CN105738508A - 剔除外来烃影响的裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征分析方法。包括如下步骤：采集裂缝型页岩油油藏的烃源岩样品；烃源岩样品经粉碎后进行抽提，得到沥青样品；烃源岩样品经所述抽提后的样品进行生烃热模拟实验，得到热模拟生成烃类样品；对沥青样品和热模拟生成烃类样品进行族组分分离，收集饱和烃；对沥青样品和热模拟生成烃类样品中的饱和烃进行气相色谱—质谱分析；对比沥青样品和热模拟生成烃类样品的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰，将沥青样品的饱和烃地化特征和热模拟生成烃类样品的饱和烃地化特征进行比较，分析分析方法的可行性。本发明解决了在裂缝型油气藏中，由于外来烃类对烃源岩的污染而影响烃源岩地化特征分析的问题。

Description

剔除外来烃影响的裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征分析方法

技术领域

本发明涉及一种剔除外来烃影响的裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征分析方法，属于有机地球化学技术领域。

背景技术

目前国内外学者对裂缝型油藏烃源岩有机地化特征仅仅只是对烃源岩抽提的可溶有机质(沥青)进行地化特征分析，没有考虑到外来运移烃类对源岩的影响。如果裂缝型油藏烃源岩中有外来烃类储集其中，则在对烃源岩地化特征研究中，容易造成偏差甚至错误。因此，需要提供一种能够剔除外来烃影响的裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征分析方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种剔除外来烃影响的裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征分析方法，本发明方法针对现行裂缝型页岩油油藏烃源岩有机地球化学特征分析的偏差甚至错误，提供了一种能准确分析烃源岩有机地球化学特征的方法。

本发明所提供的裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征分析方法，包括如下步骤：

(1)采集裂缝型页岩油油藏的烃源岩样品；

(2)所述烃源岩样品经粉碎后进行抽提，得到沥青样品；

(3)所述烃源岩样品经所述抽提后的样品进行生烃热模拟实验，得到热模拟生成烃类样品；

(4)对所述沥青样品和所述热模拟生成烃类样品进行族组分分离，收集饱和烃；

(5)对所述沥青样品和所述热模拟生成烃类样品中的饱和烃进行气相色谱—质谱分析；

(6)对比所述沥青样品和所述热模拟生成烃类样品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热模拟生成烃类样品的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰峰型分布一致时，所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩确认没有受到外来烃类污染，则所述沥青样品所反映的有机地球化学特征即为所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征；反之，所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩确认受到外来烃污染，则所述热模拟生成烃类样品所反映的有机地球化学特征即为裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征；

所述生物标志物为甾烷、藿烷、烷烃、胡萝卜烷和伽玛蜡烷中至少一种，所述生物标志物主要用于反映有机质来源、沉积环境以及地质年代等参数。

所述的有机地球化学特征分析方法中，所述有机地球化学特征指的是生物标志物在谱图上所呈现的特征，本发明中主要指烃源岩中的饱和烃、芳烃中的分子标志物所指示的地球化学特征。

所述的有机地球化学特征分析方法中，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。

所述的有机地球化学特征分析方法中，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。

所述的有机地球化学特征分析方法中，步骤(3)中，所述生烃热模拟实验在封闭体系中的高压釜中进行，如采用高温高压热模拟装置RML-1型，收集的液体烃类即为所述热模拟生成烃类样品，不包括抽提可溶有机物；

在所述高压釜中添加水，水的添加量一般为1-3mL，具体根据样品的含量来确定。

所述生烃热模拟实验在20℃～340℃的温度下进行18～24小时。

所述的有机地球化学特征分析方法中，步骤(4)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。

所述的有机地球化学特征分析方法中，步骤(6)中，所述甾烷具体可为C₂₇甾烷、C₂₈甾烷和C₂₉甾烷中至少一种；

所述烷烃为姥鲛烷和/或植烷；

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；

所述胡萝卜烷为β-胡萝卜烷和/或γ-胡萝卜烷。

所述的有机地球化学特征分析方法中，步骤(6)中，所述“生物标志物的主要质谱峰峰型分布一致”指的是反映有机质来源、沉积环境及地质年代等的生物标志物的质谱峰的吸收峰位置、峰型和峰面积一致。

所述的有机地球化学特征分析方法中，步骤(6)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热模拟生成烃类样品的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰中下述指标：

1)A_C27甾烷/A_{C27甾烷+C28甾烷+C29甾烷}，式中，A_C27甾烷表示C₂₇甾烷的质谱峰的峰面积，A_{C27 甾烷+C28甾烷+C29甾烷}表示C₂₇甾烷、C₂₈甾烷和C₂₉甾烷的质谱峰的总峰面积；

