烃源岩评价资料培训讲学

烃源岩评价资料1）Tissiot和Welte(1984)

能够形成石油或已经生油的沉积岩称为烃源岩。随着烃源岩油气地球化学研究的发展，人们认识到一些烃源岩尽管厚度比较大、有机质丰度也高，但实际上只有靠近储层的顶底部分烃源岩才能有效排烃。因此，烃源岩的排烃效率也成为烃源岩研究和评价更重要的内容之一。2）K.E.Peters和M.R.Cassa(1994)

能够、将能够或已经经生油的沉积岩为烃源岩，有效烃源岩是正在生油或已经生油并排出原油的源岩。3）郝石生等（1996）根据沉积岩有无生烃能力划分为非生烃岩和生烃岩两大类；在生烃岩中又按能否向外排烃而分为烃源岩和非烃源岩，烃源岩中生烃产物的相态进一步分为油源岩和气源岩。（一）什么是烃源岩？沉积岩中烃源岩和非烃源岩分类（郝石生等，1996）沉积岩非生烃岩生烃岩非烃源岩烃源岩不能排烃能够排烃油源岩气源岩4）J.M.Hunt(1979)

只有那些能够生成和排出烃类、其数量足以保证经过运移、散失后仍能聚集成工业性油气流的烃源岩，才是“有效烃源岩”。5）王捷等（1999）

从资源评价角度上强调了有效烃源岩的空间分布，将有效烃源岩定义为具有一定几何形态和体积，具有生成工业性油气的地质体。6）梁狄刚等（2000）

绝大多数沉积岩都含有机质，经演化总能生成一些烃。梁狄刚在“九五”国家重点攻关项目研究前期指出：“作为勘探家关心的不是生成一点点晶洞油、裂缝油的所谓‘烃源岩’；而只有那些生成和排出烃类的数量足以保证经过运移、散失后仍能聚集成商业性油气藏的‘商业性烃源岩’，对勘探才有实际意义，这就决定了有机质丰度下限不能太低。这种“商业性烃源岩”被亨特称为“有效烃源岩”有效烃源岩指烃源岩中有机质的生烃量已经满足了烃源岩本身的吸附而向外排烃的烃源岩。生烃产物经过排烃、运移、散失后能够形成工业性油气藏的烃源岩。烃类产物的排出烃类产物的聚集Tissiot和elte(1984)；K.E.Peters和M.R.Cassa(1994)；郝石生等（1996）J.M.Hunt(1979)；王捷等（1999）；梁狄刚等（2002）（二）有效烃源岩定义的分歧有效烃源岩：是指沉积有机质的烃类产物已满足了岩石本身吸附而向外排烃的细粒沉积岩，简称烃源岩。二、烃源岩有机质丰度评价1、有机碳含量2、可溶有机质含量源岩原始有机质的数量现在源岩有机质的数量已生烃并运移出去的数量+=残余有机碳残余有机碳通常作为油气源岩有机质丰度的指标原始有机质丰度已无法测得有机碳（Organiccarbon）:是指岩石中除去碳酸盐、石墨等无机碳以外的碳。有机碳=总碳-无机碳1、烃源岩有机碳含量美国力可公司CS230碳、硫分析仪能源学院年石油地质及开发工程实验室2008从美国Leco公司引进的测定有机碳的分析仪器。主要参数来源现今热解作用原始有机碳含量残余有机碳含量排烃作用生烃门限残余有机碳含量与原始有机碳的关系?有机碳含量与有机质丰度的关系?有机质丰度=转换系数残余有机碳因为有机质中除有碳元素外，还有其它元素（H、O、N、S），所以从残余有机碳求原始有机质还需乘以转换系数。原始有机碳含量恢复系数陕甘宁盆地奥陶系原始有机碳恢复系数0.11.010C%样品数%我国中、新生代主要含油气盆地生油层有机碳含量分布频率图1020沉积岩中氯仿沥青和总烃含量对于表征有机碳丰度具有很大意义。氯仿沥青和总烃可视为石油运移后留下的石油总烃/有机碳=烃转化系数好的生油层总烃/有机碳（烃转化系数）>6%2、烃源岩可溶有机质含量0.010.11.0A%样品数%我国中、新生代主要含油气盆地生油层氯仿沥青“A”含量分布频率图1020根据我国386个陆相生油岩样品的统计结果：氯仿沥青的众数值在0.1%，高者可达1%，好生油岩的含量为0.10%～

0.20%，非生油岩低于0.01%生油岩总烃的界限：我国陆相生油岩一般定为100ppm，较好的为500ppm，好生油岩的含量一般为1000ppm，国外有学者提出生油岩总烃的下限为50～150ppm好的可大于1500ppm我国陆相烃源岩有机质丰度评价表（引自黄第藩等，1982）

