第七章__烃源岩评价

1、第八章第八章 烃源岩评价烃源岩评价o教学目的 掌握烃源岩评价的内容及其方法，熟悉烃源岩评价标准o教学内容 烃源岩评价内容 烃源岩评价方法及流程 烃源岩评价标准o重点及难点 烃源岩评价内容及方法 烃源岩是控制油气藏形成与分布的关键性因素之一。确定有效烃源岩是含油气系统的基础。烃源岩评价涉及许多方面，虽然在不同勘探阶段以及不同的沉积盆地，评价重点也有所不同，但是总体上主要包括两大方面：(l)烃源岩的地球化学特征评价，如有机质的丰度、有机质的类型、有机质的成熟度；（2）烃源岩的生烃能力评价，如生烃强度、生烃量、排烃强度等 烃源岩：是指能够生成具有工业价值油气流的岩石潜在烃源岩:是指能够生成但尚未生成

2、具有工业价值油气流的岩石有效烃源岩：是指已经生成并排出具有工业价值油气流的岩石一、烃源岩有机质丰度 有机质丰度是评价烃源岩生烃能力的重要参数之一。烃源岩的有机质丰度是指单位重量的烃源岩中有机质的百分含量。烃源岩有机质丰度评价常用有机碳含量、氯仿沥青“A”、总烃、岩石热解参数来加以评价。（一）有机碳含量 有机质的丰度常用有机碳来衡量，有机碳是指岩石中与有机质有关的碳元素含量，岩石中的实测有机碳含量是岩石中的剩余有机碳含量。因此，岩石中有机质含量与实测有机碳含量有一定的比例关系，即： 原始有机质=K有机碳，其中K为转换系数 o烃源岩中常用残余有机碳来反映有机质含量o方法方法：Hcl剩余剩余高温燃烧

3、高温燃烧样品样品碳酸盐碳酸盐CO2根据烃源岩有机质在生烃、排烃过程中有机碳的质量平衡原理，在单位重根据烃源岩有机质在生烃、排烃过程中有机碳的质量平衡原理，在单位重量的烃源岩中可得量的烃源岩中可得:根据以上方程可以推导出原始有机碳含量和恢复系数的计算公式：根据以上方程可以推导出原始有机碳含量和恢复系数的计算公式：)1(DKpCC残源)1(1DKpKc原始有机质=K有机碳，其中K为转换系数演化阶段干酪根类型煤成岩阶段1.251.341.481.57深成阶段末期1.21.191.181.12从有机碳计算有机质丰度的转换系数（Tissot等，1984） 一、烃源岩有机质丰度 1.泥质烃源岩有机碳含量下

4、限标准 烃源岩是指源岩中有机质的生烃量已经满足了源岩本身的吸附而向外排烃的源岩。烃源岩有机碳含量下限值是指单位重量烃源岩中有机质生烃量等于岩石的饱和吸附烃量时所要求的有机质的含量。因此，烃源岩的吸附量越大，其要求的有机含量下限质就愈高，而当烃源岩的有机质类型愈好，热演化程度高时，相应的有机碳含量下限值就低。对泥质油源岩中有机碳含量的下限标准，目前国内外的看法基本一致，为0.4%0.6%，而泥质气源岩有机碳含量的下限标准则有所不同 演化阶段干酪根类型有机碳（%）未成熟0.20.30.4成熟0.10.20.3过成熟0.050.10.2泥质气源岩有机碳含量下限标准（刘德汉、盛国英等，1984） 一、

5、烃源岩有机质丰度 2.碳酸盐岩烃源岩有机碳下限标准 对于碳酸盐岩来说，由于其排烃机理比泥岩的更复杂，目前对其有效烃源岩的有机质丰度下限值确定尚未统一。对碳酸盐岩烃源岩下限标准的确定存在较大的困难：碳酸盐岩既可作为烃源岩也可作为储集层，岩石中普遍有沥青污染，使所测得的有机碳含量失真。 碳酸盐岩中有机碳含量较低。TOCTOC和S S1 1+S+S2 2只相当于泥质烃源岩的1/81/81/101/100102030TOC (%)%00.10.20.40.60.81.01.21.52.04.0上扬子地区P 灰岩样品数 5548%29%63%92%上扬子 二叠系554个灰岩平均TOC = 0.43%上扬

