的樣品平均為4.72%泥巖烴源巖是灰?guī)r烴源巖的10倍05101520TOC (%)%01358203040上揚子地區(qū)P 泥質(zhì)巖樣品數(shù) 587106420.512%84%4%一、烴源巖有機質(zhì)豐度 010203040TOC (%)%00.51.02.04.06.01015203040礦山梁剖面P2d 泥巖樣品數(shù) 2496%TOC=1.0%4%平均TOC8.42%0102030TOC (%)%00.20.40.60.8123456礦

7、山 梁 剖 面P2d灰 巖樣 品 數(shù) 7TOC=1.0%43%57%平均TOC1.09%010203040生烴潛量 S1+S2 (mg/g)%026102030406080100120廣元礦山梁P2d 泥巖樣品數(shù) 2458%21%6mg/g平均S1+S222.89mg/g中好差很好/極好21%泥巖是灰?guī)r的 8 倍01020304050生烴潛量 S1+S2 (mg/g)%00.512461020304060廣元礦山梁P2d 灰?guī)r樣品數(shù)714%43%6mg/g平均S1+S22.57mg/g中好差43%一、烴源巖有機質(zhì)豐度 一、烴源巖有機質(zhì)豐度 由于我國古生代碳酸鹽巖地區(qū)熱演化程度高，對什么樣的碳酸

8、鹽巖能夠成烴還認識不清，從而更增大了研究難度。 在巖石薄片中已經(jīng)觀察到一些富含藻席的陸棚碳酸鹽巖，瀝青沿層面分布，是沒有外來瀝青的污染，其有機碳含量較高，可能是較好的碳酸鹽巖烴源巖。 對碳酸鹽巖的成烴機理還認識不清一、烴源巖有機質(zhì)豐度 碳酸鹽巖烴源巖有機碳含量下限標(biāo)準(zhǔn)的選擇應(yīng)主要考慮如下幾方面因素： 應(yīng)將油源巖與氣源巖分開考慮，油源巖的有機碳含量的下限標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)比氣源巖高得多。 應(yīng)考慮我國碳酸鹽巖烴源巖的區(qū)域地質(zhì)背景。我國具有極大勘探前景的碳酸鹽巖，主要屬早古生代，集中分布在三大沉積盆地內(nèi)：塔里木盆地，鄂爾多斯盆地與四川盆地。這些碳酸鹽巖的沉積相主要是淺水臺地與斜坡相，尚未發(fā)現(xiàn)真正的盆地相。其有機

9、碳含量低，按國外評價方案，絕大部分屬非烴源巖或差烴源巖，但其中蘊藏了豐富的油氣資源。成為我國尋找大中型油氣田的希望之光。因此，對這套巨厚的碳酸鹽巖地層，可適當(dāng)降低其有機碳下限的含量。 應(yīng)考慮成熟度的影響。我國海相碳酸鹽巖成熟度高，尤其是在早古生代，普遍達生油后期過成熟階段，因此，在不同成烴演化階段，有機碳的下限標(biāo)準(zhǔn)是不同的。模擬實驗結(jié)果表明，對于型與型烴源巖，到干氣階段，有機碳損失量在4060。 應(yīng)考慮有機質(zhì)演化的階段性。一、烴源巖有機質(zhì)豐度 我國碳酸鹽巖油氣源巖有機碳含量下限標(biāo)準(zhǔn) 成烴演化階段鏡質(zhì)體反射率Ro（%）有機碳（%）氣源巖油源巖未成熟-低成熟1.80.060.12烴源巖級別泥質(zhì)巖碳

10、酸鹽巖成熟階段高過成熟階段成熟階段高過成熟階段非烴源巖0.40.160.12.00.81.70.68不同巖石類型烴源巖有機碳含量下限標(biāo)準(zhǔn)一、烴源巖有機質(zhì)豐度 一、烴源巖有機質(zhì)豐度 （二）氯仿瀝青“A” 氯仿瀝青“A”也是評價烴源巖豐度的常用指標(biāo)之一。氯仿瀝青“A”是巖石中用氯仿抽提的可溶有機質(zhì)。國內(nèi)外對氯仿瀝青“A 含量界限也作了大量的統(tǒng)計研究。對我國主要含油氣盆地?zé)N源巖368個氯仿瀝青“A”含量統(tǒng)計分析表明，中位值在0.1%左右（l000ppm），高者可達l%，非烴源巖氯仿瀝青“A”含量低于0.01%。我國主要含油盆地如濟陽、松遼、冀中等，氯仿瀝青“A”含量在0.1%0.4%之間。 一、烴源

