烃源岩评价和油源对比.

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1、烃源岩评价和油源对比 烃源岩的研究与评价是油气地球化学理论在油气勘探 实践中应用的主要方面之一。从地球化学角度讲烃源岩是 指具备了生油气条件，已经生成并能排出具有工业价值油 、气的岩石。 从岩石学观点看，烃源岩可以分为两类，一类是粘土 质岩石，另一类是碳酸盐岩。一个地区(盆地)或层系的含 油远景如何，首先就取决于烃源岩的生烃潜力，所以烃源 岩研究的主要任务就是确定目的层系的生烃潜力。 第一节 烃源岩研究与评价 烃源岩的研究主要包括： （1）时空展布；（2）岩石中有机质的数量； （3）有机质的类型； （4）成熟度 ； 1有机碳(Organic Carbon)含量 有机碳含量是指岩石中所有有机质含

2、有的碳元素的总 和占岩石总重量的百分比。测定有机碳时，常先用盐酸除 去样品中的碳酸盐，然后使样品在氧气中高温燃烧转化为 CO2并测定其中的含碳量。有机碳含量与有机质的含量之 间有一定的比例关系，即有机质含量=有机碳含量K，K 为转换系数。蒂索等综合多方面的资料认为不同类型干酪 根在不同演化阶段的K值是不同的(如表)。 一、烃源岩有机质的数量 烃源岩中的有机质是油气形成的物质基础。目前 用于评价有机丰度的指标和方法主要有如下三个项目 ： 从有机碳计算有机质丰度的转换系数(K) 现代运移学说认为烃源岩中形成的烃类必须在满足 了岩石本身吸附容量以后才能有效的排驱出去，所以烃 源岩存在一个有机质丰度的

3、下限值。 国内外目前对泥质源岩看法基本一致，均认为用有 机碳表示约为0.40.6%。而对于碳酸盐岩源岩则标准 不一，但碳酸盐岩有机碳含量的下限标准比泥质岩低的 观点目前已被广泛接受。 氯仿沥青“A”是指岩石中可溶于氯仿的有机质的总称，约 占岩石中有机质的215%。 氯仿沥青“A”是一种混合物，根据它们对不同溶剂有选择 性溶解的特点，可以用柱色层法等将其分离成饱和烃、芳 香烃、非烃(胶质)和沥青质等族组分，其中饱和烃和芳香 烃在岩石中的含量和称为总烃含量。 氯仿沥青“A”和总烃含量不仅可以反映有机质的丰度和 有机质向石油转化的程度。因此以有机碳含量为基础，结 合氯仿沥青“A”和总烃含量，可以将有

4、机碳含量很高，但 烃转化率并不高的碳质页岩和煤层与好的烃源岩区分开， 好的烃源岩不仅有机碳含量高而且烃转化率也较高。图8-1 -1为我国主要含油气盆地的386个烃源岩样品的氯仿沥青 “A”含量分布频率图，其众数值在0.1%左右，高者可达 1%，非烃源岩含量低于0.01% 2氯仿沥青“A”和总烃含量 我国中新生代主要含油 气盆地烃源岩 氯仿沥青“A”含量频 率图（尚慧云等， 1983） 我国中、新生代烃源岩总烃含量统计表明，好的烃源岩 一般为0.1%，较好的不低于0.05%，低于0.01%的为 非烃源岩。应该注意的是上述两项指标受烃源岩的类型和 成熟度的影响也较大，尤其是成熟度，未成熟和过成熟的

5、 烃源岩其含量都是比较低的。总烃含量与有机碳含量的相 关图可以将烃源岩进行分级(图) 。 非烃 源岩 10000 1000 100 10 0.101.010 油浸或污染 生气岩 差烃源岩 中等烃源岩（1.0%） 好烃源岩（2.5%） 很好烃源岩（5%） 有机碳（%） C15+烃（10-6） 烃源岩评价图（王启军等，1988） 3岩石热解分析及生烃潜力 （1）岩石评价仪（Rock-Eval）及其分析原理 由法国石油研究院Espitalie和Tissot等人设计的。 是井场用快速热解生油岩有机质或干酪根的一 种仪器 ，它的特点是小巧、快速、经济。 Rock-Eval可从320-550加热，使可降解

