第11章烴源巖評價

烴源巖評價教學(xué)目的

掌握烴源巖評價的內(nèi)容及其方法，了解烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)。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)重點及難點

烴源巖評價內(nèi)容及方法從原理上，任一巖石都會或多或少含有有機(jī)質(zhì)，因而都會有生成或者具有生成一定數(shù)量油氣的能力，但他們并不都是烴源巖，只有對成藏作出過貢獻(xiàn)的才能成為烴源巖。但從應(yīng)用上，商業(yè)性（工業(yè)價值）的油氣藏本身是一個隨油價及勘探開發(fā)技術(shù)而變化的概念。同時，當(dāng)對一個新區(qū)進(jìn)行早期地球化學(xué)研究時，人們往往事先并不知道某一地層是否已經(jīng)生成并排出過商業(yè)性的油氣，但仍然將這種研究成為烴源巖評價。如某些地層可能會歸入差烴源巖。烴源巖(Sourcerock)定義：Hunt（1979）：指在自然環(huán)境下，曾經(jīng)生成并排出過足以形成商業(yè)性油氣聚集數(shù)量烴類的任一種細(xì)粒沉積物。Tissot（1978，1984）：指已經(jīng)生成或有可能生成，或具有生成油氣潛力的巖石。烴源巖評價概述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(jī)質(zhì)的豐度、類型和成熟度；（2）烴源巖的生烴能力定量評價，如生烴強(qiáng)度、生烴量、排烴強(qiáng)度，等。烴源巖有兩類：一類是細(xì)粒碎屑巖，泥巖，頁巖；另一類是碳酸鹽巖。定性評價與定量評價烴源巖(Sourcerock)：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。烴源巖評價概述烴源巖的地球化學(xué)特征評價有機(jī)質(zhì)的豐度有機(jī)質(zhì)的類型有機(jī)質(zhì)的成熟度Note：從原理上講，烴源巖的體積也是決定其生烴量的重要因素，但烴源巖的體積受控于其發(fā)育厚度和分布面積，主要是一個地質(zhì)問題而不是地球化學(xué)問題。但作為實際應(yīng)用，則必需回答烴源巖的發(fā)育厚度與分布面積等烴源巖的體積數(shù)量問題。定性評價烴源巖評價概述一、烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度殘余有機(jī)碳（TOC，%）氯仿瀝青“A”（EOM，%）總烴（HC，μg/g）生烴潛量（S1+S2，mg/g）常用指標(biāo)有機(jī)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(jī)質(zhì)豐度是指單位重量的烴源巖中有機(jī)質(zhì)的百分含量。烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價常用有機(jī)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(jī)碳含量——殘余有機(jī)碳含量有機(jī)質(zhì)的豐度常用有機(jī)碳來衡量，有機(jī)碳是指巖石中除去碳酸鹽、石墨中無機(jī)碳以外的碳，與有機(jī)質(zhì)有關(guān)的碳元素含量即為有機(jī)碳，巖石中的實測有機(jī)碳含量是巖石中的剩余有機(jī)碳含量。因此，巖石中原始有機(jī)質(zhì)含量與實測有機(jī)碳含量有一定的比例關(guān)系，即：

原始有機(jī)質(zhì)=K×有機(jī)碳，其中K為轉(zhuǎn)換系數(shù)

