地球化学分析测试项目介绍

有机地球化学常规分析测试项目简介勘探开发研究院分析试验中心2010.6提纲一、生油常规分析项目及流程二、取样及送样要求三、主要分析测试项目介绍一、生油常规分析项目及流程显微组分鉴定有机地化测试分析流程图岩样有机碳热解干酪根镜质体反射率CHON元素同位素分析氯仿抽提物沥青质非烃芳烃饱和烃气相色谱色谱－质谱油样气样气相色谱碳同位素分析二、取样及送样要求（一）取样类型生烃层取暗色泥岩（绿灰、灰、深灰、黑色）、深灰色泥质灰岩及煤，利用综合录井图及井上实物剖面确定所取岩性并和实际岩心、岩屑对照。油、气样取样必须按照国家标准相关执行。（二）取样密度进行生烃分析的目的层要求按照岩性变化系统采样。小样（简项）分析可每50m取一个；大样（全项）分析每段可取两块。（三）取样重量小样（简项）每个10-15g，大样（全项）岩屑500g，岩心250g。（四）送样要求岩心或岩屑样品要清洗干净，除去表面污染物。岩屑样品必须经过严格挑选。注：（小样简项只做热解和有机碳分析，小样分析后，如果泥岩有机碳大于0.4%,碳酸盐岩大于0.1%时可继续进行大样全项分析）三、主要分析测试项目介绍（一）沉积岩中总有机碳的测定（二）氯仿沥青“A”及族组份分析（三）岩石热解（Rock—Eval）（四）干酪根分离和鉴定、RO测定（五）干酪根C、H、O、N元素分析（六）干酪根碳同位素测定（七）饱和烃气相色谱（八）生物标志物色谱-质谱分析（九）天然气组分及其碳同位素系列烃源岩有机质丰度烃源岩有机质类型及热演化程度可溶有机质特征及油源对比天然气特征及成因分析（一）沉积岩中有机碳的测定1.有机碳测定的基本原理执行标准：GB/T19145-2003沉积岩中总有机碳的测定。方法：将岩石样品粉碎至粒径小于0.2mm，用5%盐酸加热煮沸，除去碳酸盐岩后的剩余残渣（除去无机碳），在高温（＞800℃）条件下将有机质燃烧成二氧化碳。经红外检测器检测产生的二氧化碳量，并将其换算成碳元素的含量，最终计算出有机碳的含量。关注点：•岩样中的轻烃会受热蒸发损失；•可溶有机质会溶解进入盐酸而损失。演化阶段干酪根类型富烃源岩或很好烃源岩好烃源岩中等烃源岩差烃源岩非烃源岩未成熟-成熟Ⅰ-Ⅱ12.0%1.0～2.0%0.5～1.0%0.3～0.5%0.3%Ⅱ2-Ⅲ4.0%2.5～4.0%1.0～2.5%0.5～1.0%0.5%高成熟-过成熟Ⅰ-Ⅱ11.2%0.8～1.2%0.4～0.8%0.2～0.4%0.2%Ⅱ2-Ⅲ3.0%1.5～3.0%0.6～1.5%0.35～0.6%0.35%2.应用烃源岩评价有机质丰度评价标准（据黄第藩，1984.有改动）比较油气生成有利阶段利用剖面上总有机碳值的变化，可以比较烃源岩的有利层段。丹48井长91烃源岩测井-有机地球化学剖面图计算油气生成量对于某一含油气盆地，若已知单位面积烃源岩的厚度、有机质丰度、有机质演化程度和母质类型，就可依据下面的数学模型计算其油气生成量：Qo=H•S•TOC•ρ•Po(Ro)（1）Qg=H•S•TOC•ρ•Pg(Ro)（2）式中：Qo为生油量，单位为t；Qg为生气量，单位为m3；H为烃源岩厚度，单位为m；S为烃源岩面积，单位为m2；TOC为有机碳含量，单位为％；Po对应镜煤反射率（Ro％），单位有机碳生气量（m3/t）。（二）氯仿沥青“A”及族组分分析1.分析方法氯仿沥青“A”分析方法执行标准：SY/T5118-2005岩石中氯仿沥青的测定方法：将岩石样品粉碎为小于0.09mm的粉末，在80℃条件下不断地用氯仿（CHCl3）抽提，直至抽提溶剂荧光为三级荧光，过滤抽提物，回收溶剂，抽提物自然干燥，称（恒）重，计算单位质量岩石中氯仿沥青抽提物含量即为氯仿沥青“A”含量。族组分分离方法执行标准：SY/T5119-2008岩石中可溶有机物及原油族组分分析方法：样品称取0.2mg（必须量），首先用氯仿活化24小时后，然后用正己烷溶解，其沉淀物为沥青质。