烃源岩 评价

烃源岩评价1有机质丰度2有机质类型3有机质的成熟度1有机质丰度有机质丰度是指单位质量岩石中有机质的数量。衡量有机质的丰度所用的指标主要有有机碳（TOC）、氯仿沥青“A”、总烃和生烃势。一、有机质丰度指标二、烃源岩中有机质丰度评价有机质丰度指标1、总有机碳总有机碳（TOC,%）有机碳指岩石中存在于有机质中的碳。它不包括碳酸盐岩、石墨中的无机碳。通常用占岩石质量的百分比来表示。C元素一般占有机质的绝大部分，且含量相对稳定，故常用有机碳的含量来反映有机质的丰度。将有机碳的量转换为有机质的量，需要补偿其他有机元素的量，常用的方法是乘以校正系数K，即有机质=K·有机碳。K值是随有机质类型和演化程度而变化额量。Tissot等给出了经验的K值.演化阶段干酪根类型ⅠⅡⅢ成岩作用1.251.341.48煤1.57深成作用1.201.191.181.12有机质丰度指标从分析原理来看，有机碳即包括占岩石有机质发部分的干酪根中的碳，也包括可溶有机质的碳，但不包括已经从烃源岩中所排出的油气中的碳和虽然残留与岩石中，但相对分子质量较小、因而挥发性较强的轻质油和天然气中的碳。有机质丰度指标2、氯仿沥青“A”和总烃（HC，10-60）氯仿沥青“A”是指用氯仿从沉积岩中溶解出来的有机质。反映了沉积岩中可溶有机质的含量，通常用占岩石质量的百分比表示。严格地讲，它作为生烃和排烃作用的综合结果，只能反映烃源岩中残余可溶有机质的丰度而不能反映总有机质的丰度。总烃氯仿沥青“A”中饱和烃和芳香烃之和称为总烃。通常用占岩石质量的百万分作单位。它反映的是烃源岩中烃类的丰度而不是总有机质的丰度。从本质上看，氯仿沥青“A”和总烃是一个残油、残烃量的指标，因此，其价值高，可能不一定表明生烃条件好，反而可能只是烃源岩的排烃条件不好，即指示这类烃源岩对成藏的贡献可能有限。有机质丰度指标3、生烃势对岩石热解分析得到的S1称为残留烃，相当于岩石中已由有机质生成但尚未排出的残留烃，也被称为游离烃或热解烃。分析所得S2为裂解烃，本质上是岩石中能够生烃但尚未生烃的有机质，对应着不溶有机质中的可产烃部分。所以（S1+S2）被称为GeneticPotential,中文译为生烃潜力或生烃潜量，本书建议译为生烃势（油气地球化学）。它包括烃源岩中已经生成和潜在能生成的烃量之和，但不包括生成后已经从烃源岩中排出的部分，单位是mg/g。烃源岩中有机质丰度评价二、烃源岩中有机质丰度评价有机质丰度评价是烃源岩评价的重要组成部分。岩石中有机质含量达到多少才能成为烃源岩，是有机质丰度评价的主要内容。前苏联Ronov——含油区细粒岩石有机碳的平均含量是：泥岩为1.37%，碳酸盐岩0.5%；非含油区泥岩平均为0.4%，碳酸盐岩平均为0.16%。根据大量经验数据统计，国外泥质烃源岩有机碳的下限值一般确定为0.5%。国内许多学者的相关研究表明，暗色泥质生油岩的有机碳含量下限值约为0.4%，较好生油岩为1.0%。烃源岩中有机质丰度评价我国中、新生代主要含油气盆地生油层有机碳含量（1080个样品）分布频率图（尚慧云，1981）0.11.010C%样品数%1020烃源岩有机质丰度评价黄第藩对我国主要陆相含油盆地的有机质丰度进行了总结，结果表明，在陆相淡水一半咸水沉积中，主力油源层的有机碳含量均在1.0%以上，平均值在1.2%~2.3%之间变化，可高达2.6%以上；氯仿沥青“A”含量均在0.1%以上，平均值在0.1%~0.3%之间变化，烃含量均在410×10-6以上，平均值大多变化在（550~1800）×10-6之间。总的来看，我国陆相主力烃源岩是一套灰黑、灰色泥岩、页岩，所含碳酸盐岩极少。根据我国勘探实践，黄第藩提出了适用于我国陆相含油气盆地的烃源岩评价标准。