《石油地质综合研究方法》课件08-油源对比评价方法

1、第7章 油源对比评价方法 一、油源对比原理及影响因素二、油源对比参数选择原则三、油源对比方法及实例四、实际油源对比过程中的对比流程油源对比评价方法 1 油源对比原理： 1）由同一油（气）源和同种沉积环境演化条件下产生的油（气）在化学组成上有其相似性； 2）非同源油（气）则表现出较大的差异。依靠地质和地球化学证据，确定石油和源岩间成因联系的工作。一、油源对比原理及影响因素油源对比的两个方面： 1）油(气)与源岩之间的对比； 2）不同储层中油气之间的对比。 通过对比研究可以搞清含油气盆地中石油、天然气、源岩之间的成因联系，油气运移的方向和距离以及油气的次生变化。从而进一步圈定可靠的油源区，确定勘探

2、目标，有效地指导油气的勘探和开发工作。结果：干酪根、沥青与来自该层系的油气有着亲缘关系； 化学组成上也必然有着某种程度的相似性。 然而，由于油气形成的漫长性和本身的可流动性，在运移、聚集甚至储层中都会经历一系列的变化。这样就会模糊甚至完全掩盖这些原生的相似性，从而增加了对比的多解性和复杂性。干酪根石油天然气圈闭中的油气源岩中的沥青运移残留2 影响油源对比的因素: （1）源岩样品中可能含有运移来的石油，它们不代表原生烃类。 是否为原生沥青可以通过研究其与源岩中干酪根的成熟度、同位素组成及热解生物标志物的相关性加以确认。 （2）大多数油源对比要求源岩沥青与石油样品在热成熟度上相同或相似，但石油的次

3、生热蚀变或烃类运移后，源岩的继续埋深都会掩盖这一特征。（5）多套烃源岩层的存在也会给对比带来困难。（3）石油常是源岩厚剖面生成运移出物质的混合物，如果所研究的源岩样品不能代表生成这种石油的剖面的混合成分，就会导致错误的结论。（4）运移可能贯穿石油生成的整个过程，所以即使同一储层中的石油成分在不同位置可能也不同。 成功的油源对比，必须了解石油的成因、排出、运移和圈闭的过程，以及石油分子在此过程的组成变化。油源对比是用地球化学方法解决地质问题，它涉及盆地演化历史和盆地构造特征，为此一个油源对比项目的完成，需要地质学家和地球化学家密切合作。 二、油源对比参数选择原则油源对比的基础是受地质资料支持的化

4、学相关性。为此，合理地选用对比参数，并综合各种地质及有机地化资料是十分必要的。 尽管在对比中可能使用多种技术，但基本前提假设是一样的，即对比指标在所有非成因过程中保持不变，换句话说某一特定参数只与成因有关，对于有相同起源的有机物具有唯一性，且容易测定。这是解释油源对比资料的理论基础，一旦忽略，必将造成源岩判断的错误。所以参数选择必须确定成因与非成因参数。有四种基本的作用影响石油的化学组成：为此对比参数主要选择既可反映母源输入和成熟度水平，又在运移和次生变化中保持稳定的参数。母源的输入成熟度运移次生变化成因性的非成因性的对比参数的选择原则：选择在演化、运移和次生变化中较稳定的特征化合物，尤其是那

5、些能够直接反映原始有机质特征的化合物作为对比参数。 生物标志化合物正是具备这些特点的化合物。目前生物标志化合物，尤其是其中的甾类、萜类已广泛地用于油源对比。不同类型的油气采用不同的对比参数。 例如油油对比可用C15+-烃类的分布型式，而油疑析油则主要对比其轻烃(C1-C10)组分，油气对比中同位素起着重要的作用。为了减少次生因素的干扰，尽量少采用有机化合物的绝对浓度，而应采用系列化合物的分布型式及相对比值 如原油中姥鲛烷与植烷及钒卟啉与镍卟啉比值等都可作为有效的对比参数。各种参数的综合对比。 单一参数总有其局限性。因此，任何对比都应选用几种参数组合进行。当然不是越多越好，而是因物而宜，因地而宜

