《石油地質(zhì)綜合研究方法》課件08-油源對比評價方法

1、第7章 油源對比評價方法 一、油源對比原理及影響因素二、油源對比參數(shù)選擇原則三、油源對比方法及實例四、實際油源對比過程中的對比流程油源對比評價方法 1 油源對比原理： 1）由同一油（氣）源和同種沉積環(huán)境演化條件下產(chǎn)生的油（氣）在化學組成上有其相似性； 2）非同源油（氣）則表現(xiàn)出較大的差異。依靠地質(zhì)和地球化學證據(jù)，確定石油和源巖間成因聯(lián)系的工作。一、油源對比原理及影響因素油源對比的兩個方面： 1）油(氣)與源巖之間的對比； 2）不同儲層中油氣之間的對比。 通過對比研究可以搞清含油氣盆地中石油、天然氣、源巖之間的成因聯(lián)系，油氣運移的方向和距離以及油氣的次生變化。從而進一步圈定可靠的油源區(qū)，確定勘探

2、目標，有效地指導油氣的勘探和開發(fā)工作。結果：干酪根、瀝青與來自該層系的油氣有著親緣關系； 化學組成上也必然有著某種程度的相似性。 然而，由于油氣形成的漫長性和本身的可流動性，在運移、聚集甚至儲層中都會經(jīng)歷一系列的變化。這樣就會模糊甚至完全掩蓋這些原生的相似性，從而增加了對比的多解性和復雜性。干酪根石油天然氣圈閉中的油氣源巖中的瀝青運移殘留2 影響油源對比的因素: （1）源巖樣品中可能含有運移來的石油，它們不代表原生烴類。 是否為原生瀝青可以通過研究其與源巖中干酪根的成熟度、同位素組成及熱解生物標志物的相關性加以確認。 （2）大多數(shù)油源對比要求源巖瀝青與石油樣品在熱成熟度上相同或相似，但石油的次

3、生熱蝕變或烴類運移后，源巖的繼續(xù)埋深都會掩蓋這一特征。（5）多套烴源巖層的存在也會給對比帶來困難。（3）石油常是源巖厚剖面生成運移出物質(zhì)的混合物，如果所研究的源巖樣品不能代表生成這種石油的剖面的混合成分，就會導致錯誤的結論。（4）運移可能貫穿石油生成的整個過程，所以即使同一儲層中的石油成分在不同位置可能也不同。 成功的油源對比，必須了解石油的成因、排出、運移和圈閉的過程，以及石油分子在此過程的組成變化。油源對比是用地球化學方法解決地質(zhì)問題，它涉及盆地演化歷史和盆地構造特征，為此一個油源對比項目的完成，需要地質(zhì)學家和地球化學家密切合作。 二、油源對比參數(shù)選擇原則油源對比的基礎是受地質(zhì)資料支持的化

4、學相關性。為此，合理地選用對比參數(shù)，并綜合各種地質(zhì)及有機地化資料是十分必要的。 盡管在對比中可能使用多種技術，但基本前提假設是一樣的，即對比指標在所有非成因過程中保持不變，換句話說某一特定參數(shù)只與成因有關，對于有相同起源的有機物具有唯一性，且容易測定。這是解釋油源對比資料的理論基礎，一旦忽略，必將造成源巖判斷的錯誤。所以參數(shù)選擇必須確定成因與非成因參數(shù)。有四種基本的作用影響石油的化學組成：為此對比參數(shù)主要選擇既可反映母源輸入和成熟度水平，又在運移和次生變化中保持穩(wěn)定的參數(shù)。母源的輸入成熟度運移次生變化成因性的非成因性的對比參數(shù)的選擇原則：選擇在演化、運移和次生變化中較穩(wěn)定的特征化合物，尤其是那

5、些能夠直接反映原始有機質(zhì)特征的化合物作為對比參數(shù)。 生物標志化合物正是具備這些特點的化合物。目前生物標志化合物，尤其是其中的甾類、萜類已廣泛地用于油源對比。不同類型的油氣采用不同的對比參數(shù)。 例如油油對比可用C15+-烴類的分布型式，而油疑析油則主要對比其輕烴(C1-C10)組分，油氣對比中同位素起著重要的作用。為了減少次生因素的干擾，盡量少采用有機化合物的絕對濃度，而應采用系列化合物的分布型式及相對比值 如原油中姥鮫烷與植烷及釩卟啉與鎳卟啉比值等都可作為有效的對比參數(shù)。各種參數(shù)的綜合對比。 單一參數(shù)總有其局限性。因此，任何對比都應選用幾種參數(shù)組合進行。當然不是越多越好，而是因物而宜，因地而宜

