地球化学专业本科生课程设计精华版.doc

东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 2013 年 7 月 日 课 程 地球化学课程设计 题 目 学 院 地球科学学院 专业班级 地化 10 东北石油大学课程设计任务书 课程 题目 专业 地球化学 姓名 学号 主要内容 基本要求 主要参考资料等 课程设计分两个部分 分两阶段完成 第一阶段通过对渤海湾盆地辽河坳陷大民屯凹陷地质资料的综合分析 对大民屯凹陷油 进行综合地质研究 具体要求如下 1 全面阅读所给的资料 掌握研究区的区域地质概况 2 根据烃源岩和生油凹陷的有关资料 从烃源岩分布 有机质丰度 类型和成熟度综 合研究大民屯凹陷的生烃潜力 3 根据自生伊利石测年资料和流体包裹体均一温度确定大民屯凹陷的油气运移期和成 藏期 4 根据研究区构造发育历史 分析圈闭形成的时期 结合生 排烃期和成藏期等情况 分析圈闭的有效性 主要参考文献 1 张厚福 方朝亮 蒋有录 等 石油地质学 第三版 北京 石油工业出版社 1999 1 200 2 孟元林 应用石油地质学 石油地质课程设计 2006 大庆石油学院 2006 4 朱晓敏 沉积岩石学 M 第四版 北京 石油工业出版社 2008 3 黄飞 辛茂安 中华人民共和国天然气行业标准并陆相烃源岩地球化学评价方法 SY T5735 1995 S 北京 石油工业出版社 1996 1 19 第二阶段通过海拉尔盆地贝尔湖坳陷乌尔逊凹陷地质地化资料的分析 对乌尔逊凹陷北 部原油进行油油对比和油源对比 具体要求如下 1 收集海拉尔盆地乌尔逊凹陷地质类相关文章 了解海拉尔盆地乌尔逊凹陷基本地质 情况 2 根据所给原油地化资料 通过作图分析对原油进行油油对比 分析原油是否同源 3 根据原油和烃源岩的地化资料 通过组图分析进行油源对比 分析原油来自那套烃 源岩 主要参考文献 1 卢双舫 张敏 油气地球化学 M 北京 石油工业出版社 2008 2 柳广弟 石油地质学 M 第四版 北京 石油工业出版社 2009 3 贾芳芳 海拉尔盆地乌尔逊凹陷油源对比与成藏过程分析 D 大庆 大庆石油学院 2010 完成期限 2013 年 7 月 日 月 日 指导教师 专业负责人 2013 年 月 日 中文摘要中文摘要 第一部分第一部分 石油地质综合研究以现代勘探方法 技术和石油天然气地质理论为基础 探索油气在地 下的形成 聚集和分散规律 预测油气资源潜力和油气分布 石油地质综合研究对盆地分析 含油气系统评价 成藏系统评价 区带评价和圈闭评价综合分析 通过对渤海湾盆地辽河坳陷大民屯凹陷地质地化分析 对大明屯凹陷地质概括进行了解 并对该区构造 沉积发展史进行初步概括和总结 通过对大民屯凹陷烃源岩评价对烃源岩的 优劣进行评价 经由计算得出烃源岩储量 依靠同位素测年法确定大民屯凹陷的油气运移期 和成藏期 并对圈闭发展史和有效性进行分析 大明屯凹陷是一个储量很大 有机质丰度较高 类型一般 成熟度不错 已经开始运移 成藏的含油气凹陷 通过以上分析得到以下几点认识 大民屯凹陷形成于古新纪时间较晚 基底地层复杂 沉积地层稳定 大明屯凹陷沙四 沙三段烃源岩分布广泛 有机质丰度高 类型较好 成熟度适中 大明屯凹陷区域沉降 少有断层 圈闭有效 关键词 烃源岩评价 储量预测 同位素地质年代学 圈闭有效性 大明屯凹陷 渤海湾盆 地 第二部分第二部分 油源对比包括油 气与源岩之间以及不同油层中油 气之间的对比 其目的在于追踪油 气层中油气的来源 通过对比研究可以搞清含油气盆地中石油 天然气与烃源岩之间的成因 联系 确定油气运移的方向 通道 距离和油气次生变化 从而进一步圈定可靠的油 气源 区 达到帮助确定新勘探目标 指导油气勘探的目的 通过查找海拉尔盆地贝尔湖坳陷乌尔逊凹陷地质资料 对乌尔逊凹陷地质情况初步了解 并进行地质概述 通过对乌尔逊凹陷北部原油地化资料分析 从原油物性 气相色谱图和碳 同位素出发 找出原油是否同源 通过对乌尔逊北部原油和泥岩的气相色谱图和质谱图分析 作图 找出原油的来源 通过以上分析得出以下几点认识 乌北大磨拐河组和南屯组原油同源 乌北原油主要来自南屯组 其中南一段的贡献最大 关键词 烃源岩评价 油油对比 油源对比 乌尔逊凹陷 海拉尔盆地 目目 录录 第一部分 前前 言言 1 一 区域地质概况一 区域地质概况 2 一 地层特征 2 二 构造 沉积特征 2 二 烃源岩评价与生烃潜力研究二 烃源岩评价与生烃潜力研究 4 一 烃源岩的展布 4 二 烃源岩地化特征 7 三 综合评价 15 四 资源量计算 16 三 油气运移与成藏研究三 油气运移与成藏研究 18 一 油气运移期和成藏期确定 18 二 圈闭有效性研究 20 四 结论或认识四 结论或认识 27 第二部分 前前 言言 28 8 一 区域地质概况一 区域地质概况 29 一 地层特征 29 二 构造特征 30 二 烃源岩评价二 烃源岩评价 32 一 源岩的发育与分布情况 32 二 烃源岩定性分析 32 三 烃源岩综合评价结果 32 三 油油对比三 油油对比 34 一 原油物性 34 二 原油族组分 35 三 原油气相色谱分析 35 四 原油同位素 37 四 油源对比四 油源对比 39 一 气相色谱分析 39 二 质谱图 40 三 同位素 42 五 结论或认识五 结论或认识 43 致谢致谢 44 主要参考文献主要参考文献 45 1 第一部分第一部分 前前 言言 石油地质综合研究是以现代勘探方法 技术和石油天然气地质理论为基础 探索油气在 