去除沥青质的可溶组分，通过硅胶－氧化铝层析柱，分别采用正己烷、正己烷—二氯甲烷、氯仿依次冲洗，分别得到饱和烃、芳香烃和非烃馏分，蒸发掉溶剂，自然挥发干后，称重，计算各组分在总量中的百分含量。族组份计算公式如下：W（S,A,N,B)=(G1-G2)-G3m×100％W(S,A,N,B)－各族组分的质量分数，S为饱和烃、A为芳烃、N为非烃、B为沥青质；G1－称重瓶加组分加空白值的质量，mg；G2－称重瓶质量，mg；G3－空白值，mg；m－试样质量，mg。2.应用确定有机质丰度指标－氯仿沥青“A”及总烃含量一般来说岩石中可溶有机质含量高其有机质丰度也比较高。区分不同母质类型饱和烃／芳烃值越高，胶质,沥青质含量相对较低，原油和生烃岩的母质类型相对较好。有机质转化率氯仿沥青“A”/TOC（A/TOC）%、总烃/TOC（HC/TOC）%反映原始有机质向油气转化的程度。一般认为，生油岩（A/TOC）%在5-15之间，（HC/TOC）%在1-12之间，通常以3%作为成熟度门限。（三）岩石热解1.岩石热解分析基本原理执行标准：GB/T18602—2001岩石热解分析方法：样品粉碎至0.2mm，以氮气为载气，无氧条件从300℃加热样品至600℃，热解析出的吸附烃（S1）和热解烃（S2）经氢火焰离子化检测器检测，热解排出的二氧化碳和热解后的残余有机质加热氧化生成的二氧化碳由热导检测器检测。岩石热解各分析参数的分析条件分析参数分析温度（℃）恒温时间（min）升温速率（℃/min）起始终止S13003003-S23006001(600℃)25或50Tmax300600-25或50S3300390-25或50岩石热解各分析参数的含义符号含义单位S1岩样加热不超过300℃时挥发出的烃，代表岩石中可抽提吸附烃含量mg/g岩石S2干酪根高温（300～600℃）热解生成烃的数量mg/g岩石S3岩石中干酪根含氧部分热解产生的有机二氧化碳mg/g岩石Tmax干酪根的最大热解烃量时的温度，反映干酪根的成熟度℃2.烃源岩热解分析参数的计算公式（1）产烃潜量（生油势）PG（mg烃/g岩石）：PG＝S1+S2（2）有效碳CP（％）：CP＝0.083×（S1+S2）（3）产率指数IP：IP＝S1/(S1+S2)（4）降解潜率D（％）：D＝（CP/TOC）×100％（5）氢指数IH（mg/gTOC）：IH＝S2/TOC（6）氧指数IO（mg/gTOC）：IO＝S3/TOC（7）烃指数IHC（mg/gTOC）：IHC＝S1/TOC（8）类型指数TI：TI＝S2/S3产烃潜量是指烃源岩中的有机质在全部热解完毕后最终所产生的油气量，用此定量参数可对烃源岩进行分级。烃源岩产烃潜量（生油势）的定量评价分级烃源岩等级产烃潜量PG（mg/g岩石）极好烃源岩＞20好烃源岩＞6～20中等烃源岩2～6差烃源岩＜2法国石油研究院烃源岩定量评价分级（据Espitalie，1977）3.应用氢指数和氧指数图版划分有机质类型I类有机质热解时产生大量热解烃S2而贫二氧化碳S3，而III类有机质则只产生少量热解烃S2而富S3。只要把烃源岩的IH和IO按坐标位置点在图上，便可判断其有机质类型。氢指数与氧指数划分烃源岩有机质类型图版（根据邬立言等，1986）划分烃源岩的有机质类型用IH与Tmax图版划分有机质类型，其优点在于同时掺进成熟度指标Tmax对氢指数的影响因素。随着Tmax升高（成熟度升高）各类有机质的氢指数沿着曲线轨迹逐渐变小。氢指数IH和Tmax图版划分有机质类型氢指数与Tmax划分烃源岩有机质类型图版（据邬立言等，1986）类型指数S2/S3划分有机质类型Ⅰ类有机质的S2大而S3小，其S2/S3比值大，而Ⅲ类有机质的S3大而S2小，其S2/S3比值小。有机质类型ⅠⅡ1Ⅱ2ⅢS2/S3＞20＞5~202.5~52.5＜我国烃源岩的类型指数范围（据邬立言等1986）烃源岩中的干酪根热降解生成油气时，首先时热稳定性最差的部分先降解，对余下部分热降解就需要更高的温度，这样随着烃源岩成熟度的升高，热解烃峰S2的峰顶温度Tmax也增高，由此Tmax值广泛用作判定烃源岩成熟度的指标。