生油层研究与油源对比课件

生油层研究与油源对比生油层研究与油源对比一一.生油层研究生油层研究二二.油源对比油源对比一一.生油层研究生油层研究 烃源岩：烃源岩：指富含有机质能生成并提供工指富含有机质能生成并提供工业数量油气的岩石。业数量油气的岩石。生油岩生油岩：只提供工业数量的石油只提供工业数量的石油的的岩石岩石。生气母岩或气源岩生气母岩或气源岩：只提供工业数量的天只提供工业数量的天然气然气的岩石的岩石。生油层：生油层：由生油岩组成的地层。由生油岩组成的地层。生油层系：生油层系：在一定的地质时内在一定的地质时内,具有具有相同岩性相同岩性-岩相特征的若干岩相特征的若干生油层与生油层与非生油层非生油层的组合。的组合。生油层研究：地质研究和地球化学研究生油层研究：地质研究和地球化学研究 (一一)生油层的地质研究生油层的地质研究生油岩的岩石类型：生油岩的岩石类型：泥质岩类：泥质岩类：泥岩、页岩、泥岩、页岩、粘土岩粘土岩等；等；碳酸盐岩类：碳酸盐岩类：泥灰岩、生物灰岩以及富含泥灰岩、生物灰岩以及富含有机质的灰岩等。有机质的灰岩等。泥页岩和泥灰岩泥页岩和泥灰岩是石油原始物质大量是石油原始物质大量赋存的场所。赋存的场所。岩性、岩相、厚度及分布范围岩性、岩相、厚度及分布范围 特征：特征：粒度细粒度细小于小于0.05mm0.05mm，颜，颜色暗色暗黑、深灰、灰绿、灰褐色等，黑、深灰、灰绿、灰褐色等，富含有机质，偶见原生油苗，常见分散富含有机质，偶见原生油苗，常见分散黄铁矿等。黄铁矿等。岩性特征是岩性特征是确定确定生油岩最简便、最生油岩最简便、最直观的标志。直观的标志。沉积环境或岩相：沉积环境或岩相：一般在利于生物大量繁殖、一般在利于生物大量繁殖、保存，且利于生油岩发育的环境最有利。这样的保存，且利于生油岩发育的环境最有利。这样的环境只有环境只有深水和半深水湖相及浅海相深水和半深水湖相及浅海相，沼泽相则沼泽相则主要为成煤环境主要为成煤环境。生油层的厚度及分布生油层的厚度及分布：分布面积越大，厚度越大，分布面积越大，厚度越大，有机质的总量越大，则生烃量越大有机质的总量越大，则生烃量越大。但单层厚度很大的块但单层厚度很大的块状泥岩因往往欠压实，产生超压，会抑制生烃能力，不利状泥岩因往往欠压实，产生超压，会抑制生烃能力，不利于排烃。于排烃。粘土岩层厚粘土岩层厚303040m40m，砂层单层厚，砂层单层厚101015m15m，二者，二者显略等厚互层的地区，生储岩接触面积大，最利于石油的显略等厚互层的地区，生储岩接触面积大，最利于石油的生成与聚集。生成与聚集。(二二)生油岩的有机地球化学研究生油岩的有机地球化学研究有机质丰度、类型、成熟度、排烃效率有机质丰度、类型、成熟度、排烃效率 1.1.有机质的丰度有机质的丰度 (1)1)有机碳（有机碳（TOC):TOC):系指岩石中系指岩石中残留残留的的有机碳，即岩石中有机碳链化合物的总称，以有机碳，即岩石中有机碳链化合物的总称，以单位质量岩石中有机碳的质量百分数表示。单位质量岩石中有机碳的质量百分数表示。有机碳、氯仿沥青有机碳、氯仿沥青“A”A”和总烃的百分含量和总烃的百分含量及岩石热解参数。及岩石热解参数。组成有机质的元素中组成有机质的元素中C C最多、最稳定，可反映有最多、最稳定，可反映有机质数量。机质数量。实测实测TocToc是生油岩中油气生成后，残留下来的碳是生油岩中油气生成后，残留下来的碳含量，又称残余（剩余）有机碳。含量，又称残余（剩余）有机碳。有机碳有机碳有机质。有机质。一般：剩余有机质有机系数一般：剩余有机质有机系数剩余有机碳剩余有机碳 有机系数为有机系数为1.221.22或或1.331.33(2)(2)氯仿沥青氯仿沥青“A”A”氯仿沥青氯仿沥青“A”是指岩石中可抽提的有机质含量。