6、，合理地選取，恰當?shù)亟M合，并且充分考慮地質(zhì)構造、巖相等多方面資料，才能得出合乎實際的判斷。廣泛地采用數(shù)理統(tǒng)計方法和計算機應用的成果科學地定量地研究對比參數(shù)之間的相關性。 油源對比的方法較多: 生物標志化合物的對比、碳同位素對比及其它方法的對比等。 但普遍公認的主要方法是以生物標志化合物的對比為主，結合其它的對比方法。三、油源對比方法及實例油源對比一般工作程序地質(zhì)史樣品分析熱演化程度有機母質(zhì)油氣運移油氣次生變化油-油對比元素分析同位素分析化合物分子分析烴源巖演化以地球化學分析為基礎的油源對比地球化學油源配對綜合進行地質(zhì)和地球化學油源對比區(qū)分成因和非成因作用1原始譜圖的對比 主要有生物標志化合物原

7、始譜圖對比、系列參數(shù)對比和相對豐度系列對比。 比較這三種對比方法，把烴源巖和原油的原始譜圖進行對比是最為有效的一種方法。1原始譜圖的對比 用原始譜圖進行油源對比，主要是對烴源巖和原油的甾萜譜圖進行目測，看兩者的相似程度，并根據(jù)反映原始有機質(zhì)特征的化合物進行判斷油源。 這種方法對油源對比來說，較為可靠，但工作量較大，需要對每張烴源巖甾萜譜圖進行分析和研究。 不同層位的烴源巖甾萜譜圖不同，同一層位的烴源巖在不同的深度其譜圖也有差別。 因此，采用這種方法需要不同層位或同一層位的不同深度的大量譜圖。1原始譜圖的對比MB原油與NNU-006井烴原巖（3070m，J1）飽和烴色譜對比圖1原始譜圖的對比勝北

8、次凹七克臺組湖相泥巖與第二類原油甾烷萜烷色質(zhì)對比圖 1原始譜圖的對比西部弧形帶第四類原油與臺參2井烴源巖對比 2生物標志物參數(shù)對比 生物標志化合物具有特殊的分子骨架、化學性質(zhì)穩(wěn)定，能夠提供較多的母源信息，可有效地進行油源對比。 西部弧形帶第一類原油與勝南次凹和勝北次凹烴源巖甾萜參數(shù)對比圖 對比曲線：南土爾蓋盆地原油及源巖Pr/Ph與C29甾烷20S/ （20S+ 20R）關系 散點圖：寒武系連同晚震旦統(tǒng)和下奧陶統(tǒng)黑土凹源巖： TA-DS60%; 24Nordia0.3中上奧陶統(tǒng)源巖： TA-DS30%; 24Nordia0.253碳同位素對比 石油、瀝青和干酪根的同位素成分之間的關系，是一個性

9、質(zhì)特殊的對比參數(shù)。它的重要性在于將石油和可能烴源巖中的干酪根和瀝青直接聯(lián)系起來。使用最多的參數(shù)是碳同位組成即13C。當原始有機質(zhì)和熱演化條件相同時，油與源巖之間的碳同位素組成是可比的。 1）烴源巖熱分解使產(chǎn)物中碳同位素較殘余物中碳同位素輕。 2）同層瀝青中的碳同位素一般要比干酪根中的輕，但13C值的差不會大于2-3。 3）石油13C值與瀝青的相同或稍輕，差異也不會大于2。大量的統(tǒng)計資料表明了這樣的規(guī)律，即： 13C干13C瀝13C油 13C干13C瀝青質(zhì)13C非烴13C芳烴13C飽和烴。南土爾蓋盆地原油與烴原巖的Pr/Ph與同位素分布特征對比 吐哈盆地烴源巖碳同位素特征分類圖 碳同位素組成被一

10、些研究者用來定量評價兩種源巖的大致貢獻。當油藏的石油被確認存在兩個油源，且兩個油源間，及油源和石油間在碳同位素組成上有較大差別時，可以用以下公式計算其中一種源巖對油藏貢獻的百分比X（Bailey等，1990）。這種定量法只是一種估算，并且要求石油和源巖的熱成熟度大致相同。13C油（100）=13C源巖-1（X）+13C源巖-2（100-X） 用碳同位素比值計算混源比： 4輕烴(C1C10)組成 作為油氣源巖和瀝青中主要組成的烴類特征自然也是最重要的對比參數(shù)。根據(jù)對比的對象不同。可分別利用其中的輕烴和重烴、飽和烴和芳香烴、正構烷烴和異構烷烴以及多環(huán)環(huán)烷烴(甾萜類)來進行對比。此外，一些非烴類化合