6、，合理地选取，恰当地组合，并且充分考虑地质构造、岩相等多方面资料，才能得出合乎实际的判断。广泛地采用数理统计方法和计算机应用的成果科学地定量地研究对比参数之间的相关性。 油源对比的方法较多: 生物标志化合物的对比、碳同位素对比及其它方法的对比等。 但普遍公认的主要方法是以生物标志化合物的对比为主，结合其它的对比方法。三、油源对比方法及实例油源对比一般工作程序地质史样品分析热演化程度有机母质油气运移油气次生变化油-油对比元素分析同位素分析化合物分子分析烃源岩演化以地球化学分析为基础的油源对比地球化学油源配对综合进行地质和地球化学油源对比区分成因和非成因作用1原始谱图的对比 主要有生物标志化合物原

7、始谱图对比、系列参数对比和相对丰度系列对比。 比较这三种对比方法，把烃源岩和原油的原始谱图进行对比是最为有效的一种方法。1原始谱图的对比 用原始谱图进行油源对比，主要是对烃源岩和原油的甾萜谱图进行目测，看两者的相似程度，并根据反映原始有机质特征的化合物进行判断油源。 这种方法对油源对比来说，较为可靠，但工作量较大，需要对每张烃源岩甾萜谱图进行分析和研究。 不同层位的烃源岩甾萜谱图不同，同一层位的烃源岩在不同的深度其谱图也有差别。 因此，采用这种方法需要不同层位或同一层位的不同深度的大量谱图。1原始谱图的对比MB原油与NNU-006井烃原岩（3070m，J1）饱和烃色谱对比图1原始谱图的对比胜北

8、次凹七克台组湖相泥岩与第二类原油甾烷萜烷色质对比图 1原始谱图的对比西部弧形带第四类原油与台参2井烃源岩对比 2生物标志物参数对比 生物标志化合物具有特殊的分子骨架、化学性质稳定，能够提供较多的母源信息，可有效地进行油源对比。 西部弧形带第一类原油与胜南次凹和胜北次凹烃源岩甾萜参数对比图 对比曲线：南土尔盖盆地原油及源岩Pr/Ph与C29甾烷20S/ （20S+ 20R）关系 散点图：寒武系连同晚震旦统和下奥陶统黑土凹源岩： TA-DS60%; 24Nordia0.3中上奥陶统源岩： TA-DS30%; 24Nordia0.253碳同位素对比 石油、沥青和干酪根的同位素成分之间的关系，是一个性

9、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。 1）烃源岩热分解使产物中碳同位素较残余物中碳同位素轻。 2）同层沥青中的碳同位素一般要比干酪根中的轻，但13C值的差不会大于2-3。 3）石油13C值与沥青的相同或稍轻，差异也不会大于2。大量的统计资料表明了这样的规律，即： 13C干13C沥13C油 13C干13C沥青质13C非烃13C芳烃13C饱和烃。南土尔盖盆地原油与烃原岩的Pr/Ph与同位素分布特征对比 吐哈盆地烃源岩碳同位素特征分类图 碳同位素组成被一

10、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） 用碳同位素比值计算混源比： 4轻烃(C1C10)组成 作为油气源岩和沥青中主要组成的烃类特征自然也是最重要的对比参数。根据对比的对象不同。可分别利用其中的轻烃和重烃、饱和烃和芳香烃、正构烷烃和异构烷烃以及多环环烷烃(甾萜类)来进行对比。此外，一些非烃类化合

11、物和稳定同位素也可用于油源对比。本节将简单介绍一下目前广泛采用的一些对比参数。这些参数有的适合于油油对比，有的适用于油源对比。 轻烃(C1-C7)组成对比包括： 1）比值对比 2）绝对烃浓度进行对比。 单组分的浓度对比是用C1C7各种化合物(正构烷烃，异构烷烃和芳香烃)的绝对浓度来进行对比。由于影响这种浓度的因素很多，所以其应用有一定局限性。 配对成分是将化学结构和沸点相同(近)的烃类成分配对。用每对中的各组分的浓度比值进行对比。相似系数主要用于天然气，凝析油、原油的对比石油全烃气相色谱图轻烃nc17nc7nc6nc5 Williams在对比威林斯顿盆地原油和烃源岩时，采用了C4C7汽油馏分中