碳酸盐烃源岩的有机质丰度特征1.有机质丰度低、沥青含量高;2.有机质类型较好，但成烃转化率受沉积环境因素控制;3.产烃作用的相对滞后。

烃源岩有机碳含量与原生沥青和次生沥分布关系

（据王可仁等，1995）

有机碳的下限:

有一定量的有机质是形成油气的基础，现代油气运移理论认为生油岩中形成的烃类，必须满足了母岩的吸附容量以后才能被有效的排出。

因而要求确定生油岩的有机质丰度必须有一个临界值，这就要求界定生油岩有机碳的下限。泥质烃源岩碳酸盐烃源岩有机碳的下限Toc=0.4～0.5%Toc=0.2～0.3%烃源岩有机碳含量下限值计算公式：Corg下—烃源岩有机碳含量下限值（%）；D—烃源岩有机质产烃率（%）；Qb—液态烃吸附量（kg/t）；Qg吸—气态烃吸附量（l/t）；M—气态烃分子量（g）；K—烃类与有机碳的换算系数（K=1.22）。

碳酸盐岩烃源岩有机碳“理论下限”是指烃源岩生成的烃刚好能满足烃源岩本身吸附对应的有机碳值。碳酸盐岩烃源岩有机碳“工业下限”是指烃源岩生成的烃除刚好满足烃源岩本身的吸附与运移聚集过程的散失对应的有机碳值就是有机碳“工业下限”。

容积法估算气态烃的吸附量:

天然气的摩尔分子量取20.0克孔隙度：630分析数据，泥晶灰岩的孔隙度在0.5—2.5%之间，取平均值1.5%

残余气饱和度：参考塔河裂缝性灰岩油气藏的饱和度取为40-50%

计算出每吨烃源岩的吸附气量为816—1020升（标准状态）

化学抽提得到液态烃吸附量:

根据下奥陶统53个灰岩烃源岩的抽提分析数据，沥青A含量为0.0071—0.0545%，平均为0.0259%,沥青“C”含量平均值为0.0178%下限值计算结果：高—过成熟阶段的碳酸盐岩烃源岩的有机碳含量：

下限值为0.084—0.105%我国碳酸盐岩油气源岩有机碳含量下限标准

国内外主要海相碳酸盐岩机碳下限标准

研究单位或研究者下限值（%）研究单位或研究者下限值（%）美国地球化学公司0.12陈丕济0.10法国石油研究院0.24傅家谟0.10，0.20罗诺夫等0.20郝石生0.30挪威大陆架研究所0.20大港石油管理局研究院0.07~0.12庞加实验室0.25四川石油管理局研究院0.1亨特0.29，0.33刘宝泉0.05蒂索0.30黄第藩0.10田口一雄0.20梁第刚等0.5帕拉卡斯0.40赵正璋、秦建中等0.3三、有机质的类型干酪根类型的研究显微组分研究类型元素组成研究类型热解组成研究类型碳同位素研究类型沥青组分类型的研究饱和烃、芳烃组成研究类型用非烃组成研究类型用胶质组成研究类型用沥青质组成研究类型基团组成研究类型干酪根显微组分分类表石油天然气行业标准组组分代号加权系数腐泥组腐泥无定形体、藻类体、腐泥碎屑体a+100壳质组树脂体b1+80孢粉体、角质体、木栓质体、菌孢体、壳质碎屑体、腐植无定形体b2+50镜质组结构镜质体、无结构镜质体c-75惰质组丝质体d-100（以济阳坳陷新生界第三系为例）暗色泥岩－藻类体腐泥组暗色泥岩－无定形壳质组暗色泥岩－壳质组暗色泥岩－镜质组和惰质组常见的干酪根生烃潜力表有显微组分生油门限RO％生油高峰RO％生烃潜力文献依据树脂体0.350.40～0.70高王铁冠等,1990;赵师庆等,1990;Snowdon和Powell,1982木栓质体0.350.35～0.60高Khorasani,1991镜质体0.450.50～1.00中等Cook,1986;Powell等1991孢子体0.550.70～0.90高钟宁宁和熊波,1991Cook,1986角质体0.500.70～0.90高Brooks,1970;Cook,1986藻类体0.700.75～0.95极高Cook,19860.600.80～1.10Tissot,1978壳屑体取决于母源组分的性质类型指数的计算及类型划分用各组分的百分含量进行加权计算，按下列公式求出类型指数TI值：TI＝100×a+80×b1+50×b2+(-75)×c+(-100)×d干酪根类型划分标准干酪根类型类型指数ⅠTI≥80Ⅱ180＞TI≥40Ⅱ240＞TI≥0Ⅲ＜0类型指数样品块数-20-0-40-20-20-0胜利和田探区干酪根镜鉴结果柱状图ⅠⅡ2Ⅱ1Ⅲ新疆南部不同岩性烃源岩显微组分组成三角图025507510025507510000255010075腐泥组+矿物沥青基质壳质组

