第11章烃源岩评价

1、 烃源岩评价烃源岩评价 教学目的 掌握烃源岩评价的内容及其方法，了解烃源岩评价标准。 教学内容 烃源岩评价内容 烃源岩评价方法及流程 烃源岩评价标准 重点及难点 烃源岩评价内容及方法 从原理上，任一岩石都会或多或少含有有机质，因而都会有生成或者具有生成一定数量油气的能力，但他们并不都是烃源岩，只有对成藏作出过贡献的才能成为烃源岩。但从应用上，商业性（工业价值）的油气藏本身是一个随油价及勘探开发技术而变化的概念。同时，当对一个新区进行早期地球化学研究时，人们往往事先并不知道某一地层是否已经生成并排出过商业性的油气，但仍然将这种研究成为烃源岩评价。如某些地层可能会归入差烃源岩。烃源岩(Source

2、 rock) 定义： Hunt（1979）：指在自然环境下，曾经生成并排出过足以形成商业性油气聚集数量烃类的任一种细粒沉积物。 Tissot（1978，1984）：指已经生成或有可能生成，或具有生成油气潜力的岩石。烃源岩评价概述烃源岩评价概述 烃源岩是控制油气藏形成与分布的关键性因素之一。确定有效烃源岩是含油气系统的基础。烃源岩评价主要包括两大方面： （l）烃源岩的地球化学特征评价烃源岩的地球化学特征评价，如有机质的丰度、类型和成熟度； （2）烃源岩的生烃能力定量评价烃源岩的生烃能力定量评价，如生烃强度、生烃量、排烃强度，等。烃源岩有两类：一类是细粒碎屑岩碎屑岩，泥岩，页岩；另一类是碳酸盐岩碳

3、酸盐岩。定性评价与定量评价定性评价与定量评价烃源岩(Source rock)：是指能够生成具有工业价值油气流的岩石。 潜在烃源岩：是指能够生成但尚未生成具有工业价值油气流的岩石。 有效烃源岩：是指已经生成并排出具有工业价值油气流的岩石。烃源岩评价概述烃源岩评价概述烃源岩的地球化学特征评价有机质的丰度有机质的类型有机质的成熟度Note：从原理上讲，烃源岩的体积也是决定其生烃量的重要因素，但烃源岩的体积受控于其发育厚度和分布面积，主要是一个地质问题而不是地球化学问题。但作为实际应用，则必需回答烃源岩的发育厚度与分布面积等烃源岩的体积数量问题。定性评价烃源岩评价概述烃源岩评价概述一、烃源岩有机质丰度

4、一、烃源岩有机质丰度 残余有机碳（残余有机碳（TOC，%）氯仿沥青氯仿沥青“A”（EOM，%）总烃（总烃（HC，g/g）生烃潜量（生烃潜量（S1+S2，mg/g）常常用用指指标标 有机质丰度是评价烃源岩生烃能力的重要参数之一。烃源岩的有机质丰度是指单位重量的烃源岩中有机质的百分含量。烃源岩有机质丰度评价常用有机碳含量、氯仿沥青“A”、总烃、岩石热解参数来加以评价。（一）有机碳含量残余有机碳含量 有机质的丰度常用有机碳来衡量，有机碳是指岩石中除去碳酸盐、石墨中无机碳以外的碳，与有机质有关的碳元素含量即为有机碳，岩石中的实测有机碳含量是岩石中的剩余有机碳含量。因此，岩石中原始有机质含量与实测有机碳

5、含量有一定的比例关系，即： 原始有机质=K有机碳，其中K为转换系数 演化阶段干酪根类型煤成岩阶段1.251.341.481.57深成阶段末期1.21.191.181.12Tissot& Welte，1984一、烃源岩有机质丰度一、烃源岩有机质丰度 1.泥质烃源岩有机碳含量下限标准 对泥质油源岩中有机碳含量的下限标准，目前国内外的看法基本一致，为0.4%0.6%，而泥质气源岩有机碳含量的下限标准则有所不同。 一、烃源岩有机质丰度一、烃源岩有机质丰度 演化阶段干酪根类型有机碳（%）未成熟0.20.30.4成熟0.10.20.3过成熟0.050.10.2泥质气源岩有机碳含量下限标准（刘德汉、