6、子 二叠系587个泥质岩平均 TOC = 4.52%205个TOC0.4%的样品平均为0.84%179个TOC0.5%的样品平均为0.88%561个TOC0.5%的样品平均为4.72%泥岩烃源岩是灰岩烃源岩的10倍05101520TOC (%)%01358203040上扬子地区P 泥质岩样品数 587106420.512%84%4%一、烃源岩有机质丰度 010203040TOC (%)%00.51.02.04.06.01015203040矿山梁剖面P2d 泥岩样品数 2496%TOC=1.0%4%平均TOC8.42%0102030TOC (%)%00.20.40.60.8123456矿 山 梁

7、 剖 面P2d灰 岩样 品 数 7TOC=1.0%43%57%平均TOC1.09%010203040生烃潜量 S1+S2 (mg/g)%026102030406080100120广元矿山梁P2d 泥岩样品数 2458%21%6mg/g平均S1+S222.89mg/g中好差很好/极好21%泥岩是灰岩的 8 倍01020304050生烃潜量 S1+S2 (mg/g)%00.512461020304060广元矿山梁P2d 灰岩样品数714%43%6mg/g平均S1+S22.57mg/g中好差43%一、烃源岩有机质丰度 一、烃源岩有机质丰度 由于我国古生代碳酸盐岩地区热演化程度高，对什么样的碳酸盐岩能

8、够成烃还认识不清，从而更增大了研究难度。 在岩石薄片中已经观察到一些富含藻席的陆棚碳酸盐岩，沥青沿层面分布，是没有外来沥青的污染，其有机碳含量较高，可能是较好的碳酸盐岩烃源岩。 对碳酸盐岩的成烃机理还认识不清一、烃源岩有机质丰度 碳酸盐岩烃源岩有机碳含量下限标准的选择应主要考虑如下几方面因素： 应将油源岩与气源岩分开考虑，油源岩的有机碳含量的下限标准应比气源岩高得多。 应考虑我国碳酸盐岩烃源岩的区域地质背景。我国具有极大勘探前景的碳酸盐岩，主要属早古生代，集中分布在三大沉积盆地内：塔里木盆地，鄂尔多斯盆地与四川盆地。这些碳酸盐岩的沉积相主要是浅水台地与斜坡相，尚未发现真正的盆地相。其有机碳含量

9、低，按国外评价方案，绝大部分属非烃源岩或差烃源岩，但其中蕴藏了丰富的油气资源。成为我国寻找大中型油气田的希望之光。因此，对这套巨厚的碳酸盐岩地层，可适当降低其有机碳下限的含量。 应考虑成熟度的影响。我国海相碳酸盐岩成熟度高，尤其是在早古生代，普遍达生油后期过成熟阶段，因此，在不同成烃演化阶段，有机碳的下限标准是不同的。模拟实验结果表明，对于型与型烃源岩，到干气阶段，有机碳损失量在4060。 应考虑有机质演化的阶段性。一、烃源岩有机质丰度 我国碳酸盐岩油气源岩有机碳含量下限标准 成烃演化阶段镜质体反射率Ro（%）有机碳（%）气源岩油源岩未成熟-低成熟1.80.060.12烃源岩级别泥质岩碳酸盐岩

