CN105486768B - 一种排烃源岩的界定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种排烃源岩的界定方法。本发明界定方法包括如下步骤：对工业性油气藏中原油进行族组分分离；对可能的烃源岩进行有机碳(TOC)含量与可溶有机质(沥青)抽提，对沥青进行族组分分离；对原油与烃源岩沥青分离的饱和烃进行气相色谱‑质谱分析，依据原油、烃源岩饱和烃的甾、萜烷等生标物进行油源对比，确认可能的排烃源岩；绘制可能的排烃源岩的有机碳含量与总烃(HC)含量、总烃转化率(HC/TOC，％)曲线，确定图中HC、HC/TOC参数随TOC含量变化趋势的拐点，该拐点对应的TOC含量值即为排烃源岩的有机碳含量界限值。本发明解决了油气资源评价中对达标排烃源岩的确认问题，为预测油气资源量，指导油气勘探提供了重要技术支持。

Description

一种排烃源岩的界定方法
技术领域
本发明涉及一种排烃源岩的界定方法，属于油气资源评价技术领域。
背景技术
目前，国内外学者对已经发生排烃并形成工业油流的烃源岩的有效界定方法还不甚明确，对不同地区、不同盆地的烃源岩有机碳界限笼统的使用同一个数值，从而利用其划分排烃烃源岩层数据太过粗糙，不仅对资源量计算不准确，而且人为因素影响大。而我国含油气盆地情况十分复杂，呈现了小而多的特点，这就使得对每个盆地使用相同有机碳界限值显然不合理。因此，针对不同地区、不同盆地界定排烃源岩有机碳含量界限值就变得非常重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种排烃源岩的界定方法，本发明针对不同研究区排烃源岩划分的困难，提供了一种确定排烃源岩划分的方法。
本发明所提供的排烃源岩的界定方法，包括如下步骤：
(1)采集工业油气藏的原油样品和所述工业油气藏的不同层位的烃源岩样品；
(2)所述烃源岩样品经粉碎后进行抽提，得到沥青样品；
(3)对所述原油样品和所述沥青样品进行族组分分离，并确定有机碳含量和总烃含量；
(4)对所述原油样品和所述沥青样品中的饱和烃进行气相色谱—质谱分析；
(5)对比所述原油样品和所述沥青样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰；当所述沥青样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰与所述原油样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰的峰型分布一致时，所述沥青样品所对应的层位烃源岩确认为生成并排出原油的烃源岩层位；
所述生物标志物为甾烷、藿烷、烷烃和伽玛蜡烷中至少一种；
(6)以所述生成并排出原油的烃源岩层位所对应的所述沥青样品的有机碳含量为横坐标，以所述生成并排出原油的烃源岩层位所对应的所述沥青样品的总烃转化率为纵坐标，制作关系曲线；所述关系曲线中的转折点所对应的横坐标即为排烃源岩的有机碳含量界限值；
所述总烃转化率为所述生成并排出原油的烃源岩层位所对应的所述沥青样品的总烃含量与有机碳含量的比值。
上述的界定方法中，步骤(2)中，所述烃源岩样品经粉碎后过80目～120目筛进行筛样。
上述的界定方法中，步骤(2)中，所述抽提为索氏抽提法；
所述索氏抽提法采用的溶剂可为氯仿；
所述抽提的时间可为48小时～72小时。
上述的界定方法中，步骤(3)中，所述族组分分离的方法可为族组分柱层析分析方法，可采用现有的条件进行。
通过所述族组分分离的方法分别得到饱和烃、芳烃、非烃和沥青质的含量，然后利用总烃含量＝(饱和烃含量+芳烃含量)/样品含量计算得出；
有机碳含量可通过碳硫分析仪(LECO CS230)测定。
上述的界定方法中，步骤(5)中，所述甾烷具体可为C27甾烷、C28甾烷和C29甾烷中至少一种；
所述藿烷为18α(H)-22,29,30-三降藿烷(Ts)、17α(H)-22,29,30-三降藿烷(Tm)、17α(H),21β(H)-藿烷和17β(H),21α(H)-莫烷中至少一种；
所述烷烃为姥鲛烷和/或植烷。
上述的界定方法中，步骤(5)中，所述“质谱峰的峰型分布一致”指的是质谱峰的吸收峰位置、峰形和峰面积一致。
上述的界定方法中，步骤(5)中，计算所述沥青样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰和所述原油样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰中下述指标：