镜质组+惰质组泥岩煤粉砂质泥岩ⅡⅠⅢⅡ2～Ⅲ塔里木盆地石炭系干酪根类型分类图(黄第藩,梁狄刚,1995)H/C原子比O/C原子比O/C原子比H/C原子比H/C原子比三叠系干酪根原子分布图侏罗系干酪根原子分布图干酪根热解分类X图形解（据黄第藩，1984）氢指数IH氧指数IOS2/S3不同类型干酪根的红外光谱图四、有机质的成熟度镜质体反射率法有机质颜色及其荧光强度干酪根的元素原子比变化热解产率指数和最大裂解温度沥青及烃类的演化指标甾萜化合物的成熟度指标甲基菲指数(MPI)指标

在波长546nm(绿光处)，镜质体抛光面的反射光强度对与垂直入射光强度的百分比。反射率测量原理测定用的仪器是配有光度计和数字显示仪的LeitzOrtholux-2型显微镜,使用50倍油物镜和10倍目镜,在油浸条件下通过546nm滤色镜进行观测,能够测定5um以上的分散有机质。平均镜质体反射率及其标准偏差按照Stach等人所述的方法计算样品直方图

每块样品测量20～50个镜质体的Ro进行统计计算，用计算机划出直方图，寻找样品的正态分布，取值求出测量有效点n、Ro平均值和标准偏差s。南海某井泥岩岩屑反射率实测结果的综合解释2170M2763M3158MN=20N=17N=24腐泥组镜质组半丝质组影响镜质组反射率可靠性的主、客观因素影响因素影响结果主观的镜质组的识别RO值偏高或偏低客观的地质因素再循环镜质体、氧化镜质体RO值偏高镜质组反射率的抑制RO值偏低钻探因素井壁坍塌掉块岩屑样品RO值偏低低熟、未熟样品测试，有违晶体光学RO较离散,不确定性Ro的地质意义1、有机质的成熟度及与油气分布的关系Ro

%油气分布Ro

＜0.5未成熟带0.5≤Ro

＜1.3石油主要生成带1.3≤Ro

＜2.0湿气带(甲烷.乙烷.丙烷和凝析气）Ro≥2.0干气带(甲烷)2、解释沉积构造史

绘制地质剖面的成熟曲线,由成熟曲线的变化，判断沉积构造史。(1)地层剖面连续沉积时：

Ro值与深度关系曲线为直线关系。连续沉降盆地的成熟度剖面图3.02.01.00.80.60.20.41500200045006000深度Ro（2）地层剖面出现不整合时

成熟度曲线的偏移。第三系与中生界的成熟度曲线斜率不同，约有500米的地层缺失表明为剖面有不同的地热史。有侵蚀不整合存在盆地的成熟度剖面图（印度尼西亚某井）Ro3.02.01.00.80.60.20.40150030004500深度(m)中生界500m第三系不整合面0.250.500.751.0015002000250030003500Ro深度(m)河口洼陷Es3罗家地区Es4河口洼陷Ro随深度变化图（3）地层剖面受火成岩侵入体的影响引起RO大幅度的增高，X为侵入体的厚度，接触变质作用对围岩的影响范围通常是侵入岩厚度的两倍。Ro受火成岩侵入体影响盆地的成熟度剖面图（美国德克萨斯德拉瓦尔盆地）3.02.01.00.80.60.20.40150030004500深度(m)侵入体2x2x（4）有逆断层存在曲线斜率明显变化，其断层垂直距离的估计方法与侵蚀不整合相同。有逆断层存在盆地的成熟度剖面图（南非某井）Ro3.02.01.00.80.60.20.40150030004500深度(m)200m200m500m700m断层孢粉颜色划分为6段根据镜下观察，计算颜色指数(SCI)式中∶SCI-颜色指数；a-级别，n-点数级别123456颜色浅黄黄深黄棕深棕黑色孢粉颜色变化图123456孢粉颜色SCI成熟范围浅黄、黄、深黄色<3未成熟深黄、桔黄色3~4低成熟桔黄、淡棕、棕色4~6成熟棕、深棕色6~7高成熟深棕、黑色7~8过成熟孢粉颜色指数与有机质成熟度关系

