CN104698506B - 一种适合非均质盐湖盆地油气来源识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适合非均质盐湖盆地油气来源识别方法，属油气勘探开发技术领域。本发明通过基础地质资料的获取，划分出非均质盐湖盆地的原油族群和生油岩族群。依据非均质盐湖盆地的原油族群、生油岩族群划分结果，对非均质盐湖盆地油气来源进行判定。本发明充分应用原油、生油岩的沉积环境及成熟度相似相近的原理，采用聚类分析对原油及生油岩进行族群划分，建立两者之间的对应关系。根据其对应关系，可以有效的对非均质盐湖盆地单隆单洼油气进行识别。对于非均质盐湖盆地单隆多洼构造带，采用伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)参数所建立的数学模型，可明确区分不同洼陷带的油气来源比例，有效指导下洼油气的勘探。

Description

一种适合非均质盐湖盆地油气来源识别方法

技术领域

本发明涉及一种适合非均质盐湖盆地油气来源识别方法，属油气勘探开发技术领域。

背景技术

随着油气勘探程度的深入，构造隆起带的油气勘探难度越来越大，挖潜的资源潜力越来越小，而与其毗邻的斜坡区及洼陷区已成为二十一世纪油气勘探的重点领域。通常在非均质盐湖盆地中，存在多隆多洼，如何确定隆起带的油气主要来源方向，对下洼油气勘探的选区显得尤为重要。隆起带通常与多个洼陷相毗邻，隆起带的油气来源单个洼陷，还是来自多个洼陷？如来自多个洼陷，每个洼陷的油气来源比例是多少,均存在较大的不确定性。

上述油气来源问题，一直困扰着勘探家对洼陷带及斜坡区的油气勘探。因为在油气运移过程中，油气在浮力的作用下通常向地层上倾方向运移，具有自洼陷区-斜坡区-构造隆起带方向运移趋势。构造隆起带上的油气，必然路经洼陷区及斜坡区。如果油源对比表明，构造隆起带的油气来自含盐区洼陷，那么与其毗邻的无盐区洼陷油气勘探将变得渺茫，反之亦然。如果油源对比表明，构造隆起带的油气既来自含盐区洼陷，也来自无盐区洼陷，那么与其毗邻的两洼陷都将变成油气勘探重点。这种“顺藤摸瓜”油气勘探思路，已成为现今油气勘探的一种重要方法。

现有技术中，勘探家们主要通过隆起带的油气成熟度与洼陷区生油岩成熟度进行对比，建立两者成熟度之间的匹配关系。如果隆起带的油气成熟度与其中之一洼陷区生油岩成熟度相近，则推测隆起带的油气来自该洼陷的可能性较大。如果隆起带的油气与其相邻的多个洼陷区主力生油岩成熟度均相近，则无法推测油气来自哪个洼陷，造成油气来源存在多解性。在实际生产过程中,如何有效的判识隆起带上的油气来源，特别是非均质盐湖多洼环境下的油气来源，已成为油气勘探界的难题。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有技术，在判断非均质盐湖盆地油气来源的问题上存在的确定性差，定量化不准的缺陷，提供一种适合非均质盐湖盆地油气来源识别方法。

本发明的目的通过以下步骤实现：

1、基础地质资料的获取：包括原油物性资料、原油地化资料、生油岩地化资料、区域地质资料，其中：

1.1原油物性资料：包括原油的密度、粘度、凝固点及气油比；

1.2原油地化资料：包括原油饱和烃气相色谱分析所得的主峰碳、∑C21前/∑C21后、Pr/Ph比值及饱和烃色质谱分析所得的萜类M/Z＝191、甾烷系列M/Z＝217谱图；

1.3生油岩地化资料：包括镜质体反射率Ro、源岩饱和烃气相色谱分析所得的主峰碳、∑C21前/∑C21后、Pr/Ph及饱和烃色质谱分析所得的萜烷M/Z＝191、甾烷M/Z＝217谱图；