是指岩石中可抽提的有机质含量。与有机质丰度、类型、成熟度有关。与有机质丰度、类型、成熟度有关。()总烃（总烃（HCHC）含量）含量 总烃为沥青总烃为沥青“A”中的饱和烃中的饱和烃+芳香烃含量。芳香烃含量。中国中国陆相生油层评价标准（胡见义、黄第藩，陆相生油层评价标准（胡见义、黄第藩，1991）生油生油层类别层类别项项目目好生油好生油层层中等生油中等生油层层差生油差生油层层非生油非生油层层岩相岩相深湖一半深湖相深湖一半深湖相半深湖一浅湖相半深湖一浅湖相浅湖一浅湖一滨滨湖相湖相河流相河流相干酪根干酪根类类型型腐泥型腐泥型中中间间型型腐殖型腐殖型腐殖型腐殖型HC1.71.31.31.01.00.51.00.5有机碳含量有机碳含量()3.51.01.00.60.60.4 0.120.120.060.060.0150050025025010066331 30301515075 0060060030030015 30030012012050 6060202005 052.2.有机质的类型有机质的类型 有机质的类型常从有机质的类型常从不溶有机质不溶有机质(干酪干酪根根)和和可溶有机质可溶有机质(沥青沥青)的性质和组成的性质和组成来加以区分。来加以区分。干酪根类型的确定是有机干酪根类型的确定是有机质类型研究的主体质类型研究的主体，常用的研究方法有，常用的研究方法有元素分析、光学分析、红外光谱分析以元素分析、光学分析、红外光谱分析以及岩石热解分析等。另外可溶沥青的研及岩石热解分析等。另外可溶沥青的研究也普遍受到重视。究也普遍受到重视。(1)Kerogen(1)Kerogen分类分类 a.a.元素分类元素分类0.00.10.20.30.4O/C0.00.51.01.52.0H/C1221孙虎沙三段孙虎沙四段孙虎孔二段前磨头沙三段孙虎前磨头地区源岩的H/CO/C关系图 b b.热解法热解法 由由J.EspitalieJ.Espitalie等发展等发展了一种研究生油岩特征的热了一种研究生油岩特征的热解方法，即生油岩分析仪，解方法，即生油岩分析仪，可以直接从岩样测出其中所可以直接从岩样测出其中所含的吸附烃（含的吸附烃（S S1 1）、干酪根）、干酪根热解烃（热解烃（S S2 2）和二氧化碳）和二氧化碳（S S3 3）与水等含氧挥发物，）与水等含氧挥发物，以及相应的温度。以及相应的温度。0100200300400I O,mg/g02004006008001000I H,mg/g21前磨头沙三段 前磨头沙四段前磨头地区源岩氢指数与氧指数 孢粉学分类孢粉学分类藻藻质质絮絮质质草草质质木木质质煤煤质质煤岩学分煤岩学分类类显微组分显微组分壳壳质质组组镜质组镜质组情质组情质组显微组分细分显微组分细分藻质体藻质体无定形无定形孢孢粉粉角质体角质体树脂体树脂体木栓体木栓体结构镜质体结构镜质体无结构镜质体无结构镜质体丝质体丝质体微粒体微粒体巩膜体巩膜体元素元素分析分析Tissot分类分类藻质型（藻质型（）腐泥型（腐泥型（）腐植型（腐植型（）残余型（残余型（）中国分类中国分类腐腐泥泥型（型（）腐植型（腐植型（）煤质型（煤质型（）原始原始H/C原子比原子比1.70-1.501.501.301.00.700.600.50原始原始O/C原子比原子比0.10.20.10.30.20.30.25岩石热解岩石热解分析分析生烃潜力生烃潜力S1+S2（kg/t岩石）岩石）66422降解率（降解率（%）50105010IH（mg/g有机碳）有机碳）800800500150IO（mg/g有机碳）有机碳）40604015050红外光谱红外光谱分析分析2930(cm1)/1600(cm1)3