11、物和穩(wěn)定同位素也可用于油源對比。本節(jié)將簡單介紹一下目前廣泛采用的一些對比參數(shù)。這些參數(shù)有的適合于油油對比，有的適用于油源對比。 輕烴(C1-C7)組成對比包括： 1）比值對比 2）絕對烴濃度進行對比。 單組分的濃度對比是用C1C7各種化合物(正構烷烴，異構烷烴和芳香烴)的絕對濃度來進行對比。由于影響這種濃度的因素很多，所以其應用有一定局限性。 配對成分是將化學結構和沸點相同(近)的烴類成分配對。用每對中的各組分的濃度比值進行對比。相似系數(shù)主要用于天然氣，凝析油、原油的對比石油全烴氣相色譜圖輕烴nc17nc7nc6nc5 Williams在對比威林斯頓盆地原油和烴源巖時，采用了C4C7汽油餾分中

12、直鏈烷烴、支鏈烷烴以及環(huán)烷烴的相對含量組成，繪制了三角圖，直觀地反映了各類石油及其烴源巖的聯(lián)系(圖)。 威林斯頓盆地石油分類1.溫尼伯頁巖 2.巴肯頁巖 3.泰勒頁巖 大王北地區(qū)原油庚烷值和石蠟指數(shù)相關圖 英雄灘油田大王北和大65 中等分子量烴的組成是油油對比的有效參數(shù)，石油的全烴色譜圖可以直接進行對比，以確定各組石油的相關關系。研究表明中等分子量的異構烷烴和烷基化合物在某種程度上具有母源意義，其指紋特征可以用來區(qū)分不同沉積相帶的烴源巖生成的油氣。通常選用一系列具有相似物理化學特征的中等分子量烴化合物對的比值，投影在極坐標圖中，比較樣品投影圖的相似程度，以確定其成因關系。常用參數(shù)如下： 5中等

13、分子量烴（ (C8C17) ）的組成（a）2-甲基庚烷/3-甲基庚烷（b）2-甲基辛烷/3-甲基辛烷（c）2-甲基壬烷/正丙基環(huán)己烷（d）2，6-二甲基壬烷/3-甲基壬烷（e）正戊基環(huán)己烷+4-甲基葵烷類/2-甲基十一烷（f）3-甲基十一烷/2-甲基十一烷（g）3-甲基十二烷/4-甲基十二烷（h）2，6，10-三甲基十二烷/C5取代葵烷類（i）正壬基環(huán)己烷+7-甲基十五烷 +6-甲基十五烷/2-甲基十五烷（j）3-甲基十六烷/2-甲基十六烷 獅子溝 南烏斯 油砂山 七個泉 咸水泉 南翼山abcdefghij 右圖是我們對柴達木盆地西部第三系石油進行全烴色譜分析之后所做的指紋星狀圖。從圖中可以看

14、到，獅子溝、油砂山、七個泉和南烏斯石油具有相似特征，表明其具有相同的源巖。而南翼山和咸水泉則與它們具有不同的組成特征，反映其源巖的地球化學特征不同。 正構烷烴是油氣的主要烴類組成，可作為油氣成熟度和有機質(zhì)來源的標志，同時也可作為油氣對比的“指紋”化合物。它在油油和油源對比中得到了廣泛的應用。6 C15+正構烷烴 正構烷烴的碳數(shù)分布范圍、主峰碳數(shù)、特別是碳數(shù)分布型式是十分有用的參數(shù)。 常根據(jù)正構烷烴氣相色譜圖計算單個組分的百分含量，以碳數(shù)為橫坐標，百分含量為縱坐標，繪出碳數(shù)分布曲線圖。 一般來講具有親緣關系的油氣常有相似的分布曲線。 Williams（1974）對威利斯頓盆地三種類型石油和三套可

15、能烴源巖層應用正構烷烴做的對比圖，對比結果與其它指標具有很好的一致性。威利斯頓盆地石油和烴源巖抽提物C15+正構烷烴對比圖（Williams，1974） 應該指出，由于正構烷烴對細菌降解和熱力作用最為敏感，并在一定程度上受運移影響，所以正構烷烴指標一般只對低中等成熟度，生物降解不明顯的原油才有較好的效果。四、實際油源對比過程中的對比流程1 ）了解采油廠原油生產(chǎn)情況： 不同開發(fā)井開采的層位不同，有的是單層開采，有的是多層合采。2）根據(jù)生產(chǎn)井具體情況選擇需要的鉆井和層位。 盡量選取單層開發(fā)井進行采樣。3）專用原油取樣瓶取樣，密封。4）及時送實驗室進行相關分析。1 原油樣品采集原油常用分析項目包括：