1.4区域地质资料：包括非均质盐湖盆地的构造平面图、剖面图、隆洼构造格局及不同层位盐岩平面分布范围。

2、划分非均质盐湖盆地的原油族群：通过原油成熟度及原油沉积环境将非均质盐湖盆地的原油划分为高成熟盐湖沉积原油、成熟盐湖沉积原油、未成熟盐湖沉积原油、高成熟非盐湖沉积原油、成熟非盐湖沉积原油及未成熟非盐湖沉积原油6种原油族群。

2.1原油成熟度的确定：利用步骤1.1的原油物性资料及步骤1.2的原油地化资料，通过物性分析法、饱和烃气相色谱分析法及饱和烃色质谱分析法，将原油成熟度划分为：高成熟原油、成熟原油及未成熟原油3类。

2.2原油沉积环境的确定：利用步骤1.2的原油地化资料，通过饱和烃气相色谱分析所得的Pr/Ph比值及饱和烃色质谱分析所得的萜类系列M/Z＝191谱图，将原油沉积环境划分为：含盐湖原油及非盐湖原油。

2.3原油族群的划分：通过步骤2.1确定的原油成熟度及步骤2.2确定的原油沉积环境，采用聚类分析方法，对非均质盐湖盆地原油族群进行划分。

3、划分非均质盐湖盆地生油岩族群：通过生油岩成熟度及生油岩沉积环境将非均质盐湖盆地的生油岩划分为高成熟盐湖沉积生油岩、成熟盐湖沉积生油岩、未成熟盐湖沉积生油岩、高成熟非盐湖沉积生油岩、成熟非盐湖沉积生油岩及未成熟非盐湖沉积生油岩6种生油岩族群。

3.1生油岩成熟度的确定：利用步骤1.3的生油岩地化资料，通过镜质体反射率Ro法及饱和烃色质谱分析法，将生油岩成熟度划分为：高成熟生油岩、成熟生油岩及未成熟生油岩3类。

3.2生油岩沉积环境的确定：利用步骤1.3的生油岩的地化资料，通过饱和烃气相色谱分析所得的Pr/Ph及饱和烃色质谱分析所得的萜类系列M/Z＝191谱图，将生油岩沉积环境划分为：含盐湖生油岩及非盐湖生油岩。

3.3生油岩族群的划分：通过步骤3.1确定的生油岩成熟度及步骤3.2确定的生油岩沉积环境，采用聚类分析方法，对非均质盐湖盆地生油岩族群进行划分。

4、非均质盐湖盆地油气来源的判定

利用上述1.4区域地质资料，将非均质盐湖盆地划分为单隆单洼及单隆多洼两类构造单元。

4.1非均质盐湖盆地单隆单洼油气来源的判定

根据步骤2原油族群划分以及步骤3生油岩族群的划分，通过沉积环境及成熟度相近相似的原则，确定原油与生油岩的亲缘关系，从而建立两者之间的对应关系，从而确立非均质盐湖盆地单隆单洼构造带上的油气来源。

依据单隆单洼隆起带上的油气及该区域的生油岩特征，从而可以确立高成熟盐湖沉积原油与高成熟盐湖沉积生油岩、成熟盐湖沉积原油与成熟盐湖沉积生油岩、未成熟盐湖沉积原油与未成熟盐湖沉积生油岩、高成熟非盐湖沉积原油与高成熟非盐湖沉积生油岩、成熟非盐湖沉积原油成熟非盐湖沉积生油岩及未成熟非盐湖沉积原油与未成熟非盐湖沉积生油岩之间的一一对应关系。

4.2非均质盐湖盆地单隆多洼油气来源的判定

对于单隆多洼构造带，通过原油、生油岩的萜烷M/Z191测试资料及步骤2所确定的不同沉积环境下原油族群混源百分比萜烷M/Z191实验分析，确立含盐区的“伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)对比参数具有大于1的特征，无盐区的“伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)对比参数具有小于1的特征，然后利用原油-生油岩的聚类分析及伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)对比参数建立单隆多洼油气来源判断的定量模型：

Ax+By＝a (1)

x+y＝100％ (2)