12、直链烷烃、支链烷烃以及环烷烃的相对含量组成，绘制了三角图，直观地反映了各类石油及其烃源岩的联系(图)。 威林斯顿盆地石油分类1.温尼伯页岩 2.巴肯页岩 3.泰勒页岩 大王北地区原油庚烷值和石蜡指数相关图 英雄滩油田大王北和大65 中等分子量烃的组成是油油对比的有效参数，石油的全烃色谱图可以直接进行对比，以确定各组石油的相关关系。研究表明中等分子量的异构烷烃和烷基化合物在某种程度上具有母源意义，其指纹特征可以用来区分不同沉积相带的烃源岩生成的油气。通常选用一系列具有相似物理化学特征的中等分子量烃化合物对的比值，投影在极坐标图中，比较样品投影图的相似程度，以确定其成因关系。常用参数如下： 5中等

13、分子量烃（ (C8C17) ）的组成（a）2-甲基庚烷/3-甲基庚烷（b）2-甲基辛烷/3-甲基辛烷（c）2-甲基壬烷/正丙基环己烷（d）2，6-二甲基壬烷/3-甲基壬烷（e）正戊基环己烷+4-甲基葵烷类/2-甲基十一烷（f）3-甲基十一烷/2-甲基十一烷（g）3-甲基十二烷/4-甲基十二烷（h）2，6，10-三甲基十二烷/C5取代葵烷类（i）正壬基环己烷+7-甲基十五烷 +6-甲基十五烷/2-甲基十五烷（j）3-甲基十六烷/2-甲基十六烷 狮子沟 南乌斯 油砂山 七个泉 咸水泉 南翼山abcdefghij 右图是我们对柴达木盆地西部第三系石油进行全烃色谱分析之后所做的指纹星状图。从图中可以看

14、到，狮子沟、油砂山、七个泉和南乌斯石油具有相似特征，表明其具有相同的源岩。而南翼山和咸水泉则与它们具有不同的组成特征，反映其源岩的地球化学特征不同。 正构烷烃是油气的主要烃类组成，可作为油气成熟度和有机质来源的标志，同时也可作为油气对比的“指纹”化合物。它在油油和油源对比中得到了广泛的应用。6 C15+正构烷烃 正构烷烃的碳数分布范围、主峰碳数、特别是碳数分布型式是十分有用的参数。 常根据正构烷烃气相色谱图计算单个组分的百分含量，以碳数为横坐标，百分含量为纵坐标，绘出碳数分布曲线图。 一般来讲具有亲缘关系的油气常有相似的分布曲线。 Williams（1974）对威利斯顿盆地三种类型石油和三套可

15、能烃源岩层应用正构烷烃做的对比图，对比结果与其它指标具有很好的一致性。威利斯顿盆地石油和烃源岩抽提物C15+正构烷烃对比图（Williams，1974） 应该指出，由于正构烷烃对细菌降解和热力作用最为敏感，并在一定程度上受运移影响，所以正构烷烃指标一般只对低中等成熟度，生物降解不明显的原油才有较好的效果。四、实际油源对比过程中的对比流程1 ）了解采油厂原油生产情况： 不同开发井开采的层位不同，有的是单层开采，有的是多层合采。2）根据生产井具体情况选择需要的钻井和层位。 尽量选取单层开发井进行采样。3）专用原油取样瓶取样，密封。4）及时送实验室进行相关分析。1 原油样品采集原油常用分析项目包括：