热演化阶段未成熟生油凝析油湿气干气镜质组反射率（％）0.50.5～1.31.0～1.51.3～22Tmax（℃）I类有机质437437～460450～465460～490490II类有机质435435～455447～460455～490490III类有机质432432～460445～470460～505505我国烃源岩的Tmax（℃）范围（据邬立言等，1986）判断烃源岩的成熟度GB/T19144-2003沉积岩中干酪根分离方法GB/T15590-2008显微煤岩类型测定方法SY/T5125-1996透射光－荧光干酪根显微组分鉴定及类型划分方法SY/T5124-1995沉积岩中镜质组反射率测定方法（四）干酪根的分离和鉴定执行标准1.执行标准与分析流程干酪根处理样品要求：泥岩要求样品TOC大于1.0％，碳酸盐岩要求样品TOC大于0.2％。干酪根分离流程蒸馏水Hcl、HF细粉碎干酪根元素等粗粉碎源岩样品前处理剧毒强腐蚀危险品重液浮选干酪根干样湿封备用虫胶制样干酪根光片RO测定镜检薄片显微组分酸处理样品前处理冷冻、干燥分析流程需要30个工作日大类低成熟阶段高、过成熟阶段显微组分组显微组分母质来源水生生物腐泥组层状藻类体海（湖）生藻类微粒体A结构藻类体腐泥无定形体藻类等的强烈菌解产物陆源高等植物壳质组孢粉体高等植物的表皮组织、分泌物等原地各向异性体树脂体角质体壳屑体腐殖无定性体高等植物强烈生物降解而成镜质组正常镜质组高等植物木质纤维素凝胶化作用而成镜质体腐泥镜质组在强还原环境下具有结构的木质——纤维素经厌氧细菌强烈分解转变而成的凝胶化物质，常被沥青物质等浸染微粒体B惰质组惰屑体高等植物木质纤维经丝炭化作用而形成变化基本不大粗粒体丝质体/半丝质体2.干酪根显微组分分类3丹48井1507.80m菌解无定形体×204旺9井720.01m腐泥无定形体褐色荧光×20召71井山222761.45m基质镜质体召71井山232784.34m孢粉体，角质体，碎屑壳质体，粗粒体，镜质组等7丹49井1533.20m黑色泥岩藻类无定形体×20庄50井1943.0m油页岩典型灰白色微粒体×50旺10井507.66m碳质泥岩丰富的壳质组分×20旺10井507.66m碳质泥岩壳质组分荧光×203.应用Δ＝dcbadcba1007550100类型划分标准Δc%+d％类型8010腐泥型40～8010～30混合型Ⅰ0～4030～50混合型Ⅱ0～－10050腐殖型式中：Δ为类型指数，A代表无定形组分百分含量，B代表壳质组分百分含量，C代表镜质组分百分含量，D代表惰质组分百分含量。干酪根镜检分类表干酪根显微组分判断有机质类型干酪根、煤岩镜质体反射率判断有机质热演化程度镜质组反射率是指在波长546nm±5nm（绿光）处，镜质组抛光面的反射光强度对入射光强度的百分比。它利用光电效应原理，通过光电倍增管将反射光强度转变为电流强度，并与相同条件下已知反射率的标样产生的电流强度相比较而得出。镜质组反射率与有机质成熟度的关系（据Tissot等，1982）RO(%)演化阶段成熟度﹤0.5成岩阶段未成熟0.5～0.7深成作用低成熟0.7～1.3成熟（石油窗）1.3～2高成熟（湿气－凝析油带）﹥2变质作用过熟（干气带）（五）干酪根元素分析1.基本原理CHNS模式精确称量的有机质在1150℃的高温富氧环境下燃烧，C、H、N、S各元素都被氧化为相应的氧化物CO2、H2O、NOX和SO2/SO3，然后在还原管中把氮的氧化物（NOX）和硫的氧化物（SO2/SO3）还原成了N2和SO2并结合了剩余的氧。剩下的气流在载气（He）中只含有CO2,H2O,SO2和N2的成分。被导入分离的测量系统。在不同吸附柱上被吸附，并经过升温在不同的时间和通道逐次释放出CO2,H2O,SO2，经红外检测器检测