其中x代表评价区域内的含盐区洼陷带油气来源百分比；y代表评价区域内的无盐区洼陷带油气来源百分比；a为隆起带地区原油伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)实测值；A代表评价区域内的含盐区实测生油岩伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)的均值；B代表评价区域内的无盐区实测生油岩伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)的均值，利用上述式1、式2建立的单隆多洼油气来源的定量模型，即可判断出单隆多洼造带上的油气来源比例。

本发明充分应用原油、生油岩的沉积环境及成熟度相似相近的原理，采用聚类分析对原油及生油岩进行族群划分，建立两者之间的对应关系，根据其对应关系，可以有效的对非均质盐湖盆地单隆单洼油气进行识别。对于非均质盐湖盆地单隆多洼构造带，采用伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)参数所建立的数学模型，可明确区分不同洼陷带的油气来源比例，有效指导下洼油气的勘探。

附图说明

图1、本发明技术方案流程框图；

图2、非均质盐湖盆地构造划分特征示意图；

图3、东濮凹陷单隆单洼构造带特征示意图；

图4、东濮凹陷西斜坡原油物性聚类分析特征图；

图5东濮凹陷西斜坡原油饱和烃色谱图特征图；

图6东濮凹陷西斜坡生油岩饱和烃色质谱图(M/Z191)；

图7、东濮凹陷含盐区原油伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)分布特征图；

图8、东濮凹陷无盐区原油伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)分布特征图；

图9、东濮凹陷含盐区与无盐区原油伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)地化特征差异图。

具体实施方式

下面结合中国渤海湾东濮凹陷实例和附图，对本发明实施方式做进一步详细说明。东濮凹陷是一个强烈的非均质盐湖盆地，依据盆地的构造平面图、剖面图及隆凹格局，可划分为单隆单洼构造带以及单隆多洼构造带。如图2所示，图中橘黄色和绿色为本专业技术领域习惯性用法，其中，橘黄色区域为隆起带区域，绿色区域为洼陷带区域。下面结合附图分别对图2所示的单隆单洼构造带和单隆多洼构造带油气来源进行识别，识别方法描述如下：

一、由图1可知，单隆单洼构造带油气来源识别方法为：

由图2可知，东濮凹陷西斜坡地区为一单隆单洼构造带，依据大断裂发育特征,可将该单隆单洼构造带划分为三个台阶，分别为高部位的Ⅲ台阶，中间部位的Ⅱ台阶及低部位的Ⅰ台阶，如图3所示。

1、原油族群的划分:

1.1原油物性特征分析

依据西斜坡地区原油的密度、粘度、凝固点物性资料，把西斜坡原油划分为如图4所示的三种类型，分别为：低密度、低粘度的轻质原油，其主要分布在图2所示的Ⅰ台阶内；中密度、中粘度中质原油，其主要分布在图2所示的Ⅱ台阶内；高密度、高粘度重质稠油，主要分布在图2所示的Ⅲ台阶内。由低部位的Ⅰ台阶向高部位的Ⅲ台阶，原油具有密度、粘度逐渐增大的趋势。

1.2原油成熟度的确定

将西斜坡地区原油饱和烃样品溶解之后,用微量注射器抽取一定量样品,注入气相色谱仪的气化室中充分汽化,试样随载气进入,毛细管柱分离,经火焰离子化检测器检测相继流出的各组分,通过记录仪或色谱工作站绘制出色谱图。依据原油饱和烃气相色谱图，将西斜坡地区原油划分为高等成熟原油、成熟原油和低熟原油，其中，低熟原油饱和烃含量低,其含量小于40％，正构烷烃谱图呈双峰态,后主峰碳nC27～nC28，如图5-1所示；成熟原油饱和烃含量中等,其含量在40％～70％之间，正构烷烃谱图呈单峰态，主峰碳nC21～nC23，如图5-2所示；高等成熟原油饱和烃含量高,均大于70％，正构烷烃谱图呈单峰态，主峰碳nC17～nC19，如图5-3所示。

