烃源岩中有效有机质的类型评价及意义
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第二章石油和天然气的成因2.16 烃源岩地球化学特征之一——有机质丰度有机质丰度:有机质在岩石中的相对含量。
常用指标:有机碳(TOC )、氯仿沥青“A”、总烃(HC )、岩石热解生烃潜量(S1+S2)1)有机碳(TOC)有机碳含量(TOC):岩石中所有有机质含有的碳元素的总和占岩石总重量的百分比。
有机质含量=有机碳含量×K,K 为转换系数。
剩余有机质含量=转换系数×剩余有机碳含量从有机碳计算有机质丰度的转换系数(K)演化阶段干酪根类型煤ⅠⅡⅢ成岩阶段 1.25 1.34 1.48 1.57 深成阶段末期 1.20 1.19 1.18 1.12 实测TOC:剩余有机碳或残余有机碳。
近代和古代沉积物中烃类有机质分布情况表(亨特,1961)沉积物烃类ppm有机质(重量%)粘土岩近代50 1.5 古代300 2.0碳酸盐岩近代40 1.7古代340 0.2岩石的有机质总含量,%石灰岩页岩(346个样品)(1066个样品)样品,%泥质岩和碳酸盐岩有机质含量存在明显差别。
古代页岩和碳酸盐岩的有机质总含量(据H.M.Gehmen,1962)我国中、新生代陆相淡水-半咸水沉积中,主力烃源岩有机碳含量均在1.0%以上,平均值在1.2%~2.3%之间。
%,品样TOC,%我国中新生代主要含油气盆地烃源岩有机碳含量频率图(据尚慧芸等,1982)2)氯仿沥青“A”岩石中的“A”含量,与有机质丰度、类型、成熟度都有关。
泥质烃源岩评价氯仿沥青“A”好烃源岩1000~4000ppm较好烃源岩500~1000ppm烃源岩下限>250~300ppm“A”经分离可以得到:饱和烃、芳烃、非烃、沥青质。
我国陆相淡水-半咸水沉积中,主力烃源岩的氯仿沥青“A”含量均在0.1%以上,平均值为0.1%~0.3% (胡见义等,1991) 。
我国主要含油气盆地氯仿沥青“A ”含量分布频率图(据尚慧芸等,1982)样品,%20 10 0.010.11.0“A”,%(386个样品)3)总烃 (饱和烃+芳烃)烃源岩评价图(王启军等,1988),图内百分数为烃/有机碳值好烃源岩:≥0.1%;较好烃源岩:0.1%~0.05%; 非烃源岩:<0.01%。
Vol.12,No.3Jun.20182018年第12卷·第3期天然气技术与经济Natural Gas Technology and Economy长岭断陷烃源岩有机质类型判断doi :10.3969/j.issn.2095-1132.2018.03.0040引言有机质类型直接影响着烃源岩生排烃效率,是评价烃源岩生烃潜力的重要地球化学参数之一[1],国内一般采用三种四类方法来划分烃源岩的有机质类型,即腐泥型(Ⅰ型)、腐殖—腐泥型(Ⅱ1型)、腐泥—腐殖型(Ⅱ2型)和腐殖型(Ⅲ型)。
常用的判断烃源岩有机质类型的方法包括氯仿沥青“A ”族组分,岩石热解、干酪根显微组分、干酪根碳同位素等[2-3]。
毋庸置疑,以上的有机质类型判断方法均存在局限性。
长岭断陷位于松辽盆地中央坳陷区南部,为中生代断坳叠置的双重结构盆地,断陷层面积约为7240km 2,盆地基底最大埋深超过8000m ,总体上来说,地层时代在东部断陷中比较老,埋深比较大[4]。
目前长岭断陷层钻遇的烃源岩主要分布在沙河子组与营城组,其埋深大部分均在3500m 以下,烃源岩已进入高—过成熟阶段,烃源岩有机质类型仅仅用单一的方法来判断明显不能满足要求,针对此类烃源岩,笔者拟采用多种方法综合判断长岭断陷层烃源岩的有机质类型。
1有机质类型判断1.1岩石热解判定有机质类型岩石热解参数容易获取,是评价有机质类型最常用的方法。
常用的评价参数为氢指数(I H )和热解峰温(T max )。
值得注意的是热解参数也是随热演化程度加深而发生变化的,生油岩在低成熟—中等成熟阶段,热解参数划分有机质类型是恰当的,而在高成熟阶段则要综合其他参数而定[5-6]。
由于洼陷带中,如查干花次凹、龙凤山次凹、伏龙泉次凹等样品T max 值过高,热解关系图难以准确判别其有机质类型,但能反映成熟度较低的新安镇次凹烃源岩的有机质类型。
