1烃源岩及生烃机理进展13

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从南向北,清水洼陷向潜山 上倾的沙三段地层厚度逐渐 减薄。
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成藏系统划分与有效烃源岩
源区Ⅱ

源 区




源 区

成藏体系
运聚单元中的有效烃源岩
3、烃源岩时间上的有效性
• 基于埋藏史和热史的生烃史模拟
– Petromod:德国有机地球化学研究所研制 – Basin2:由美国Illinois大学与政府实验室及阿莫科、阿
王建等( 2009) 对渤海湾盆地饶阳凹陷的研究表明, 优质烃源岩厚度和体积虽然不到凹陷内烃源岩总厚度和总体积的 10% ,但生油量及石油地质资源量分别占到或超过了凹陷总量 的25%.
有机质丰度的测井预测
–烃源岩层一般富含放射性元素,因此,在自然 伽马曲线和能谱测井曲线上表现为高异常
–密度曲线上表现为低密度异常,在声波时差曲 线上表现为高声波时差异常
艾1井二叠系下乌尔禾组源岩
伽马蜡烷
屯1井古近系泥岩 屯1井古近系泥岩
甲基甾烷 4α甲藻甾烷
4β甲藻甾烷
甲藻甾烷
甲藻甾烷
E2-3安集海河组特征: 姥植比低(1左右) 伽马蜡烷含量高
规则甾烷呈V型 含β胡萝卜烷 含甲藻甾烷
伽马蜡烷
永1井侏罗系泥岩
伽马蜡烷
侏罗系暗色泥岩典型特征: Pr/Ph高(1-2) 伽马蜡烷含量低,0.1-0.2 规则甾烷反L型或上升型 不含β胡萝卜烷
四参1井J1S泥岩
伽马蜡烷
阜四段源的原油与二源的原油在生标物特征上的不同
• 阜四段来源油特征:
-弱植烷优势至姥植均势; -PhN/PrN[(Ph/nC18)/(Pr/nC17)]比值小 -Pr/Ph在0.5-1之间, -主峰碳C23或C22, -规则甾烷含量:C29,C27>C28, -β胡萝卜烷含量低。
第三纪盐湖的水体深浅既控制了蒸发岩沉积和分布,又控制了一般 生油岩和优质生油岩的形成。
二、有效烃源岩与优质烃源岩
有效烃源岩
– 有效烃源岩是指既有油气生成又有油气排出的岩石 – 生成和排出的烃类应足以形成商业性油气藏。
有效烃源岩的内涵
– 有效性包含:
生烃数量的有效(达到足以排烃) 空间位置的有效 生烃时间的有效
熟度Ro值; • 用实测的生油层的Ro值与计算的Ro值进行对比,
使计算的Ro与实测的Ro吻合。 • 最终Ro随时间的演化就可以作为烃源岩生烃历史
西部某盆地烃源岩演化史模拟
渤海湾某凹陷烃源岩生烃模拟
Copyright: 高先志,2010
Trace1078有机质热演化史
(4)排烃门限与有效烃源岩确定
碳酸盐岩和泥岩的评价标准应按生烃潜力相等(或相近)统一标 准来划分,但碳酸盐岩有机碳的下限值应比泥页岩低一些
秦建中等模拟实验和自然剖面的系统样品热解分析已证明有 机质为Ⅰ-Ⅱ1类碳酸盐岩排烃下限值为TOC=0.06%~0.12%, 而泥页岩为TOC= 0.27% ~0.48%,根据这一点,碳酸盐烃源 岩的有机碳下限值也应比泥页岩低一些。
(5)有效烃源岩的认定-油源对比
从生源和成熟度两个方面进行对比确认是否为某区块/带的有效烃源岩
常用对比指标:生物标记物
反映生源环境的指标
Pr/Ph:高反映氧化性 低反映还原性
三芳甾烷C26/C28大,反映水生生 物所占比例较高
伽马蜡烷含量:高反映咸化环境
规则甾烷的分布形式:
V型原油:高等植物与浮游生物为主要来源 上升型:以高等植物为主要来源 反L型:高等植物为主要来源,浮游生物有少量贡献
碳酸盐层系中,泥灰岩、泥质灰岩、灰岩中的泥质条带,缝 合线中有机碳丰度相对较高
碳酸盐岩中有机质存在多种赋存状态导致的非均质性
2、烃源岩非均质的影响因素
– 沉积体系域及沉积相带控制烃源岩的分布位 置及其有机质类型和丰度
– 古生产力及氧化还原环境控制有机碳含量 – 季节和气候变化产生纹层 – 陆源碎屑输入或自生矿物的多少 – 热演化差异导致的剩余有机碳含量差异
0.4~0.5
秦建中等(2004)为消除成熟度对评价标准的影响,又分 为未熟—成熟烃源岩,高成熟—过成熟烃源岩两种评价标 准。通过对碳酸盐岩有机质丰度、有机质类型、沉积相、 有机相的研究,提出了碳酸盐岩评价标准。
碳酸盐岩烃源岩的划分标准
演化阶段
未成熟-成熟 高成熟-过成熟
TOC(%)