6、盛国英等，1984） 2.碳酸盐岩烃源岩有机碳下限标准 对于碳酸盐岩来说，由于其排烃机理比泥岩的更复杂，目前对其有效烃源岩的有机质丰度下限值确定尚未统一。 Tissot等认为与泥岩的标准相同（0.5%作为下限）；而Hunt等认为碳酸盐岩中常见有从藻类转变而来的无定形有机质，具有很强的生烃能力，0.3%的有机碳含量就可作为油源岩的有机碳含量下限。而我国学者傅家谟采用0.1%-0.2%、陈丕济采用0.1%，刘宝泉采用0.05%作为碳酸盐岩气源岩评价的有机碳含量下限标准。一、烃源岩有机质丰度一、烃源岩有机质丰度 下限标准的确定直接关系到我国油气资源量预测下限标准的确定直接关系到我国油气资源量预测。我

7、国碳酸盐岩油气源岩有机碳含量下限标准我国碳酸盐岩油气源岩有机碳含量下限标准 成烃演化阶段成烃演化阶段镜质体反射率镜质体反射率RoRo（% %）有机碳（有机碳（% %）气源岩气源岩油源岩油源岩未成熟未成熟- -低成熟低成熟0.751.81.80.060.060.120.12一、烃源岩有机质丰度一、烃源岩有机质丰度 一、烃源岩有机质丰度一、烃源岩有机质丰度 烃源岩级别泥质岩碳酸盐岩成熟阶段高过成熟阶段成熟阶段高过成熟阶段非烃源岩0.40.160.12.00.81.70.68不同岩石类型烃源岩有机碳含量下限标准不同岩石类型烃源岩有机碳含量下限标准（二）氯仿沥青“A” 氯仿沥青“A”也是评价烃源岩丰度

8、的常用指标之一。氯仿沥青“A”是岩石中用氯仿抽提的可溶有机质。国内外对氯仿沥青“A 含量界限也作了大量的统计研究。对我国主要含油气盆地烃源岩368个氯仿沥青“A”含量统计分析表明，中位值在0.1%左右（l000ppm），高者可达l%，非烃源岩氯仿沥青“A”含量低于0.01%。我国主要含油盆地如济阳、松辽、冀中等，氯仿沥青“A”含量在0.1%0.4%之间。 一、烃源岩有机质丰度一、烃源岩有机质丰度 （三）总烃 总烃是指氯仿沥青“A”族组分中饱和烃与芳香烃之和（以ppm为单位表示）。它不仅是评价有机质丰度指标，也是判断烃源岩成熟度指标。烃类含量，g/g菲利普贝克Baker挪威大陆架研究所尚慧芸05

9、0很差差差差50100差一般到好100500良好100-250良好良好5001000好250-500好，500丰富好10005000很好最好很好5000少见利用烃含量评价烃源岩比较表（尚慧芸等） 值得注意的是，氯仿沥青“A”和总烃含量不仅受烃源岩的成熟度的影晌，排烃条件以及实验分析条件都有一定影响。它们一般在气源岩和未成熟以及过成熟阶段的烃源岩都是偏低的 一、烃源岩有机质丰度一、烃源岩有机质丰度 （四）岩石热解参数一、烃源岩有机质丰度一、烃源岩有机质丰度 我国陆相泥质烃源岩有机质丰度评价标准项 目好油源岩中等油源岩差油源岩非油源岩岩 相深湖-半深湖相半深湖-浅湖相浅湖-滨湖相河流相干酪根类型腐