1.3原油来源沉积环境的确定

将西斜坡地区原油饱和烃样品经气化随载气进入色谱仪的毛细管柱进行分离，分离后的有机化合物分子依次进入质谱仪的离子源，被离子化为不同质量的离子，并聚焦成具有一定速度的离子束射入质量分析器，使之质核比(M/Z)从小到大的顺序通过收集狭缝射到收集器上，放大后的信号经计算机采集、处理、即得到饱和烃色质谱图，依据饱和烃质谱图确立的Ⅲ台阶的胡7-侧139、Ⅱ台阶的胡39及Ⅰ台阶的胡41井的原油高伽马蜡烷的特征，且伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)均具有大于1的特征，显示了图2所示的Ⅰ～Ⅲ台阶的原油均来自盐湖环境中的生油岩。

通过对图2所示的西斜坡地区Ⅰ～Ⅲ台阶的原油的成熟度及沉积环境的分析，将西斜坡地区原油划分为3种类型，分别为：Ⅰ台阶的高成熟盐湖沉积原油、Ⅱ台阶的成熟盐湖沉积原油及Ⅲ台阶的低成熟盐湖沉积原油。

2、非均质盐湖盆地生油岩族群：

2.1生油岩成熟度的确定

依据生油岩镜质体反射率Ro法，确立了西斜坡主力生油岩沙三中的热演化特征。由图3可知，Ⅲ台阶的生油岩埋藏深度小于1500m，Ro＜0.6，为未成熟生油岩；Ⅱ台阶的生油岩埋藏深度在1500～3200m之间，Ro介于0.6-1.2，为低成熟～成熟生油岩；Ⅰ台阶的生油岩埋藏深度大于3200m，Ro大于1.2，为高成熟生油岩。

2.2生油岩沉积环境的确定

依据图6所示的东濮凹陷西斜坡生油岩饱和烃色质谱图(M/Z191)，可知Ⅰ台阶生油岩的伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)大于1，为盐湖沉积环境；Ⅱ台阶的生油岩伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)具有大于1的特征，也显示了盐湖环境；Ⅲ台阶的生油岩伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)具有小于1的特征，为非盐湖沉积环境。

通过对西斜坡隆起带Ⅰ～Ⅲ台阶生油岩成熟度及沉积环境的分析，把西斜坡地区生油岩划分为3类，分别为Ⅰ台阶的高成熟盐湖沉积生油岩、Ⅱ台阶的低成熟～成熟盐湖沉积生油岩及Ⅲ台阶的未成熟非盐湖沉积生油岩。

3、单隆单洼油气来源的判定

依据步骤1划分的原油族群及步骤2划分的生油岩族群，根据其成熟度与沉积环境的相似性，建立原油及生油岩的亲源性对应关系，其结果如表1所示，由表1可知Ⅰ台阶的高成熟盐湖沉积原油主要来自Ⅰ台阶的高成熟盐湖沉积生油岩；Ⅱ台阶的成熟盐湖沉积原油来自Ⅰ台阶的高成熟盐湖沉积生油岩及Ⅱ台阶的低成熟～成熟盐湖沉积生油岩；Ⅲ台阶的未成熟非盐湖原油来自Ⅱ台阶的低成熟～成熟盐湖沉积生油岩。

表1 单隆单洼构造带生油岩族群与原油族群对应关系

二、单隆多洼构造带油气来源识别方法如下：

1、单隆多洼构造带油源对比参数的确定

通过对东濮凹陷含盐区以及无盐区地区的生油岩成熟度及沉积环境的分析，结合区域的地质分布特征，将伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)参数作为单隆多洼地区的油源对比参数，该参数具有灵敏度高，既能反应生油岩的沉积环境，也能一定程度上反应生油岩的成熟度，是一个理想的油源对比地化参数。