2)A_C29甾烷/A_{C27甾烷+C28甾烷+C29甾烷}，式中，A_C29甾烷表示C₂₉甾烷的质谱峰的峰面积，A_{C27甾烷+C28甾烷+C29甾烷}表示C₂₇甾烷、C₂₈甾烷和C₂₉甾烷的质谱峰的总峰面积；

3)A_pr/A_Ph，式中，A_pr表示姥鲛烷的质谱峰的峰面积，A_Ph表示植烷的质谱峰的峰面积；

4)A_{β-胡萝卜烷}/A_{β-胡萝卜烷+γ-胡萝卜烷}，式中，A_{β-胡萝卜烷}表示β-胡萝卜烷的质谱峰的峰面积，A_{β- 胡萝卜烷+γ-胡萝卜烷}表示β-胡萝卜烷和γ-胡萝卜烷的质谱峰的总峰面积；

5)A_Ts/A_Tm，式中，A_Ts表示18α(H)-22,29,30-三降藿烷的质谱峰的峰面积，A_Tm表示17α(H)-22,29,30-三降藿烷的质谱峰的峰面积；

6)A_伽玛蜡烷，即所述伽玛蜡烷的质谱峰的峰面积；

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热模拟生成烃类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)-6)中至少一种指标，当1)-6)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热模拟生成烃类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，所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩确认没有受到外来烃类污染，则所述沥青样品所反映的有机地球化学特征即为所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征；反之，所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩确认受到外来烃污染，则所述热模拟生成烃类样品所反映的有机地球化学特征即为所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征。

本发明有机地球化学特征分析方法基于如下原理：目前烃源岩常规的研究方法是直接对烃源岩进行抽提，对抽提物进行族组分分离，并对分离出的饱和烃进行GC-MS分析。然而，由于裂缝型页岩油油藏中含有大量的裂缝，并且有大量油气储集其中，因此并不能明确储集的油气是来自于烃源岩本身生成的，或者是外来烃运移过来的，因此，需要对烃源岩热模拟生成的油气与抽提出的沥青进行有机地球化学特征对比，借此来说明储集在裂缝中的油气是否为烃源岩自身生成的，如果是，则说明沥青反映的有机地化特征为裂缝型油藏烃源岩的有机地球化学特征，沥青所反映的所有有机地球化学特征均为烃源岩特征，反之，则说明热模拟生成烃类所反映的地球化学特征(除去成熟度特征)为烃源岩的有机地化特征。

使用本发明方法时，仅仅只针对裂缝型页岩油油藏的烃源岩有机地化特征分析。

本发明首次提供了裂缝型页岩油油藏的烃源岩有机地化特征分析方法，具有如下优点：

1、本发明充分考虑了常规有机地化分析方法对页岩油烃源岩分析的局限性，通过对方法的改进，更加准确的对裂缝型页岩油油藏烃源岩进行了分析；

2、本发明所用有机地化数据为常规测试数据，在实际研究中容易收集整理，从图像上来说更加直观的阐述了烃源岩是否遭受了外来烃的污染；

3、本发明综合利用了沥青和热模拟生成烃的有机地化特征，提高了裂缝型页岩油油藏烃源岩有机地化特征分析的可信度。

本发明的分析方法解决了目前炙手可热的裂缝型页岩油烃源岩的有机地化特征的分析，相较于常规的分析方法，具有更高的可信度，对指导页岩油的勘探提供了重要的技术支持。

附图说明

图1为艾克1井和风南7井的沥青与热模拟生成烃的饱和烃总离子流图。

图2为艾克1井和风南7井的沥青与热模拟生成烃的饱和烃的m/z＝191质谱对比图。

图3为艾克1井和风南7井的沥青与热模拟生成烃的饱和烃的m/z＝217质谱对比图。

图4为艾克1井和风南7井的沥青与热模拟生成烃的饱和烃的m/z＝125质谱对比图。

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。

以准噶尔盆地二叠统风城组和吉木萨尔组页岩烃源岩为例。

准噶尔盆地的页岩油主要产自二叠统风城组和吉木萨尔组裂缝型页岩油油藏，两段烃源岩厚度均较大，因此，造成了烃源岩有机地化特征的不均一性，某些深度的烃源岩可能遭受了外来烃类的污染。另外，两段烃源岩均处于生油窗范围，都能大量生成油气，由此可见，如何提高烃源岩的有机地化特征的可信度变得非常重要。

本发明就二叠统裂缝型页岩油油藏的烃源岩有机地化特征分析方法为例来说明本发明的分析方法。

(1)生烃热模拟

采集准噶尔盆地二叠统风城组和吉木萨尔组裂缝型页岩油油藏的烃源岩样品。烃源岩样品经过粉碎后过100目筛进行筛样，然后经过索氏抽提72h(氯仿)后得到沥青，将抽提后的样品，进行高压釜生烃热模拟实验，具体步骤如下：