地下的形成 聚集和分散规律 预测油气资源潜力和油气分布的一种综合性研究工作 石油 地质综合研究对油气藏形成的四个基本条件 充足的油气来源 有利的生储盖组合 有限 的圈闭和良好的保存条件进行分析和研究 从而得到圈闭的石油地质综合特点 渤海湾盆地是华北地台上发育起来的中新生代断陷盆地 目前已经找到 100 多个油气田 建成了胜利 辽河 华北 大港 中原等油气田区 其中辽河油气田区个具有多油品性质 多油气藏类型 多套含油层系 地质情况十分复杂的大型复式油气区 因此对大民屯的研究 有利于初步了解渤海湾的构造与油气藏特点 由于学校地处大庆油田所以对大庆油田构造和 油气藏研究较多 通过对大民凹陷的研究 也有利于圈闭和油气藏学习和研究的多样性 通过对渤海湾盆地辽河凹陷大民屯凹陷的石油地质综合分析 对学习过的石油地质学和 油气地球化学进行综合性的概括和总结 加深地质学和地球化学的学习深度 增强学科知识 的应用 运用地质学知识 分析所给大民屯凹陷地质资料 对该区进行地质概括 构造单元 划分和构造沉积史的综合地质分析 结合油气地球化学中学习的烃源岩定性 定量评价对大 民屯凹陷沙三段和沙四段烃源岩从有机质丰度 有机质类型 有机质成熟度以及烃源岩规模 三方面分析烃源岩的展布 规模 和质量 运用同位素地球化学 地球化学和石油地质学中 所学习的同位素定年法 对油气运移运移期和成藏期进行确定 根据研究区构造发育历史 分析圈闭形成的时期 结合生 排烃期和成藏期等情况 分析圈闭的有效性 以上工作 运 用地质成图系统软件对大民屯凹陷进行成图分析 学习和锻炼地质软件的使用 为以后走向 工作岗位奠定基础 在烃源岩定性和定量分析时 运用 Excel 和成图系统对数据极性分析 极大增强了专业知识的实用价值 再对大民屯凹陷进行石油地质综合评价时 纵观全区 考 虑全局 极大的锻炼石油地质学思维和方法 以上工作阅读和参考大民屯凹陷及其邻近地区的地质 烃源岩评价 同位素地质测年以 及埋藏史文献 12 篇 通读 石油地质课程设计 石油地质学 沉积岩与沉积相 油 气地球化学 等书目 运用双狐地质成图系统成图 1 张 office 软件编写表格 5 张 绘制图 件 14 张 并在此基础上总结了大民屯的地质概括 烃源岩展布 丰度 类型 成熟度和储 量 大明屯的埋藏史 圈闭有效性 油气运移和排烃期 完成 1 3 万字论文一篇 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 2 第第 1 章章 大民屯大民屯 1 区域地质概况区域地质概况 大民屯凹陷位于渤海湾盆地辽河坳陷东北角 图 1 1 呈南窄北宽的不对称三角状 三 边为断层所限制 长约 62Km 是辽河坳陷四个陆相凹陷之一 凹陷是以太古代鞍山群和中 上古界长城系结晶基底发育于中生代末期至古近纪 后期衰退的新生代陆相富油凹陷 凹陷 油气丰度高 是我国东部著名的 小而肥 含油气凹陷 1 1 地层特征地层特征 大民屯凹陷从下至上 发育太古界 元古界交错分布 平行排列的高 中 低潜山基底 缺失古生界地层 其上发育中生界地层 古近系房身泡组 沙河街组 东营组 新近系馆陶 明化镇组及第四系 主要为巨厚新生界地层 古近系分布面积约为 800Km2 局部发育中生 界 1 2 构造 沉积特征构造 沉积特征 1 2 1 构造单元划分 根据基底结构特点 沉积特征 构造类型及其发展演化规律 大民屯凹陷可划分为西部 斜坡带 中央深陷带和东侧陡坡带 3 个亚一级构造单元 其中中央深陷带可以划分为前进构 造带 静安堡构造带 荣胜堡洼陷和安福屯构造等四个二级构造单元 东部陡坡带可以划分 为法哈牛构造带和三台子洼陷两个二级构造单元 图 1 1 图 1 1 大民屯凹陷构造单元和地理位置图 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 3 1 2 2 构造 沉积发育史 大民屯凹陷构造发展与演化划分为前新生代盆地基底构造发展期 沙四期 沙三期和沙 一期至第四纪等四个发展阶段 1 前新生代盆地基底构造带 太古代时期 深变质和混合岩化作用形成了鞍山群的变粒岩 片麻岩 斜长角闪岩及混 合岩 剧烈的吕梁运动使辽河地区的地台基底呈现为东西向古隆起形态 中 新元古代时期 本区发生一次持续时间很长的海侵 蓟县运动至加里东运动时期 大民屯地区整体处于抬升 状态 长期遭受剥蚀 在古隆地区趋势中 上元古界和古生界 在中生代时期 受印支 燕山运动影响 地壳运动发生急剧变化 由区域性平缓升隆运 动为主转为以褶皱 断裂及火山喷溢为主的拉张运动 三叠纪晚期 大民屯地区发生褶皱变 形 并抬升隆起 遭受强烈剥蚀 仅凹陷的西部及北部地区残留了元古界长城系大红峪组和 高于庄组 至侏罗世晚期由于太平洋板块以北北西方向朝中国东部大陆边缘俯冲 在本区形 成一系列北东向的大断裂 将早期东西向太古界隆起初步改造成以北东向凹凸相间排列 东 西向带状分布的构造格局 形成了大民屯凹陷基岩的雏形 新生代古新世房身泡组沉积时期 由于地幔上拱 在地幔隆起带顶部受北西向拉张力作 用 形成了一组以北东向为主的断裂系统 大民屯凹陷东西边界主断层开始发育 控制了基 底形态以及潜山雏形 派生出的近东西向断裂 将基岩分割成多个断块区 最终形成现今潜 山构造格局 2 2 沙四期 沙四期初 受 NE 向和近 EW 向基底断裂活动的影响 形成了 NE 向延伸的规模较小的 半地堑式箕状盆地 此时为凹陷的雏形发育期 初期开始水进 中后期达到最大程度 以湖 泊环境为主 湖域面积占优势 