10、成熟阶段高过成熟阶段成熟阶段高过成熟阶段非烃源岩0.40.160.12.00.81.70.68不同岩石类型烃源岩有机碳含量下限标准一、烃源岩有机质丰度 一、烃源岩有机质丰度 （二）氯仿沥青“A” 氯仿沥青“A”也是评价烃源岩丰度的常用指标之一。氯仿沥青“A”是岩石中用氯仿抽提的可溶有机质。国内外对氯仿沥青“A 含量界限也作了大量的统计研究。对我国主要含油气盆地烃源岩368个氯仿沥青“A”含量统计分析表明，中位值在0.1%左右（l000ppm），高者可达l%，非烃源岩氯仿沥青“A”含量低于0.01%。我国主要含油盆地如济阳、松辽、冀中等，氯仿沥青“A”含量在0.1%0.4%之间。 一、烃源岩有机

11、质丰度 （三）总烃 总烃是指氯仿沥青“A”族组分中饱和烃与芳香烃之和（以ppm为单位表示）。它不仅是评价有机质丰度指标，也是判断烃源岩成熟度指标。烃类含量，g/g菲利普贝克Baker挪威大陆架研究所尚慧芸050很差差差差50100差一般到好100500良好100-250良好良好5001000好250-500好，500丰富好10005000很好最好很好5000少见利用烃含量评价烃源岩比较表（尚慧芸等） 值得注意的是，氯仿沥青“A”和总烃含量不仅受烃源岩的受成熟度的影晌，排烃条件以及实验分析条件都有一定影响。它们一般在气源岩和未成熟以及过成熟阶段的烃源岩都是偏低的 一、烃源岩有机质丰度 （四）岩石

12、热解参数一、烃源岩有机质丰度 二、有机质的类型 有机质类型是评价烃源源生烃能力的重要参数之一。通过干酪根和可溶有机质的有机岩石学与有机地球化学方法评价具体烃源岩有机质的母质类型。 0.00.10.20.30.40.00.51.01.52.0O/CH/C 型 型 型 型12Ro=0.5%Ro=1.0%东濮凹陷沙一段干酪根元素范氏分布图分析项目腐泥型腐殖腐泥型腐泥腐殖型腐殖型氯仿沥青A饱和烃,%406020402030517芳香烃,%15255155151022饱和烃/芳烃31311.60.50.8非烃+沥青质,%2040405050606080(非烃+沥青质)/总烃0.31131334.5饱和烃

13、峰型特征前高单峰型前高双峰型后高双峰型后高单峰型主峰碳数C17、C19(nC21+nC21)/(nC28+nC29)2.01.52.011.51.21.5OEP1.20.91.22实例松辽盆地下白垩统青一段东营凹陷下第三系沙三段陕甘宁盆地上三叠统长三段陕甘宁盆地下侏罗统延安组中国中、新生代油（气）源岩有机质类型划分表 二、有机质的类型 海相与陆相原油碳同位素的比较（廖永胜，1982）-33-31-29-27-25-2313-33-31-29-27-25-23-33-31-29-27-25-23南海湛江凹陷渐新统南海西南凹陷中新统东营凹陷渐新统大庆油田白垩系陆相第三系原油海相第三系原油C13C1

14、3C陆相原油海相原油过渡相原油规则甾烷与有机质来源关系图当C27甾烷占优势时则为偏腐泥型有机质，而C29甾烷占优势时则为偏腐植型有机质，藻类生源的输入也有影响。 三、有机质的成熟度 烃源岩有机质成熟度是衡量烃源岩实际生烃能力的重要指标之一，是评价一个地区或某一烃源岩系生烃量及资源前景的重要依据。表征烃源岩成熟度已有多种的指标，如光学的、化学的和生物标记物的等多方面的参数，其中镜质体反射率(Ro)、热解峰顶温度(Tmax)是常用的成熟度指标。 图9-16 苏北盆地阜宁组烃源岩热演化剖面图油气演化阶段镜质组Ro（）沥青组Ro（%）来源于型与型沥青质来源于型沥青质未成熟0.55.01.306.507