氯仿沥青“A” (%)
位于湖盆中心的烃源岩距离陆源
有机质供给较远,水体较缺乏营养 物质,湖泊表层水体形成的初始生 产力相对较低,当湖盆扩张时,水 体更深,虽然具有更利于有机质保 存的深水还原环境,但也不利于优 质烃源岩的发育,优质烃源岩通常 发育在水进、湖扩和高位体系域的 中部。
湖相烃源岩的发育存在两种模式
• 一是由于湖泊透光带具有丰富的营养物质,导致 浮游植物高度繁盛,植物死亡后其遗体下沉消耗 大量氧,从而导致有机质保存和优质烃源岩发育 的高生产率模式;
总烃(HC) (ug/g)
S1+S2/(mg/g)
TOC(%)
很好烃源岩
>2.0(Ⅰ-Ⅱ1) >4.0(Ⅱ2-Ⅲ)
>0.25
>1000
>10 >1.2(Ⅰ-Ⅱ1) >3.0(Ⅱ2-Ⅲ)
好烃源岩
1.0~2.0(Ⅰ-Ⅱ1) 2.5~4.0(Ⅱ2-Ⅲ)
0.15~0.25
500~1000
5.0~10 0.8~1.2(Ⅰ-Ⅱ1) 1.5~3.0(Ⅱ2-Ⅲ)
• 排烃门限
– 烃源岩在埋深演化过程中,当其生烃量饱和了自 身吸附、孔隙水溶解、油溶解(气)和毛细管封 堵等多种形式的存留需要,并开始以游离相大量 排运油气的临界地质条件(庞雄奇)
烃源岩排烃门限概念模型(庞雄奇,1995)
Qp—累积生烃量; Qrm—残留烃临界饱和量; Qr—实际残烃量; Qe—源岩排烃总量 Qrb、Qrw、Qrog—源岩吸附、 水溶、油溶气残留烃临界饱和 量; Qrw、Qed、Qes—源岩水溶相、 扩散相、游离相排烃量; Q’rm、Q’ed、Q’e—源岩进入 排烃门限前水溶相、扩散相、 累积排烃量;
卢双舫利用物质平衡原理计算的源岩排烃(油)量与有机质丰度 TOC 关系曲 线的拐点来确定优质烃源岩的下限 。TOC高于该值的源岩即为优质烃源岩. 即优质烃源岩可定义为 源岩中有机质的丰度高到其开始大量排烃点以上的源岩
从图中可以看到 IIII 型和II2 型有机质的排油 量很低,实际上是不可能 成为优质油源岩的
马3井 9-51-7 纹层状灰质泥岩
显微镜下非均质性
马7井 2064.8m (含粉砂)云质泥岩
单 泥岩
马9井,4115m,含粒屑凝灰质泥岩(+)
微观非均质性 有机碳分布的非均质性
• 对东营凹陷4000 多米泥岩岩心的观察发现, 藻类勃发现象十分常见, 同时还诱发沉淀了 细粒方解石纹层。藻类勃发形成的高生产 力, 使得大量藻类沉积下来, 组成了富有机 质纹层页岩。
科和雪佛龙公司等20个单位合作研制; – Temispack:法国国家石油研究院(IFP)研制; – BasinMod:美国Platte River公司(PRA)研制。
利用EasyRo方法生烃史模拟
• 选择盆地中具有丰富的R。资料的典型探井,通过 压实校正和剥蚀厚度计算恢复单井地层的埋藏史
• 热历史恢复; • 根据古地温模式通过EasyRo模型计算生油层的成
• 是指含有机质的细粒沉积物在沉积、成岩过程 中,由于沉积环境、保存条件以及生烃和排烃 等作用的影响, 形成有机质空间上的不均匀 分布。
一、烃源岩的非均质性
1. 烃源岩的非均质性的表征
– 表现出烃源岩在岩性、有机碳含量、有机质类 型、层厚、纹层组合等参数的空间变化性。
• 宏观非均质性
– 地层组合、单层厚度
氧芴含量较高:弱氧化和弱还原环境 芴含量较高:正常还原环境 硫芴含量较高:强还原环境
一般来Hale Waihona Puke Baidu,煤系泥岩和湖相泥岩含丰富的 芴和硫芴, 而氧芴含量低, 表明它们均形成 于较还原的沉积环境。
风306井二叠系风城组源岩 伽马蜡烷
二叠系风城组烃源岩典型特征: Pr/Ph<0.8 伽马蜡烷含量高 规则甾烷呈厂型,C28、C29含量高 β胡萝卜烷含量高
烃源岩与生烃机理研究进展
高先志 中国石油大学(北京)
2013年2月
烃源岩与生烃机理研究进展
• 烃源岩的非均质性与有效性
– 烃源岩的非均质性 – 优质烃源岩 – 烃源岩的有效性
• 生烃理论进展
– 天然气接力形成机理 – 二次生烃 – 超压对生烃的抑制 – 碳酸盐岩烃源岩生烃
一、烃源岩的非均质性
烃源岩的非均质性:
3520
3530
3540
3550
深度 (m)
宏观非均质性:厚度变化
岩性
双深3
4173.67
取芯段
4150
4160
4170
4180
4190
4200
4210
深度 (m)
沾化凹陷烃源岩层组合特点

