CN112179806A - 评价烃源岩生烃潜力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气地球化学技术领域，涉及一种评价烃源岩生烃潜力的方法。该方法包括以下步骤：S1.选取烃源岩，获取所述烃源岩的总有机碳量；S2.分离所述烃源岩中的多个有机显微组分，获取所述烃源岩中的每一个有机显微组分；S3.对所述每一个有机显微组分进行岩石热解实验，获取所述每一个有机显微组分的生烃潜量；S4.计算所述每一个有机显微组分在所述多个有机显微组分中的比例；S5.计算所述每一个有机显微组分的生烃潜量与其在所述多个有机显微组分中的比例的乘积之和，与所述烃源岩的总有机碳量的乘积，即为所述烃源岩的生烃潜量。该方法操作简单，快速，适合大批样品进行筛选。
Description
技术领域
本发明属于油气地球化学技术领域，更具体地，涉及一种评价烃源岩生烃潜力的方法。
背景技术
烃源岩是指在自然环境下，曾经生成并排出过足以形成商业性油气聚集数量烃类的任一种细粒沉积物。从原理上来说，任一岩石或多或少均含有有机质，因而均具有生成一定数量油气的能力。然而，并非所有含有有机质的岩石都是烃源岩，只有对成藏做出过贡献的岩石才能被称为烃源岩。当对一个未勘探区域进行早期地球化学研究时，人们往往事先并不知道该地区的地层是否已经生成并排出过商业性的油气，但仍然将该研究称为烃源岩评价。
烃源岩评价通常包括烃源岩地球化学特征评价，例如烃源岩中有机质的丰度、烃源岩的类型、烃源岩的成熟度，以及烃源岩生烃能力的定量评价，例如烃源岩的生烃强度、生烃量和排烃强度等。
烃源岩生烃量的评价一般采用热解法、“氯仿沥青A法”、以及模拟实验计算生烃量等方法。现有文献1(中国古生界海相烃源岩生烃潜力评价标准和方法，陈建平等，地质学报，2012年07期)公开，按照岩石热解生烃潜力来衡量，泥岩/页岩与碳酸盐作为有效烃源岩的有机质丰度下限没有本质区别，其有机碳含量必须大于0.5％；对于元古宇一下古生界海相烃源岩，达到中等生烃潜力的有机碳含量必须大于0.75％，好烃源岩的有机碳含量必须大于1.5％，很好烃源岩的有机碳含量大于2％，有机碳含量大于4％的属于极好的烃源岩；上古生界海相泥岩各级烃源岩相应的有机碳界线值高于下古生界泥岩。
现有文献2(评价煤成烃源岩潜力的一种新方法——标准壳质化指数方法，吴大茂等，天然气工业，1996年7月，第16卷第4期)公开，可以通过研究某一层位未成熟或低成熟烃源岩有机显微组分组成及其生烃潜力，确定出各种组分之间生烃潜力的比例关系，统一以壳质组生烃潜力为标准，从而得到评价烃源岩原始生烃潜力的综合性指标，即标准壳质化指数(MEI)。该方法的实质是将源岩中所有各种显微组分依其原始生烃潜力这算成壳质组分的相当百分含量。在此基础上对于较高演化阶段的烃源岩，只要获得各种显微组分百分含量的统计数据，便可以计算出MEI值，从而对其原始生烃潜力进行估算。
现有文献3(源岩生烃潜力的有机岩石学评价方法，王铁冠等，石油学报，1994年10月，第15卷第4期)根据干酪根和有机显微组分在源岩中的含量和“富氢组分/贫氢组分”值，结合镜质体反射率和源岩厚度等其他参数进行评价。
现有文献4(海相碳酸盐烃源岩生烃潜力模糊评价方法，熊德明等，西南石油大学学报(自然科学版)，2015年8月，第37卷第4期)利用模糊评价法对海相碳酸盐岩样品进行了生烃评价，从有机质丰度、类型、成熟度和生烃过程等几个方面，设立目标烃源岩参数的权重，用层次分析法和模糊数学，建立了综合评价模型。
上述方法均是针对烃源岩的单一指标进行判定，需要对每一个烃源岩样品进行大量的分析测试工作，或者是对烃源岩的定性评价或相对优劣的评价，或者对烃源岩的组分划分不够细致。
发明内容
本发明的目的是提供一种根据烃源岩中显微组分的组成评价烃源岩生烃潜力的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种评价烃源岩生烃潜力的方法。该方法包括以下步骤：
S1.选取烃源岩，获取所述烃源岩的总有机碳量；
S2.分离所述烃源岩中的多个有机显微组分，获取所述烃源岩中的每一个有机显微组分；
S3.对所述每一个有机显微组分进行岩石热解实验，获取所述每一个有机显微组分的生烃潜量；
S4.计算所述每一个有机显微组分在所述多个有机显微组分中的比例；
S5.计算所述每一个有机显微组分的生烃潜量与其在所述多个有机显微组分中的比例的乘积之和，与所述烃源岩的总有机碳量的乘积，即为所述烃源岩的生烃潜量。