烃源岩有机质丰度评价陆相烃源岩有机质丰度评价指标（SY／T5735-1995)指标湖盆水体类型非生油岩生油岩类型差中等好最好TOC(%)淡水－半咸水0.40.4~0.60.6~1.01.0~2.02.0咸水－超咸水＜0.20.2~0.40.4~0.60.6~0.80.8“A”(%)0.0150.015~0.050.05~0.100.10~0.200.20HC(10-6)100100~200200~500500~10001000(S1+S2)(mg/g岩石)＜0.522~66~2020注：表中评价指标适用于成熟度较低（Ro=0.5%~0.7%）烃源岩的评价，当热演化程度高时，由于油气大量排出以及排烃程度不同，导致上列有机质丰度指标失真，应进行恢复后评价或适当降低评价标准。烃源岩有机质丰度评价煤系泥岩（TOC6%）与一般湖泥相比，有机质以陆生植物为主，类脂组含量低，富碳贫氢，虽然有机碳含量高，但生烃潜力底低；较高的有机质丰度也使其对可溶有机质的吸附能力比一般泥岩强；单位有机碳的生烃潜力地，但单位岩石的生烃潜力又较高，煤系泥岩的这些基本特点决定了其评价标准与泥岩不同。下表为主要依据热解生烃潜量和烃指数给出的煤系碳质泥岩（6%TOC40%)评价标准。烃源岩有机质丰度评价2有机质的类型有机质类型是衡量有机质产烃能力的参数，同时也决定了产物是以油为主，还是以气为主。一、依据岩石（或干酪根）的Rock-Eval热解特征划分有机质的类型利用Rock-Eval烃源岩评价仪所得到的热解三分资料可快速经济地直接利用少量岩石获得许多参数，其中不少包含有烃源岩中有机质类型的信息。如在物理意义上，氢指数（IH)、氧指数（IO）分别于H/C、O/C原子比相近。因此，对成熟度较低的烃源岩而言，IH能较好地反映有机质生烃能力的高低，母质类型指数也可反映有机质氢、氧的相对富集程度，因而可成为良好的判识有机质类型的指标。下图为氢指数—氧指数关系图二、依据红外光谱（官能团）特征划分有机质类型有机质的红外光谱带可以分为脂族基团、芳香基团和含氧基团三大类。对相近成熟度的有机质样品来说，脂族基团含量越高，而芳香基团、含氧基团含量越低，则类型越好。因此，依据这些集团（谱带）的相对强度，可以选择许多比值来表示有机质的类型。红外光谱陆相烃源岩有机质类型划分表（SY/T5735—1995）吸光度比Ⅰ1Ⅰ2ⅡⅢ1Ⅲ22920cm-1/1600cm-1—4.31.6~4.30.5~1.60.51460cm-1/1600cm-1—1.000.40~1.000.15~0.400.153、依据干酪根的稳定碳同位素组成判识干酪根的类型总体来讲，相同条件下，水生生物较陆生生物富集轻碳同位素，类脂化合物较其他组分富集轻碳同位素。因此，较轻的干酪根碳同位素组成一般反映较高的水生生物贡献和较多的类脂化合物含量，即对应着较好的有机质类型。干酪根的碳同位素组成应该了以反映其有机质的来源及有机质类型。下表列出了代表性的由于干酪根同位素组成鉴别干酪根类型的方案。现代海洋、湖泊和陆地各种生物中碳元素C（据黄汝昌，1997）环境高等植物植物浮游生物植物类脂组藻类浮游生物陆相-21.6~-26.7-21.0~-30.0-30-28.7~-32-27~-32-27.6~-32.6海相-9.3~-15.8-10.0~-20.0-15~-20-17.8~-22-17~-28-18.2~-28.5四、依据干酪根的热失重特征判识干酪根的类型干酪根在受热过程中会发生裂解，产生挥发性的产物，因此残余干酪根的重量会随着受热温度的升高而逐渐减少。热失重，即是指受热前干酪根的重量减去受热后干酪根的重量。不同类型的干酪根由于产烃潜力不同，因而失重量也会不同。对成熟度相近的样品，干酪根的类型越好（产烃潜力越大），相同条件下的失重量越大，即各类干酪根的热失重量顺序为：Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型，这三类干酪根的最大失重量分别可达干酪根原始重量的80%、50%和30%左右。