2、单隆多洼地区油气来源的识别

单隆多洼地区油气来源的确立，以渤海湾东濮凹陷桥口-白庙隆起带地区为例，该隆起带北部紧靠盐湖发育区的前梨园洼陷地区，南部紧靠无盐岩分布的葛岗集洼陷，两个洼陷被该隆起带分为南北两个部分。桥口-白庙隆起带北部斜坡地区，盐岩与生油岩纵向上叠置，生油岩为盐湖沉积环境，通过对生油岩色质谱图M/Z191的分析可知，其伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)均具有大于1的特征，而南部斜坡地区，无盐岩，生油岩处于淡水沉积环境，通过对生油岩色质谱图M/Z191的分析可知，其伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)均具有小于1的特征。

通过对桥口-白庙隆起带北部含盐区的前梨园洼陷带内的45块生油岩样品的测试分析，测试结果表明该洼陷带的伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)均值为2.363；通过对桥口-白庙隆起带南部无盐区的葛岗集洼陷带内的18块生油岩样品的测试分析，测试结果表明该洼陷带的伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)均值为0.782。一个地区的伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)均值可以代表一个地区生油岩沉积发育及热演化特征；从而确立了桥口-白庙隆起带北洼含盐湖生油岩伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)比值为2.363，桥口-白庙隆起带南洼无盐湖生油岩伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)比值为0.782。

通过对前梨园含盐区洼陷及无盐区葛岗集洼陷生油岩的伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)参数分析，建立了桥口-白庙隆起带单隆多洼地区油气来源的判识数学模型，该公式如下：

2.363x+0.782y＝A

x+y＝100％

其中x代表来自含盐区油气来源百分比；y代表来自无盐区油气来源百分比；A为单隆多洼地区原油伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)实测数值；2.363代表研究区前梨园洼陷含盐区生油岩伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)的均值；0.782代表研究区葛岗集洼陷无盐区生油岩伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)的均值。

3、单隆多洼地区油气来源百分比的确立

通过对桥口-白庙隆起带原油伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)参数的测试分析，通过测试分析，该隆起带上的原油伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)实测数值为1.1，可知A为1.1，油气来源百分比由此可以确立：

2.36x+0.77y＝1.1

x+y＝1

通过求解得出x为21％，y为79％；由此可判断出桥口-白庙隆起21％的原油来自北部前梨园含盐洼陷，79％的原油来自南部葛岗集无盐洼陷。由此可以确定单隆多洼构造带的油气来源百分比，为实际生产提供了确定可靠的依据。

4、伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)参数的有效性分析

通过对含盐区前梨园洼陷内的原油及无盐区葛岗集洼陷内的原油地化分析，得知含盐区前梨园洼陷内的原油“伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)”均具有大于1的特征(表2)，无盐区葛岗集洼陷内的原油“伽玛蜡烷/C31升藿烷(22S)”均具有小于1的特征(表3)。该参数的地化特征图如图7、图8所示，含盐区与无盐区的差别如图9所示。大量实测数据表明该参数具有较大的灵敏性，能够较好的反应出含盐区及无盐区沉积环境的差异性。

表2 东濮凹陷北部含盐区原油地化参数特征

表3 东濮凹陷南部无盐区原油地化参数特征

Claims (4)

1.一种适合非均质盐湖盆地油气来源识别方法，其特征在于：采用以下步骤：

（1）基础地质资料的获取：包括原油物性资料、原油地化资料、生油岩地化资料、区域地质资料；

（2）划分非均质盐湖盆地的原油族群：通过原油成熟度及原油沉积环境将非均质盐湖盆地的原油划分为高成熟盐湖沉积原油、成熟盐湖沉积原油、未成熟盐湖沉积原油、高成熟非盐湖沉积原油、成熟非盐湖沉积原油及未成熟非盐湖沉积原油6种原油族群；

（3）划分非均质盐湖盆地生油岩族群：通过生油岩成熟度及生油岩沉积环境将非均质盐湖盆地的生油岩划分为高成熟盐湖沉积生油岩、成熟盐湖沉积生油岩、未成熟盐湖沉积生油岩、高成熟非盐湖沉积生油岩、成熟非盐湖沉积生油岩及未成熟非盐湖沉积生油岩6种生油岩族群；