具体地，所述多个有机显微组分近似于所述烃源岩中所有有机显微组分，即用多个有机显微组分表征烃源岩中所有有机显微组分；多个显微组分在所述烃源岩中所有有机显微组分的比例大于或等于90％，例如95％或98％。
具体地，所述有机显微组分包括：树脂体、角质体、层状藻类体、葡萄球藻、以及镜质体。
具体地，在步骤S2中，所述分离所述烃源岩中的多个有机显微组分的方法包括：手选法、筛选法、比重法、以及静电法中的至少一种。
具体地，在步骤S2中，所述分离所述烃源岩中的多个有机显微组分的方法包括以下步骤：
首先利用手选法将所述烃源岩中肉眼可见的有机显微组分挑选出来；
将手选法挑选后的所述烃源岩中的剩余部分进行干酪根制备；
将制备的干酪根碾碎成100目以下的粉末样品，利用比重法对所述粉末样品中的有机显微组分进行逐一分离。
更具体地，干酪根按照《GBT 19144-2010沉积岩中干酪根分离方法》制备。
更具体地，所述比重法所使用的密度液为偏钨酸铁与乙醇的混合液，或者偏钨酸铁、乙醇以及水的混合液；
所述利用比重法对所述粉末样品中的有机显微组分进行逐一分离包括以下步骤，增加偏钨酸铁密度液中的含量，使得密度液的密度梯度增加，从而将干酪根中的有机显微组分按照有机显微组分的密度由轻到重逐一分离出来，再对分离出来的每一种显微组分进行收集、清洗和干燥，获取所述粉末样品中的每一个有机显微组分。
具体地，在步骤S3中，所述生烃潜量为可溶烃含量和热解烃含量，或者热解烃含量；在所述岩石热解实验中，检测所述烃源岩的可溶烃含量的热解温度为室温～300℃，检测所述烃源岩的热解烃含量的热解温度为300℃～650℃。
具体地，步骤S3还包括：获取所述每一个有机显微组分在岩石热解实验中产生的生烃产物的特征；
所述方法还包括：S6.结合所述烃源岩的生烃潜量和生烃产物的特征，对所述烃源岩的生烃潜力进行评价。
具体地，步骤S3还包括：对所述每一个有机显微组分进行氢指数和/或氧指数分析，获取所述每一个有机显微组分的氢指数和/或氧指数；
步骤S5还包括：计算所述每一个有机显微组分的氢指数和/或氧指数与其在所述多个有机显微组分中的比例的乘积之和，与所述烃源岩的总有机碳量的乘积，即为所述烃源岩的氢指数和/或氧指数；
所述方法还包括：S7.根据所述烃源岩的生烃潜量、以及氢指数和/或氧指数对所述烃源岩的生烃潜力进行评价。
具体地，步骤S3还包括：对所述每一个有机显微组分进行红外光谱分析，获取每一个有机显微组分中多个官能团的特征；
步骤S7还包括：所述烃源岩的生烃潜量、氢指数和/或氧指数结合所述每一个有机显微组分中多个官能团的特征，确定所述每一个有机组分的类型。
更具体地，多个官能团包括：碳碳单键、碳碳双键、苯环、碳氧双键、以及含支链碳碳键。
具体地，步骤S4为利用所述每一个有机显微组分在所述多个有机显微组分中的面积比例，计算所述每一个有机显微组分在所述多个有机显微组分中的质量分数。
具体地，所述烃源岩的总有机碳量(TOC)为大于或等于5％，所述烃源岩的成熟度为小于或等于0.6％。
本发明提供的评价烃源岩生烃潜力的方法，对制备出每一个显微组分的生烃潜量进行评价，再根据烃源岩中每一个显微组分占多个显微组分的比例来计算烃源岩的生烃潜量，该方法操作简单，快速，适合大批样品进行筛选。
本发明提供的评价烃源岩生烃潜力的方法能够直接表征低成熟阶段的烃源岩的生烃潜力。
本发明提供的评价烃源岩生烃潜力的方法通过多个地球化学特征参数，如烃源岩的生烃潜量、氢指数、氧指数，对烃源岩的生烃潜力进行评价。
本发明提供的评价烃源岩生烃潜力的方法不仅适用于对低熟阶段的烃源岩，还适用于地表或浅部风化烃源岩或者中高成熟阶段的烃源岩。
本发明提供的评价烃源岩生烃潜力的方法，先对肉眼可见的有机显微组分进行手选，再利用比重法对剩余的有机显微组分采用干酪根分离方法进行分离，避免氧化性的强酸，例如硝酸和过氧化酸，破坏有机质，而影响测定有机显微组分的生烃潜量。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
实施例1
本实施例提供一种评价烃源岩生烃潜力的方法。该方法包括以下步骤：
101)选取烃源岩，获取所述烃源岩的总有机碳量(TOC)。
