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第十四章 有机地球化学在油气勘探中的应用

第十四章有机地球化学在油气勘探中的应用烃源岩评价油气成因理论油气源对比油气资源评价油气藏成藏地球化学研究沉积盆地热流和热史研究油气地球化学勘探(化探)……第一节烃源岩定性评价烃源岩的定性评价是其定量评价和油气资源量评估的基础。

也是油气资源评价体系中的的重要组成部分,是在勘探早期是对烃源岩的一种鉴定工作。

主要回答勘探区是否存在烃源岩?哪些是烃源岩?烃源岩的品质如何?由于前已述及,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就成为决定烃源岩生烃量大小的因素。

岩石热解分析Rock--EvalEval))基本原理(Rock分析周期岩石热解分析(Rock Rock--Eval Eval))基本原理分析结果S 参数意义0:气态烃量,mg 烃/g 岩S 1:液态烃量,mg 烃/g 岩S 2:热解烃量,mg 烃/g 岩S 4:残余有机质二氧化碳量, mg CO2/g 岩Tmax :最高热解峰温,是热解烃S 2峰峰顶的温度,与烃源岩的成熟度有关岩石热解分析(RockRock--EvalEval))烃源岩热解参数计算及参数意义总有机碳:TOC(%)=(0.83×(S0+S1+S2)+S4)/10氢指数:IH (mg烃/g。

TOC)= S2/TOC)×100烃指数:IHC (mg烃/g。

TOC)=(S+S1)/ TOC)×100氧指数:IO (mgCO2/g。

TOC)=(S3/TOC)×100有效碳:Cp(%)= 0.083×(S0+S1+S2)降解率:D(%)=(Cp/TOC)×100生烃潜量:Pg(mg烃/g。

岩) = S+S1+S2第一节烃源岩定性评价烃源岩的定性评价的研究内容有机质数量(丰度)有机质类型有机质成熟度任何评价工作都涉及评价方法和评价标准问题。

烃源岩的定性评价也不例个。

选择具有明确地球化学意义的参数和适合的评价标准是烃源岩评价首先需要解决的问题。

第一节烃源岩定性评价(一)有机质数量有机质数量((丰度丰度))指标1、总有机碳(TOC,%)或有机碳Corg一、有机质数量有机质数量((丰度丰度))评价2、氯仿沥青“A ”(%)和总烃(HC,ppm)3、生烃潜量Pg4、显微组份全岩体积百分含量第一节烃源岩定性评价丰度))评价标准(丰度有机质数量((二)有机质数量中国煤系泥岩生烃潜力评价标准(陈建平,1997)第一节烃源岩定性评价(二)有机质数量有机质数量((丰度丰度))评价标准与不同学者于不同时期所给出的泥质烃源岩一、有机质数量有机质数量((丰度丰度))评价的评价的下限标准均比较相近(0.4%~0.5%)明显不同,关于碳酸盐岩烃源岩的有机质丰度评价,不同学者、不同时期所给出的评价标准有很大的差别。

第一节烃源岩定性评价丰度))评价标准(丰度有机质数量((二)有机质数量国内外不同单位及学者提出的碳酸盐岩烃源岩有机质丰度下限标准研究单位或研究者 下限值% 研究单位或研究者 下限值% 美国地球化学公司 0.12 陈丕济 0.10 法国石油研究院 0.24 傅家谟 0.10,0.20 罗诺夫 0.2 郝石生 0.30 挪威大陆架研究所 0.2 大港石油管理局研究院 0.07~0.12 庞加实验室 0.25 田口一雄 0.20 亨特 0.29,0.33 帕拉卡斯 0.40蒂索 0.3 埃勃 0.30 贵州八普 0.12 刘宝泉 0.05 四川石油研究院 0.10 黄第藩 0.10第一节烃源岩定性评价(二)有机质数量有机质数量((丰度丰度))评价标准过去给出的碳酸盐岩作为烃源岩的有机质丰度下限较低,除了上述原因之外,还有一项非常重要的考虑,这就是我国碳酸盐岩中有机质的丰度普遍较低,大多在丰度普遍较低,大多在0.2%0.2%左右,左右,且成熟度较且成熟度较高。