1)Apr/APh，式中，Apr表示姥鲛烷的质谱峰的峰面积，APh表示植烷的质谱峰的峰面积；
2)Aααα-C29(20S)/A(20S+20R)C29，式中，Aααα-C29(20S)表示ααα-C29(20S)甾烷的质谱峰的峰面积，A(20S+20R)C29表示C29(20S)甾烷和C29(20R)甾烷的质谱峰的峰面积之和；
3)A伽玛蜡烷，即所述伽玛蜡烷的质谱峰的峰面积；
4)ATs/ATm，式中，ATs表示18α(H)-22,29,30-三降藿烷的质谱峰的峰面积，ATm表示17α(H)-22,29,30-三降藿烷的质谱峰的峰面积；
5)A17α(H),21β(H)-藿烷/A17β(H),21α(H)-莫烷，A17α(H),21β(H)-藿烷表示17α(H),21β(H)-藿烷的质谱峰面积，A17β(H),21α(H)-莫烷表示17β(H),21α(H)-莫烷的质谱峰面积；
对比所述沥青样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中的生物标志物的质谱峰和所述原油样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰的1)-5)中至少一种指标，当1)-5)中至少一种值具有较高的相似性时(即误差不超过10％)，即确认所述沥青样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰与所述原油样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰一致。
本发明界定方法基于如下原理：烃源岩总烃(HC)含量代表烃源岩中的已生烃量，在烃源岩基本特征相近并未排烃的情况下，随有机碳含量增加而增大。作为烃源岩都有一定的烃类饱和吸附量，烃源岩要排出，必须满足饱和吸附量。有机碳含量较低时，生烃量小，不能满足饱和吸附，烃源岩的总烃含量随有机碳含量增加而增大。当有机碳含量增加到一定值后，生烃量开始超过烃源岩饱和吸附量，超出饱和吸附量的烃类就排出烃源岩。这样，烃源岩总烃含量随有机碳含量增加而开始降低的转折部位(拐点)所对应的有机碳含量就应为排烃源岩的界限值。该排烃源岩有机碳含量界限值的意义在于：当烃源岩有机碳含量超过该界限值时其才能成为排烃源岩；有机碳含量低于该界限值时，则其难以形成工业性油气藏，不是排烃源岩。
使用本发明方法时，需要有工业性油气藏中的原油和较多数量的烃源岩样品，并且主要对油源对比之后确认的烃源岩进行有机碳含量界限值的确定；所以，本发明界定方法主要适用于有工业性油气藏发现和烃源岩样品较多的地区，若烃源岩样品太少，则本发明方法的使用具有局限性。
本发明首次提供了排烃源岩界定方法，具有如下优点：
1、本发明充分考虑了烃源岩生排烃基本原理，合理地解释了烃源岩排烃量对残留烃与有机碳含量变化关系的影响。
2、本发明从定量角度确定了排烃源岩的界限值，所用的烃源岩有机地化分析数据主要为常规测试数据，在实际研究中容易收集整理，图件绘制简单，图中有机碳含量界限值显示直观，可操作性强。
3、本发明综合利用了烃源岩的绝对生烃量数据(有机碳含量和总烃含量)和相对生烃量数据(HC/TOC)，相互验证，提高了排烃源岩界限值可信度。
本发明界定方法解决了目前油田实际勘探中所关心的已经发生排烃作用烃源岩的界定，对预测油气剩余资源潜力，指导当前油气勘探提供了重要的技术支持。
附图说明
图1为原油与烃源岩沥青饱和烃的总离子流对比图。
图2为原油与烃源岩沥青饱和烃的m/z＝191质谱对比图。
图3为原油与烃源岩沥青饱和烃的m/z＝217质谱对比图。
图4为泥岩TOC含量—总烃含量(HC)关系图。
图5为泥岩TOC含量—总烃转化率(HC/TOC)关系图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
以鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长7段烃源岩为例。
鄂尔多斯盆地的原油主要来自延长组烃源岩，长7段是延长组的主力烃源岩层段。长7段烃源岩有机质丰度差别较大，有机碳含量(TOC)主要集中在0.36％～36.83％之间；总烃含量HC介于12.632ppm～11879.159ppm。该层段烃源岩主要处于生油高峰之前的热演化阶段，其不同有机质含量的烃源岩生排量是不同的，有机碳含量界限值达到多少才能成为排烃源岩没有一个合理的确定方法。