102)首先利用手选法将所述烃源岩中肉眼可见的有机显微组分挑选出来；将手选法挑选后的所述烃源岩中的剩余部分进行干酪根制备；将制备的干酪根碾碎成100目以下的粉末样品，密度液为偏钨酸铁与乙醇的混合液；增加偏钨酸铁密度液中的含量，使得密度液的密度梯度增加，从而将干酪根中的有机显微组分按照有机显微组分的密度由轻到重逐一分离出来，再对分离出来的每一种显微组分进行收集、清洗和干燥，获取所述粉末样品中的每一个有机显微组分，获取所述烃源岩中的每一个有机显微组分。
103)对所述每一个有机显微组分进行岩石热解实验，热解温度为300℃～650℃，获取所述每一个有机显微组分的生烃潜量；获取所述每一个有机显微组分在岩石热解实验中产生的生烃产物的特征；对所述每一个有机显微组分进行氢指数和氧指数分析，获取所述每一个有机显微组分的氢指数和氧指数；获取所述每一个有机显微组分在岩石热解实验中产生的生烃产物的特征。
104)利用所述每一个有机显微组分在所述多个有机显微组分中的面积比例，计算所述每一个有机显微组分在所述多个有机显微组分中的质量分数。
105)计算所述每一个有机显微组分的生烃潜量与其在所述多个有机显微组分中的面积比的乘积之和，与所述烃源岩的总有机碳量的乘积，即为所述烃源岩的生烃潜量；计算所述每一个有机显微组分的氢指数和/或氧指数与其在所述多个有机显微组分中的面积比的乘积之和，与所述烃源岩的总有机碳量的乘积，即为所述烃源岩的氢指数和氧指数。
106)根据所述烃源岩的生烃潜量、氢指数和氧指数对所述烃源岩的生烃潜力进行评价，并且结合生烃产物的特征，对所述烃源岩的生烃潜力进行评价，详见表1。
表1有机质类型和烃源岩等级划分表
| 有机质类型 | 烃源岩分级 | S1+S2(mg/g) | HI |
| I | 腐泥型 | >20 | >600 |
| II | 腐植腐泥型 | 6-20 | 400-600 |
| II | 腐泥腐植型 | 2-6 | 200-400 |
| III | 腐植型 | <2 | <120 |
实施例2
利用实施例1提供的评价烃源岩生烃潜力的方法，以中国东部某盆地第三系油页岩H5为实验对象，该油页岩的TOC为5.07％，成熟度约为0.5％。
步骤一、单种显微组分的制备。
(1)样品选择及前处理：选择某富含层状藻类体的油页岩样品A1(TOC＝24％，有机质中层状藻类体含量大于81％)、树脂体煤A2(TOC约70％，肉眼可见颗粒状树脂体、镜质体普遍分布)、角质体煤A3(TOC约33.8％，角质体与镜质体成层分布)、富含葡萄球藻样品A4(TOC约11.8％)等样品分别进行单种显微组分的富集。
(2)样品分离方法：因为树脂体肉眼可见，因此采用手选法进行分离。层状藻类体、镜质体和角质体等需要去除矿物，采用比重法进行分离。
(3)比重法分离：按照《GBT 19144-2010沉积岩中干酪根分离方法》对上述样品进行干酪根制备。制备好的干酪根用玛瑙碾钵碾碎至100目，待用。葡萄球藻的密度通常为1.06～1.08g/cm3，层状藻类体的密度范围通常为1.12～1.14g/cm3，角质体的密度范围通常为1.2～1.22g/cm3，镜质体的密度范围通常为1.28～1.30g/cm3。密度液为偏钨酸铁与乙醇的混合溶液。将配制好的密度液与待分离的有机质混合，并超声分散，再用离心机中分离，并根据密度范围分离出所需的单种显微组分，收集、冲洗并晾干，待分析。
步骤二、单种显微组分生烃潜量的评价。
利用ROCK EVAL 6型热解仪对显微组分：树脂体、角质体、层状藻类体、葡萄球藻、镜质体等显微组分进行岩石热解分析。红外光谱分析、热解色谱分析，分别得到了上述显微组分的有效碳、生烃潜量(可溶烃含量S1和热解烃含量S2)、氢指数、以及氧指数(参见表2)、多个官能团(典型官能团)的特征及生烃产物等参数特征(参见表1)。
表2显微组分的部分地球化学特征参数
步骤三、烃源岩中显微组分的观察及定量。
烃源岩样品H5光薄片下，计算每一个有机显微组分在所述多个有机显微组分中的面积比：腐泥组中层状藻类体84％，葡萄球藻为3％，镜质组13％。
步骤四、烃源岩中有机质生烃潜量的计算。
烃源岩中有机质(干酪根)生烃潜量为：
S1＝1.99×3％+2.29×84％+1.06×13％＝2.21mg/g；
S2＝668.38×3％+528.55×84％+120.34×13％＝479.67mg/g；
氢指数HI＝868×3％+816×84％+166×13％＝733；
氧指数OI＝9*3％+20*84％+43*13％＝25。
该烃源岩的生烃潜量为S2＝(2.12+479.67)×5.07％＝24.3mg/g；HI＝733；OI＝25。
步骤六、对烃源岩的生烃潜力进行评价。
