CN113092641B - 一种有机质沉积环境判识图版的制作及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种有机质沉积环境判识图版的制作及其应用方法。通过文献调研和测试获得典型沉积环境中三环萜烷数据，计算C23TT/C21TT和C21TT/C20TT的比值并将其投影于C21TT/C20TT为x轴、C23TT/C21TT为y轴的坐标系中；以散点图中不同沉积环境的C23TT/C21TT和C21TT/C20TT分布范围为界线，划分沉积环境，完成沉积环境判识图版的制作。应用时，采集待测泥岩、煤或碳酸盐岩样品，测试其中的三环萜烷，计算C23TT/C21TT和C21TT/C20TT的比值并投影于判识图版中，获得所测样品的沉积环境。该图版制作及应用方法简捷，样品量少，准确度高，应用前景广阔。

Description

一种有机质沉积环境判识图版的制作及其应用方法
技术领域
本发明属于三环萜烷判别应用的技术领域，具体涉及一种有机质沉积环境判识图版的制作方法及使用该图版预测有机质沉积环境的方法。
背景技术
沉积环境对生物的生长与繁盛、有机质富集与保存、沉积矿床的形成等过程具有重要的控制作用。因而，沉积环境的准确判识对于油气勘探、生命演化和气候变化等研究至关重要。
在油气勘探领域，测井解释、钻井岩心观察、生物化石鉴定、地化分析等技术手段被广泛用于沉积环境的判识。然而，这些方法往往需要大量的钻井资料，导致少井地区(如海域)沉积环境的判识成为一个难点，制约了海洋和陆上新区油气的成功勘探。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机质沉积环境判识图版的制作及其应用方法。
为达上述目的，本发明提供了一种有机质沉积环境判识图版的制作方法，包括如下步骤：
步骤A、在公开发表的文献中搜集全球典型沉积环境中三环萜烷数据，计算C23TT/C21TT和C21TT/C20TT的比值；
步骤B、通过文献调研，整理国内典型沉积环境的烃源岩及其用于油源对比的指标，在钻井岩心、野外露头采集可能对应于这些沉积环境的原油样品和烃源岩样品；
步骤C、将步骤B中的烃源岩样品粉碎至100目，使用索氏抽提器和二氯甲烷：甲醇(9:1)的混合试剂对粉末样品进行可溶有机质抽提，获得氯仿沥青“A”；
步骤D、使用柱层析法对步骤B中的原油和步骤C中的氯仿沥青“A”进行族组分分离，获得饱和烃组分；
步骤E、对步骤D中获得的饱和烃进行气相色谱-质谱测试，获得饱和烃中生物标志化合物数据，计算C23TT/C21TT、C21TT/C20TT的比值以及步骤B中用于油源对比的指标；
步骤F、利用步骤E中的指标开展油源对比，确定原油的来源，删除多个来源的原油，保留具有单一来源的原油；
步骤G、根据步骤B的调研结果，建立步骤F中单一来源原油、步骤C中氯仿沥青“A”与沉积环境的对应关系，进而建立C23TT/C21TT、C21TT/C20TT比值与沉积环境的对应关系；
步骤H、将步骤A和步骤G中的C23TT/C21TT和C21TT/C20TT数据投影于C21TT/C20TT为x轴、C23TT/C21TT为y轴的图中，制成散点图；
步骤I、根据步骤H中散点图中不同沉积环境下C23TT/C21TT和C21TT/C20TT的分布范围，划分出海相、咸水湖相/海相、微咸水-淡水湖相、海(咸水湖)-陆过渡相、湖-陆过渡相和陆源输入六类沉积环境，制作完成了一个判识沉积环境的图版。
进一步的，使用上述的沉积环境判识图版预测有机质沉积环境的方法，包括如下步骤：
步骤一、采集待测有机质沉积环境的泥岩、煤或碳酸盐岩样品；
步骤二、从待测样品中提取可溶有机质；
步骤三、从可溶有机质中分离出饱和烃；
步骤四、使用气相色谱-质谱联用仪测试饱和烃，鉴定出C20TT、C21TT和C23TT；
步骤五：计算C21TT/C20TT和C23TT/C21TT的峰面积比值，并将其投影于沉积环境的判识图版中，获得所测样品的沉积环境。