16、（1）原油轻烃分析；（2）族组分分离与定量；（3）原油与族组分碳同位素比值分析；（4）饱和烃（芳香烃）气相色谱分析；（5）饱和烃（芳香烃）气相色谱-质谱分析；2 烃源岩样品采集1 ）了解探井/评价井取心资料 主要弄清楚那些钻井取到了烃源岩所在层位的样品，了解取心岩性，挑出有灰色、灰黑色、黑色泥质岩、灰质泥岩、泥质灰岩、泥晶灰岩等可能的烃源岩的取芯段。 记录井名、取芯筒次、取心深度。2）设计采样计划 根据钻井取心情况确定的井名、取心筒次、取心深度，选取需要取心的钻井，列出井名、取心筒次、取心深度。2 烃源岩样品采集3）到岩心库取样 根据设计选取相应钻井、取心筒次和取心深度选取所需样品。 如果需要

17、可以对岩心照相以备用。 取样带上写清楚井名、深度、颜色岩性；如果需要可以注明所含生物化石情况、有无裂缝、单层厚度情况等。3 砂岩沥青样品采集1 ）了解探井取心资料 主要弄清楚那些探井取到了目的层位的砂岩样品，了解其含油气情况：荧光、油迹、油斑、油浸、含油、富含油。 记录井名、显示段取芯筒次、取心深度。2）设计采样计划 尽量选取含油程度高的样品，没有油气显示的最好不取。根据探井取心情况确定的井名、取心筒次、取心深度，选取需要取心的钻井，列出井名、取心筒次、取心深度。3 砂岩沥青样品采集3）到岩心库取样 根据设计选取相应钻井、取心筒次和取心深度选取所需样品。 如果需要可以对岩心照相以备用。 取样带

18、上写清楚井名、深度、颜色岩性；如果需要可以注明所含生物化石情况、有无裂缝、单层厚度情况等。4 油源对比步骤划分原油类型油源对比台北凹陷西部原油类型与分布 原油类型和油源分析 不同类型原油的分布类原油及油砂抽提物色谱质谱图 1 原油类型与油源类原油-煤系油主要特征：RC27和RC28含量低、RC29含量高，呈反“L”型。Tm含量远大于Ts含量。三环萜含量和伽马蜡烷含量极低。 22S-17(H),21(H)-升藿烷含量大于22R-17(H),21(H)-升藿烷的含量。m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217类原油及油砂抽提物色

19、谱质谱图 主要特征：RC27含量较高，但仍具有RC29优势，RC27、RC28和RC29呈“V”字型。Tm的含量略大于Ts的含量。三环萜含量和伽马蜡烷含量低。22S-17(H),21(H)-升藿烷略大于22R-17(H),21(H)-升藿烷。类原油特征与油源类原油湖相油特征，油源为七克台组泥岩m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217类原油及油砂沥青色谱质谱图类原油m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217主要特征：各种甾烷和萜烷化合物的峰高（即化合物的含量）具有过渡特征。主要表现为类原油与类原油相混合的特点。Tm/Ts平均值介于、类之间

20、。三环萜含量低、伽马蜡烷含量较低、RC27和四环萜含量较高 。不同地区C29S/（R+S）和C29/（+）关系图 类原油及油砂抽提物色谱质谱图 主要特征：RC27含量占优势，RC28含量最低。三环萜与霍烷呈双峰分布，四环萜烷含量较高，伽马蜡烷含量极低。 Tm含量大于Ts含量。22S-17(H),21(H)-升藿烷含量略大于22R-17(H),21(H)-升藿烷。J2s泥岩三环萜含量高 类原油三间房组泥岩所生m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217m/z=191m/z=217红南4 J2sm/z=191m/z=217类原油样品主要分布在鲁克沁地区，包括