10、泥型（）混合型（1）混合型（2）腐殖型（）HC1.71.31.31.01.00.51.00.5有机碳含量（%）3.51.01.00.60.60.40.4氯仿沥青“A”含量（%）0.120.120.060.060.010.01总烃含量（g/g）500500250250100100产烃潜能（mgHC/gRock6.06.02.02.00.50.5总烃有机碳（mgHC/gTOC）8（20-8）83311* 引自胡见义，黄第藩，1991，中国陆相石油地质理论基础，石油工业出版社二、有机质的类型二、有机质的类型 有机质类型是评价烃源岩生烃能力的重要参数之一。通过干酪根和可溶有机质的有机岩石学与有机地球化

11、学方法评价具体烃源岩有机质的母质类型。 干酪根类型干酪根类型显微组分确定类型显微组分确定类型元素组成确定类型元素组成确定类型热解参数确定类型热解参数确定类型氯仿沥青氯仿沥青“A”族组成族组成饱和烃色谱特征饱和烃色谱特征生物标志化合物生物标志化合物沥青组分类型沥青组分类型二、有机质的类型二、有机质的类型干酪根类型干酪根类型 干酪根的显微组分分类指标指标类型类型第一种方法第一种方法第二种方法第二种方法类脂组，类脂组，镜质组，镜质组，TI值值型型9010801型型6590103540802型型25653575040型型25750TI(类脂组100壳质组50镜质组75惰质组100) 100干酪根的元素

12、组成分类二、有机质的类型二、有机质的类型干酪根类型干酪根类型 泌阳凹陷南阳凹陷IoIH东部P2p东部南缘P2l西北缘P1f西北缘P2w501001502005007006004008003002001000东部P2plP1fP2w5010015020050070060040080030020010000.00.10.20.30.4O/C原子比IIIII AII B东部P2p东部南缘P2l西北缘P1f西北缘P2w0.00.10.20.30.40.00.51.01.52.0O/C原子比H/CIIIII AII B东部P2pP2lP1fP2wIoIH东部P2p东部南缘P2l西北缘P1f西北缘P2w5

13、01001502005007006004008003002001000东部P2plP1fP2w5010015020050070060040080030020010000.00.10.20.30.4O/C原子比IIIII AII B东部P2p东部南缘P2l西北缘P1f西北缘P2w0.00.10.20.30.40.00.51.01.52.0O/C原子比H/CIIIII AII B东部P2pP2lP1fP2w 应用氢、氧指数、Tmax对源岩干酪根分类二、有机质的类型二、有机质的类型干酪根类型干酪根类型 由热解色谱获得参数分析项目腐泥型腐殖腐泥型腐泥腐殖型腐殖型氯仿沥青A饱和烃,%4060204020

14、30517芳香烃,%15255155151022饱和烃/芳烃31311.60.50.8非烃+沥青质,%2040405050606080(非烃+沥青质)/总烃0.31131334.5饱和烃峰型特征前高单峰型前高双峰型后高双峰型后高单峰型主峰碳数C17、C19(nC21+nC21)/(nC28+nC29)2.01.52.011.51.21.5OEP1.20.91.22实例松辽盆地下白垩统青一段东营凹陷下第三系沙三段陕甘宁盆地上三叠统长三段陕甘宁盆地下侏罗统延安组中国中、新生代油（气）源岩有机质类型划分表 二、有机质的类型二、有机质的类型沥青组分类型沥青组分类型 有有机机质质成成熟熟度度指指标标干酪

15、根的成熟度指标干酪根的成熟度指标镜质体反射率镜质体反射率有机质颜色及其荧光强度有机质颜色及其荧光强度干酪根热解法干酪根热解法干酪根自由基的变化干酪根自由基的变化沥青及烃类成熟度指标沥青及烃类成熟度指标沥青和烃类（沥青和烃类（C15）的丰度）的丰度轻烃成分的变化轻烃成分的变化甲基菲指数甲基菲指数生物标志化合物的成熟度指标生物标志化合物的成熟度指标异戊二烯类烷烃异戊二烯类烷烃甾类化合物甾类化合物藿烷的异构化藿烷的异构化三、有机质的成熟度三、有机质的成熟度 三、有机质的成熟度三、有机质的成熟度 烃源岩有机质成熟度是衡量烃源岩实际生烃能力的重要指标之一，是评价一个地区或某一烃源岩系生烃量及资源前景的重