物源主要来自西南侧 东北部为次要物源 属于扇三角洲 湖泊沉积体系 3 沙三期 沙三期凹陷进入盆地深陷期 沙三早中期 受东西向水平拉张作用 由于边界断层和基 底断层的再次继承性发展 形成了大民屯凹陷垒堑式构造格局 并接受了沙三段浅湖 半深 湖 深湖环境的碎屑岩沉积 沙三晚期 凹陷受近东西向构造应力挤压 上升 遭受剥蚀 E2s34开始水退 陆地 湖泊环境兼有 以湖泊环境稍占优势 物源方向以北东向为主 属河流 三角洲 湖泊体系 扇三角洲次之 E2s33期进一步水退 湖域缩小 物源主要来 自北侧和北东侧 以河流 三角洲 湖泊体系为主 沉积相类型主要为泛滥平原三角洲 E2s33期大民屯凹陷进一步水退 以北部长轴物源为主 属河流 三角洲 湖泊体系 南部 或西南部为次要物源 属冲积扇 三角洲 湖泊体系 沉积相类型以泛滥平原为主 E2s31 湖域消失 陆地占绝对优势 沉积相以泛滥平原为主 4 沙一至第四纪 沙二期本区为剥蚀区 沙一期开始 在近 SN 向水平拉张应力作用下 凹陷整体沉降 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 4 接受沙一至第四系的巨厚沉积 E3s1和 E3d 早期短暂水进 未形成湖域 中后期水退 以泛 滥平原相为主 总体上看 从沙四期至沙一再到第四纪期 大民屯凹陷经历了盆地初险阶段 垒堑式断 陷阶段 盆地整体沉降阶段等三个显著的构造发展演化阶段 表现为由断裂控制裂陷作用转 变为区域拉张沉积作用的盆地演化过程 3 2 烃源岩评价与生烃潜力研究烃源岩评价与生烃潜力研究 充足的油源 有利的生储盖组合和有效的圈闭是大油气田形成的三大必要条件 无论是 经典的石油地质学 还是现代的源控论 含油气系统理论 成藏动力学 均把油气的生成和 烃源岩评价作为一项重要的研究内容 尤其是在盆地勘探的早期阶段 生烃凹陷的确定和生 烃潜力的评价显得尤为重要 烃源岩是指已经生成 或有可能生成油气 或具有生成油气潜 力的细粒岩石 对烃源岩定性和定量的评价是烃源岩评价的重要部分 油气是由有机质生成 的 因此岩石中有机质的多少 有机质生烃能力的高低及有机质向油气转化的程度决定烃源 岩生烃量大小的因素 也就是说 烃源岩的生烃量与有机质丰度 类型 成熟度有关 从地 质方面讲 烃源岩的体积也是决定其生烃量的重要因素 烃源岩体积受控于其发育厚度和分 布面积 2 1 烃源岩的展布烃源岩的展布 大民屯凹陷发育沙四段上部 E2s42 暗色泥岩 图 2 1 沙四段下部 E2S41 油页岩 图 2 2 和沙三段第四亚段 E2S34 图 2 3 暗色泥岩三套烃源岩 其中图 2 3 为用所给数 据所绘制 沙四期为凹陷的雏形发育期 沙四期初开始水进 中后期达到最大程度 以湖泊环境为 主 湖泊相占绝对优势 因此沙四段早期湖泊为发育期 规模较小 为滨湖 浅湖相 水体 搅动强 不利于有机质保存 导致沙四段下部暗色泥岩厚度较薄 最大约为 250Km 多发 育砂砾岩和砂岩 中后期湖泊规模扩大 水体加深 湖泊中心部位出现深湖 半深湖相 水 体的搅动程度逐渐减弱 沉积物逐渐变细 环境的还原性逐步增强 有机质的保存条件逐渐 变好 因而沙四段上部暗色泥岩厚度较厚 平均厚度约为 400Km 最大大于 600Km 多发 育泥岩和粉砂岩 从空间上 暗色泥岩多发育在扇三角洲前缘 深湖 半深湖地区 河流带 着大量物源 进入湖泊 在三角洲平原为浅水 高能 氧化环境 因此有机质沉积贫乏 而 在向湖的扇三角洲前缘 水深已达浪基准面以下 为静水 低能 还原环境 加上相对快速 的沉积 非常有利于有机质的保存 而在深湖半深湖地区上部水体具适宜的温度 阳光 丰 富的养分使其生物初产率高 而下部水体则为静水 低能还原环境 同时沉积速率适中 可 使有机质得到较为迅速的埋藏 沙三期凹陷进入盆地深陷期 沙三期早中期受东西向水平拉张作用 由于边界断层和基 底断层的再次继承性发展 形成了大民屯凹陷垒堑式构造格局 E2s34开始水退 陆地 湖 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 5 泊环境兼有 以湖泊环境占优势 因此 沙三四暗色泥岩厚度相对沙四期上部变薄 平均厚 度大约 300Km 最大值约为 500Km 多为泥岩和不同粒级的碎屑岩 沉积相为三角洲 扇 三角洲相 从空间上暗色泥岩多发育在扇三角洲前缘 滨浅湖及前三角洲地区 纵观三套烃源岩 暗色泥岩多沉积在西南地区 东北地区相对贫瘠 这应该与印支期 燕山期受到应力作用发生褶皱变形 并抬升隆升 遭受剥蚀 形成东北地区高 西南地区低 的基底有关 图 2 1 大民屯凹陷 E2S41上部暗色泥岩等值线图 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 6 图 2 2 大民屯凹陷 S41下部油页岩等值线图 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 7 二 烃源岩地化特征 二 烃源岩地化特征 评价烃源岩发育程度的地质标准主要有暗色泥岩厚度 分布和沉积相等 而有机质丰度 类型 热演化程度则是有机地化评价烃源岩的三个主要方面 1 有机质丰度 有机质丰度一般指单位重量岩石中所含有机质的数量 在其他条件相近的前提下 岩石 中的有机质丰度越高 其生烃能力越高 有机质丰度是油气生成的物质基础 决定着一个沉 积盆地的生烃量和含油气远景 衡量有机质丰度的指标主要有总有机碳 TOC 氯仿沥青 A 总烃 HC 和生烃势 S1 