（4）非均质盐湖盆地油气来源的判定：依据非均质盐湖盆地的原油族群、生油岩族群划分结果，对非均质盐湖盆地油气来源进行判定；

其中，非均质盐湖盆地单隆多洼构造带油气来源的判定方法是：

（a）综合利用单隆多洼构造带隆起带上的原油特征、生油岩特征、原油及生油岩色质谱图M/Z191测试资料以及步骤2所确定的划分非均质盐湖盆地的原油族群实验数据，确立该区域的伽玛蜡烷/ C31升藿烷（22S)对比参数，若参数大于1，则该区域为含盐区；若参数小于1，则该区域为无盐区；

（b）利用该区域的原油、生油岩的聚类分析数据及伽玛蜡烷/ C31升藿烷（22S)对比参数，建立单隆多洼构造带油气来源判断的定量模型：

Ax+By=a

x+y=100%

其中x代表待评价区内的含盐区洼陷带油气来源百分比；y代表待评价区域内的无盐区洼陷带油气来源百分比；a为待评价区油气伽玛蜡烷/ C31升藿烷(22S)实测数值；A代表待评价区域内的含盐区实测生油岩伽玛蜡烷/ C31升藿烷(22S)的均值；B代表待评价区域内的无盐区的实测生油岩伽玛蜡烷/ C31升藿烷(22S)的均值，利用上面两个公式建立的单隆多洼构造带油气来源的定量模型，判断出单隆多洼造带上的油气来源比例。

2.根据权利要求1所述的适合非均质盐湖盆地油气来源识别方法，其特征在于：非均质盐湖盆地单隆单洼构造带油气来源的判定方法是：依据其隆起带上的油气及生油岩特征，确立高成熟盐湖沉积原油与高成熟盐湖沉积生油岩、成熟盐湖沉积原油与成熟盐湖沉积生油岩、未成熟盐湖沉积原油与未成熟盐湖沉积生油岩、高成熟非盐湖沉积原油与高成熟非盐湖沉积生油岩、成熟非盐湖沉积原油成熟非盐湖沉积生油岩及未成熟非盐湖沉积原油与未成熟非盐湖沉积生油岩之间一一对应的关系，从而确定非均质盐湖盆地单隆单洼构造带油气来源。

3.根据权利要求1或2所述的适合非均质盐湖盆地油气来源识别方法，其特征在于： 通过原油成熟度及原油沉积环境对非均质盐湖盆地的原油族群进行划分的方法为：

（1）原油成熟度的确定：利用原油物性资料及原油地化资料，通过物性分析法、饱和烃气相色谱分析法及饱和烃色质谱分析法，将原油成熟度划分为：高成熟原油、成熟原油及未成熟原油3类；

（2）原油沉积环境的确定：利用原油地化资料，通过饱和烃气相色谱法所得的Pr/Ph比值及饱和烃色质谱所得的M/Z=191谱图，将原油沉积环境划分为：含盐湖原油及非盐湖原油；

（3）原油族群的划分：通过确定的原油成熟度及原油沉积环境，采用聚类分析方法，对非均质盐湖盆地原油族群进行划分。

4.根据权利要求1或2所述的适合非均质盐湖盆地油气来源识别方法，其特征在于：通过生油岩成熟度及生油岩沉积环境对非均质盐湖盆地的生油岩族群进行划分的方法为：

（1）生油岩成熟度的确定：利用生油岩地化资料，通过镜质体反射率Ro法及饱和烃色质谱分析法，将生油岩成熟度划分为：高成熟生油岩、成熟生油岩及未成熟生油岩3类；

（2）生油岩沉积环境的确定：利用生油岩的地化资料，通过饱和烃气相色谱法所得的Pr/Ph比值及饱和烃色质谱所得的M/Z=191谱图，将生油岩沉积环境划分为：含盐湖生油岩及非盐湖生油岩；

（3）生油岩族群的划分：通过确定的生油岩成熟度及生油岩沉积环境，采用聚类分析方法，对非均质盐湖盆地生油岩族群进行划分。