16、要依据。表征烃源岩成熟度已有多种的指标，如光学的、化学的和生物标记物的等多方面的参数，其中镜质体反射率(Ro)、热解峰顶温度(Tmax)是常用的成熟度指标。 图9-16 苏北盆地阜宁组烃源岩热演化剖面图三、有机质的成熟度三、有机质的成熟度干酪根成熟度指标 吸附烃吸附烃热解烃热解烃CO2有机质成熟度参数有机质成熟度参数热解参数转化率：S1/S1+S2最高热解温度Tmax三、有机质的成熟度三、有机质的成熟度干酪根成熟度指标 热热解解参参数数三、有机质的成熟度三、有机质的成熟度干酪根成熟度指标 自由基浓度自由基浓度三、有机质的成熟度三、有机质的成熟度干酪根成熟度指标 采用指标：氯仿沥青“A”/总有机

17、碳 总烃/总有机碳 有机质在演化过程中，随埋深和温度的不断增加，有机质大量向石油转化，烃源岩中沥青和烃类迅速增加。根据烃源岩中的沥青和烃类丰度，确定有机质的成熟度，这是确定生油门限比较好的方法。局限性： 1）难以取得同一层不同深度的样品； 2）干酪根类型或地温梯度的改变会影响沥青的数量。三、有机质的成熟度三、有机质的成熟度沥青和烃类指标沥青和烃类C15丰度600800100012001400160018002000220024002600280030003200340036003800400042000100200300400500600700沥青及总烃产率(mg/g)深度(m)A/TOCTH

18、Cs/TOC甲基菲指数(MPI-1)=1.5(2-MP+3-MP)P+1-MP+9-MP甲基菲指数(MPI-2)=32-MPP+1-MP+9-MPP ：菲MP：甲基菲 该指标是由Radke（1982）等人根据菲的甲基同系物在有机质埋藏成熟过程中丰度发生变化而提出的。未成熟样品：1-甲基菲、9-甲基菲占优势随温度增高，有机质成熟，2-甲基菲、3-甲基菲丰度增加三、有机质的成熟度三、有机质的成熟度甲基菲指数 这两个指数随埋藏深度产生由小到大再逐渐变小的变化。Radke指出：当有机质演化达到Ro1.35%，各指数由峰值转为下降。 Ro=0.60MPI+0.40 (0.65%Ro1.35%) Ro=-

19、0.60MPI+2.30 (1.35% Ro 2.00%)三、有机质的成熟度三、有机质的成熟度甲基菲指数3）分子重排重排甾烷是由非重排甾烷经成熟作用转化而来的。因此，重排甾烷/正常甾烷反映了有机质成熟度。4）芳构化随温度增加，甾族化合物侧链开始断裂，失去烷基，由C27、C28分别转化为C20和C21甾族烃。芳构化程度指标：三芳甾族/（单芳环三芳环甾族）三、有机质的成熟度三、有机质的成熟度生物标志化合物参数四、烃源岩的生烃能力定量评价四、烃源岩的生烃能力定量评价 烃源岩的有机质丰度、类型和热演化程度是反映烃源岩有机质本身地球化学特性的重要指标，但是要综合评价盆地中烃源岩层系的生烃能力，还必须将烃源岩的研究与沉积盆地的形成、演化历史、与非烃源岩系的相互关系结合起来。这就不仅用有机地球化学的分析方法来测定它们的生烃特性，而且用地质研究方法、盆地模拟方法来对生烃量以及其平面的展布及变化进行定量评价 定量评价烃源岩生烃量的方法有很多，烃源岩的是烃源岩生烃能力定量评价的一个重要指标，它是单位面