S2 有机碳 TOC 既包括占岩石有机质大部分的干酪根中的碳 也包括可溶有机质中的碳 图 2 3 大民屯凹陷 E2S34暗色泥岩等值线图 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 8 但不包括已经从烃源岩中所排出的油气的碳和虽然仍残留于岩石中 但相对分子质量较小 因而挥发性较强的轻质油和天然气中的有机碳 油气成因理论认为 烃源岩中只有很少一部 分有机质转化成为油气并排替出去 大部分仍残留在烃源岩中 同时由于碳是有机质中含量 大 稳定程度高的元素 所以用剩余有机碳来近似地反映烃源岩内的有机质含量 4 S1 S2 生烃势中 S1为已由有机质生成但尚未排出的残留烃 S2为能够生烃但尚未生烃的有机质 对应着不溶有机质中的可产烃部分 氯仿沥青 A 是指用氯仿从沉积岩中溶解出来的有机 质 它反映的是沉积岩中可溶有机质含量 只能反映烃源岩中残余可溶有机质的丰度不能反 映总有机质的丰度 氯仿沥青 A 中的饱和烃和芳香烃之和成为总烃 HC 它反映的是 烃源岩中烃类的丰度而不是总有机质的丰度 1 各套烃源岩有机质分度总体特征 根据有机质丰度总有机碳 TOC 氯仿沥青 A 总烃和生烃势 S1 S2的 最小值 最 大值 平均值 样品数 参考石油天然气行业陆相烃源岩评价规范中有机质丰度的评价标 准 评价每一套烃源岩得出表 2 1 描述 TOC A HCS1 S2综合评价 5 910 030 20910 0341228 98110 7651 520 03 S34 1 597 171 好0 07397 7 中 等 184 95 7 差2 77 212 中等 中等 4 360 920 25810 06821634 92238 8419 710 01 S41 1 66 48 好0 137733 3 好774 48 3 好 2 63 61 中等 好 10 520 030 59880 03084899 38112 2581 610 01 S42 2 14 52 最好0 18202 5 好1301 39 5 最 好 7 47 97 好 最好 注 根据石油与天然气行业陆相烃源岩评价规范 可以看出 S42有机质丰度最好 S41有机 质丰度好 S34有机质丰度中等 2 不同丰度级别所占的比例 根据给定的数据 做出 ES34烃源岩生烃势 S1 S2和同有机碳 TOC 的直方图 图 2 4 图 2 5 0 10 20 30 40 2 0 表 2 1 有机质丰度综合评价表 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 9 图 2 4 ES34烃源岩 TOC 直方图 图 2 5 ES34烃源岩 S1 S2直方图 由所给数据做出图 2 4 图 2 5 图 2 4 中 TOC 百分含量小于 0 4 的非生油岩占 25 2 0 4 0 6 的差生油岩占 29 1 0 6 1 0 的中等生油岩占 77 7 1 0 2 0 的 好生油岩占 35 9 大于 2 0 的最好生油岩占 28 2 图 2 5 中 S1 S2含量小于 2mg g 的差 生油岩占 50 8 2 6mg g 的中等生油岩占 40 7 6 20mg g 的好生油岩占 8 5 大于 20mg g 的最好烃源岩占 0 综合两个图 可以看出 ES34烃源岩有机质丰度为好 中等 3 有机质丰度的平面变化规律 由图 2 6 可以看出大民屯凹陷 S34地区 东北地区有机碳含量较低 低于 1 5 干酪根类 型较差 为 型干酪根 西南地区有机碳含量高 高于 2 0 干酪根类型较好 多为 B型干 酪根 从沉积体系平面图中可以看出 东北地区为三角洲平原亚相和三角洲前缘水下分支河 道微相 沉积物以砂 粉砂为主 泥质较少 有机质丰度低 而且不利于有机质保存 西南 地区为滨浅湖相和三角洲前缘河口坝微相 沉积物以泥质为主 有机质丰度高 有利于有机 质保存 2 有机质类型 有机质类型是衡量有机质产烃能力的参数 同时也决定了产物是以油为主 还是以气为 主 有机质类型既可以由不溶有机质 干酪根的组成特征来反映 也可以由其产物 可 溶有机质及其烃类的特征来反映 型干酪根有利于生油 型干酪根有利于产气 型干 酪根介于二者之间 1 有机显微组分 干酪根不同显微组分对成烃贡献大小不同 可以通过测定各组分相对百分含量 用干酪 0 10 20 30 40 50 60 6 20 20 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 10 根类型指数 Ti 来划分有机质类型 根据大民屯凹陷不同层位烃源岩有机质显微组成特征 表 2 2 计算出干酪根类型指数 Ti 参照石油天然气行业陆相烃源岩有机质类型划分标准 判断干酪根类型 100 1007550100体体体体体体体体体体体体体体体体 i T 从表 2 2 可以看出 大多数干酪根为 型和 型 其中 型居多 S34段烃源岩 型干酪 图 2 6 大民屯凹陷 S34有机碳等值线 干酪根类型及沉积体系分布图 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 11 表 2 2 大民屯凹陷不同岩层烃源岩有机质显微组分特征 根最多 S33 烃源岩干酪根多为 型 S41 烃源岩也多为 型 S42 烃源岩较好 型干酪 根相对较多 1 型次之 同时含有一部分 型和极少的 2 型干酪根 类脂组壳质组镜质组惰质组 静351453 S3416 683 4 54 25 