16、（1）原油輕烴分析；（2）族組分分離與定量；（3）原油與族組分碳同位素比值分析；（4）飽和烴（芳香烴）氣相色譜分析；（5）飽和烴（芳香烴）氣相色譜-質(zhì)譜分析；2 烴源巖樣品采集1 ）了解探井/評價井取心資料 主要弄清楚那些鉆井取到了烴源巖所在層位的樣品，了解取心巖性，挑出有灰色、灰黑色、黑色泥質(zhì)巖、灰質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r等可能的烴源巖的取芯段。 記錄井名、取芯筒次、取心深度。2）設計采樣計劃 根據(jù)鉆井取心情況確定的井名、取心筒次、取心深度，選取需要取心的鉆井，列出井名、取心筒次、取心深度。2 烴源巖樣品采集3）到巖心庫取樣 根據(jù)設計選取相應鉆井、取心筒次和取心深度選取所需樣品。 如果需要

17、可以對巖心照相以備用。 取樣帶上寫清楚井名、深度、顏色巖性；如果需要可以注明所含生物化石情況、有無裂縫、單層厚度情況等。3 砂巖瀝青樣品采集1 ）了解探井取心資料 主要弄清楚那些探井取到了目的層位的砂巖樣品，了解其含油氣情況：熒光、油跡、油斑、油浸、含油、富含油。 記錄井名、顯示段取芯筒次、取心深度。2）設計采樣計劃 盡量選取含油程度高的樣品，沒有油氣顯示的最好不取。根據(jù)探井取心情況確定的井名、取心筒次、取心深度，選取需要取心的鉆井，列出井名、取心筒次、取心深度。3 砂巖瀝青樣品采集3）到巖心庫取樣 根據(jù)設計選取相應鉆井、取心筒次和取心深度選取所需樣品。 如果需要可以對巖心照相以備用。 取樣帶

18、上寫清楚井名、深度、顏色巖性；如果需要可以注明所含生物化石情況、有無裂縫、單層厚度情況等。4 油源對比步驟劃分原油類型油源對比臺北凹陷西部原油類型與分布 原油類型和油源分析 不同類型原油的分布類原油及油砂抽提物色譜質(zhì)譜圖 1 原油類型與油源類原油-煤系油主要特征：RC27和RC28含量低、RC29含量高，呈反“L”型。Tm含量遠大于Ts含量。三環(huán)萜含量和伽馬蠟烷含量極低。 22S-17(H),21(H)-升藿烷含量大于22R-17(H),21(H)-升藿烷的含量。m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217類原油及油砂抽提物色

19、譜質(zhì)譜圖 主要特征：RC27含量較高，但仍具有RC29優(yōu)勢，RC27、RC28和RC29呈“V”字型。Tm的含量略大于Ts的含量。三環(huán)萜含量和伽馬蠟烷含量低。22S-17(H),21(H)-升藿烷略大于22R-17(H),21(H)-升藿烷。類原油特征與油源類原油湖相油特征，油源為七克臺組泥巖m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217類原油及油砂瀝青色譜質(zhì)譜圖類原油m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217主要特征：各種甾烷和萜烷化合物的峰高（即化合物的含量）具有過渡特征。主要表現(xiàn)為類原油與類原油相混合的特點。Tm/Ts平均值介于、類之間

20、。三環(huán)萜含量低、伽馬蠟烷含量較低、RC27和四環(huán)萜含量較高 。不同地區(qū)C29S/（R+S）和C29/（+）關系圖 類原油及油砂抽提物色譜質(zhì)譜圖 主要特征：RC27含量占優(yōu)勢，RC28含量最低。三環(huán)萜與霍烷呈雙峰分布，四環(huán)萜烷含量較高，伽馬蠟烷含量極低。 Tm含量大于Ts含量。22S-17(H),21(H)-升藿烷含量略大于22R-17(H),21(H)-升藿烷。J2s泥巖三環(huán)萜含量高 類原油三間房組泥巖所生m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217紅南4 J2sm/z=191m/z=217類原油樣品主要分布在魯克沁地區(qū)，包括