级别颜色指数受热时间(Ma)234567892.53.02.0160150140130802012011010090℃70605040301050100500达到的最高温度O∈DSCTJPE1KE2N1N2孢子颜色级别、颜色指数与温度关系孢子、花粉等在热变过程中颜色逐渐加深，具有不可逆性。根据热变指数，可求得其所经受的最高古地温。右图表明随温度升高孢子颜色和热变指数的变化情况。证明与镜质体反射率的资料非常吻合。松辽盆地白垩纪孢粉颜色与有机质成熟度关系地层深度％孢粉颜色镜质组反射率％古地温℃有机质成熟阶段油气演化颜色指数主要颜色白垩系明水组＜100100~5001.1~1.8浅黄~黄0.3<60未成熟生化甲烷四方台组嫩江组500~10002.5黄~棕黄0.3~0.5姚家组1000~15001500~20002.5~4.5棕黄~深棕0.5~0.960~110低成熟重质油青山口组泉头组2000~3005深棕0.9~1.3110~140高成熟轻质油登娄库组3000~40005.0~5.8深棕~棕黑1.3~2140~170湿气>40006.2~7棕黑~黑>2>170过成熟干气塔里木盆地石炭-二叠系成熟度演化剖面（据张水昌等）腐泥型混合型腐植型镜质体反射率RO（％）最大热解峰组S：TMAX（℃）孢粉颜色指数（SCI）42545047050012345678910435石油湿气干气石油底界湿气底界干气保存极限0.20.30.40.50.60.70.80.91.01.201.352.03.04.05.0成熟度指标与石油生成和演化关系图生油岩热解烃峰顶温度与生烃作用的关系随温度增加高温峰面积减少，低温峰面积增加埋藏深度大的样品埋藏深度浅的样品检测器的响应热解产率指数和最大裂解温度不同时代烃源岩热演化对比图（据黄第藩、程克明等，1982）成熟度增加引起的异构化和芳构化反应（据A.S.Mackenzie,1984)成熟度分子指标与成烃曲线和镜质体反射率关系图（据A.S.Mackenzie,1981)苏北盆地阜宁组甾烷成熟参数分布图甾萜化合物的成熟度指标未成熟区低成熟区成熟区松辽盆地青山口组热演化特征图（根据李永康、高瑞琦等）TTI=7.67TTI=241.1克拉玛依艾参1井古地温与热演化史生油区间渤南成烃史AB济阳坳陷沙四下—孔店组生油岩成熟度图洼子中心最高Ro=1.7边缘最低Ro=0.3五、有机质的生烃强度估算“沥青A”，“总烃法”“热解法”“蒂索法”“干酪根元素法”“三T法”、“有机碳产烃率法”化学动力法TTI-Ro法生烃强度干酪根A重杂元子化合物CO2、H2O等CO2、H2O等CO2、H2O等CO2、H2O、H2S天然气B1B2原油烃类胶质沥青质碳残余物碳残余物碳残余物碳残余物干酪根成烃演化流程（据Tissot和Espitalie,1975)

根据容积法原理，利用烃源岩的厚度、有机碳含量和有机质的油气产率等主要参数通过随机抽样来模拟计算单位面积内的烃源岩生烃量。成因体积法计算烃源岩生烃强度的公式：

Q=A·H·Rc·Co·D/(1000-D)

式中Q—

烃源岩生烃强度（106吨/km2）；

H—

烃源岩厚度(m)；

R—

烃源岩的岩石密度(t/m3)；

Co—

烃源岩的残余有机碳含量(%)；

D—

有机碳的产烃率(kg/t)；

A—

单位换算系数(A=10-2)。成因体积法（1）确定各地质参数的概率分布在成因体积法中，烃源岩的厚度、残余有机碳含量、有机碳的油气产率、总产烃率以及油气排、聚集系数等都可以看着不是一个确定值，而是按一定概率大小分布的，即属于随机变量。随机变量的概率分布有多种类型，如均匀分布、三角分布、经验分布、正态分布和对数正态分布等。3）计算步骤烃源岩参数的随机分布受到沉积环境、有机质类型、热演化程度等因素的影响，确定各参数的分布类型需要大量的样本数据。由于烃源岩主要分布在盆地的坳陷中心及附近一带地区，钻井资料一般较少。因此，根据已有的钻井资料往往难以确定烃源岩各参数的随机分布类型。在勘探程度相对较低地区，通常采用三角分布来描述烃源岩各随机变量的概率分布。三角分布的密度函数和概率分布函数计算公式为：密度函数：分布函数：（2）采用蒙特卡罗法抽样计算

蒙特卡罗法又称为统计试验模拟法。它是研究随机现象的一个强有力的工具。该方法自二十世纪七十年代提出来，已经在许多领域得到广泛应用。蒙特卡罗法的基本特点是用数学方法进行数字抽样，产生随机变量的样本。当研究的随机变量Y是m个相互独立的随机变量x1、x2…xm的函数，通过xi各随机变量的概率分布进行大量抽样试验，可计算出一组关于随机变量Y的样本。在成因体积法中，油、气资源量是抽样研究的对象，在每次抽