型 安1302058 S3413 686 4 58 型 安942321 S3426 56 538 928 27 425 型 新沈602992 12 2992 19S3458 32 828 810 128 2型 胜172003 S344 66 5853 9 59 8 型 安212075 58 2080 58S3428 91 35 564 3 38 875 型 安672000 2001S3416 940 342 9 56 225 型 沈1302484 2502S3415 83 426 354 5 56 725 型 沈1192500 2510S34660 626 56 839 625 2型 安21970 1971S3416 284 6578 290 78 40 8925 型 沈822182 S3473 813 5722 62058 63 1型 沈1102042 65 S3435 883 0561 070 8 3975 型 沈1272892 5 S3470 73 425 952 975 1型 哈12486 17 S3420 133 630 615 7 1 75 型 曹231075 S3395 44 644 25 1型 沈1162295 34 S3318 371 719 1 67 725 型 沈781887 S3317 394 3578 260 39 13 型 沈972023 5 S3333 333 5159 653 51 13 1625 型 沈822422 2432S4151 33 1144 561 0418 395 2型 沈1012892 2906S4135 593 3961 020 8 48 型 沈2212586 2592S4138 261 8 27 25 型 曹32084 3 2251 7S413 685 95 9 68 525 型 沈2031444 S41514 660 120 4 53 175 型 曹121674 S416 32 550 340 9 71 075 型 曹112245 S4116 52 458 722 4 48 725 型 安1152175 5 S4140 959 1 23 875 型 安922720 2 2722 6S4112 82 431 453 5 63 05 型 安642451 5 S4174 12 815 67 556 3 1型 安12470 2 S4161 224 0834 69037 2425 2型 安883018 3026S4257 215 126 51 243 675 1型 胜203114 S4295591 25 型 安172532 2542S4265 717 315 61 461 25 1型 沈1663005 S4252 120 327 10 541 425 1型 沈1193111 S4277 114 63 15 176 975 1型 安172471 S4271 40 326 71 649 925 1型 类型 显微组分含量 井号深度层位TI 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 12 2 元素组成 根据 H C 和 O C 原子比数据 在图板上可以划分干酪根类型 图 2 7 从图上可以看出大多数干酪根多集中在 A 和 B 型 Ro 值多集中在 0 5 0 7 之间 大多数干酪根 H C 原子比在 1 0 1 5 之间 O C 原子比在 0 1 0 2 之间 具有价高的 H C 原 子比和较低的 O C 原子比 3 岩石热解 热解分析是模拟烃源岩中有机质的热演化生烃作用 以高温热解定量检测出烃源岩生成 图 2 7 大民屯凹陷 H C 原子比与 O C 原子比关系图 图 2 8 大民屯凹陷 HI 与 Tmax 关系图 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 13 的烃量 根据生烃量评价烃源岩 利用热解分析所得到的最大裂解峰值 Tmax 可以划 分有机质的成熟阶段 一般将 Tmax0 4 0 5 Ro 0 5 泥岩厚度 0 0m 从综合地质图可以看出 有效烃源岩集中在前进构造带 荣胜堡洼陷 静安堡构造带和 三台子洼陷处 大民屯凹陷 E2S34较厚的泥岩多集中在前进构造带上 该区面积 104 5Km2 泥岩厚度大于 400m Ro 值大于 0 7 TOC 所占比例大于 2 0 可以看出该区烃源岩厚 度 面积较大 烃源岩规模较好 由图 2 6 可以看出 该区干酪根多为 B型干酪根 类型 较好 又因为 TOC 所占比例较高 有机质丰度很高 且 Ro 值所指示的有机质成熟度处于 成熟 高成熟阶段 因此 该区烃源岩较好 生烃潜力很高 开采价值巨大 在临近的荣胜 高 成 熟 成 熟 低 成 熟 图 2 10 大民屯凹陷 S34烃源岩 Ro 等值线图 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 16 堡洼陷处 该区面积 102 5Km2 泥岩厚度 200 500m 荣胜堡洼陷区 Ro 值大于 0 7 为 B 型干酪根 TOC 所占比例为 1 0 2 0 该区虽然烃源岩规模不错 但有机质含量相对较低 所以开采价值一般 面积最大的静安堡构造带 面积为 193Km2 该区泥岩 100 300m Ro 值大于 0 5 为 型干酪根 TOC 所占比例为 1 0 2 0 从这些数据可以看出 该区虽然烃源岩规模较 大 但烃源岩较差 但有生油潜力 具有开采价值 而三台子洼陷面积较小 为 