进一步的，所述步骤二、从待测泥岩、煤或碳酸盐岩样品中提取可溶有机质的具体过程是：
A、干燥样品：将样品在42℃～45℃环境干燥4h～8h，然后在不超过50℃的环境，进行粉碎，粒径小于0.15mm，并保持干燥；
B、将经过干燥的样品装入索式抽提器样品室中，在底瓶中加入二氯甲烷：甲醇(9：1)的混合试剂，试剂的加入量为底瓶容量的1/2～2/3，然后加热温度至75℃～85℃；
C、提取从样品室滴下的抽提液，用已恒重称量瓶承接；
D、加热抽提液热温度至75℃～85℃，对抽提液进行浓缩后，得到可溶有机质。
进一步的，所述步骤三、从可溶有机质中分离出饱和烃的具体过程是：
a、称取20mg～50mg的可溶有机质试样；
b、逐渐加入30ml正己烷，当试样和正己烷完全混合后，静置12h以上；
c、用赛有脱脂棉的漏斗过滤沥青质，用250ml具塞三角瓶承接滤液；
d、在温度不大于80℃的条件下，将滤液浓缩至3ml～5ml，用作柱层析分离；
e、在层析柱底部填塞少量脱脂棉，先加入3g层析硅胶，再加入2g中性氧化铝，轻击柱壁使固定相填充均匀，并立即加热适量正己烷润湿层析柱；
f、当润湿层析柱的正己烷页面接近固定相顶部界面时，将试样浓缩液转入层析柱，以每次3ml～5ml正己烷，共六次，淋洗饱和烃，然后用已恒重的称量瓶承接。
本发明的优点是：本发明提供一种沉积环境判识图版的制作及其应用方法。该图版涵盖了自然界中的所有典型沉积环境，所采用的三环萜烷指标具有抗生物降解和抗热降解的优势。使用该图版预测有机质沉积环境，具有操作简单快捷，样品量少，准确度高，适用性强，可广泛应用于钻井缺少地区(如海域)的油气勘探工作。
下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。
附图说明
图1是利用三环萜烷判识有机质沉积环境的图版。
图2是利用判识图版对东海盆地平北地区泥岩样品沉积环境预测图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“对齐”、“重叠”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1
按照本发明提供的方法(步骤A～I)制作了一个有机质沉积环境判识图版实例(图1)。具体的制作过程是：按照步骤A搜集了全球18个国家30个盆地中234个三环萜烷数据，计算C23TT/C21TT和C21TT/C20TT的比值；按照步骤B从国内渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地和柴达木盆地采集了35个原油样品和4块烃源岩样品，按照步骤C～E计算C23TT/C21TT、C21TT/C20TT的比值以及步骤B中用于油源对比的指标；按照步骤F～I计算C21TT/C20TT、C23TT/C21TT这两个地化指标，依据C21TT/C20TT、C23TT/C21TT的分布特征，定量划分出六类沉积环境：海相、咸水湖相、微咸水-淡水湖相、陆源输入、湖-陆过渡相、海(咸水湖)-陆过渡相，完成沉积环境判识图版的制作，如图1所示。
沉积环境判识图版的制作方法，包括如下步骤：
步骤A、在公开发表的文献中搜集全球典型沉积环境中三环萜烷数据，计算C23TT/C21TT和C21TT/C20TT的比值；
步骤B、通过文献调研，整理国内典型沉积环境的烃源岩及其用于油源对比的指标，在钻井岩心、野外露头采集可能对应于这些沉积环境的原油样品和烃源岩样品；
步骤C、将步骤B中的烃源岩样品粉碎至100目，使用索氏抽提器和二氯甲烷：甲醇(9:1)的混合试剂对粉末样品进行可溶有机质抽提，获得氯仿沥青“A”；
步骤D、使用柱层析法对步骤B中的原油和步骤C中的氯仿沥青“A”进行族组分分离，获得饱和烃组分；