21、鲁8井（T2k2）、玉西1井（T2k2）以及胜北地区的胜北10井（J2q。三环萜烷有一定的含量，三环萜烷/五环萜烷平均值为0.290；蜡烷含量较高，蜡烷/霍烷C31R平均值高达11.93；RC27、RC28、RC29呈“/”分布；这一点是与侏罗系原油最显著的不同。类原油及油砂抽提物色谱质谱图 类原油类原油以鲁8井（J2x）、鲁10井（J2q）、火301（J2s）为代表。这类原油与前三类原油的主要区别也是三环萜含量较高，三环萜/五环萜在0.540.76；与类原油的主要区别是蜡烷含量较高，蜡烷/霍烷C31R平均值为2.35；与类原油的主要区别是该类原油在m/z=217的特征谱图上，RC27、RC2

22、8、RC29呈“L”型分布。 类原油及油砂抽提物色谱质谱图 类原油类原油来源于石炭系泥岩 鲁东5井石炭系泥岩与类原油色质对比图 类原油来源于石炭系泥岩 C灰色泥岩C灰色泥岩2 各类型原油平面分布图 KYDX原油地球化学特征及油源对比 原油的地球化学特征原油物性特征原油地球化学特征油源对比甾萜原始谱图的分析与对比 对比参数的对比碳同位素对比 KYDX原油族组成特征原油地球化学特征生物标志物特征原油地球化学特征PB103 J2sPB103 J2sS251 J2sS251 J2sS251 J2sabcdY605 KY605 KY605 KefS401 KS401 KS401 Kghm/z=217m/

23、z=191原油基本特征原油地球化学特征特征参数第一类原油第二类原油第三类原油第四类原油分布范围平均值分布范围平均值分布范围平均值分布范围平均值正烷烃主峰碳C10C15C14.5C10C21C14C10C19C13.3C16C16Pr/Ph4.07-5.274.532.31-3.323.002.85-5.153.910.88-1.281.08RC27/RC290.08-0.120110.62-0.760.670.31-0.470.370.52-1.040.37RC29%73.4-85.478.343.5-47.546.452.8-66.059.337.0-48.942.91RC27/ RC280

24、.43-0.580.511.26-1.411.340.67-2.911.330.98-1.561.27C27(R+S)/RC290.14-0.190.150.45-0.650.540.13-0.450.300.25-0.350.30(孕+升孕甾)/RC290.10-0.180.120.08-0.100.090.06-0.170.122.22-2.752.49三环萜/五环萜0.08-0.140.110.04-0.670.050.07-0.120.092.79-4.093.44蜡烷/霍烷C31R0.04-0.060.050.25-0.300.270.07-0.1801.40.96-3.902.43

25、蜡烷/霍烷C300.012-0.0140.0120.044-0.06500.0560.016-0.0420.0320.028-0.1410.085Tm/Ts2.27-3.372.691.09-1.241.161.46-2.081.840.77-1.521.15生物标志物特征原油地球化学特征生物标志物特征原油地球化学特征0.400.450.500.550.600.650.700.750.800.850.900.300.350.400.450.500.550.600.650.70C29S/(R+S)C31S/(R+S)未成熟成熟未成熟成熟生物标志物特征原油地球化学特征甾萜原始谱图对比油源对比Y6-

26、8 原油 Em/z=217Y6-8 原油 Em/z=191Y6-8 原油 Em/z=217Y6-8 原油 Em/z=191a0a1b0b1甾萜原始谱图对比油源对比源岩与原油甾萜相关系数分析油源对比甾烷层位岩性描述果1井葡北103井雁6-4井雁6-8井果1井J2s原油1葡北103井J2s原油0.99271雁6-4井E原油0.97540.98961雁6-8井E原油0.97860.98950.99441陵深1井J1黑色泥岩0.88940.86530.87560.8795陵深1井J2x煤0.80970.83950.88510.8768台参2井J2s灰黑色泥岩0.74250.79030.82710.8129葡北102井J2q深灰色泥岩0.72870.76870.8180.788萜烷层位岩性描述果1井葡北103井雁6-4井雁6-8井果1井J2s原油1葡北103井J2s原油0.99471雁6-4井E原油0.99840.99611雁6-8井E原油0.99680.99560.99841陵深1井J1黑色泥岩0.96240.9570.95930.9512陵深1井J2x煤0.96310.9464