本发明就延长组长7段排烃源岩的有机质含量界限值的确定为例说明本发明的界定方法。
(1)油源对比
采集油藏原油样品及延长组长7段烃源岩样品。烃源岩样品经粉碎后过100目筛进行筛样，然后经过索氏抽提72h(氯仿)后得到沥青“A”，将原油样品与沥青进行族组分分离，具体步骤如下：
1、称取约0.05g样品于编好号的50ml具塞三角瓶中，在不断摇荡下加入30ml正已烷，放置12小时，沉淀沥青质。
2、用塞有脱脂棉的短颈漏斗过滤沥青质，用100ml三角瓶承接滤液，以正已烷洗涤三角瓶及脱脂棉至滤液无色为止。滤液用旋转蒸发器蒸馏浓缩3～5ml。
3、换上恒重的称量瓶，用氯仿溶解三角瓶及漏斗中脱脂棉上的沥青质，洗涤至滤液无色，挥干溶剂。
4、层析柱应安装在10～30℃的通风柜中，在层析柱底部填塞少量脱脂棉，先加入3g硅胶，再加入2g氧化铝，轻击柱壁，使吸附剂填充均匀，并立即加入6ml正已烷润湿柱子。
5、润湿柱子的正已烷液面接近氧化铝层顶部界面时，将样品浓缩液(3～5ml)转入层析柱，以每次5ml正已烷共6次淋洗饱和烃，用恒重好的称量瓶承接饱和烃馏分。
6、当最后一次5ml正已烷淋洗液液面接近氧化铝层顶部界面时，以每次5mL 2：1的二氯甲烷：正已烷混合溶剂共4次淋洗芳香烃。当第一次5ml二氯甲烷与正已烷混合溶剂流进柱内3ml时(原油样为2ml)，取下承接饱和烃的称量瓶，换上承接芳香烃的称量瓶。
7、在最后一次5ml二氯甲烷与正已烷混合溶剂液面接近氧化铝层顶部界面时，先用10ml无水乙醇，后用10ml氯仿淋洗非烃。当无水乙醇流进柱内3ml时，取下承接芳香烃的称量瓶，换上承接非烃的称量瓶。
8、将载物称量瓶中的溶剂在不超过40℃的条件下挥发至近干。
9、载物称量瓶置于在真空干燥箱40℃、真空度0.04MPa下保持30min后，取出置于干燥器中30min，称量，记录载物称量瓶量。重复上述条件操作3次，取最后的称量值。
将原油与沥青的饱和烃进行气相色谱—质谱分析。
图1为原油与烃源岩沥青饱和烃的总离子流对比图，图2为原油与烃源岩沥青饱和烃的m/z＝191质谱对比图，图3为原油与烃源岩沥青饱和烃的m/z＝217质谱对比图。
通过油源对比发现，原油与长7段烃源岩有关。其中，对比图1中的原油与源岩总离子流图，发现原油与沥青都是前锋型且Apr/APh(姥鲛烷/植烷)的值均大于1(两者误差约为4.7％)；对比图2中的原油与烃源岩沥青饱和烃的m/z＝191质谱图，发现原油与沥青ATs/ATm(Ts：18(H)-22,29,30-三降藿烷Tm：17(H)-22,29,30-三降藿烷)和A17α(H),21β(H)-藿烷/A17β(H),21α(H)-莫烷的值都较大(两者误差约为7.6％)，反应了较高的成熟度，而较低的伽马蜡烷则反应了沉积环境盐度较低；对比图3中的原油与烃源岩沥青饱和烃的m/z＝217质谱图，发现原油与沥青C27、C28、C29规则甾烷构型为“L”型，可知原油来自于长7段烃源岩。由此推断，长7段页岩烃源岩为排烃源岩。
(2)排烃源岩划分
根据排烃源岩界限值确定的基本原理，制作区长7段烃源岩有机碳(TOC)含量与总烃含量(HC)的关系曲线，如图4所示，图4显示了大致的正相关关系，即随有机碳含量增大，总烃含量HC含量也增大，但当有机碳含量增加到一定值后，大量的总烃含量HC数据点偏离了相关变化趋势，即在有机碳含量较高时，很多样品的总烃含量HC相对于有机碳含量降低了，有机碳含量相对于HC则增加了，这种变化特征的直接原因就是烃源岩生成的部分烃类排出了。
为了更直观地展示总烃含量(HC)与有机碳(TOC)含量的变化关系，绘制总烃转化率(HC/TOC，10-4)与有机碳(TOC)含量的关系图，如图5所示，其中的HC表示单位质量有机碳对应的总烃量，相当于烃源岩残余生烃转化率。在相同有机碳含量条件下，其值越高，表示排烃越少。随着有机碳含量增加，总烃含量HC先增后降的特征极为显著。降低部分就预示了烃源岩生成的油气排出了烃源岩。图5中随着有机碳(TOC)含量增加，总烃含量HC由增加而开始降低时对应的有机碳(TOC)含量值即为排烃源岩的有机碳含量界限值。研究区的该界限值大致为1.5％。其意义在于当长7段烃源岩有机碳含量超过1.5％后才能成为排烃源岩；有机碳含量低于1.5％，则难以形成工业性油气藏，不是排烃源岩。延长组的油页岩有机碳含量都远高于1.5％，所以，油页岩均为排烃源岩，但泥岩有机碳含量总体偏低一些，只有部分可以达到排烃源岩标准。