步骤E、对步骤D中获得的饱和烃进行气相色谱-质谱测试，获得饱和烃中生物标志化合物数据，计算C23TT/C21TT、C21TT/C20TT的比值以及步骤B中用于油源对比的指标；
步骤F、利用步骤E中的指标开展油源对比，确定原油的来源，删除多个来源的原油，保留具有单一来源的原油；
步骤G、根据步骤B的调研结果，建立步骤F中单一来源原油、步骤C中氯仿沥青“A”与沉积环境的对应关系，进而建立C23TT/C21TT、C21TT/C20TT比值与沉积环境的对应关系；
步骤H、将步骤A和步骤G中的C23TT/C21TT和C21TT/C20TT数据投影于C21TT/C20TT为x轴、C23TT/C21TT为y轴的图中，制成散点图；
步骤I、根据步骤H中散点图中不同沉积环境下C23TT/C21TT和C21TT/C20TT的分布范围，划分出海相、咸水湖相/海相、微咸水-淡水湖相、海(咸水湖)-陆过渡相、湖-陆过渡相和陆源输入六类沉积环境，制作完成了一个判识沉积环境的图版。
进一步的，使用所述的沉积环境判识图版预测有机质沉积环境的方法，包括如下步骤：
步骤一、采集待测有机质沉积环境的泥岩样品；
步骤二、从泥岩样品中提取可溶有机质；
步骤三、从可溶有机质中分离出饱和烃；
步骤四、使用气相色谱-质谱联用仪测试饱和烃，鉴定出C20TT、C21TT和C23TT；
步骤五：计算C21TT/C20TT和C23TT/C21TT的峰面积比值，并将其投影于沉积环境判识图版中，获得所测样品的沉积环境。
进一步的，所述步骤二、从集待测样品中提取可溶有机质的具体过程是：
A、干燥样品：将样品在42℃～45℃环境干燥4h～8h，然后在不超过50℃的环境，进行粉碎，粒径小于0.15mm，并保持干燥；
B、将经过干燥的样品装入提器样品室中，在底瓶中加入二氯甲烷：甲醇(9:1)的混合试剂，试剂的加入量为底瓶容量的1/2～2/3，然后加热温度至75℃～85℃；
C、提取从样品室滴下的抽提液，用已恒重称量瓶承接；
D、加热抽提液热温度至75℃～85℃，对抽提液进行浓缩后，得到溶有机质。
进一步的，所述步骤三、分离可溶有机质中的饱和烃的具体过程是：
a、称取20mg～50mg的可溶有机质试样；
b、逐渐加入30ml正己烷，当试样和正己烷完全混合后，静置12h以上；
c、用赛有脱脂棉的漏斗过滤沥青质，用250ml具塞三角瓶承接滤液；
d、在温度不大于80℃的条件下，将滤液浓缩至3ml～5ml，用作柱层析分离；
e、在层析柱底部填塞少量脱脂棉，先加入3g层析硅胶，再加入2g中性氧化铝，轻击柱壁使固定相填充均匀，并立即加热适量正己烷润湿层析柱；
f、当润湿层析柱的正己烷页面接近固定相顶部界面时，将试样浓缩液转入层析柱，以每次3ml～5ml正己烷，共六次，淋洗饱和烃，然后用已恒重的称量瓶承接。
综上所述，该预测有机质沉积环境的方法，操作简单快捷，样品量少，准确度高，适用性强，可广泛应用于钻井缺少地区(如海域)的油气勘探工作。
实施例2
我国东海盆地平北地区平湖组沉积环境一直存在争议，目前存在潮坪环境、三角洲环境和潮坪-三角洲环境三种观点。在该区采集了平湖组煤、炭质泥岩和黑色泥岩样品31个。按照步骤二获得氯仿沥青“A”，按照步骤三得到饱和烃组分。按照步骤四获得C23TT/C21TT和C21TT/C20TT比值。将C23TT/C21TT和C21TT/C20TT的比值投影于沉积环境判识图版(图1)中，获得了东海盆地平北地区平湖组的沉积环境(图2)：湖相、湖-陆过渡和海(咸水)-陆过渡环境。预测结果表明平湖组沉积时，平北地区为三角洲、局部为淡水湖泊的沉积格局。该预测结果与地震揭示的“鸟足状”砂体展布形态、地质分析揭示的斜坡次洼的古构造格局相吻合，验证了本方法的正确性和可靠性。