11、巖有機質(zhì)豐度 （三）總烴 總烴是指氯仿瀝青“A”族組分中飽和烴與芳香烴之和（以ppm為單位表示）。它不僅是評價有機質(zhì)豐度指標(biāo)，也是判斷烴源巖成熟度指標(biāo)。烴類含量，g/g菲利普貝克Baker挪威大陸架研究所尚慧蕓050很差差差差50100差一般到好100500良好100-250良好良好5001000好250-500好，500豐富好10005000很好最好很好5000少見利用烴含量評價烴源巖比較表（尚慧蕓等） 值得注意的是，氯仿瀝青“A”和總烴含量不僅受烴源巖的受成熟度的影晌，排烴條件以及實驗分析條件都有一定影響。它們一般在氣源巖和未成熟以及過成熟階段的烴源巖都是偏低的 一、烴源巖有機質(zhì)豐度 （四

12、）巖石熱解參數(shù)一、烴源巖有機質(zhì)豐度 二、有機質(zhì)的類型 有機質(zhì)類型是評價烴源源生烴能力的重要參數(shù)之一。通過干酪根和可溶有機質(zhì)的有機巖石學(xué)與有機地球化學(xué)方法評價具體烴源巖有機質(zhì)的母質(zhì)類型。 0.00.10.20.30.40.00.51.01.52.0O/CH/C 型 型 型 型12Ro=0.5%Ro=1.0%東濮凹陷沙一段干酪根元素范氏分布圖分析項目腐泥型腐殖腐泥型腐泥腐殖型腐殖型氯仿瀝青A飽和烴,%406020402030517芳香烴,%15255155151022飽和烴/芳烴31311.60.50.8非烴+瀝青質(zhì),%2040405050606080(非烴+瀝青質(zhì))/總烴0.31131334.5

13、飽和烴峰型特征前高單峰型前高雙峰型后高雙峰型后高單峰型主峰碳數(shù)C17、C19(nC21+nC21)/(nC28+nC29)2.01.52.011.51.21.5OEP1.20.91.22實例松遼盆地下白堊統(tǒng)青一段東營凹陷下第三系沙三段陜甘寧盆地上三疊統(tǒng)長三段陜甘寧盆地下侏羅統(tǒng)延安組中國中、新生代油（氣）源巖有機質(zhì)類型劃分表 二、有機質(zhì)的類型 海相與陸相原油碳同位素的比較（廖永勝，1982）-33-31-29-27-25-2313-33-31-29-27-25-23-33-31-29-27-25-23南海湛江凹陷漸新統(tǒng)南海西南凹陷中新統(tǒng)東營凹陷漸新統(tǒng)大慶油田白堊系陸相第三系原油海相第三系原油C1

14、3C13C陸相原油海相原油過渡相原油規(guī)則甾烷與有機質(zhì)來源關(guān)系圖當(dāng)C27甾烷占優(yōu)勢時則為偏腐泥型有機質(zhì)，而C29甾烷占優(yōu)勢時則為偏腐植型有機質(zhì)，藻類生源的輸入也有影響。 三、有機質(zhì)的成熟度 烴源巖有機質(zhì)成熟度是衡量烴源巖實際生烴能力的重要指標(biāo)之一，是評價一個地區(qū)或某一烴源巖系生烴量及資源前景的重要依據(jù)。表征烴源巖成熟度已有多種的指標(biāo)，如光學(xué)的、化學(xué)的和生物標(biāo)記物的等多方面的參數(shù)，其中鏡質(zhì)體反射率(Ro)、熱解峰頂溫度(Tmax)是常用的成熟度指標(biāo)。 圖9-16 蘇北盆地阜寧組烴源巖熱演化剖面圖油氣演化階段鏡質(zhì)組Ro（）瀝青組Ro（%）來源于型與型瀝青質(zhì)來源于型瀝青質(zhì)未成熟0.55.01.306.

15、507.0三、有機質(zhì)的成熟度 孢粉顏色及熱變指數(shù)孢粉顏色及熱變指數(shù)有機質(zhì)顏色變化有機質(zhì)顏色變化 61i61ininiaiSCI其中，ai為孢粉顏色級別；ni某一顏色級別的點數(shù)。顯微鏡下觀察到的顏色由淺黃、黃、深黃、棕、深棕和黑色變化分為1到5個級別。 三、有機質(zhì)的成熟度 有機質(zhì)成熟度標(biāo)尺（LOM）與其它成熟度指標(biāo)的關(guān)系褐煤，1次煙煤，2高揮發(fā)性煙煤，3中揮發(fā)性煙煤，4低揮發(fā)性煙煤1半無煙煤2無煙煤三、有機質(zhì)的成熟度 干酪根顏色變化干酪根顏色變化牙形石的顏色牙形石的顏色干酪根熱解法（干酪根熱解法（Tmax） 用熱解法研究有機質(zhì)成熟度主要應(yīng)用兩個參數(shù)，即產(chǎn)率指數(shù)（S1/S1+S2）和干酪根熱解烴峰