演化階段干酪根類型煤ⅠⅡⅢ成巖階段1.251.341.481.57深成階段末期1.21.191.181.12Tissot&Welte，1984一、烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度1.泥質(zhì)烴源巖有機(jī)碳含量下限標(biāo)準(zhǔn)對泥質(zhì)油源巖中有機(jī)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(jī)碳含量的下限標(biāo)準(zhǔn)則有所不同。一、烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度演化階段干酪根類型ⅠⅡⅢ有機(jī)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(jī)碳含量下限標(biāo)準(zhǔn)（劉德漢、盛國英等，1984）2.碳酸鹽巖烴源巖有機(jī)碳下限標(biāo)準(zhǔn)對于碳酸鹽巖來說，由于其排烴機(jī)理比泥巖的更復(fù)雜，目前對其有效烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度下限值確定尚未統(tǒng)一。Tissot等認(rèn)為與泥巖的標(biāo)準(zhǔn)相同（0.5%作為下限）；而Hunt等認(rèn)為碳酸鹽巖中常見有從藻類轉(zhuǎn)變而來的無定形有機(jī)質(zhì)，具有很強(qiáng)的生烴能力，0.3%的有機(jī)碳含量就可作為油源巖的有機(jī)碳含量下限。而我國學(xué)者傅家謨采用0.1%-0.2%、陳丕濟(jì)采用0.1%，劉寶泉采用0.05%作為碳酸鹽巖氣源巖評價的有機(jī)碳含量下限標(biāo)準(zhǔn)。一、烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度下限標(biāo)準(zhǔn)的確定直接關(guān)系到我國油氣資源量預(yù)測。我國碳酸鹽巖油氣源巖有機(jī)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(jī)碳（%）氣源巖油源巖未成熟-低成熟<0.750.20.3成熟-生油后期0.75～1.30.150.2濕氣階段1.3～1.80.10.15干氣階段>1.80.060.12一、烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度一、烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度烴源巖級別泥質(zhì)巖碳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<0.4<0.16<0.1<0.04差烴源巖0.4～0.60.16～0.240.1～0.30.04～0.12較好烴源巖0.6～1.00.24～0.40.3～0.70.12～0.28好烴源巖1.0～2.00.4～0.80.7～1.70.28～0.68最好烴源巖>2.0>0.8>1.7>0.68不同巖石類型烴源巖有機(jī)碳含量下限標(biāo)準(zhǔn)（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(jī)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(dá)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(jì)陽、松遼、冀中等，氯仿瀝青“A”含量在0.1%～0.4%之間。一、烴源巖有機(jī)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(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)，也是判斷烴源巖成熟度指標(biāo)。烴類含量，μg/g菲利普貝克Baker挪威大陸架研究所尚慧蕓0～50很差差差差50～100差一般到好100～500良好100-250良好良好500～1000好250-500好，500豐富好1000～5000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(jī)質(zhì)豐度（四）巖石熱解參數(shù)一、烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度我國陸相泥質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價標(biāo)準(zhǔn)項目好油源巖中等油源巖差油源巖非油源巖巖相深湖-半深湖相半深湖-淺湖相淺湖-濱湖相河流相干酪根類型腐泥型（Ⅰ）混合型（Ⅱ1）混合型（Ⅱ2）腐殖型（Ⅲ）H／C1.7～1.31.3～1.01.0～0.51.0～0.5有機(jī)碳含量（%）3.5～1.01.0～0.60.6～0.4＜0.4氯仿瀝青“A”含量（%）＞0.120.12～0.060.06～0.01＜0.01總烴含量（μg/g）＞500500～250250～100＜100產(chǎn)烴潛能（mgHC/gRock＞6.06.0～2.02.0～0.5＜0.5總烴／有機(jī)碳（mgHC/gTOC）＞8（20-8）8～33～1＜1*引自胡見義，黃第藩，1991，中國陸相石油地質(zhì)理論基礎(chǔ)，石油工業(yè)出版社二、有機(jī)質(zhì)的類型有機(jī)質(zhì)類型是評價烴源巖生烴能力的重要參數(shù)之一。通過干酪根和可溶有機(jī)質(zhì)的有機(jī)巖石學(xué)與有機(jī)地球化學(xué)方法評價具體烴源巖有機(jī)質(zhì)的母質(zhì)類型。干酪根類型顯微組分確定類型元素組成確定類型熱解參數(shù)確定類型氯仿瀝青“A”族組成飽和烴色譜特征生物標(biāo)志化合物瀝青組分類型二、有機(jī)質(zhì)的類型——干酪根類型

干酪根的顯微組分分類指標(biāo)類型第一種方法第二種方法類脂組，％鏡質(zhì)組，％TI值Ⅰ型＞90＜10＞80Ⅱ1型65～9010～3540～80Ⅱ2型25～6535～750～40Ⅲ型＜25＞75＜0TI＝(類脂組×100＋殼質(zhì)組×50－鏡質(zhì)組×75－惰質(zhì)組×100)／100干酪根的元素組成分類二、有機(jī)質(zhì)的類型——干酪根類型