综上所述，利用本发明的判识图版预测有机质沉积环境的方法，操作简单，样品量少，准确度高，适用性广，可广泛应用于海域等钻井缺少地区的油气勘探工作。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种有机质沉积环境判识图版的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤A、在公开发表的文献中搜集全球典型沉积环境中三环萜烷数据，三环萜烷缩写为TT，计算C23TT/C21TT和C21TT/C20TT的比值；
步骤B、通过文献调研，整理国内典型沉积环境的烃源岩及其用于油源对比的指标，在钻井岩心、野外露头采集可能对应于这些沉积环境的原油样品和烃源岩样品；
步骤C、将步骤B中的烃源岩样品粉碎至100目，使用索氏抽提器和二氯甲烷：甲醇9:1的混合试剂对粉末样品进行可溶有机质抽提，获得氯仿沥青“A”；
步骤D、使用柱层析法对步骤B中的原油和步骤C中的氯仿沥青“A”进行族组分分离，获得饱和烃组分；
步骤E、对步骤D中获得的饱和烃进行气相色谱-质谱测试，获得饱和烃中生物标志化合物数据，计算C23TT/C21TT、C21TT/C20TT的比值以及步骤B中用于油源对比的指标；
步骤F、利用步骤E中的指标开展油源对比，确定原油的来源，删除多个来源的原油，保留具有单一来源的原油；
步骤G、根据步骤B的调研结果，建立步骤F中单一来源原油、步骤C中氯仿沥青“A”与沉积环境的对应关系，进而建立C23TT/C21TT、C21TT/C20TT比值与沉积环境的对应关系；
步骤H、将步骤A和步骤G中的C23TT/C21TT和C21TT/C20TT数据投影于C21TT/C20TT为x轴、C23TT/C21TT为y轴的图中，制成散点图；
步骤I、根据步骤H中散点图中不同沉积环境下C23TT/C21TT和C21TT/C20TT的分布范围，划分出海相、咸水湖相/海相、微咸水-淡水湖相、海或咸水湖-陆过渡相、湖-陆过渡相和陆源输入六类沉积环境，制作完成了一个判识沉积环境的图版。
2.使用权利要求1所述的有机质沉积环境判识图版应用于有机质沉积环境预测的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、采集待测有机质沉积环境的泥岩、煤或碳酸盐岩样品；
步骤二、从待测样品中提取可溶有机质，具体过程是：
A、干燥样品：将样品在42℃～45℃环境干燥4h～8h，然后在不超过50℃的环境，进行粉碎，粒径小于0.15mm，并保持干燥；
B、将经过干燥的样品装入索式抽提器样品室中，在底瓶中加入二氯甲烷：甲醇9：1的混合试剂，试剂的加入量为底瓶容量的1/2～2/3，然后加热温度至75℃～85℃；
C、提取从样品室滴下的抽提液，用已恒重称量瓶承接；
D、加热抽提液热温度至75℃～85℃，对抽提液进行浓缩后，得到可溶有机质；
步骤三、从可溶有机质中分离出饱和烃；
步骤四、使用气相色谱-质谱联用仪测试饱和烃，鉴定出C20 TT、C21 TT和C23TT；
步骤五：计算C21TT/C20TT和C23TT/C21TT的峰面积比值，并将其投影于权利要求1所述沉积环境判识图版中，获得所测样品的沉积环境。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤三、从可溶有机质中分离出饱和烃的具体过程是：
a、称取20mg～50mg的可溶有机质试样；
b、逐渐加入30ml正己烷，当试样和正己烷完全混合后，静置12h以上；
c、用赛有脱脂棉的漏斗过滤沥青质，用250ml具塞三角瓶承接滤液；
d、在温度不大于80℃的条件下，将滤液浓缩至3ml～5ml，用作柱层析分离；
e、在层析柱底部填塞少量脱脂棉，先加入3g层析硅胶，再加入2g中性氧化铝，轻击柱壁使固定相填充均匀，并立即加热适量正己烷润湿层析柱；
f、当润湿层析柱的正己烷页面接近固定相顶部界面时，将试样浓缩液转入层析柱，以每次3ml～5ml正己烷，共六次，淋洗饱和烃，然后用已恒重的称量瓶承接。
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