对于样品H5来说，S1+S2＝24.42mg/g；HI＝733，根据表1可知，中国东部某盆地第三系油页岩H5为I型优质烃源岩。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种评价烃源岩生烃潜力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1.选取烃源岩，获取所述烃源岩的总有机碳量；
S2.分离所述烃源岩中的多个有机显微组分，获取所述烃源岩中的每一个有机显微组分；
S3.对所述每一个有机显微组分进行岩石热解实验，获取所述每一个有机显微组分的生烃潜量；
S4.计算所述每一个有机显微组分在所述多个有机显微组分中的比例；
S5.计算所述每一个有机显微组分的生烃潜量与其在所述多个有机显微组分中的比例的乘积之和，与所述烃源岩的总有机碳量的乘积，即为所述烃源岩的生烃潜量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述分离所述烃源岩中的多个有机显微组分的方法包括：手选法、筛选法、比重法、以及静电法中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述分离所述烃源岩中的多个有机显微组分的方法包括以下步骤：
首先利用手选法将所述烃源岩中肉眼可见的有机显微组分挑选出来；
将手选法挑选后的所述烃源岩中的剩余部分进行干酪根制备；
将制备的干酪根碾碎成100目以下的粉末样品，利用比重法对所述粉末样品中的有机显微组分进行逐一分离。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述比重法所使用的密度液为偏钨酸铁与乙醇的混合液，或者偏钨酸铁、乙醇以及水的混合液；
所述利用比重法对所述粉末样品中的有机显微组分进行逐一分离包括以下步骤，增加偏钨酸铁密度液中的含量，使得密度液的密度梯度增加，从而将干酪根中的有机显微组分按照有机显微组分的密度由轻到重逐一分离出来，再对分离出来的每一种显微组分进行收集、清洗和干燥，获取所述粉末样品中的每一个有机显微组分。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述生烃潜量为可溶烃含量和热解烃含量，或者热解烃含量；在所述岩石热解实验中，检测所述烃源岩的可溶烃含量的热解温度为室温～300℃，检测所述烃源岩的热解烃含量的热解温度为300℃～650℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3还包括：获取所述每一个有机显微组分在岩石热解实验中产生的生烃产物的特征；
所述方法还包括：S6.结合所述烃源岩的生烃潜量和生烃产物的特征，对所述烃源岩的生烃潜力进行评价。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3还包括：对所述每一个有机显微组分进行氢指数和/或氧指数分析，获取所述每一个有机显微组分的氢指数和/或氧指数；
步骤S5还包括：计算所述每一个有机显微组分的氢指数和/或氧指数与其在所述多个有机显微组分中的比例的乘积之和，与所述烃源岩的总有机碳量的乘积，即为所述烃源岩的氢指数和/或氧指数；
所述方法还包括：S7.根据所述烃源岩的生烃潜量、以及氢指数和/或氧指数对所述烃源岩的生烃潜力进行评价。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S3还包括：对所述每一个有机显微组分进行红外光谱分析，获取每一个有机显微组分中多个官能团的特征；
步骤S7还包括：所述烃源岩的生烃潜量、氢指数和/或氧指数结合所述每一个有机显微组分中多个官能团的特征，确定所述每一个有机组分的类型。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4为利用所述每一个有机显微组分在所述多个有机显微组分中的面积比，计算所述每一个有机显微组分在所述多个有机显微组分中的质量分数。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烃源岩的总有机碳量为大于或等于5％，所述烃源岩的成熟度为小于或等于0.6％。
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