长岭断陷沙河子组与营城组烃源岩I H -T max 关系如图1所示,从图1中可知,营城组新安镇次凹主要为Ⅲ型有机质,而沙河子组主要为Ⅱ1型和Ⅱ2型有机质。
燃源岩有机质成燃阶段的划分一、理论学问回顾油气现代有机成因理论指出,油气是由经沉积埋藏作用保存在沉积物中的生物有机质,经过肯定的生物化学、物理化学变化而形成的。
富含有机物质的细粒沉积物,随着埋深加大,温度不断上升,有机质渐渐向油气转化。
由于不同深度范围内促使有机质转化的条件不同,致使其转化的反应过程和主要产物具有明显的区分,并使有机质向石油转化过程具有明显的阶段性。
燃源岩中有机质的丰富程度和向油气的转化程度可以通过某些反映有机质丰度和成熟度的参数变现出来。
1.常用的有机质丰度指标目前常用的有机质丰度指标主要包括有机碳含量(TOC)、氯仿沥青“A”、总燃含量(HC)和岩石热解生煌潜量(S1+S2)等,这些指标数值越大,意味着有机质越丰富,通常这比较有利于油气的生成。
对于泥质燃源岩来说,评价其有机质丰度的标准可参考表∏-2J0应留意的是,岩石中TOC若太高(>3%),会造成无潜力碳太多,并非好燃源岩。
但TOC 太低,明显也不行。
岩石中的“A”含量,与有机质丰度、类型、成熟度都有关, 其中受成熟度影响比较大,相互对比时应考虑大体为同一演化阶段。
表∏∙2-l泥质燃源岩有机质丰度的评价标准2.常用的有机质成熟度指标用于评价燃源岩有机质成熟度的常见指标有镜质体反射率(R。
)、热变指数(TAI)、沥青转化率或燃转化率、CPI值(碳优势指数)、OEP值(奇偶优势比)、时间■温度指数(TTI)等。
镜质体反射率是一项确定有机质成熟度划分油气形成阶段特别有效的指标。
但因不同类型干酪根具有不同化学结构,达到各演化阶段所需的低温条件不同,因而在应用镜质体反射率推断有机质的成熟度时,对不同类型的干酪根应有所区分(图∏∙2-l)°热变指数(TAI)分五个级别:①级一未变化,有机残渣呈黄色;②级一稍微热变质,呈桔色;③级一中等热变质,呈棕色或褐色;④级一强变质,呈黑素;⑤级一剧烈热变质,除有机残渣呈黑色外,另有岩石变质现象。
沧东凹陷古近系孔二段烃源岩特征评价沧东凹陷位于中国东部,是华北地台东部中生界以来陆相盆地体系的一个重要组成部分。
沧东凹陷石炭系凹陷格局完整,古近系烃源岩丰富,具有优良的勘探潜力。
其中的孔二段烃源岩是该区域的主要锁水岩系之一,对其进行详细的特征评价,对于沧东凹陷的油气资源勘探与开发具有重要的意义。
一、孔二段烃源岩地质背景孔二段地层位于沧东凹陷古近系时期,属于石炭系凹陷的一部分。
该地层主要由软,灰质、碳质泥页岩、页岩、沥青页岩、沥青岩等组成。
晚石炭世至二叠纪时期陆相盆地的充水、缺水交替作用,不断上升而形成烃源岩层。
1. 有机质丰度高:透镜状、点状或团块状的孔二段烃源岩有机质丰度较高,有机碳量一般在2%以上,最高达到8%左右。
其中有机质主要以腐泥为主,蜡藻为辅,螺旋藻、腐藻等为次要。
2. 有机质类型丰富:孔二段烃源岩中的有机质类型多样,主要包括藻类、腐泥、藻类、腐藻等。
有机质的富集和保存使得该烃源岩的组分多样,有机质类型丰富。
3. 烃源岩生物成分特征:孔二段烃源岩的主要生物成分为蜡藻和腐泥,其中蜡藻主要发育在页岩和泥页岩中,腐泥主要发育在灰质泥岩和石英岩中。
4. 成熟度较高:孔二段烃源岩中的有机质已经经历了高温高压的作用,成熟度较高,主要在干酪根三期、干酪根四期程度。
5. 矿物成分丰富:孔二段烃源岩中富含石英、长石、粘土矿物等,矿物成分丰富。
三、孔二段烃源岩成藏条件1. 优良的成岩环境:孔二段烃源岩形成于陆相盆地,虽然在历史长河中经过了多次受热变质作用,但是仍然保留了较为完整的有机质,具备了很好的成藏条件。
2. 丰富的沉积物质来源:孔二段烃源岩地层所受到的来自陆地和海洋的沉积物质输入很丰富,有利于烃源岩有机质的富集和保存。
3. 适宜的干酪根条件:孔二段烃源岩的热成熟度很高,有利于干酪根的生成和有机质的富集,使得成藏条件更为优越。
四、沧东凹陷油气资源勘探潜力1. 沧东凹陷地处华北地台东部,地质构造复杂,地层垂直分布,盆地内地层水平分布,对油气资源的富集有利。
