煤系有机质生烃潜力评价标准探讨_陈建平

1、煤系有机质生炷潜力评价标准探讨陈建平赵长毅何忠华（中国石油天然气总公司石油勘探开发科学研究院）主题词侏罗纪煤系有机质生油岩评价标准生油指标生油气量西北地区样品分析热解摘要根据西北地区侏罗纪煤系地层中2 3 0余个岩样（煤炭质泥岩和泥岩）的有机地化分析数据详细研究了3类煤系坯源岩的热解牛坯潜量与冇机碳氯仿沥青a 几悠婭含量的关系.对于煤系矩源岩的评价不能简单套用-般湖相泥岩的评价标准有机碳含量为2 % -5%的煤系 泥岩是煤系中故好的油源岩煤的生坯能力主要取决于煤中富氮显微组分的含最其有机碳含量与 热解生坯潜量没冇相关关系.炭质泥岩（有机碳含量为6 % -4 0 % ）的热解生桂潜量与其冇机碳含

2、嚴的相关性很差用热解生烧潜量和氢指数来评价更准确目u舀湖相疑源岩形成于相对闭塞的静水环境而煤系地层形成于河流相沼泽相及浅湖相沉积体系二者岩石学 特征有机质类型及丰度等地球化学特征和平面分布规律均有相'3大的差异前川來评价油源岩有机质 丰度的常用指标仍然是有机碳氯仿沥青-a 总坯和热解生烧潜量我国也已经建立了一般湖相泥质岩有 机质丰度的评价标准i, h然而山于煤系地层特殊的沉积环境和母质组成有机质中能形成油气的有效碳 含量偏低进行煤系桂源岩评价时不应该简单套用一般湖相泥岩有机质丰度评价标准再象以往那样以有 机碳含量为基本标准而应把故基本的着眼点放在生坯潜量上以此来确定其它相应评价分类界线

3、煤系泥岩评价标准根据我国西北地区诸多盆地2 30 o余个侏罗纪煤系地层样品（钻井岩心岩屑或煤矿岩样）的分析数据在双 对数坐标上其有机碳含量口 0 c ）与仿沥青a 和总烧含量以及热解生桂潜量（s（+5 2）均呈现良好的线性 关系（见图1 ）与一般湖相泥岩的评价标准对比热解生坯潜量相同时煤系泥岩有机碳分级界线要高一个 级别以上（见表1 ）煤系地层好油源岩的有机碳含量须大于3 %这一规律对含煤地层具冇普遍怠义因为 煤系冇机质以陆生杭物为主要來源.与水生冇机质相比类脂组含量低柑对富碳贫氢虽然有机碳含量高 但生烧潜力柑对较低以有机碳含量来评价煤系地层有机质丰度必须捉高相应的评价标准氯仿沥青 a -的

4、界线变化较大当氯仿沥青 a 含量低于0.15%0吋煤系地层已算非油源岩而一般湖和泥岩氯仿沥青a 含 量小于.1%.时才算非油源岩这是因为煤系地层中有机质高度富集对可溶有机质的吸附能力比一般泥岩强 得多.只冇少量可溶冇机质存在时难以排出：另一方面正是由于有机质高度富集虽然单位生坯潜力小但总 生炷潜力乂很大因此相应级别的可溶烧界线乂有所降低煤系泥岩总桂的各级别界线比一般湖相泥岩的级 别界线要低这也符合煤系源岩特点煤系可抽捉的可溶有机质中烧类（饱和绘和芳绘）含量一般比湖相泥 岩中低许多而非桂和沥青质含量相对较高这-方面是由于煤系有机质类脂组分低且以短链者为多另一 方面是因为非坯和沥青质比饱和绘和芳绘

5、分了量大极性强容易被有机质吸附因此单位有机质中含妊量也就相应低许多根据吐哈盆地台北凹陷侏罗纪煤系样品冇机碳含量与岩右热解氢指数（i «）的关系 （见图2 ）煤系地层中了 0 c值为2 % 5%的泥岩是煤系中最好的汕源岩该值太高和太低时单位冇机质生 烧潜力均较差t 0 c值为2 0 % 5 0 %时大多数样品i h值高丁p omg/g平均达27 0m g / g是台北凹陷 最好的煤系油源岩相当于-般湖相泥岩的中等油源岩类：当to c值为10 % -20%吋绝大多数样品ih 值低于2 omg/g.平均为16 8mg/ g：toc值为6.0 % 4 0 %的炭质泥岩其儿值平均为1 97 m

6、g/ g多属于较差油源岩而t o c值低于0. 75 %的煤系泥岩儿值平均为50 mg/ g为非油源岩.所示煤系泥岩评价标准以我国西北地区主要煤系含油气盆地数千个样品分析数据为统计基础至少能 代表西北地区大多数含煤地层情况能够适用于一般的煤系泥岩有机质丰度评价 煤是煤系地层中很重要的组成部分也是有机质高度富集的主要层段对吐哈盆地准喝尔盆地 焉香盆地和塔里木盆地库车坳陷的研究表明煤层在这些盆地侏罗系油气生成屮可能起着一定的作用. 煤对石油生成贡献的大小目前尚无统一的评价标准powellg3 ）和等巨门认为含煤岩系中 毎克有机碳的液态绘产率达30 -80 m g才能形成具有工业意义的煤成油藏据宋岩