如果按照前述陆相源岩的标准,就在很大程度上否定了我国碳酸盐岩覆盖区(约占陆地面积的1/3)内大部分地区的油气勘探潜力。

按排气量的大小确定的工业下限值约为0.25%~0.3%。

第一节烃源岩定性评价二、有机质类型1.据有机质的来源划分有机质的类型2.据干酪根的元素组成判识有机质的类型3.据有机质(干酪根)的显微组分组成鉴别有机质的类型。

4.据岩石(或干酪根)的Rock-Eval热解特征划分有机质的类型第一节烃源岩定性评价二、有机质类型4.据岩石(或干酪根)的Rock-Eval热解特征划分有机质的类型图17-11 氢指数、氧指数划分生油岩有机质类型图由氢指数、氧指数划分有机质类型图(据邬立言等,1986)第一节烃源岩定性评价二、有机质类型4.据岩石(或干酪根)的Rock-Eval热解特征划分有机质的类型第一节烃源岩定性评价二、有机质类型4.据岩石(或干酪根)的Rock-Eval热解特征划分有机质的类型第一节烃源岩定性评价二、有机质类型5.依据红外光谱(官能团)特征划分有机质的类型不同类型干酪根的红外光谱(傅家漠,1995)Ⅰ型(侏罗纪Ro=0.65%;ⅡA (第三纪,Ro=0.56%);ⅡB 型(第三纪,Ro=0.56%);Ⅲ型(第三纪,Ro=0.42%)第一节烃源岩定性评价二、有机质类型5.据干酪根的稳定碳同位素组成(δ13C)判识干酪根的类型陆相干酪根的δ13C(‰) 与其类型的关系三分法(王大锐,2002)黄第藩(1991)SY/T 5735-1995典型腐泥型-28.0~30.2 Ⅰ-27.0~29.3 Ⅱ-25.5~27.2 Ⅲ-21.0~26.0标准腐泥型Ⅰ1 -28.2~31.0含腐殖腐殖型Ⅰ2-27.5~28.2中间型或混合型Ⅱ-26.0~-27.5含腐泥的腐殖型Ⅲ1-24.5~-26.0标准腐殖型Ⅲ2-20.0~-24.5<-30-30~-28.0-28.0~-25.5-25.5~-22.5>-22.5有机质类型的各种评价方法中,应用较多、比较权威的是依据干酪根的元素组成、显微组分组成、RockRock--Eval热解数据热解数据等。

等。

第一节烃源岩定性评价三、有机质成熟度反映生烃母质干酪根演变特征的元素组成的变化、官能团构成的变化、自由基含量的变化、颜色及荧光性的变化、热失重的变化、碳同位素组成的变化、镜质体反射率的变化以及反映热解产物演化的可溶有机质的含量及组成、烃类的含量及组成均可成为成熟度指标。

此外,生物标记化合物异构化参数、奇偶优势参数等等也可以成为成熟度指标。

第一节烃源岩定性评价四、生烃潜力综合评价结合烃源岩有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度进行综合评价。

第二节烃源岩定量评价以干酪根生烃理论的建立为标志,地球化学家对有机质成烃的认识实现了从现象到本质和机理的升华。

这就为科学、定量地计算生油气量奠定了基础。

因此,从上世纪八十年代起,从定性评价到定量计算就成为烃源岩研究的重要发展趋势之一。

烃源岩定量评价的实质就是油气资源问题。

第二节烃源岩定量评价目前由油公司和研究机构提出并被应用的生烃量定量评价方法很多,但概括起来可以分为三类:一是改进的氯仿沥青法,二是基于有机质成烃机理的成烃率法,三是基于Rock-Eval分析所得的生烃势法。