.03.00.41460(cm1)/1600(cm1)1.201.200.450.25有机质来源有机质来源海生、湖生海生、湖生陆生陆生陆生陆生陆生强氧化陆生强氧化或再循环或再循环化石燃料化石燃料以油、油页岩、藻煤和残植以油、油页岩、藻煤和残植煤为主煤为主油气油气以气和腐植煤为主以气和腐植煤为主无油、少量气无油、少量气烃源岩中的干酪根分类烃源岩中的干酪根分类(据陈荣书，据陈荣书，1989，补充，补充)其它其它干酪根干酪根分类（中国陆相）分类（中国陆相）标标准腐殖型准腐殖型2含腐泥腐殖型含腐泥腐殖型1腐殖腐泥型腐殖腐泥型含腐殖腐泥型含腐殖腐泥型I2标标准腐泥型准腐泥型I1HC 1.50C 0.300.300.250.250.150.150.10 0.10红红14601600 0.80外外29201600 3.2513C()-22.5-22.5-25.5-25.5-28-28HI(岩石岩石热热解解)475(2)(2)可溶沥青有机质的类型可溶沥青有机质的类型 a.正构烷烃正构烷烃 来源于陆生高来源于陆生高等植物的有机质，等植物的有机质，气相色谱图上具有气相色谱图上具有高分子量的正构烷高分子量的正构烷烃，其碳数范围从烃，其碳数范围从 C C1010C C4040，主峰碳，主峰碳位置在位置在 nCnC2727、nCnC29 29 和和 nCnC3131。来源于海相的浮游植物和藻类的有机质。来源于海相的浮游植物和藻类的有机质。气相色谱图上具有中等分子量的正构烷烃，主气相色谱图上具有中等分子量的正构烷烃，主峰碳位置在峰碳位置在 nCnC15 15 和和 nCnC1717，为，为单峰型单峰型。如台湾新竹的如台湾新竹的上第三系原油为海上第三系原油为海相原油，南海北部相原油，南海北部湾下第三系原油为湾下第三系原油为陆相原油。陆相原油。若为混合来源若为混合来源的有机质，正构烷的有机质，正构烷烃会出现前后两个烃会出现前后两个峰，即为双峰型，峰，即为双峰型，如美国犹英他盆地如美国犹英他盆地始新统沉积物。始新统沉积物。b.b.甾萜烷甾萜烷 C27甾烷主要来自浮游生物 C29甾烷主要来自陆源高等植物 孙虎孙虎前磨头地区源岩三种甾烷组成的三角图前磨头地区源岩三种甾烷组成的三角图 3.3.有机质的成熟度有机质的成熟度（1 1）镜质组反射率（）镜质组反射率（R0R0）镜质组是一组富氧的显微组份，由泥炭成因有关的腐镜质组是一组富氧的显微组份，由泥炭成因有关的腐殖质组成，具镜煤（或煤素质）特征，其结构为以芳香烃殖质组成，具镜煤（或煤素质）特征，其结构为以芳香烃为核，常有不同的支链烷基。在热演化过程中，链烷热解为核，常有不同的支链烷基。在热演化过程中，链烷热解析出，芳环稠合，出现微片状结构，芳环片间距逐渐缩小，析出，芳环稠合，出现微片状结构，芳环片间距逐渐缩小，致使反射率增大，透射率减小，颜色变暗，这是一种不可致使反射率增大，透射率减小，颜色变暗，这是一种不可逆反应。镜质组反射率与成岩作用关系密切相关，热变质逆反应。镜质组反射率与成岩作用关系密切相关，热变质作用愈深，镜质组反射率愈大。作用愈深，镜质组反射率愈大。盆地中沉积有机质向石油转化的热演化程度盆地中沉积有机质向石油转化的热演化程度干酪根的类型不同其各成熟阶段干酪根的类型不同其各成熟阶段Ro值也有一定差别值也有一定差别 它是一种在显微镜下通过透射光观测到的由它是一种在显微镜下通过透射光观测到的由热引起的孢粉、藻类等颜色变化的标度，热引起的孢粉、藻类等颜色变化的标度，按颜色变化确定有机质的演化程度，共分按颜色变化确定有机质的演化程度，共分5个级别：个级别：1级级黄色，未变化黄色，未变化2级级桔色，轻微热变化桔色，轻微热变化3级级棕色或褐色，中等热变质棕色或褐色，中等热变质4级级黑色，强变质黑色，强变质5级级黑色，强烈热变质，伴有岩石变质现象黑色，强烈热变质，伴有岩石变质现象油气生成的热变质指数介于油气生成的热变质指数介于2.53.7之间。