15、.0三、有机质的成熟度 孢粉颜色及热变指数孢粉颜色及热变指数有机质颜色变化有机质颜色变化 61i61ininiaiSCI其中，ai为孢粉颜色级别；ni某一颜色级别的点数。显微镜下观察到的颜色由浅黄、黄、深黄、棕、深棕和黑色变化分为1到5个级别。 三、有机质的成熟度 有机质成熟度标尺（LOM）与其它成熟度指标的关系褐煤，1次烟煤，2高挥发性烟煤，3中挥发性烟煤，4低挥发性烟煤1半无烟煤2无烟煤三、有机质的成熟度 干酪根颜色变化干酪根颜色变化牙形石的颜色牙形石的颜色干酪根热解法（干酪根热解法（Tmax） 用热解法研究有机质成熟度主要应用两个参数，即产率指数（S1/S1+S2）和干酪根热解烃峰顶温度

16、（Tmax）。随着岩石埋深增加温度升高，生成的烃类总量不断增加，S1/S1+S2连续增大。由于热稳定性小的物质在较低温度下已裂解，残留下来的物质为热稳定性较高的干酪根，造成Tmax不断向高温位移，Tmax随深度变化并出现较明显的拐点，故有助于划分演化阶段 三、有机质的成熟度 有机质的热演化阶段划分表 演化阶段 不同阶段生成物镜质体反射率（Ro）热解峰顶温度(Tmax) 未成熟 生物气，未熟重油 0.5 2.0 500三、有机质的成熟度 生物标志化合物常用于研究成熟度的指标有正构烷烃奇偶优势（OEP）和碳优势指数( CPl)、异戊二烯类烷烃、甾、萜类化合物等 生物标志化合物显示的成熟度指标 三、

17、有机质的成熟度 四、烃源岩的生烃能力综合评价 烃源岩的有机质丰度、类型和热演化程度是反映烃源岩有机质本身地球化学特性的重要指标，但是要综合评价盆地中烃源岩层系的生烃能力，还必须将烃源岩的研究与沉积盆地的形成、演化历史、与非烃源岩系的相互关系结合起来。这就不仅用有机地球化学的分析方法来测定它们的生烃特性，而且用地质研究方法、盆地模拟方法来对生烃量以及其平面的展布及变化进行定量评价 定量评价烃源岩生烃量的方法有很多，烃源岩的生烃强度是烃源岩生烃能力评价的一个重要指标，它是单位面积内烃源岩的生烃量。四、烃源岩的生烃能力综合评价 目前，国内外计算烃源岩生烃强度方法比较多，如“沥青A”，“总烃法”、“热

18、解法”、“蒂索法”、“干酪根元素法”、“三T法”、“有机碳产烃率法”等，这些方法从原理上可以归纳为化学动力法与成因体积法两大类。化学动力法是以干酪根降解的化学反应建立油气生成数学模型，根据干酪根的活化能、频率因子和古地温模拟计算烃源岩有机质的产烃率。成因体积法是在模拟实验的不同类型有机质的产烃率曲线图版基础上，通过烃源岩埋藏史、热演化史恢复的TTI-Ro值来确定烃源岩有机质的产烃率，然后根据实际烃源岩的厚度、有机碳含量等参数计算生油、生气强度。 四、烃源岩的生烃能力综合评价 评价油气资源量是根据容积法原理，利用烃源岩的厚度、有机碳含量和有机质的油气产率等主要参数来计算单位面积内的烃源岩生烃强度

19、。 orgorgDKCSHQ式中：Q烃源岩生烃量；H烃源岩厚度；烃源岩的岩石密度；S烃源岩的分布面积Corg烃源岩的残余有机碳含量(%)；Dorg有机碳的产烃率(kg/t)；K有机质的恢复系数；四、烃源岩的生烃能力综合评价 在成因体积法中，烃源岩的厚度、残余有机碳含量、有机碳的油气产率以及总产烃率在评价地区内按照某规律变化的，往往不能由一个确定值来代表，即属于随机变量。 在勘探程度较低的地区，通常采用三角分布来描述烃源岩各随机变量的概率分布 其其它它 )()( )()()(022cxbbcacxcbxaacabaxxf xccxbbcacxcbxaacabaxaxxF . )()(. )()( )(0120120密度函数 分布函数 根