第七章油气源对比.

第七章油气源对比1011131110曹鑫麟油气源对比是通过原油及天然气与可能源岩之间有机母源输入成分的亲缘关系进行对比分析，辨识和追溯石油和天然气的可能来源。7.1油气源对比原理与方法7.1.1油气源对比的依据油气源其基本依据为若源岩中的干酪根、可容抽提物沥青与来自该层系的油、气有亲缘关系，则它们在化学组成上必然存在某种程度的相似性，反之则会表现出较大的差异。由于油气的可动性和在漫长的地质历史时期运移、聚集过程，甚至在储层成藏后的混合、分异等作用，在组成上会经历一系列的变化，从而使各自的特性和源岩之间的相似性变得模糊甚至完全被掩盖或消失，从而增加了油气源对比的多解性和复杂性。因此，油气源对比研究过程中，合理选择对比参数，并综合各种地质及有机化学资料十分必要。7.1油气源对比原理与方法7.1.2油气源对比指标的选择原则油气源其基本依据为若源岩中的干酪根、可容抽提物沥青与来自该层系的油、气有亲缘关系，则它们在化学组成上必然存在某种程度的相似性，反之则会表现出较大的差异。由于油气的可动性和在漫长的地质历史时期运移、聚集过程，甚至在储层成藏后的混合、分异等作用，在组成上会经历一系列的变化，从而使各自的特性和源岩之间的相似性变得模糊甚至完全被掩盖或消失，从而增加了油气源对比的多解性和复杂性。因此，油气源对比研究过程中，合理选择对比参数，并综合各种地质及有机化学资料十分必要。7.1油气源对比原理与方法7.1.2油气源对比指标的选择原则（l）选择在演化、运移和次生变化中较稳定的特征化合物，尤其是那些能够直接反映原始有机质特征的化合物作为对比参数。（2）不同类型的油气采用不同的对比参效，如油-油对比可用C15+烃类的分布形式，而油-凝析油则主要对比其轻烃组分（C1-C10），气-气对比中同位素起着重要作用。（3）为了减少次生因素的影响，尽量采用有机化合物的相对比值，如原油中Pr／Ph比值都可作为有效的对比参数。（4）单一参数总有其局限性，因此任何对比都应选用多种参数组合进行综合对比，且应考虑地质构造、岩相等多方面资料。（5）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。7.1油气源对比原理与方法7.1.2油气源对比指标的选择原则研究表明，干酪根的类型即有机质的原始成分对干酪根碳同位素值的影响极大，不同有机质类型其碳同位素不同，这就奠定了利用碳同位素组成进行油源对比的基础。大量统计资料表明：δ13C干＞δ13C沥≥δ13C油δ13C干≥δ13C沥青质≥δ13C非烃≥δ13C芳香烃≥δ13C饱和烃。7.1油气源对比原理与方法7.1.2油气源对比方法油气源对比的方法比较多，常用的方法可以归纳以下三种。1.相关曲线法选择的石油和烃源岩中的几项指标的相对强度绘制成相关曲线，即可看出石油和烃源岩是否具有亲缘关系。2.指纹对比法只是分别把油气和可能烃源岩有关的轻烃色谱图、原油饱和烃色谱图甾（m/z217）和萜烷（m/z191）的质量色谱图等，直接进行指纹对比。7.1油气源对比原理与方法7.1.2油气源对比方法甾烷萜烷TmC29HC30HC31HC32HC33HC34HC35HTsC29MC30MαααR-C29αααR-C27甾烷萜烷TmC29HC30HC31HC32HC33HC34HC35HTsC29MC30MαααR-C29αααR-C277.1油气源对比原理与方法7.1.2油气源对比方法3.归一化对比法采用归一化对比法时，先选择石油和烃源岩中的有关生物标志物等指标，然后把归一化的相对含量编制成各种相关图。