之间。(3)3)孢粉和孢粉和干酪根颜色法干酪根颜色法 未成熟阶段未成熟阶段为浅黄至黄色；为浅黄至黄色；成熟阶段为褐黄成熟阶段为褐黄至棕色；过成熟至棕色；过成熟阶段为深棕色至阶段为深棕色至黑色。黑色。(4)(4)岩石热解法岩石热解法 成熟度指成熟度指标标未成熟未成熟生油生油凝析油凝析油湿气湿气干气干气镜质镜质体反射率体反射率 20TmaxI类类 49011类类 490类类 505我国生油岩的我国生油岩的Tmax范围范围(邬立言，邬立言，1986)(5)5)正烷正烷烃烃 随着有机质成随着有机质成熟度的增加，熟度的增加，CPICPI值和值和 OEPOEP值愈接近值愈接近1 1，并趋于稳定。，并趋于稳定。奇偶优势比奇偶优势比即正烷烃中奇碳分子比偶碳分即正烷烃中奇碳分子比偶碳分子的相对浓度，它有两种表示方法，即碳优势子的相对浓度，它有两种表示方法，即碳优势指数（指数（CPICPI）和奇偶优势指数（）和奇偶优势指数（OPEOPE）。）。112161222161212161212iiiiiiCCCCPI112161222161212161212iiiiiiCCCCPI4.4.有机质的转化指标有机质的转化指标 采用氯仿沥青采用氯仿沥青/有机碳、总烃有机碳、总烃/有机有机碳、总烃碳、总烃/氯仿沥青、饱和烃氯仿沥青、饱和烃/芳烃、总烃芳烃、总烃/非烃等比值可以进一步了解有机质的转非烃等比值可以进一步了解有机质的转化率。化率。二二.油源对比油源对比 油源对比包括油油源对比包括油岩、油岩、油油、气油、气气、油气、油气气岩的岩的对比，实际上地化对比的核对比，实际上地化对比的核心问题就是油心问题就是油岩和气岩和气岩岩的对比以及天然气的成因分的对比以及天然气的成因分类。其主要意义是：类。其主要意义是：1.1.查明盆地内含油层与生油查明盆地内含油层与生油层的关系，确定生储盖组合层的关系，确定生储盖组合的产能及分布特征。的产能及分布特征。2.2.了解油气运移的方向和途了解油气运移的方向和途径。径。(一一)油源对比原则油源对比原则 对比的原则：对比的原则：性质相同的两种油气应源于性质相同的两种油气应源于同一母岩；母岩排出的石油应与母岩中残留的石同一母岩；母岩排出的石油应与母岩中残留的石油相同，实际上油气在运移过程中会受到各种因油相同，实际上油气在运移过程中会受到各种因素的影响，因此，相似即同源。素的影响，因此，相似即同源。对比指标应选择在生油岩和原油中共同含有对比指标应选择在生油岩和原油中共同含有的，不受运移、热变质作用所影响的化合物。的，不受运移、热变质作用所影响的化合物。(二二)常用对比指标常用对比指标1.1.正烷烃分布曲线正烷烃分布曲线 2.2.微量元素微量元素 常 用 钒 和 镍，常 用 钒 和 镍，V/Ni1V/Ni1V/Ni1为海相环境，而为海相环境，而且，且，V/NiV/Ni随年代越老，随年代越老，比值越小，可能由于比值越小，可能由于V V较较NiNi不稳定。不稳定。异戊二烯型烷烃分布状况示意图异戊二烯型烷烃分布状况示意图(据据Welte，1979)15-21个碳原子的类异戊二烯型烷烃的分布特征作为对比标志个碳原子的类异戊二烯型烷烃的分布特征作为对比标志 3.3.生物标志化合物生物标志化合物 姥鲛烷姥鲛烷/正十七烷、植烷正十七烷、植烷/正十八烷、正十八烷、(姥鲛烷姥鲛烷+植烷植烷)/(正正十七烷十七烷+正十八烷正十八烷)作为对比标志。作为对比标志。