96Km2 并 且泥岩较薄 烃源岩丰度较差 在 0 5 到 1 0 之间 烃源岩的类型也差 为 型干酪根 成熟度较低 Ro 值在 0 5 左右 所以该区没有开采价值 四 资源量计算 四 资源量计算 计算资源量的方法有很多 可以运用有机碳恢复系数法结合产烃率 Ro 图板 来计算 资源量 frOIL CCdOHSE frGAS CCdGHSE 图 2 11 大民屯凹陷 E2S34优质烃源岩分布图 B 有效烃源岩 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 17 式中 分别为烃源岩生烃 油 气 强度 OIL E GAS E 为有效烃源岩分布面积与平均厚度 SH 分别为产烃 油 气 率 r O r G TOCgmg d 为密度 2 3t m3 C 为残余有机碳含量即 TOC 为有机碳恢复系数 Cf Co Ct f C 这里需要注意的是 在求有效烃源岩分布面积时 需要求出不同干酪根类型的烃源岩面 积 然后分别计算不同干酪根类型的烃源岩的生烃强度 这样才能计算出某一层烃源岩总的 生烃强度 把有效烃源岩图进行分大块 每块面积 25Km2 每个大块分成 25 个小块 再根据图 2 6 在图上标出不同干酪根的范围得到图 2 11 由图 2 11 上的信息可以得出 Ro 值为 0 7 的 B型干酪根的烃源岩 当 TOC 为 2 0 时 面积为 27Km2 厚度平均为 500m 当 TOC 为 1 0 时 面积为 1Km2 厚度为 400m Ro 值为 0 7 的 型干酪根的烃源岩 当 TOC 为 2 0 时 面积为 16Km2 厚度平均为 200m 当 TOC 为 1 0 时 面积为 75Km2 厚度平均为 200m 当 TOC 为 0 5 时 面积为 9Km2 厚度平均为 400m Ro 值为 0 5 的 型干酪根的烃源岩 当 TOC 为 2 0 时 面积为 3Km2 厚度平均为 200m 当 TOC 为 1 0 时 面积为 70Km2 厚度平均为 100m 当 TOC 为 0 5 时 面积为 12Km2 厚度平均为 100m 根据以上所得数据 通过查图 可以计算 EOIL 5 1 1010t EGAS 6 5 109t 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 18 三 油气运移与成藏研究三 油气运移与成藏研究 一 油气运移期和成藏期确定 一 油气运移期和成藏期确定 准确认识油气藏形成和分布规律 是油气勘探地质评价的目标 而油气运移期和成藏期 的确定是其中的一个核心问题 也是研究难点 长期以来 石油地质学家主要从构造圈闭形 成时期和生 排烃期来定性地确定油气的成藏期 这种传统的方法只能大致确定油气运移成 藏的最早时期 但不能建立油气运移成藏的绝对时间格架 流体定年技术则可确定油气运移 成藏的绝对时间 所谓流体定年实际上是指流体活动的产物 成岩矿物和流体包裹体 形成时间的测定 目 前应用的流体定年技术可分为两类 直接定年法和间接定年法 直接定年法是根据自生矿物 的放射性同位素分布 直接计算成岩矿物的形成年龄 目前 K Ar 40Ar 39Ar 铷 锶 Rb Sr 及 钐 钕 Sm Nd 同位素定年技术均已用来确定不同成岩矿物的形成年龄 但应用最广的是自生 伊利石 K Ar 定年技术 间接定年法是根据成岩矿物或流体包裹体的形成温度 结合埋藏史 地温梯度计算矿物或包裹体的形成时间 1 伊利石 K Ar 定年 1 基本原理 利用储层自生矿物 主要是伊利石 同位素定年技术 分析烃类流体进入储层的时间 是 20 世纪 80 年代中后期逐渐发展起来的新技术 近四十年的研究 尤其是 20 世纪 80 年代 以来有关沉积盆地的研究资料表明 伊利石化的过程是一个由反应动力学控制的水 岩反应 除温度之外 还受时间和水 岩比的制约 当系统流体含量很低时 如多数油气侵入情况下 岩石孔隙被油气充满 伊利石化的过程停止 因此 通过伊利石年龄分析 获得伊利石年 龄 就可以确定油气的侵入储层的时间 储层成岩过程 特别是自生矿物的形成在很大程度上是流动的孔隙水引起的 自生伊利 石的形成总是与流动的富钾水介质条件有关 成岩矿物同位素定年技术仅提供了成岩矿物的 形成时间 储层中自生伊利石形成于一定的成岩阶段或者多个成岩时期 即自生伊利石形成 经历了较长的地质时期 一般来说 早期形成的伊利石粒径较大 晚期形成的粒径较小 多 呈丝发状 这使得伊利石地质年龄与样品的粒级大致存在正比例关系 对于解释油气藏形成 东北石油大学地球化学专业本科生课程设计 19 期比较有意义的是最小粒级伊利石同位素年龄 它反映的是最晚形成伊利石的地质时间 伊 利石同位素年龄给出的是油气藏形成期的最老地质年龄 对于多期成藏过程 储层伊利石年 龄限定了早期成藏事件的最老地质年龄 K Ar 法测定地质年龄就是基于 40K 经 K 层捕获转变为稳定同位素40Ar 的衰变定律 测 年公式为 1 1 40 40 e K Ar t 式中 40K 的总衰变常数 5 543 10 10 a e 40K 衰变成 40Ar 的衰变常数 e 0 581 10 10 a 40K K 1 167 10 4 2 自生伊利石 K Ar 同位素定年结果 表 3 1 大民屯凹陷自生伊利石 K Ar 法同位素测年表 粘土矿物含量 井号 井 深 m 岩性位置 样品 粒级 m I SIKC 钾 含 量 放 40Ar 10 10mol g 40Ar放 40Ar 总 40Ar放 40K 