沙四








沙 一 段

微观非均质性:纹层变化
牛122井 8-64-46 黑色泥岩 水平纹层
牛122井2590.2
–在电阻率曲线上表现为高异常
ΔlogR= lg(RT/RT基线)+ 0.02( △t -△t基线)
TOC =A×ΔlogR+△TOC A-为拟合公式的系数; △TOC- 相当于非生油层的有机碳背景值。
2、烃源岩在空间的有效性
盆地结构及烃源岩构造形态对有效烃源岩范围的影响
中央凸起-月东潜山烃源岩评价图
“有效”在不同尺度上的含义不同
- 在盆地或凹陷规模上,有效烃源岩指生烃数量(达到了有机质 丰度和成熟度的要求)
- 对于区带或局部构造来说,有效烃源岩是指能提供油气供给的 那部分烃源岩。
- 有效烃源岩是成藏体系(运聚单元)范围划分的依据
1、有效烃源岩有机质丰度下限
泥质生油岩评价标准
碳酸盐岩有效烃源岩
平面上,同一层烃源岩有机碳含量随沉积环境和岩性变化 而变化
英南2 满东1
层内优质烃源岩的发育主要受
控于烃源岩发育的地理位置以及 在层序和体系域中的位置。
位于湖盆边缘的烃源岩,营养物
质供给丰富,湖泊表层水体可形成 较高的初始生产力,随着湖盆的扩 张,水体加深,利于有机质的保存, 优质烃源岩通常发育在最大湖泛面 附近;
非烃源岩
<0.3(Ⅰ-Ⅱ1) <0.5(Ⅱ2-Ⅲ)
<0.03
<50
<50 <0.2(Ⅰ-Ⅱ1) <0.35(Ⅱ2-Ⅲ)
优质烃源岩
一般把TOC=2%作为优质烃源岩的标准 秦建中把I型有机质海相有机质烃源岩TOC的下限值可以定 在1.5%左右
国外则将TOC 2%的烃源岩定为很好的烃源岩 将TOC 4%的烃源岩定为极好的烃源岩.
中等烃源岩
0.5~1.0(Ⅰ-Ⅱ1) 1.0~2.5(Ⅱ2-Ⅲ)
0.05~0.15
差烃原岩
0.3~0.5(Ⅰ-Ⅱ1) 0.5~1.0(Ⅱ2-Ⅲ)
0.03~0.05
1.50~500
50~150
2.0~5.0
0.5~2.0
0.4~0.8(Ⅰ-Ⅱ1) 0.2~0.4(Ⅰ-Ⅱ1) 0.6~1.5(Ⅱ2-Ⅲ) 0.35~0.6(Ⅱ2-Ⅲ)
• 微观非均质性
– 因泥岩纯度、有机质丰度、显微组分、颜色差异产生的纹 层
• 性质非均质性
– 氯仿沥青“A”、生烃强度
岩性
双31
2777.9
取芯段
双深3
单层厚度、不同厚度组合
2750
2760
2770
2780
2790
2810
2820
深度 (m)
岩性
3506.72
取芯段
3480
3490
3500
3510
• 二是由于温越层或盐越层导致湖水分层,深层湖 水保持强还原环境,从而导致有机质保存和优质 烃源岩发育的强还原环境模式
优质湖相烃源岩主要有两类发育模式
• 一是干旱气候条件下的咸化湖泊模式 • 二是湿润气候条件下的高沉降速率模式
盐湖环境形成优质烃源岩
“大咸盆套小盐湖”
据金强,2000
柴达木盆地西部下干柴沟组、上干柴沟组(E3和N1)优质生油岩 (TOC>1%,干酪根类型为Ⅰ型或Ⅱ1型)恰好发育在石膏、芒硝和岩盐最 发育的构造部位和层位
碳酸盐岩有机质丰度下限值
研究者单位或研究者 美国地球化学公司 法国石油研究院
苏联罗诺夫等(1958) 挪威在陆架研究所 庞加实验室 亨特(1967)
蒂索和威尔特(1984) 帕拉卡斯(1984) 钟宁宁 梁狄刚
下限值(%) 0.12 0.24 0.20 0.20 0.25 0.29 0.30 0.05 0.4
0.4~0.5
研究者单位或研究者 陈济等(1985) 傅家谟(1982) 郝石生(1985) 大港研究院
田口一雄(1980) 刘宝泉(1985) 埃勃 黄第藩 刘宝泉 夏新宇等
下限值(%) 0.10
0.10~0.20 0.20
0.07~0.12 0.20
0.30~0.50 0.30 0.10 0.05
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