西德弗斯特油田西德弗斯特油田:27到到30个碳原子的四环，五环环烷烃个碳原子的四环，五环环烷烃 胆甾烷 麦角甾烷 埃第安烷 谷甾烷 藿烷 羊毛甾烷 J2石油 J2页岩 J1页岩 J1页岩 西德弗斯特油田石油与生油岩的西德弗斯特油田石油与生油岩的C27+环状化合物的对比环状化合物的对比 (据据Welte，1975)石油主要来自中侏罗统的页岩石油主要来自中侏罗统的页岩甾烷和萜烷的质量色谱图甾烷和萜烷的质量色谱图用于油用于油-油和油油和油-岩对比岩对比 吐鲁番盆地原油饱和烃和吐鲁番盆地原油饱和烃和生油岩，煤的抽提物中甾生油岩，煤的抽提物中甾烷烷(m/z 217)和五环三萜烷和五环三萜烷(m/z 191)质量色谱图质量色谱图(据据黄第藩等，黄第藩等，1989)台参一井和七克台油田的原台参一井和七克台油田的原油属同源，母质为油属同源，母质为J1b的煤和的煤和型母岩。而胜金口油田的型母岩。而胜金口油田的原油来自原油来自J2q的生油岩。的生油岩。4.4.碳、氢稳定同位素碳、氢稳定同位素不同馏分或组分不同馏分或组分原油碳、氢稳定原油碳、氢稳定同位素对比。同位素对比。由于饱和烃、芳烃和由于饱和烃、芳烃和N、S、O化合物的碳、氢同化合物的碳、氢同位素具有连续性的差异，位素具有连续性的差异，所以，这些原油是分别属所以，这些原油是分别属于两种碳、氢同位素组成于两种碳、氢同位素组成不同的母岩。不同的母岩。同位素类型曲线进行油同位素类型曲线进行油-岩对比岩对比 用同位素类型曲线对比原油与生油岩用同位素类型曲线对比原油与生油岩(转引自潘钟祥等，转引自潘钟祥等，1986)图中实线表示原油；虚线表示生油岩抽提物的组分图中实线表示原油；虚线表示生油岩抽提物的组分西德原油与生油岩西德原油与生油岩13C值对比表值对比表盆盆 地地油油 田田地地 层层深深 度度(米米)13C值值油源油源对对比比原原 油油生生 油油 岩岩可溶性有机可溶性有机质质不溶性有机不溶性有机质质莱茵盆地莱茵盆地胡滕海姆胡滕海姆第三系第三系1890-27-265好好渐渐新新统统1910-264-266较较 好好吕吕佩佩阶阶1900-288北德意志北德意志盆盆 地地乔乔治斯治斯道道尔尔夫夫白垩系白垩系韦尔韦尔登登阶阶890-325-338差差940-322-331差差830-322气源对比气源对比 天然气的成分、同位素组成和母岩的成熟度天然气的成分、同位素组成和母岩的成熟度(Ro)可进行气源对比可进行气源对比 加拿大北极区某背斜气源对比图加拿大北极区某背斜气源对比图(据据Stahl，1979)1.1.沉积有机质的生化组成主要有哪些？对成油最有利的生化组成是什沉积有机质的生化组成主要有哪些？对成油最有利的生化组成是什么？么？2.2.按化学分类，干酪根可分为几种类型？简述其化学组成特征。按化学分类，干酪根可分为几种类型？简述其化学组成特征。3.3.论述有机质向油气转化的现代模式及其勘探意义。（试述干酪根成论述有机质向油气转化的现代模式及其勘探意义。（试述干酪根成烃演化机制）烃演化机制）4.4.试述有机质成烃的主要控制因素。（简述时间试述有机质成烃的主要控制因素。（简述时间温度指数（温度指数（TTITTI）的理论依据、方法及其应用。）的理论依据、方法及其应用。）5.5.试述有利于油气生成的大地构造环境和岩相古地理环境（地质条试述有利于油气生成的大地构造环境和岩相古地理环境（地质条件）。件）。6.6.天然气可划分哪些成因类型？有哪些特征？天然气可划分哪些成因类型？有哪些特征？7 7试述生油理论的发展。试述生油理论的发展。8 8评价生油岩质量的主要指标。评价生油岩质量的主要指标。9.9.油源对比的基本原则是什么？目前常用的油源对比的指标有哪几类？油源对比的基本原则是什么？目前常用的油源对比的指标有哪几类？