年龄值 Ma 成藏年代 静 25 2141 3 砂砾岩 静安堡 构造0 3 0 2912431 51 98257 70 00442774 6 1 4K2 前 14 1686 8 细砂岩 前进构 造带0 3 0 295231 682 86265 60 00257195 7 1 7K2 0 3 0 287584 873 46477 50 00238240 5 0 9 E2s31沈 2252964细砂岩安福屯 洼陷 0 287585 13 294 80 60 00216436 7 0 9E2s1 0 3 0 286144 823 675 30 00250542 6 0 9 E2s34安 114 2335 1 中 细 砂岩 静安堡构造 带 0 286145 383 41662 20 00212736 2 0 9E2s1 0 3 0 290465 043 59662 30 239140 7 1 0 E2s33沈 172 2947 1 细砂岩 静安堡构造 带 0 290465 263 24567 20 00206635 2 1 0E2d 0 3 0 289564 983 80376 10 003619661 2 1 0 E1新沈 60 2991 6 细砂岩 静安堡构造 带2 多为氧化环境 从图 2 5 看 南屯组和大磨拐河组的原油基本在一个沉积环境下形成的 但数据量较少 因而不能全面反映原油沉积环境 6810121416182022242628303234363840 0 2 4 6 8 乌 乌 乌 乌 乌 乌 11 d2 6810121416182022242628303234363840 0 2 4 6 8 乌 20 d1 乌 乌 乌 乌 乌 6810121416182022242628303234363840 0 2 4 6 8 乌 132 d1 乌 乌 乌 乌 乌 6810121416182022242628303234363840 0 2 4 6 8 乌 20 n1 乌 乌 乌 乌 乌 6810121416182022242628303234363840 0 2 4 6 8 乌 132 n2 乌 乌 乌 乌 乌 6810121416182022242628303234363840 0 2 4 6 8 乌 20 n2 乌 乌 乌 乌 乌 图 3 4 乌北原油正构烷烃分布图 0 8 0 6 0 4 0 20 00 20 40 60 81 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 D2 D1 N1 N2 pr nC17 ph nC18 图 3 5 乌北原油 pr nC17 与 ph nC18 关系图 东北石油大学石油地质学课程设计 37 四 原油同位素 四 原油同位素 在石油的形成过程中 原始有机分子 一方面裂解成富含轻同位素的简单分子 残余的 干酪根相对富集重同位素 另一方面 部分富含重同位素的裂解碎片 会重新聚合成干酪根 随着成熟度增加 残余干酪根和重新聚合成的干酪根 都会进一步裂解 形成较为简单的分 子 随着埋藏深度的加大 原油的成熟度会增加 也会发生裂解作用 由于 12C 12C 键会 优先断裂 形成一些富含轻同位素的烃类 于是原油也会随着这种裂解作用的持续而富集重 同位素 与此同时 较大的分子的烷烃类 也进一步热裂解 同位素较轻的裂解产物不断增 加 烃类分子继续变小 越来越富集重同位素 随着这种作用的持续或加强 原油的大分子 量烃类不断减少 小分子量烃类不断增加 于是饱和烃随着成熟度的增高而增多 芳香烃 胶质与沥青质的含量会随成熟度增加而减少 原油中各族组分的同位素组成 会随原油的成 熟度增加而富集 13C 从图 2 6 看 乌北原油全油和族组分碳同位素较轻 且分布具有很好的一致性 除铜 7 井的 N2 段原油差异较大外 乌尔逊北部的原油类型相似 苏 132 井的 D1 段原油和苏 132 井的 N2 段原油非常接近 可以判定为同一类型原油 进一步根据全油 饱和烃 芳香烃 非烃和沥青质五组碳同位素组分的 数值进行多元统计 聚类分析运用一次形成法进行分类 图 2 7 发现苏 132 井的 D1 段原油和苏 132 井的 N2 段原油并非完全相等 两者存在一定差异 苏 132 井 D1 段原油和苏 20 井 N1 段原油 苏 11 井 D2 段原油苏 20 井 N2 段原油反而更为接近 但是根据图中所示 所用原油相关系数 图 3 6 乌北原油族组分的 13C 分布图 乌 乌乌 乌 乌 乌 乌 乌 乌 乌 乌 乌 30 5 30 0 29 5 29 0 28 5 28 0 27 5 27 0 26 5 13C 乌 11 d2 乌 132 d1 乌 20 d1 乌 20 n2 乌 132 n2 乌 7 n2 乌 7 n2 乌 20 n1 东北石油大学石油地质学课程设计 38 均大于 99 98 所以基本可以断定为同源油 1 0 999 9 0 9998 苏 132 D1 苏 20 N1 苏 132 N2 苏 11 D2 苏 20 N2 铜 7 N2 苏 20 N2 铜 7 N2 图 3 7 乌北原油族组分一次形成法的谱系图 东北石油大学石油地质学课程设计 39 四 油源对比四 油源对比 油和它的母岩中的可溶有机质之间也具有相似性和继承性 油和母岩干酪根之间具有某 些有意义的关联性 油源对比目的在于追踪油气层中油气的来源 应用几个主要油源参数 将原油与所有可能的生油岩进行对比 以排除非油源岩 而找出可能性最大的生油岩 再根 