第二类方法按成烃率求取方法的不同又可以分为模拟实验法、化学动力学法、物质平衡法等。

第二节烃源岩定量评价一、氯仿沥青法Q总=S·H·A·ρ/(1-K运)式中,Q总——为评价目标的总生油量;S——烃源岩的面积;H——烃源岩的厚度;A——氯仿沥青A的平均含量(%;ρ——烃源岩的比重;K运——烃源岩中石油的运移系数。

实际应用过程中,常常将评价目标划分为有限个评价单元,分别计算各个单元的生烃量后求和。

这一公式实际上是由物质平衡原理,即Q 生=Q残+Q运=S·H·A·ρ+Q运第二节烃源岩定量评价二、基于成烃机理的成烃率法按照现代油气成因机理,单位源岩中油气的生成量取决于有机质的丰度(数量)、类型(反映单位重量有机质的生烃能力)和成熟度(反映有机质向油气转化的程度的成烃转化率)。

这样,某评价目标中油气的生成量应该为:Q=S·H·ρ·T OC·IH·X式中,S·H·ρ——源岩的重量;TOC——源岩中有机碳含量,可采用恢复后的原始有机碳;IH——单位质量有机质的原始生烃潜力(如mgHC/gTOC或kgHC/tTOC,反映有机质的类型);T OC·IH则反映了单位重量源岩的生烃潜力;X——成烃转化率(无量纲,或用%百分数表示)计算生油量时用成油转化率,计算生气量时用成气转化率。

IH·X则反映了单位重量有机碳的生烃量;具体各变量的单位可根据实际需要组合。

第二节烃源岩定量评价二、基于成烃机理的成烃率法一旦确定了有机质的成烃(油、气)转化率X(等于已生烃量/总生烃潜力),生烃量的定量评价问题就迎刃而解了。

问题的关键在于合理、准确得到X。

求取成烃转化率的方法有很多,概括起来,可分为三大类,即热模拟实验法、化学动力学法和物质平衡法。

相应地,有关的生烃量计算方法也可分别按这三种方法来命名。

第二节烃源岩定量评价二、基于成烃机理的成烃率法1.热模拟实验法产气量,ml/gTOC温度增加第二节烃源岩定量评价二、基于成烃机理的成烃率法2.化学动力学法第二节烃源岩定量评价二、基于成烃机理的成烃率法3.物质平衡法利用物质平衡法计算有机母质转化过程中的油气产量(或者油气产率)的基本思想是由前苏联学者乌斯宾斯基(1954)提出的:有机母质转化前的初始重量(M0)等于转化后的残余有机母质重量(M)和各种产物重量(Xi,i代表不同的产物组分)之和。

从原理上讲,这是一种科学、合理的方法。

但由于除了原始有机质和CO2、H2O、H2的组成外,地球化学家感兴趣的油气产物和残余有机质的组成都随着成熟作用不断演变,人们几乎没有办法一一对应地确定达到某一演化程度时各种产物的精确组成。

因此,往往只能确定它们的大致对应组成,从而很难严格配平。

第三节油气源对比油气源对比是有机地球化学研究中的一个重要课题,它直接服务于油气勘探。

在一个含油盆地中有若干个油藏和油层组,这些石油来源于共同的生油岩还是不同时代的生油岩,特别是出现多套生储组合时,搞清它们的运移方向和途径,确定其主要生油层和储油层的持点,对油层分类和远景评价具有重要意义(徐伟民,1993)。

第三节油气源对比根据勘探和生产的各种问题,原油对比的目的变化很大。

原则上要求作对比的项目有(图22-1):不同原油之间的彼此对比,油与其生油岩的对比,气与气的对比,并且如有可能的话,应进行气与油和生油岩的对比(B.P.Tissot等,1984)。

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