板桥凹陷地区油源对比研究(2)

第1章 引言

第1章 引言

1.1 研究的目的和意义

在有机地球化学应用领域当中，烃源岩评价以及油源对比无疑是该领域研究的两个重要内容，前者主要回答一系列诸如研究区能否生烃？生成了多少烃类？以及一个探区是否值得勘探、有利区在哪？等问题，当一个含油气盆地当中有若干个油气藏、油气层组或油气源岩层时，后者则可以明确各自的来源或去向，确定主力源岩层及油气运移、充注的方向、途径等。本文的侧重点主要放在了油源对比方向。

油气源对比的实质是运用有机地球化学的基本原理，合理地选择对比参数来研究油、气及与源岩之间的相互关系。在对比过程中，随着时间推移，油气在运移、聚集等一系列继续演化过程当中，由于受到多种诸如物理、化学等因素条件影响，其化学组成上存在某种程度的变化，成分比值或多或少不变或变化明显。因此，作为油源对比的依据，可以简单应用“相似相关”四个字作为概括。

由于烃源岩的干酪根在一定条件下，经过一系列地质过程后会裂解形成石油和天然气，因而烃源岩的干酪根，沥青与来自相关层系的油气在化学组成上必然存在联系，具体说来，同源岩的油气在化学组成上较为相似，非同源的油气相对前者而言则会表现出较大的差异。所以在选取研究的参照基本依据时，同源岩的情况绝对是研究基本依据的不二选择。

之后的工作，将是分为“油—油、油—岩”这俩方向，通过对比研究可以确定含油气盆地中石油和烃源岩之间的成因联系，油气运移的方向和距离以及油气的次生变化。从而进一步圈定可靠的油源区，确定勘探目标，有效地指导油气的勘探和开发工作。

1.2 国内外研究现状

烃源岩(或生油岩、生油母岩)通常是指能够生成石油和天然气的岩石。在一定地质时期内，具有相同岩性——岩相特征的若干生油层(即烃源岩)与其间非生油层的组合称为烃源岩系(或生油层系)。

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含油气盆地烃源岩的研究与评价始终是油气勘探中普遍关注的问题之一。对于烃源岩的识别和评价一直是建立在与油气产出有关的岩石特性上，即岩石中有机质的数量、类型和成熟度的研究[1~3]及烃源岩岩石类型上[1,3]。随着油气勘探实践的发展和成烃理论研究的进展，单从某一学科的独立研究已不能满足评价沉积盆地生烃潜力的需要，而必须开展多学科的交义渗透，综合对比。

首先，烃源岩的研究都是建立在烃源岩有机地球化学的分析和对比上，干酩根的研究是烃源岩研究的一个主要方向[4]。国外 Durand(1980)主编出版了第一本干酪根地球化学专著《干酪根》，这也是目前国外这一领域唯一的专著。近十余年来，干酪根地球化学研究中广泛应用热解色谱质谱、固体核磁共振波谱、傅立叶红外光谱、化学降解、透射电镜、各种热分析、热模拟与热解反应动力学等新技术，使得干酪根无定形有机质和显微组分的超微结构、不同类型干酪根和显微组分化学结构和演化等方面的研究已取得了十分重要的进展，提出了干酪根结构的化学模式和三维模型等新概念。干酪根成因理论上已突破了传统的“降解——缩聚作用”模式，提出“生物聚合物选择性保存作用”是干酪根形成的另一重要途径。傅家漠和秦匡宗主编的《干酪根地球化学》[5]反映了我国学者在这一领域的研究成果和工作特色，以及国际上前沿研究的最新成果，具体包括干酪根的有机岩石学研究，核磁共振技术、红外光谱、X射线衍射和化学降解在干酪根结构研究中的应用，干酪根的碳氢同位素组成，干酪根的热解色谱、热解色谱质谱研究与生物标志物，干酪根的热分析和热解动力学，干酪根结构、干酪根成烃人工模拟技术以及干酪根热演化成烃模式及其应用等方面的研究内容和进展。