1)、进样

将经过碎样与氯仿抽提处理后的25g样品放入高压反应釜中，加入2.5mL左右的蒸馏水，密封高压反应釜。

2)、高压釜升温、恒温

利用温控装置将反应釜温度从室温(20℃)程序升温(1℃/min)至340℃，然后恒温24h。

3)、实验产物收集、计量

将高压反应釜的温度降至室温，打开反应釜，利用实验设备自带的产物收集装置收集液态产物。

上述热模拟实验装置、实验条件、方法以及产物的分离、收集与计量均采用国际统一标准。

(2)有机地化特征对比

将烃源岩抽提产物沥青与热模拟生成的烃类进行族组分分离，并对分离出来的饱和烃进行气相色谱—质谱分析，其中，图1为艾克1井和风南7井的沥青与热模拟生成烃的饱和烃总离子流图，图2为艾克1井和风南7井的沥青与热模拟生成烃的饱和烃的m/z＝191质谱对比图，图3为艾克1井和风南7井的沥青与热模拟生成烃的饱和烃的m/z＝217质谱对比图，图4为艾克1井和风南7井的沥青与热模拟生成烃的饱和烃的m/z＝125质谱对比图。

通过沥青与热模拟生成烃的色谱—质谱图可以发现，艾克1井的烃源岩沥青与热模拟生成烃的质谱峰峰型分布差异大，说明烃源岩被外来烃类污染；而风南7井的烃源岩与热模拟生成烃的质谱峰峰型分布一致，说明烃源岩未被外来烃类污染。

其中，对比图1中的艾克1井的沥青与热模拟生成烃的饱和烃总离子流图，发现沥青的总离子流图为前锋型，最高碳数为C₁₈，A_Pr/A_Ph(姥鲛烷/植烷)略大于1，热模拟生成烃的总离子流图也为前锋型，最高碳数为C₂₃，A_Pr/A_Ph(姥鲛烷/植烷)略大于1，但碳数分布范围比沥青广；而风南7井的沥青与热模拟生成烃的总离子流图均为前锋型，碳数分布一致，A_Pr/A_Ph(姥鲛烷/植烷)略小于1(两者误差约为3.7％)。

对比图2中的艾克1井的沥青与热模拟生成烃的m/z＝217质谱对比图，发现沥青的m/z＝217色谱图C₂₇、C₂₈、C₂₉甾烷呈反“厂”型，且C₂₇甾烷含量高于C₂₉甾烷含量，热模拟生成烃的m/z＝217色谱图C₂₇、C₂₈、C₂₉甾烷呈反“V”型，且C₂₇甾烷含量略高于C₂₉甾烷含量；而风南7井的沥青与热模拟生成烃的m/z＝217色谱图中，C₂₇、C₂₈、C₂₉甾烷都呈“厂”型，且C₂₇甾烷含量都低于C₂₉甾烷含量(两者误差约为6.2％)。

对比图3中的艾克1井的沥青与热模拟生成烃的m/z＝191质谱对比图，发现沥青的m/z＝191色谱图中Ts/Tm略大于1，伽马蜡烷的含量也偏低，热模拟生成烃的m/z＝191色谱图中Ts/Tm远小于1，伽马蜡烷的含量也较高；而风南7井的沥青与热模拟生成烃的m/z＝191色谱图中Ts/Tm都远小于1，伽马蜡烷的含量也都较高(两者误差约为6.6％)。

对比图4中的艾克1井的沥青与热模拟生成烃的m/z＝125质谱对比图，发现沥青的m/z＝125色谱图中，β-胡萝卜烷/(β-胡萝卜烷+γ-胡萝卜烷)的比值接近0.5，热模拟生成烃的m/z＝191色谱图中，β-胡萝卜烷/(β-胡萝卜烷+γ-胡萝卜烷)的比值接近0.9；而风南7井的沥青与热模拟生成烃的m/z＝125色谱图中，β-胡萝卜烷/(β-胡萝卜烷+γ-胡萝卜烷)的比值都接近0.75(两者误差约为8.5％)。

因此，可以确定艾克1井的沥青与热模拟生成烃的有机地化特征不一致，即烃源岩受到了外来烃类的污染，其热模拟生成烃的有机地化特征为烃源岩的有机地化特征；而风南7井的沥青与热模拟生成烃的有机地化特征一致，即烃源岩没有受到外来烃类的污染，其沥青的有机地化特征为烃源岩的有机地化特征。