7、等资料困我国石 炭二叠系煤的氯仿沥青 a .转化率为6 5 6 m g / g但多数在20 mg/ g以下达不到p o w . n所确定的油 源标准据傅家漠等川统计我国不同地区i n个煤样煤可生成石油的平均量为1 70 91mk/k故大可 达3 5 8 1 2 m g/ g澳大利亚苏拉特/鲍恩（s t/b0 w）盆地每克侏罗系煤产石油3 20 m g t h0 m p 等报道门卬度尼西亚马哈坎（mh ,k山）三角洲库泰（k ut al ）盆地中新世巴厘巴板组（pjikpp “）煤的热解生绘潜量为1 2 7 -2 6 5 m g / g吐哈盆地侏罗系八道湾组和西ill窑组煤的平均热解 生坯潜量在

8、台北凹陷分丹！为is smg/g和1 5。m g / g最高达23 8m g棺；在托克逊凹陷分别为1 61mg/g 和8 8m g / g准喝尔盆地不同地区煤的生坯潜力不同八道湾组煤故大可达38 2 mg/k西山窑组煤故大可 达26 8 m g / g据刘朝林等资料川.煤中可溶冇机质的含呈与煤的热演化程度密切相关气煤至肥煤阶段 氛仿沥青a “含量最高.可达2 0%.-30 %贫煤阶段以后氛仿沥青a “含量极低只冇01%左右刘德 汉等据镜质体反射率和氯仿沥青”a 等4项指标按不同演化阶段提出了煤系烧源岩的评价标准巨台北回 陷煤热解生桂潜量平均为1 85 m g / g氢指数平均为2 35 m g

9、 / g每单位有机碳的生绘潜力比有机碳含量为2 % 5 %的泥岩稍差-些如果按有机质 类型划分标准属于较差油源岩但按刘徳汉的标准则应是比较好的油源岩.是不是所有煤均能成为好的油源岩？这对煤系地层生烧潜力评价至关重耍煤的生炷能力主耍取 决于煤中富氢显微组分的含量其有机碳含量不能作为评价指标我国西北地区主要侏罗系含煤盆地 30余个煤样及一些国家（或地区）80多个石炭纪以來的煤样k “2）中大多数煤热解氢指数为1 50 一 2 7 5 m & / -相应的热解生绘潜量为1 0 0 -zo o m g g部分煤样的氢指数为27 5 4。om & / &热解生坯潜 量为20 0

10、3 0 0 m g / g ；绝大多数样品的热解生坯潜星（s .+ 5 j与热解氢煤系炭质泥岩评价标准炭质泥岩通常指有机碳含量比一般泥岩高的黑色泥岩或页岩在煤系地层中分布十分普遍这类岩石的有机 碳含量划分界线尚无正式标准评价其生绘潜力的标准更无定我国西北地区诸多盆地煤样的冇机碳含量一 般都高于4 0 % :而煤系泥岩的冇机碳含彊在6%左右时热解生烧潜戢增大速度开始变缓（见图1 ）冇机 碳含量人于5 %以后氢指数降低（见图2 ）因此笔者认为炭质泥岩应是有机碳含量为6 % 40 %的介 于泥岩和煤之间的岩石笔者提出的评价炭质泥岩生疑潜力的标准列于表3划分其级别主要依据热解生绘潜量和氢指数西北地区上

11、要含煤盆地所取的炭质泥岩样品的热解生绘潜量耳氢指数在双对数坐标上相关关系较好（见图4 ）以它们为依据划分炭质泥岩的生绘潜力级别既有效可靠性也高这是因为炭质泥岩中的一 部分有机质是无效碳不具备生成油气的能力同吋由于它们形成坏境差异很大其有效碳含量变化范围很 大导致其有机碳含量与热解生绘潜量的相关关系很差基本不能用于评价炭质泥岩的生绘能力 氯仿沥青a -和总绘含量应是评价炭质泥岩生绘潜力的两项依据但由于炭质泥岩样品数呈较少这两 项指标已冇数据尚不充分未能用于级别划分炭质泥岩中冇机质含虽相对较高冇一定的吸 附能力氢指数在1 0 m g / g以下便可能是很差的油源岩按照有机质类型划分氢指数在20 0mg/g以 下的均为i型冇机质属于较差油源岩笔者采集的我国西北地区煤系炭质泥岩样品中大多数热解生 坯潜量为i 0 ioomk/g.氢指数为1 0 0 -4 0 0 m k / g按照表3的划分标准这些炭质泥岩至多只达到较 好至中等油源岩级别23结论81煤系疑源岩的评价不能简单套用一般湖相泥岩的评价标准应把热解生绘潜量作为基本评价依据2煤系泥岩（有机碳含量低t-6 % ）的氯仿沥w- a 及总桂含量利