21、魯8井（T2k2）、玉西1井（T2k2）以及勝北地區(qū)的勝北10井（J2q。三環(huán)萜烷有一定的含量，三環(huán)萜烷/五環(huán)萜烷平均值為0.290；蠟烷含量較高，蠟烷/霍烷C31R平均值高達11.93；RC27、RC28、RC29呈“/”分布；這一點是與侏羅系原油最顯著的不同。類原油及油砂抽提物色譜質(zhì)譜圖 類原油類原油以魯8井（J2x）、魯10井（J2q）、火301（J2s）為代表。這類原油與前三類原油的主要區(qū)別也是三環(huán)萜含量較高，三環(huán)萜/五環(huán)萜在0.540.76；與類原油的主要區(qū)別是蠟烷含量較高，蠟烷/霍烷C31R平均值為2.35；與類原油的主要區(qū)別是該類原油在m/z=217的特征譜圖上，RC27、RC2

22、8、RC29呈“L”型分布。 類原油及油砂抽提物色譜質(zhì)譜圖 類原油類原油來源于石炭系泥巖 魯東5井石炭系泥巖與類原油色質(zhì)對比圖 類原油來源于石炭系泥巖 C灰色泥巖C灰色泥巖2 各類型原油平面分布圖 KYDX原油地球化學特征及油源對比 原油的地球化學特征原油物性特征原油地球化學特征油源對比甾萜原始譜圖的分析與對比 對比參數(shù)的對比碳同位素對比 KYDX原油族組成特征原油地球化學特征生物標志物特征原油地球化學特征PB103 J2sPB103 J2sS251 J2sS251 J2sS251 J2sabcdY605 KY605 KY605 KefS401 KS401 KS401 Kghm/z=217m/

23、z=191原油基本特征原油地球化學特征特征參數(shù)第一類原油第二類原油第三類原油第四類原油分布范圍平均值分布范圍平均值分布范圍平均值分布范圍平均值正烷烴主峰碳C10C15C14.5C10C21C14C10C19C13.3C16C16Pr/Ph4.07-5.274.532.31-3.323.002.85-5.153.910.88-1.281.08RC27/RC290.08-0.120110.62-0.760.670.31-0.470.370.52-1.040.37RC29%73.4-85.478.343.5-47.546.452.8-66.059.337.0-48.942.91RC27/ RC280

24、.43-0.580.511.26-1.411.340.67-2.911.330.98-1.561.27C27(R+S)/RC290.14-0.190.150.45-0.650.540.13-0.450.300.25-0.350.30(孕+升孕甾)/RC290.10-0.180.120.08-0.100.090.06-0.170.122.22-2.752.49三環(huán)萜/五環(huán)萜0.08-0.140.110.04-0.670.050.07-0.120.092.79-4.093.44蠟烷/霍烷C31R0.04-0.060.050.25-0.300.270.07-0.1801.40.96-3.902.43

25、蠟烷/霍烷C300.012-0.0140.0120.044-0.06500.0560.016-0.0420.0320.028-0.1410.085Tm/Ts2.27-3.372.691.09-1.241.161.46-2.081.840.77-1.521.15生物標志物特征原油地球化學特征生物標志物特征原油地球化學特征0.400.450.500.550.600.650.700.750.800.850.900.300.350.400.450.500.550.600.650.70C29S/(R+S)C31S/(R+S)未成熟成熟未成熟成熟生物標志物特征原油地球化學特征甾萜原始譜圖對比油源對比Y6-

26、8 原油 Em/z=217Y6-8 原油 Em/z=191Y6-8 原油 Em/z=217Y6-8 原油 Em/z=191a0a1b0b1甾萜原始譜圖對比油源對比源巖與原油甾萜相關系數(shù)分析油源對比甾烷層位巖性描述果1井葡北103井雁6-4井雁6-8井果1井J2s原油1葡北103井J2s原油0.99271雁6-4井E原油0.97540.98961雁6-8井E原油0.97860.98950.99441陵深1井J1黑色泥巖0.88940.86530.87560.8795陵深1井J2x煤0.80970.83950.88510.8768臺參2井J2s灰黑色泥巖0.74250.79030.82710.8129葡北102井J2q深灰色泥巖0.72870.76870.8180.788萜烷層位巖性描述果1井葡北103井雁6-4井雁6-8井果1井J2s原油1葡北103井J2s原油0.99471雁6-4井E原油0.99840.99611雁6-8井E原油0.99680.99560.99841陵深1井J1黑色泥巖0.96240.9570.95930.9512陵深1井J2x煤0.96310.9464