据各项指标并结合地质情况进行油岩之间的综合分析对比 以确定真正的油源层 油源研究 的主要方法是对原油之间或原油和烃源岩之间的相同馏分中某个成分的含量或某些成分之间 的比值 或某同系物分布和组成进行比较 它可通过元素 样品的总体构成 分子和同位 素参数的对比实现的 使用的主要分析技术有气相色谱 气相色谱 质谱联用仪和碳同位素 测定仪等 一 气相色谱 一 气相色谱分析分析 随着热演化程度的加深 OEP C21 C22 和 C21 C22 C28 C29 参数发生线性变化 而 pr nC17和 ph nC18多不发生变化 pr ph 变化趋势不明显 乌北烃源岩气相色谱参数与深度关系图 图 4 1 中 pr nC17 ph nC18 和 OEP 参数较为 关键 从中看出 南一段和南二段泥岩更接近与乌北原油 南一段泥岩更接近 2500 2000 1500 1000 500 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 1 4 1 6 pr nC17 D2乌 乌 D1乌 乌 N2乌 乌 N1乌 乌 D1乌 乌 N2乌 乌 N1乌 乌 D1乌 乌 D2乌 乌 N1乌 乌 N2乌 乌 乌 乌 m 2500 2000 1500 1000 500 0 50 00 51 0 ph nC18 乌 乌 m 2500 2000 1500 1000 500 01234 pr ph 乌 乌 m 2500 2000 1500 1000 500 0123 C21 C22 乌 乌 m 2500 2000 1500 1000 500 01234567891011 乌 C21 C22 C28 C29 乌 乌 m 2500 2000 1500 1000 500 0 00 51 01 52 0 OEP 乌 乌 m 图 4 1 乌北原油烃源岩气相色谱参数深度关系图 东北石油大学石油地质学课程设计 40 二 二 色谱色谱 质谱分析质谱分析 石油是由成千上万种化合物组成的 不难想象其组分分析和鉴定是极其困难的 特别是 一些微量和痕量组分 色谱 质谱分析技术的应用使有机地球化学分析取得了质的飞跃 尤 其是生物标志化合物的色谱 质谱分析广泛应用于有机地球化研究勘探 1 霍烷类 霍烷可以根据 m z191 特征质量色谱图将该类化合物检测出来 从 Ts Ts Tm 与 C29Ts 17 H C29 C29Ts 关系图中看 图 4 2 乌北油源对比结果表 明乌北原油主要来自南屯组 其中南一段的贡献最大 2 甾烷类 一般用 m z217 质量色谱图来检测常规甾烷和重排甾烷化合物 从 C29 与 C29 20S 20S 20R 关系图中看 图 4 3 乌北油源对比结 果表明乌北原油主要来自南屯组 其中南一段的贡献最大 0 10 20 30 40 50 60 70 8 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 D1乌 乌 N1乌 乌 N2乌 乌 乌 乌 C29Ts 17 H C29乌 乌 C29Ts Ts Ts Tm 图 4 2 Ts Ts Tm 与 C29Ts 17 H C29 C29Ts 关系 图 图 4 3 C29 与 C29 20S 20S 20R 关系图 0 20 30 40 50 60 7 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 D1乌 乌 N1乌 乌 N2乌 乌 乌 乌 C29 20S 20S 20R C29乌 乌 乌 乌 乌乌 乌 乌 乌 乌 东北石油大学石油地质学课程设计 41 一般认为 水生生物富含 C27 和 C28 甾烷 高等植物富含 C29甾烷 从 C27 C28 C29甾烷三角图中看 图 4 4 原油和大磨拐河组泥岩以及南屯组泥岩基本 处于同一沉积环境 3 质谱图分析 从质量色谱图形状大致可以分析原油的烃源岩 从质谱图大体形状来看 图 4 5 每个分图上为 m z191 的霍烷的质量色谱图下为 m z217 的甾烷的质量色谱图 南屯组泥岩和大多数原油质谱图形状相似 2005 205 乌 102 乌 1446 6 1463 0m2005 4 2 7 53 33su102 1446 60 1463 00 gc01 myicl RT 20 00 80 00 20222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880 Time min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Relative Abundance 56 38 53 88 59 2648 74 49 9154 07 59 63 61 56 57 4825 22 26 7528 48 54 47 39 2251 95 32 53 24 3764 5346 99 33 8446 8065 36 41 8923 2236 7768 1569 36 72 4374 2075 2777 63 NL 5 32E6 m z 190 50 191 50 F MS 2005 205 乌 102 乌 1446 6 1463 0m RT 40 00 60 00 404142434445464748495051525354555657585960 Time min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Relati