五、依据氯仿沥青的特征识别有机质1、氯仿沥青“A”的族组成及正构烷烃组成氯仿沥青“A”是各种烃类和非烃类的混合物，通常可将其进一步分离成饱和烃、芳香烃、非烃和沥青4个组分。不同类型干酪根所生成的氯仿沥青“A”的族组成存在一定的差异，一般来说，类型越好的干酪根，所生成的氯仿抽提物中饱和烃含量越高；同时，由于藻类等水生生物的正构烷烃一般以较低碳数不具奇偶优势的组分为主，而高等植物生源的饱和烃中以高碳数具奇碳优势的正构烷烃为主，因此，在有利的条件下，可以由此间接判识有机质的类型。如下表所示2、氯仿沥青“A”及原油的碳同位素氯仿沥青“A”作为干酪根的演化产物，应该在一定程度上集成了先质的特征，但由于成烃反应中碳同位素的分馏作用，氯仿沥青“A”的碳同位素组成略轻。由于在石油从生油层向储层运移过程中的碳同位素分馏作用和组分分馏作用，储层中聚集的石油的碳同位素组成也往往较氯仿沥青“A”中的略轻。通常存在如下关系δ13C干酪根-δ13C氯仿沥青“A”=0~1.5%δ13C氯仿沥青“A”-δ13C石油=0~1.5%一般情况，氯仿沥青的各组分之间存在以下关系：δ13C氯仿沥青“A”δ13C非烃δ13C芳香烃δ13C饱和烃3、单体烃同位素组成单体烃同位素是指原油或沥青中单一烃类化合物碳同位素。由GC—C—MS（气相色谱—氧化燃烧炉—同位素质谱）或称在线同位素分析仪完成。正构组分单体烃碳同位素有随相对分子质量增加而变轻的趋势（鹿洪友等，2003）。用正构组分的单体烃同位素分布可以区分有的来源。3、有机质成熟度油气虽然是由有机质生成的，但有机质并不等于油气。从有机质到油气需要经过一系列的变化。衡量这种变化程度的参数为成熟度指标，这方面的研究即为有机质的成熟度评价。从原理上讲，无论是成烃母质，还是其产物，只要在成熟演化过程中体现出规律性变化，反映这种变化的参数即可能成为成熟度指标。一、镜质组反射率（R0）作为成熟度指标虽然镜质体并非是十分有力的成烃母质，R0的增大与烃类的生成并没有必然的内在联系，但由于镜质组反射率随热演化程度的升高而稳定增大，并具有相对广泛、稳定的可比性，使R0成为目前应用最为广泛、最为权威的成熟度指标。依据镜质组反射率作为有机质成熟作用的指标来划分有机质演化阶段：（1）Ro0.5%-0.7%为成岩阶段，有机质未成熟（2）0.5%-0.7%Ro1.15%-1.3%为深成阶段，有机质从低成熟到成熟，为主要的生油阶段。（3）1.15%-1.3%Ro2%为深成阶段后期，有机质达到高成熟，主要产湿气和凝析油。（4）Ro2%为有机质变质阶段，有机质过成熟，主要产干气。干酪根则经强烈的芳构化、缩聚而趋向于形成仅含碳元素的石墨。二、碳酸盐岩有机质成熟作用标志与成熟度评价1、沥青反射率（Rb）影响沥青反射率的主要地质因素是沥青的成因及其热演化特征。Jacob(1985)根据镜质组反射率与沥青反射率大量数据对比研究提出下列相关关系式：Ro=0.618Rb+0.4丰国秀（1988）用四川盆地样品分别通过热模拟实验和自然演化系列建立了两个相关关系式：Ro=0.3195+0.6790Rb(根据热模拟）Ro=0.336+0.6569Rb（根据自然演化）2、海相镜质组反射率（Rmv)海相镜质组是碳酸盐岩中“自生”的镜质组分。其反射率与煤中的镜质组反射率有极好的相互关系，是海相碳酸盐岩最理想的成熟度之一。海相镜质组反射率与煤镜质组反射率的换算关系：Rmv=0.805R0-0.103（0.50%R0≤1.60%）Rmv=2.884R0-3.63（1.60%R0≤2.00%）Rmv=1.082R0+0.025（2.00%R0≤5.00%）3、动物有机碎屑反射率在海相地层，尤其是下古生界海相地层中存在多种的动物有机碎屑，许多动物有机碎屑都有类似镜质组的光性特征。Bertrand(19870）根据加拿大东部泥盆系样品建立的反射率换算关系式：㏒RC=1.08㏒RT㏒RS=-0.19+1.29㏒RT㏒RG=-0.04+1.10㏒RTRC、RS、RG——几丁虫、虫