6、成油气 的有机质全部降解，研究热解产物可得到三个峰： 总有机质 可溶有机质 干酪根 有效碳 无效碳 P2 P1 P3 样品中烃 干酪根热 捕集释出 类的挥发 解生烃 的CO2 300 Tmax 550 程序升温过程 降温过程 氯仿沥青“A” 可降解生烃部分 残余碳 热解分析原理示意图 S1 S2 S3 S1300以前的产 物为岩石中可溶有机 质或吸附物； S2300550为 干酪根热解产物； S3为整个热解过程 中放出的CO2。 其中干酪根热解 的S2峰最大值时的温 度Tmax称为热解峰温 ， 它与有机质成熟 度成正比。但是若S2 太小时， Tmax无意义 。 v潜在生油量=S1+ S2 （m

7、g/g岩石） v有效碳（%）：CP（ S1+ S2 ）0.083（生烃潜量的 单位为mg /g,烃类中碳的平均含量为83%） v类型指数： It = S2/ S3 v烃指数 IHC(S1/TOC) mg/g有机碳 v氢指数 IH(S2/TOC) mg/g有机碳 v氧指数 IO(S3/TOC) mg/g有机碳 v降解潜率：D=有效碳有机碳（总碳中生烃的碳） v产率指数： IP= S1/ （S1+ S2） v最高热解峰温Tmax （） （2）分析结果处理和指标的应用 成熟度参数 类型 参数 丰度参数 S1+S2被称作生烃潜量，它表示烃源岩残余的和 潜在的产油气量，当分析的样品热演化程度较低时， 岩

8、石尚未大量排烃，从而可以比较准确的反映岩石可 生成油气的总量。 定量评价分级 烃源岩分级 S1+S2（mg/g岩石） CP （%） 极好 20 1.66 好 620 0.51.66 中等 26 0.170.5 差 2 0.17 （3）生烃潜量 热解分析方法还可以帮助恢复原始有机碳含量 和原始生烃潜力。设C原为原始有机碳，C残为残余 有机碳(分析实测值)，(S1+S2)原为原始生烃潜力 ，(S1+S2)残为残余生烃潜力(热解实测值)。 （4）有机碳含量和原始生烃潜力的恢复 C原=C残Kc (1) (S1+S2)原=(S1+S2)残Ks (2) Kc为有机碳恢复系数，Ks为生烃潜力恢复系数。因 为

9、有机碳可以分为两部分，一部分是可以降解生烃的 ，在原始有机碳和残余有机碳中分别称之为C原有和C残 有，另一部分是不能生烃的称之为C无，因而有： C原=C无+C原有 (3) C残=C无+C残有 (4) 设D原为原始降解率，即D原=C原有/C原 ； D残为残余降解率，即D残=C残有/C残。 由(1)式得： （5） 由(3)、(4)式得： C无=C原C原有=C残C残有 （6） 代入(5)得： 此即为原始有机碳恢复系数的计算公式。 式中D原只与母质类型有关。按照我国陆相烃源岩有机 质类型的四分法、型为50%-70%，1型为30%- 50%，2型为10-30%，型3.0、1.53.0、0.91.5、0.

10、40.9和 13C沥13C油，13C干13C沥青质13C 非烃 13C 芳烃 13C 饱和烃。 5碳同位素组成 石油、沥青和干酪根的同位素成分之间的关系，是一个 性质特殊的对比参数。它的重要性在于将石油和可能烃源 岩中的干酪根和沥青直接联系起来。使用最多的参数是碳 同位组成即13C。当原始有机质和热演化条件相同时，油 与源岩之间的碳同位素组成是可比的。 同位素类型曲线是油源对比中常用的图件。在对比中可 以确定石油、沥青和干酪根的相关关系及对石油进行分类。 Kogolym 31号 和Salym 114号 石油具有相似的 类型曲线，只是 后者的成熟度更 高，因而族组分 更富集重同位素 。 西西伯利