例如，常用的有规则甾烷20R构型的C27—C29—C29甾烷三角图；Pr/Ph—Pr/C17—Ph/C18相对含量的三角图；Pr/Ph—γ-蜡烷/C30藿烷的坐标图等。这种方法在国内油源对比中使用的也比较多，其特点是适用于石油分类和大量的石油和烃源岩之间的地球化学对比。7.1油气源对比原理与方法7.1.2油气源对比方法C29C27C28南阳凹陷江陵凹陷准噶尔板桥凹陷泌阳凹陷Ⅰ——陆生植物Ⅱ——浮游植物Ⅲ——藻类Ⅳ——混合来源Ⅴ——陆生植物为主Ⅵ——浮游植物为主Ⅶ——藻类为主204060802040608020406080ⅡⅠⅢⅥⅣⅤⅦPr/PhPh/nC18Pr/nC17南襄盆地南阳凹陷江汉盆地江陵凹陷准噶尔盆地腹部珠江口惠州凹陷黄骅坳陷板桥凹陷ⅣⅡⅠⅠ湖沼相成因Ⅱ淡水湖相成因Ⅲ半咸水-咸水环境成因Ⅳ盐湖相成因(据王铁冠等,1995)Ⅲ7.2气源对比7.2气源对比当前，气源对比常用的参数有：天然气碳同位素、天然气组成、天然气浓缩烃。此外，依据具体地质条件，可以将天然气有关的凝析油、储层沥青与气源岩抽提物的生物标志物进行对比。7.2.1天然气的组成一般来说不同成因的天然气具有不同的组成，可以根据天然气的组成和一些组分的比值进行气-气或间接的气-源对比。7.2气源对比不同类型天然气的组成7.2气源对比7.2.2稳定碳同位素一般来讲，在相当的成熟度条件下，煤型气比油型气的碳同位素要重，随着成熟度增加，碳同位素也会变重。天然气中甲烷的碳同位素值常用来研究天然气的来源，以进行气源对比，从国内外大量分析资料可以得出以下总结：生物气δ13C1为-55‰~-100‰，伴生气δ13C1为-35‰~55‰，热裂解气δ13C1为-22‰~35‰，深源成因甲烷δ13C1为-20‰左右。由于甲烷的碳同位素值受成熟度和运移影响较大，乙烷的碳同位素值受有机质类型影响较大，因此，可以结合两者进行气源对比。7.2气源对比7.2.3天然气浓缩轻烃天然气浓缩轻烃是天然气中的C4-C11烃类。C1-C10正烷构烷烃的沸点为-161.5~195℃。天然气浓缩轻烃包括正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳烃类化合物。Erdman（1974）提出利用轻烃浓度对比的两种方法：单组份的浓度对比和配对成分对比。单组分浓度对比是用C5-C10各种化合物的绝对浓度来进行对比。配对成分对比是将化学结构和沸点相同（近）的烃类成分配对，用每队中各组分的浓度比值进行对比,即：R=Ca/CbCa’/Cb’7.3油源对比7.3油源对比油源对比与气源对比在方法原理和技术思路上是基本相同的，但是可供对比的化学指标多，包括与油伴生的天然气、轻烃（C4-C11）、中等分子量（C12-C25）和分子量较大（C26-C45）生物生物标志。油源对比一般分为油-油对比和油-岩对比。7.3油源对比7.3.1不同成因类型的油源对比（1）海相碳酸盐生成原油的地球化学特征①原油的化学性质典型海相石油的成烃母质以水生低等生物、浮游植物为主，有机质主要类型为Ⅰ型或Ⅱ型。对于碳酸盐成因的石油，应将其与碳酸盐岩的乘积和成岩环境联系起来研究7.3油源对比②生物标志化合物特征我国古生界海相碳酸盐岩生物标志的总体特征是：（1）正构烷烃碳数分布呈单峰态，主峰碳数一般位于C15-C20之间，具偶碳优势，OEP值小于1，C21-/C22+远大于1，其源主要来自藻类和菌藻类；（2）广泛检出C13-C20规则无环类异戊二烯烷烃和C21-C45规则和不规则无环类异戊二烯烷烃；（3）规则甾烷以C29甾烷占优势，一般占40％~60％，C27甾烷和C29甾烷各20％~30％；（4）C31-C35升藿系列相对较发育，且明显受盐度控制；（5）伽马蜡烷为常见的非藿烷骨架型五环三萜烷；（6）三环萜烷含量较高，其碳数分布范围从C19—C31，最高可达C39。