本发明通过多个盆地裂缝型油藏烃源岩地化特征研究，总结出了以下烃源岩地化特征分析理论：经过抽提之后的烃源岩，已经将可能含有的外来烃类排出干净，而生烃热模拟生成的烃类虽然在成熟度上可能与原始烃源岩特征有一定增大，但是反映其有机质来源、沉积环境以及地质年代等参数指标(C₂₇、C₂₈、C₂₉甾烷的相对含量分布、姥鲛烷/植烷、胡萝卜烷和伽马蜡烷等)变化不大，并通过对比沥青饱和烃与热模拟生成烃类饱和烃的参数，可以判断出裂缝型油藏烃源岩是否遭受到外来烃类影响，并能准确得出烃源岩有机地球化学特征。

由于在研究裂缝型页岩油油藏烃源岩有机地化特征的时候无法判断烃源岩是否遭受到了外来运移烃类的污染，因此，可以采用本发明提供的方法确定烃源岩的有机地化特征。

Claims (7)

1.一种裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征分析方法，包括如下步骤：

(1)采集裂缝型页岩油油藏的烃源岩样品；

(2)所述烃源岩样品经粉碎后进行抽提，得到沥青样品；

(3)所述烃源岩样品经所述抽提后的样品进行生烃热模拟实验，得到热模拟生成烃类样品；

(4)对所述沥青样品和所述热模拟生成烃类样品进行族组分分离，收集饱和烃；

(5)对所述沥青样品和所述热模拟生成烃类样品中的饱和烃进行气相色谱—质谱分析；

(6)对比所述沥青样品和所述热模拟生成烃类样品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热模拟生成烃类样品的饱和烃的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰峰型分布一致时，所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩确认没有受到外来烃类污染，则所述沥青样品所反映的有机地球化学特征即为所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征；反之，所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩确认受到外来烃污染，则所述热模拟生成烃类样品所反映的有机地球化学特征即为裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征；

所述生物标志物为甾烷、藿烷、烷烃、胡萝卜烷和伽玛蜡烷中至少一种。

2.根据权利要求1所述的有机地球化学特征分析方法，其特征在于：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。

3.根据权利要求1或2所述的有机地球化学特征分析方法，其特征在于：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为氯仿；

所述抽提的时间为48小时～72小时。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的有机地球化学特征分析方法，其特征在于：步骤(3)中，所述生烃热模拟实验在封闭体系中的高压釜中进行；

在所述高压釜中添加水；

所述生烃热模拟实验在20℃～340℃的温度下进行18～24小时。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的有机地球化学特征分析方法，其特征在于：步骤(4)中，所述族组分分离的方法为族组分柱层析分析方法。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的有机地球化学特征分析方法，其特征在于：步骤(6)中，所述甾烷为C₂₇甾烷、C₂₈甾烷和C₂₉甾烷中至少一种；

所述烷烃为姥鲛烷和/或植烷；

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；

所述胡萝卜烷为β-胡萝卜烷和/或γ-胡萝卜烷。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的有机地球化学特征分析方法，其特征在于：步骤(6)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热模拟生成烃类样品的气相色谱—质谱图中生物标志物的质谱峰中下述指标：

1)A_C27甾烷/A_{C27甾烷+C28甾烷+C29甾烷}，式中，A_C27甾烷表示C₂₇甾烷的质谱峰的峰面积，A_{C27 甾烷+C28甾烷+C29甾烷}表示C₂₇甾烷、C₂₈甾烷和C₂₉甾烷的质谱峰的总峰面积；

2)A_C29甾烷/A_{C27甾烷+C28甾烷+C29甾烷}，式中，A_C29甾烷表示C₂₉甾烷的质谱峰的峰面积，A_{C27甾烷+C28甾烷+C29甾烷}表示C₂₇甾烷、C₂₈甾烷和C₂₉甾烷的质谱峰的总峰面积；

3)A_pr/A_Ph，式中，A_pr表示姥鲛烷的质谱峰的峰面积，A_Ph表示植烷的质谱峰的峰面积；

4)A_{β-胡萝卜烷}/A_{β-胡萝卜烷+γ-胡萝卜烷}，式中，A_{β-胡萝卜烷}表示β-胡萝卜烷的质谱峰的峰面积，A_{β- 胡萝卜烷+γ-胡萝卜烷}表示β-胡萝卜烷和γ-胡萝卜烷的质谱峰的总峰面积；

5)A_Ts/A_Tm，式中，A_Ts表示18α(H)-22,29,30-三降藿烷的质谱峰的峰面积，A_Tm表示17α(H)-22,29,30-三降藿烷的质谱峰的峰面积；

6)A_伽玛蜡烷，即所述伽玛蜡烷的质谱峰的峰面积；

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热模拟生成烃类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)-6)中至少一种指标，当1)-6)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热模拟生成烃类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，所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩确认没有受到外来烃类污染，则所述沥青样品所反映的有机地球化学特征即为所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征；反之，所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩确认受到外来烃污染，则所述热模拟生成烃类样品所反映的有机地球化学特征即为所述裂缝型页岩油油藏的烃源岩的有机地球化学特征。