泌陽凹陷南陽凹陷應(yīng)用氫、氧指數(shù)、Tmax對源巖干酪根分類二、有機(jī)質(zhì)的類型——干酪根類型

由熱解色譜獲得參數(shù)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,%40～6020～4020～305～17芳香烴,%15～255～155～1510～22飽和烴/芳烴>31～31～1.60.5～0.8非烴+瀝青質(zhì),%20～4040～5050～6060～80(非烴+瀝青質(zhì))/總烴0.3～11～31～33～4.5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)>2.01.5～2.01～1.51.2～1.5OEP1.2～0.9>1.2>2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(jī)質(zhì)類型劃分表二、有機(jī)質(zhì)的類型——瀝青組分類型

有機(jī)質(zhì)成熟度指標(biāo)干酪根的成熟度指標(biāo)鏡質(zhì)體反射率有機(jī)質(zhì)顏色及其熒光強(qiáng)度干酪根熱解法干酪根自由基的變化瀝青及烴類成熟度指標(biāo)瀝青和烴類（C15＋）的豐度輕烴成分的變化甲基菲指數(shù)生物標(biāo)志化合物的成熟度指標(biāo)異戊二烯類烷烴甾類化合物藿烷的異構(gòu)化三、有機(jī)質(zhì)的成熟度三、有機(jī)質(zhì)的成熟度烴源巖有機(jī)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三、有機(jī)質(zhì)的成熟度——干酪根成熟度指標(biāo)

吸附烴熱解烴CO2有機(jī)質(zhì)成熟度參數(shù)熱解參數(shù)轉(zhuǎn)化率：S1/S1+S2最高熱解溫度Tmax三、有機(jī)質(zhì)的成熟度——干酪根成熟度指標(biāo)

熱解參數(shù)三、有機(jī)質(zhì)的成熟度——干酪根成熟度指標(biāo)

自由基濃度三、有機(jī)質(zhì)的成熟度——干酪根成熟度指標(biāo)

采用指標(biāo)：氯仿瀝青“A”/總有機(jī)碳總烴/總有機(jī)碳有機(jī)質(zhì)在演化過程中，隨埋深和溫度的不斷增加，有機(jī)質(zhì)大量向石油轉(zhuǎn)化，烴源巖中瀝青和烴類迅速增加。根據(jù)烴源巖中的瀝青和烴類豐度，確定有機(jī)質(zhì)的成熟度，這是確定生油門限比較好的方法。局限性：

1）難以取得同一層不同深度的樣品；

2）干酪根類型或地溫梯度的改變會影響瀝青的數(shù)量。三、有機(jī)質(zhì)的成熟度——瀝青和烴類指標(biāo)瀝青和烴類C15＋豐度甲基菲指數(shù)Ⅰ(MPI-1)=1.5(2-MP+3-MP)P+1-MP+9-MP甲基菲指數(shù)Ⅱ(MPI-2)=3×2-MPP+1-MP+9-MPP：菲MP：甲基菲該指標(biāo)是由Radke（1982）等人根據(jù)菲的甲基同系物在有機(jī)質(zhì)埋藏成熟過程中豐度發(fā)生變化而提出的。未成熟樣品：1-甲基菲、9-甲基菲占優(yōu)勢隨溫度增高，有機(jī)質(zhì)成熟，2-甲基菲、3-甲基菲豐度增加三、有機(jī)質(zhì)的成熟度——甲基菲指數(shù)這兩個指數(shù)隨埋藏深度產(chǎn)生由小到大再逐漸變小的變化。Radke指出：當(dāng)有機(jī)質(zhì)演化達(dá)到Ro＝1.35%，各指數(shù)由峰值轉(zhuǎn)為下降。

Ro=0.60MPI+0.40(0.65%≤Ro＜1.35%)Ro=-0.60MPI+2.30(1.35%≤Ro＜2.00%)三、有機(jī)質(zhì)的成熟度——甲基菲指數(shù)3）分子重排重排甾烷是由非重排甾烷經(jīng)成熟作用轉(zhuǎn)化而來的。因此，重排甾烷/正常甾烷反映了有機(jī)質(zhì)成熟度。4）芳構(gòu)化隨溫度增加，甾族化合物側(cè)鏈開始斷裂，失去烷基，由C27、C28分別轉(zhuǎn)化為C20和C21甾族烴。芳構(gòu)化程度指標(biāo)：三芳甾族/（單芳環(huán)＋三芳環(huán)甾族）三、有機(jī)質(zhì)的成熟度——生物標(biāo)志化合物參數(shù)四、烴源巖的生烴能力定量評價烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度、類型和熱演化程度是反映烴源巖有機(jī)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