16、頂溫度（Tmax）。隨著巖石埋深增加溫度升高，生成的烴類總量不斷增加，S1/S1+S2連續(xù)增大。由于熱穩(wěn)定性小的物質(zhì)在較低溫度下已裂解，殘留下來的物質(zhì)為熱穩(wěn)定性較高的干酪根，造成Tmax不斷向高溫位移，Tmax隨深度變化并出現(xiàn)較明顯的拐點，故有助于劃分演化階段 三、有機質(zhì)的成熟度 有機質(zhì)的熱演化階段劃分表 演化階段 不同階段生成物鏡質(zhì)體反射率（Ro）熱解峰頂溫度(Tmax) 未成熟 生物氣，未熟重油 0.5 2.0 500三、有機質(zhì)的成熟度 生物標(biāo)志化合物常用于研究成熟度的指標(biāo)有正構(gòu)烷烴奇偶優(yōu)勢（OEP）和碳優(yōu)勢指數(shù)( CPl)、異戊二烯類烷烴、甾、萜類化合物等 生物標(biāo)志化合物顯示的成熟度指標(biāo)

17、 三、有機質(zhì)的成熟度 四、烴源巖的生烴能力綜合評價 烴源巖的有機質(zhì)豐度、類型和熱演化程度是反映烴源巖有機質(zhì)本身地球化學(xué)特性的重要指標(biāo)，但是要綜合評價盆地中烴源巖層系的生烴能力，還必須將烴源巖的研究與沉積盆地的形成、演化歷史、與非烴源巖系的相互關(guān)系結(jié)合起來。這就不僅用有機地球化學(xué)的分析方法來測定它們的生烴特性，而且用地質(zhì)研究方法、盆地模擬方法來對生烴量以及其平面的展布及變化進行定量評價 定量評價烴源巖生烴量的方法有很多，烴源巖的生烴強度是烴源巖生烴能力評價的一個重要指標(biāo)，它是單位面積內(nèi)烴源巖的生烴量。四、烴源巖的生烴能力綜合評價 目前，國內(nèi)外計算烴源巖生烴強度方法比較多，如“瀝青A”，“總烴法”

18、、“熱解法”、“蒂索法”、“干酪根元素法”、“三T法”、“有機碳產(chǎn)烴率法”等，這些方法從原理上可以歸納為化學(xué)動力法與成因體積法兩大類?；瘜W(xué)動力法是以干酪根降解的化學(xué)反應(yīng)建立油氣生成數(shù)學(xué)模型，根據(jù)干酪根的活化能、頻率因子和古地溫模擬計算烴源巖有機質(zhì)的產(chǎn)烴率。成因體積法是在模擬實驗的不同類型有機質(zhì)的產(chǎn)烴率曲線圖版基礎(chǔ)上，通過烴源巖埋藏史、熱演化史恢復(fù)的TTI-Ro值來確定烴源巖有機質(zhì)的產(chǎn)烴率，然后根據(jù)實際烴源巖的厚度、有機碳含量等參數(shù)計算生油、生氣強度。 四、烴源巖的生烴能力綜合評價 評價油氣資源量是根據(jù)容積法原理，利用烴源巖的厚度、有機碳含量和有機質(zhì)的油氣產(chǎn)率等主要參數(shù)來計算單位面積內(nèi)的烴源巖生

19、烴強度。 orgorgDKCSHQ式中：Q烴源巖生烴量；H烴源巖厚度；烴源巖的巖石密度；S烴源巖的分布面積Corg烴源巖的殘余有機碳含量(%)；Dorg有機碳的產(chǎn)烴率(kg/t)；K有機質(zhì)的恢復(fù)系數(shù)；四、烴源巖的生烴能力綜合評價 在成因體積法中，烴源巖的厚度、殘余有機碳含量、有機碳的油氣產(chǎn)率以及總產(chǎn)烴率在評價地區(qū)內(nèi)按照某規(guī)律變化的，往往不能由一個確定值來代表，即屬于隨機變量。 在勘探程度較低的地區(qū)，通常采用三角分布來描述烴源巖各隨機變量的概率分布 其其它它 )()( )()()(022cxbbcacxcbxaacabaxxf xccxbbcacxcbxaacabaxaxxF . )()(. )()( )(0120120密度函數(shù) 分布函數(shù) 根