11、亚盆地中Ob地区石油的碳同位素类型曲线 解释 石油的碳同 位素曲线的趋势 可以预测相关源 岩中沥青和干酪 根的大致同位素 组成。如果一种 推测的源岩同位 素组成与此方法 预测的明显不相 符，就应该将其 排除。 这些石油的源岩 中干酪根的碳同位素 组成应在-29- 31附近，在 Pokachev 58井中 ，Bazhenov组源岩 符合油源相关性，其 沥青的碳同位素组成 ，也支持这种观点。 Tyumen组的干酪根 碳同位素组成表明其 与这些石油无关。 由于运移、热转化、脱沥青等次生作用 对所有馏分的同位素组成都有影响，所以实 际研究中常可以看到各种不规则的类型曲线 。对于具有相同成因和次生变化影

12、响的石油 样品，其同位素类型曲线仍应相近。 A B 大王北、大65油田（A）和英雄滩油田（B）原油碳同位素组成特征 临南地区原油的同位素组成 碳同位素组成被一些研究者用来定量评价两种 源岩的大致贡献。当油藏的石油被确认存在两个油 源，且两个油源间，及油源和石油间在碳同位素组 成上有较大差别时，可以用以下公式计算其中一种 源岩对油藏贡献的百分比X（Bailey等，1990） 。这种定量法只是一种估算，并且要求石油和源岩 的热成熟度大致相同。 13C油（100） =13C源岩-1（X）+13C源岩-2（100-X ） -24 芳烃碳同位素 饱和烃碳同位素 -26 -28 -25 -27 -29 海

13、-陆区分线 Llanos盆地五类石油的C15+饱和烃和 芳烃的稳定碳同位素组成 海相 陆相 1 2 3 4 5 用石油饱和 烃和芳烃馏分的 同位素比值可以 进行海相和非海 相石油的划分（ Sofer，1984， 1988）。 哥伦比亚 Llanos盆地五类石 油的分布区基本没 有重合，显示了用 该法划分石油类型 的可行性。由图可 见1类石油是海相和 非海相混合成因，2 类和3类以非海相成 因为主，4类和5类 为海相成因，这与 生物标志化合物等 其它参数得出的结 论一致。但该方法 并不适用于所有地 区的样品 车镇洼陷沙三段石油 沙三沙四混合油 6甾类和萜类化合物 该类化合物结构独特，性质稳定，尤

14、其是可以 抵抗微生物降解，所以在油源对比中起着很大的 作用。常采用甾类和萜类化合物系列的分布型式 及特征化合物作为油、油和油、源对比参数。在 生物标志化合物一章中讨论的几乎所有用于指示 沉积环境、母源输入和有机质成熟度的甾萜烷参 数，同时也是油源对比的良好参数。尤其是一些 特征分布曲线（如升藿烷分布曲线）、同系物组 成三角图（如规则甾烷三角图和单芳甾烷三角图 ）和相关图（图），是油源和油油对比常用的。 加利福 尼亚蒙特雷 组石油的升 藿烷组成（ 为一组典型 源于缺氧沉 积背景有机 质的石油， 且升藿烷分 布受成熟度 影响） M/e217 重排 28 29 4-甲基 东营凹陷主力油田的原油具有3

15、种成因类型 油源对比证实，东 营凹陷原油主要来 自沙四上和沙三下 的有效、优质和高 丰度烃源岩 “沙四上型” 八面河、草桥、王家岗、高 青、博兴、郑家、王庄 “沙三下型” 牛庄、东辛、小营 、乔庄、利津等 “混合型” 胜坨、滨南、正理庄、 金家、纯化、梁家楼 油源对比 Seifert等人对阿拉斯加北斜坡普鲁德霍湾 油田中的油源对比，提供了在复杂的地质情况 下应用生物标志化合物对比的范例。他们采用 了石油和页岩抽提物中甾烷、藿烷以及芳香甾 烷作为指纹化合物进行对比。 普鲁德霍湾油田的东西向地质剖面示意图（Seifert等，1980） 舒布利克 组页岩 金加克组 页岩 和深埋的 后泥欧克 姆统页岩 是重要油 藏的主要 烃源岩 金加克 石油 萨德尔 罗希特 石油为 代表的 两类石 油 生物标志化合物对比参数和碳同 位素组成都表明金加克石油与金 加克组页岩具有成因联系。 13C =-30.1 13C干 =-30.3 13C 沥=-30.6 13C干 =-31.1