7.3油源对比（2）陆相原油的地球化学特征①原油的性质普遍高含腊（一般为10%~25%）的特征，与烃源岩富含植物蜡有关。②原油烃类族组成以烷烃为主，环烷烃次之，芳香烃较少，多属石蜡基原基。③生物标志化合物特征1）饱和烃馏分：饱和烃馏分中检测出了C13～C20规则无环类异戊二烯烷烃，并有丰富的甾烷、萜烷类化合物，既有来源于水生生物及菌藻类的生物标志化合物，7.3油源对比如双环倍半萜烷（C14～C16）、三环萜烷（C19～C30）、藿烷（C30～C35）及伽马蜡烷等，又有被子植物生源的奥利烷、伽马羽扇烷和裸子植物树脂生源的二萜类。四环萜烷和C30重排藿烷虽属于细菌生源，但以沼泽化环境烃源岩生成的原油中最常见，并与陆源有机质输入有关。甾烷类生要由C27～C29甾烷、重排甾烷及4-甲基甾烷组成，此外还有少量的孕甾烷和升孕甾烷。甾类化合物主要为藻类生源产物，但C29甾烷可能来源于高等植物。在陆相原油中，C29甾烷明显商于C27甾烷。7.3油源对比2）芳烃馏分：陆相原油馏分中含有丰富的芳构化生物标志化合物，主要类型有：芳构化倍半萜类与二萜类：前者只检测出卡达烯，后者仅见惹烯和海松烯，属被子植物树脂生源完全芳构化的生物标志化合物。芳构化三环萜烷：芳构化三环萜烷是常规三环萜烷芳构化的产物，与三环萜烷一样，属于细菌、藻类生源，但它是在酸性氧化环境中形成的，常于陆源有机质有关。芳构化三萜类：主要是陆生被子植物生源的奥利烷、乌散烷及羽扇烷芳构化的产物，也有微量细菌生源的芳构化藿烷。它们大都是在酸性氧化作用较强的湖相沉积中形成的，与陆源有机质有关。苯并藿烷：指示细菌生源，是在酸性氧化环境中形成的，在煤系地层及湖相腐殖—偏腐殖泥岩中分布较广泛。7.3油源对比芳构化甾类：仅见C26～C28三芳甾、C27～C29甲基三芳甾及其它微量甾类芳构化产物．陆相原油各类生物标志化合物的形成大都与陆源有机质输入有关。在有大量陆源有机质输入的淡水湖泊中，不仅腐殖质组分急剧增多，而且水介质的酸性氧化作用也明显增强，这种沉积环境的演变既有利于形成陆游生物标志化合物，也有利于各种生物标志化合物的芳构化，甾烷与藿烷的重排现象也较普遍。当然，生物标志化合物的芳构化和重排作用也与有机质的热演化程度有关。7.3油源对比7.3.2同源不同期次的油源对比同源不同期次的油源对比更注重成熟度方面的参数。反映原油成熟度的地球化学指标比较多，如甾烷C2920S/20（R+S）、藿烷C3122S/22（R+S）和芳香烃中甲基菲系列参数等。通常判别低熟油最有效的指标是甾烷的立体异构体比值，如C27或C29,甾烷αββ/（αββ+ααα）和C29ααα甾烷20S/(20S+20R)等。此外，低熟原油与烃源岩中，还可检测到其它一些热不稳定的生物标志物，例如各种甾烯和霍烯、5-粪甾烷、脱羟基维生素E系列、卟啉以及长链烷基四氢噻吩和噻吩系列等。7.3油源对比在有机成熟作用过程中，随着成熟度逐渐增高，这类化合物陆续分解或转化成其它化合物，其丰度逐渐减小，以致完全消失，在常规成熟原油与烃源岩中不复存在。因此，这些热不稳定生物标志物的存在与否，可作为判别低熟油的定性标志。谢谢大家