事实上，烃源岩中有机质的数量、类型、古生物、岩石结构、与岩石构造等特征都是沉积环境的反应。对此，Rogers(1979)提出用有机相来描述生油岩有机制的数量、类型与产油气率和油气性质的关系[6]。这里Rogers强调的是生物和环境。但是，至今对于沉积盆地的生烃层系的评价，通常仅局限于烃源岩层系分布、厚度、有机质丰度、类型及成熟度的研究，目前油气工作者正力求把烃源岩系的沉积环境以及石油地球化学特征作为一个整体加以研究，从多方面获得信息，以便更好地评价和预测盆地油气资源潜力及油气田的分布。

板桥凹陷以生成凝析气和轻质油为主。钟宁宁等研究认为陆源有机质是板桥凹陷下第三系沙河街组油气主要的原始生烃母质，细菌对沉积有机质的降解改造利于提高其“腐泥化”程度。细菌成因短链烷烃是形成板桥凝析油和原油轻烃的主要物质基础，一定的热成熟度和地层温度、压力环境是形成凝析油气的外在条件。

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第1章 引言

由原江汉石油学院王铁冠等[7]1992年6月完成，共采集于11口井，层位分布Es3-Ed，39个岩芯样，3个岩屑样，并从Es12、Esl3、Es2和Es3层位采集到9个原油样，进行了15个项目的地球化学分析和有机岩石学分析。

l)烃源岩研究:板桥地区的有机质热演化主要取决于其埋藏深度：埋深<2800m，R0<0.53%；2800—3200m，R0=0.53%—0.60%；3200—4000m，R0 =0.60%—1.00%；4000—4500m， R0=1.00%—1.30%；>4500m， Ro>1.30%。

2)原油研究:主要产油层位有沙三、沙二、沙一下、沙一中。原油类型:沙一上段微改造低熟—临界成熟油；沙三段成熟型正常原油；沙一下段、沙二段凝析油、轻质油。油源对比有难度:沙一段—沙三段烃源岩有机质类型与丰度—基本相似；沙一段—沙三段原油组成—基本相似。饱和烃中以正构烷烃占绝对优势(油:87.6%— 91.9%；岩:57.6%—92.4%)。芳烃中以常规多环芳烃为主(油:63.3%—93.4%；岩:79.3%)。

卢鸿、王铁冠等[8]研究千米桥古潜山构造凝析油气藏的油源时认为，馏分碳同位素揭示板深4，7，8井凝析油δ

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C值偏重，属于偏腐殖型母质范畴。受凝析油形成过程

中的分馏效应影响，千米桥古潜山奥陶系高蜡凝析油中常规甾萜烷等化合物含量甚微，分布面貌及成熟度指标均有不同程度失真。板深4，7，8井奥陶系高蜡凝析油的折算镜质组反射率为1.21%—1.77%，相当于高成熟原油。

1.3 研究的主要内容和技术路线

1.3.1 主要研究内容

1、烃源岩特征分析:

通过暗色泥岩厚度统计，分析烃源岩的发育及展布特征；通过烃源岩中残余总有机碳含量(TOC)、生烃潜力(S1+S2)以及氯仿沥青“A”的分析，评价有机质的丰度；通过干酪根镜下鉴定、T值法以及岩石热解(Tmax)的分析、生物标志化合物(甾烷和萜烷)的分析，可以系统的认识有机质类型方面的特征；通过研究镜质体反射率随深度变化规律、可溶有机质演化特征及甾萜化合物的演化特征，结合源岩成熟史模拟，评价有机质的演化特征及演化阶段划分。

2、原油地球化学特征研究:

通过分析原油族组成、碳同位素、饱和烃气相色谱、生物标志化合物等，评价原油的母源性质、成熟作用、沉积环境等一系列地质—地球化学问题。

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3、油源对比:

整合源岩和原油地球化学特征，确定油气成因类型；利用原油饱和烃色谱特征、生物标志化合物对比等进行油源对比，评价有效烃源岩。 1.3.2 主要技术路线

本论文采用油气地球化学理论对板桥凹陷烃源岩进行了精细评价，包括有机质丰度、有机质类型、有机质热成熟演化。通过原油族组成稳定碳同位素技术、饱和烃气相色谱技术、色谱-质谱技术终合研究了原油的有机质来源、成因环境、成熟度等地球化学特征。整合源岩和原油的地球化学特征，确定原油成因类型，使用饱和烃色谱参数、生物标志化合物参数等[9]。

相应的技术路线所遵循的原则主要包括了三个方面： 1、多种分析手段的使用

这里可以消除上面所说的以偏概全的潜在因素，对于油源对比分析，由于早先研究过程当中仪器、方法的局限性，物性参数成为了当时研究的主要方式，之后考虑到了这些参数容易受到外界此生因素的影响，所以才有了后来的生物标志化合物，但中期人们往往过分单独依赖生物标志化合物，而忽略的其他的分析手段，因而导致了错误的对比结论，特别提到这种情况的实例就是，对比中使用的许多生物标志化合物在样品中的浓度仅表现为百万分之几。

除了生物标志化合物的分析方法外，对于板桥凹陷地区而言，最主要应用的分析方法就是碳同位素分析方法，根据（杨池银《板桥凹陷深层天然气气源对比与成因分析》）中所提到的情况指出，近年来，在板桥凹陷下第三系深层及千米桥潜山钻探中陆续发现了一批具异常重碳同位素的乙烷以上的重烃天然气，之后再根据油气成因联系可以判断出碳同位素在这里所起到的研究作用，由此可以借鉴这个资料作为参考。

同样，对于油——油对比的宏观分析，主要应用的手段则是针对族组成的研究来进行，因为生油岩中原始母质的性质和生化组成在很大程度上决定了相应的石油的族组成特征，所以这个分析手段至今仍在应用于油源对比当中，其主要方式包括饱/芳比、饱和烃、芳香烃、非烃（胶质+沥青质）所构建的的百分含量三角图等。

虽说物性参数的研究局限性过大，但物性参数也不失为一种对比方式，但鉴于次生因素影响较大的原因，这里仅选取11-023镜质体反射率的相关资料作对比研究。

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提到对比参数的选择，首先要了解影响石油化学组成的四种基本的作用，第一是母源输入，第二是成熟度，第三是油气运移，第四是此生变化，在参数选择上，我们既要满足可以反映前两种情况的条件，又要兼顾后两者的影响状况。因而，好的油源对比，必须以了解石油成因、排出、运移和圈闭的过程，以及石油分子在此过程中的组成变化为前提，从而进一步作对比。这也就顺势提到了下面的这一个原则。

2、地球化学与地质学资料相互结合

如上一段所述，油源对比的基础是受到地质资料支持的化学相关性。因而，合理选择对比参数并综合各种地质以及有机地球化学资料是十分必要的。虽然地球化学数据常有新的认识，但是所有的地球化学结论最终必须与地质事实相一致。只有地质史分析之后，才能开始样品的选择。

3、统计学方法的应用

原油和烃源岩甾萜烷生物标志物的组成受母源输入、沉积环境和成熟度等多种因素影响，利用质量色谱图鉴定的所有化合物峰面积的相对含量包含所有这些信息，所以将原始化合物峰面积经过标准化处理以后，直接通过多元统计分析进行油源对比，可以最大限度的利用生物标志化合物的所有成因信息，减少人为选择一个或几个参数进行对比的片面性。因此，统计学方法的应用可以提高对对比数据评定过程的速度，减少主观性。

采用技术路线如图1—1

图1—1 论文研究技术路线

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