由于不同盆地不同层位烃源岩的沉积环境、矿物与有机质性质组成等都有所不同，所以其排烃源岩的有机碳含量界限值也不同，因此，可以采用本发明提供的方法确定排烃源岩的有机碳含量界限值。

Claims (1)

1.一种排烃源岩的界定方法，包括如下步骤：
(1)采集工业油气藏的原油样品和所述工业油气藏的不同层位的烃源岩样品；
(2)所述烃源岩样品经粉碎后进行抽提，得到沥青样品；
所述烃源岩样品经粉碎后过80目～120目筛进行筛样；
所述抽提为索氏抽提法；
所述索氏抽提法采用的溶剂为氯仿；
所述抽提的时间为48小时～72小时；
(3)对所述所述沥青样品进行族组分分离，并确定有机碳含量和总烃含量；
所述族组分分离的方法为族组分柱层析分析方法；
(4)对所述原油样品和所述沥青样品中的饱和烃进行气相色谱—质谱分析；
(5)对比所述原油样品和所述沥青样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰；当所述沥青样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰与所述原油样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰的峰型分布一致时，所述沥青样品所对应的层位烃源岩确认为生成并排出原油的烃源岩层位；
所述生物标志物为甾烷、藿烷、烷烃和伽玛蜡烷中至少一种；
所述甾烷为C27甾烷、C28甾烷和C29甾烷中至少一种；
所述藿烷为18α(H)-22,29,30-三降藿烷、17α(H)-22,29,30-三降藿烷、17α(H),21β(H)-藿烷和17β(H),21α(H)-莫烷中至少一种；
所述烷烃为姥鲛烷和/或植烷；
计算所述沥青样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰和所述原油样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰中下述指标：
1)Apr/APh，式中，Apr表示姥鲛烷的质谱峰的峰面积，APh表示植烷的质谱峰的峰面积；
2)Aααα-C29(20S)/A(20S+20R)C29，式中，Aααα-C29(20S)表示ααα-C29(20S)甾烷的质谱峰的峰面积，A(20S+20R)C29表示C29(20S)甾烷和C29(20R)甾烷的质谱峰的峰面积之和；
3)A伽玛蜡烷，即所述伽玛蜡烷的质谱峰的峰面积；
4)ATs/ATm，式中，ATs表示18α(H)-22,29,30-三降藿烷的质谱峰的峰面积，ATm表示17α(H)-22,29,30-三降藿烷的质谱峰的峰面积；
5)A17α(H),21β(H)-藿烷/A17β(H),21α(H)-莫烷，A17α(H),21β(H)-藿烷表示17α(H),21β(H)-藿烷的质谱峰面积，A17β(H),21α(H)-莫烷表示17β(H),21α(H)-莫烷的质谱峰面积；
对比所述沥青样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中的生物标志物的质谱峰和所述原油样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰的1)-5)中至少一种指标，当1)-5)中至少一种值的误差不超过10％时，即确认所述沥青样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰与所述原油样品中的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰一致；
(6)以所述生成并排出原油的烃源岩层位所对应的所述沥青样品的有机碳含量为横坐标，以所述生成并排出原油的烃源岩层位所对应的所述沥青样品的总烃转化率为纵坐标，制作关系曲线；所述关系曲线中的转折点所对应的横坐标即为排烃源岩的有机碳含量界限值；
所述总烃转化率为所述生成并排出原油的烃源岩层位所对应的所述沥青样品的总烃含量与有机碳含量的比值。
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