显微组分组成一、显微组分组成与有机质类型根据源岩干酪根所表现出来的化学性质,源岩中的有机质被划分为腐泥型(Ⅰ型)、过渡型(Ⅱ型)和腐殖型(Ⅲ型)三种类型。
这种有机质类型实际上是根据显微组分混合物的平均化学成分在van krevelen图解上的演化轨迹划分出来的。
有机质类型的差别,实质上是显微组分的差别(表2-12),由于镜质组、惰性组、壳质组和腐泥组构成了源岩有机质的绝大部分,所以也就是它们组成上的差别。
造成显微组分组成差别的原因,一是原始物源不同,二是沉积环境和微生物改造作用的差异。
对于煤层而言,有机质都是原地堆积的,原始物源的差别是最主要的。
而对于碎屑岩和碳酸盐岩,沉积环境的控制作用更明显,腐泥物质的形成往往与滞留缺氧的特定环境有关;惰性组、镜质组和壳质组等腐殖物质则是沉积物的碎屑成分,必然按其颗粒大小,形状、比重和抗磨蚀性被分选。
像惰性组分脆易碎,抗磨性差,经过不长距离搬运便成为细小的碎屑,但有时盆地边缘森林火灾形成的丝质体也可能被风力送至比较远的地方还见棱见角,呈比较大的碎片出现。
壳质组分比重小、性韧抗磨,其化学成分对地表地质营力的侵蚀破坏非常稳定,故而在煤岩学中也被称为稳定组分(liptinite),壳质组分很容易被水流、风力运送,散布在各种环境的沉积物中。
镜质组分的性质介于惰性组分和壳质组分之间。
若镜质组分的先质是腐殖溶胶的话,则可能出现在沉积盆地的较深水相带。
源岩形成于不同环境中,自然也就是有不同的显微组分组成。
1.Ⅰ型有机质(图版Ⅷ-1,2)Ⅰ型有机质的显微组分组成简单。
腐泥组含量60%以上,壳质组含量0—40%,镜质组+惰性组含量小于10%。
常见的富集的Ⅰ型有机质,如各种腐泥煤(藻煤、烛藻煤等),主要的显微组分是藻类体和沥青质体,孢子体也是腐泥煤的常见组分。
一般不存在惰性组分或偶尔见丝质体碎屑和惰屑体。
沥青质体作为基质,而藻类体A和孢子体则是被基质“胶结”的形态分子。
一些腐泥煤中,无结构镜质体含量可达15%左右,呈条带状、脉状出现。
枣园探区烃源岩评价及资源量计算本文在前人研究的基础上,结合取心及测井资料,对研究区若干样品做了岩石有机碳(TOC )、干酪根C、H、O元素、Rock-eval热解、氯仿沥青抽提、氯仿沥青“A”、族组分分析、族组分分离、饱和烃馏分色谱—色质等8项分析分析测试。
结果表明:(1)长9层、长7层的暗色泥岩、张家滩页岩、李家畔页岩是本探区最主要的有效烃源层;长6层暗色泥岩也是本区的较好烃源岩,长4+5层暗色泥岩为较差烃源岩。
(2)有机质类型最好的是长7烃源岩,有机质类型主要为Ⅰ型(腐泥型)—Ⅱ1(腐植-腐泥型);长6烃源岩有机质类型主要为Ⅲ型(腐殖型)—Ⅱ2(腐泥-腐植型),次为Ⅰ型(腐泥型)—Ⅱ1(腐植-腐泥型);长4+5烃源岩有机质类型主要为Ⅲ型(腐殖型)—Ⅱ2(腐泥-腐植型),次为Ⅱ1(腐植-腐泥型)。
(3)使用成因法计算公式,结合生烃强度展布范围,计算得出长7烃源岩面积为359.044Km2,地质资源量为106.62×106t。
长9烃源岩面积为330.414Km2,地质资源量为49.58×106t。
标签:烃源岩特征;评价;资源量计算;枣园探区;1 地质概况鄂尔多斯盆地上三叠统延长组是我国陆相三叠系中出露最好、研究最早、发育比较齐全的剖面,其三叠系延长组属于内陆湖相沉积。
枣园探区处于伊陕斜坡有利构造带上。
产油层位主要有长4+5、长6、长8,局部可见长9油层发育。
2烃源岩特征2.1有机质丰度本次采集研究区延长组长7段、长6段和长4+5段黑色泥岩样品,并结合周边地区样品数据分别做了岩石有机碳(TOC )、干酪根C、H、O元素、Rock-eval 热解、氯仿沥青抽提、氯仿沥青“A”、族组分分析、族组分分离、饱和烃馏分色谱—色质等8项分析,长9段和长4+5段未采集到泥岩钻井样品,结合周边地区研究数据对其进行研究。
2.1.1有机碳含量长9段泥岩是延长组长9的末期和长8早期的沉积期,沉积的一套深湖、半深湖相的泥页岩,岩性主要为深灰色泥岩、黑色泥岩、页岩和油页岩,其中黑色页岩、油页岩及黑色泥岩被称为“李家畔页岩”。