烃源岩内分散液态烃丰度下限的确定方法

摘要

本发明提供烃源岩内分散液态烃丰度下限的确定方法，其包括在待测区域采集系列基础烃源岩样品，对这些样品进行测定，得游离烃量S

说明书

技术领域

本发明涉及一种烃源岩内分散液态烃丰度下限的确定方法，属于石油勘探技术领 域。

背景技术

烃源岩生成的液态烃在自然界有两种赋存状态，一是从烃源岩排出，在储集体的 适宜部位富集形成聚集型油藏，或以分散状分布于运移通道及非圈闭地质体内；另一 种是呈分散状态继续保留在烃源岩体内。近年来开展的研究工作认为，在高-过成熟 阶段，除聚集型古油藏外，烃源岩内分散液态烃也可以规模生气并为天然气藏形成做 出重要贡献。中国海相地层沉积厚度大，分布面积广，在天然气勘探中具有举足轻重 的地位，但长期以来，海相地层天然气的勘探一直没有大的突破，直到近几年，方在 四川、塔里木盆地深层先后发现了元坝、安岳等若干大气田，而分散液态烃裂解气是 其主要气源。这些发现一方面增强了在深层发现大气田的信心，另一方面也启示人们， 除这些地区之外，我国其他地区广泛发育的海相地层到底有没有勘探潜力？资源前景 如何？要回答这些问题，一个关键便是必须落实烃源岩中滞留液态烃的数量，及形成 经济规模的天然气资源所需的液态烃量门限值。

烃源岩内滞留液态烃的生气潜力研究在国内外油气领域都属于前沿问题，目前对 烃源岩内分散液态烃丰度下限尚未有确定的标准。一般地，烃源岩内滞留烃多采用抽 提方法获得，即选取烃源岩样品，洗净晾干后磨碎至一定粒度，而后放入抽提筒中加 入有机溶剂，在恒温水浴中进行48h～72h抽提，抽提完毕后经浓缩、定量获得氯仿沥 青“A”。而对于某些类型烃源岩，如海相碳酸盐岩，难以获得某个成熟阶段的自然 样品，此时则利用烃源岩热压模拟实验获取，即对低成熟度烃源岩进行高温条件下的 生烃模拟，并对模拟后固体烃源岩样品采用上述抽提方法获取氯仿沥青“A”以作为 残留烃研究其数量、地球化学特征等。但模拟实验一般耗时较长，实验结果很大程度 上依赖于仪器精密程度、人员操作水平，同时受实验设备(如样品室材料、大小等) 及温度、压力、介质等实验条件限制，模拟实验往往与实际地质条件有所差别，这些 因素都会对实验结果的应用产生不利影响。因此，上述两种方法不仅耗费人力物力， 而且不利于对大量样品进行推广应用。

相比热压模拟实验，Rock-Eval热解(岩石快速热解)具有快速、经济的特点， 即使在样品量较少(一般0.1g)的条件下也可进行分析测试，这对于大量样品的推广 应用极为便利。

生气下限是指岩石中的有机质丰度达到某一值时，其生烃总量所形成的资源前景 能形成有效的油气聚集并形成工业气藏，这个值就是生气下限值。烃源岩有机质评价 的有机质丰度下限一直是学术界讨论的焦点，目前的普遍认识是泥质岩和碳酸盐岩在 作为有效烃源岩的丰度下限没有显著的区别，评价海相地层或碳酸盐岩地层中的烃源 岩，沿用泥岩有机质丰度的下限值(TOC为0.4％～0.5％)比较合适，表1为我国不 同类型烃源岩有机质丰度评价标准表。因此，本发明试图通过建立烃源岩内分散液态 烃评价参数S₁与烃源岩有机质丰度已有评价参数的对应关系，确定适用于烃源岩内 分散液态烃下限的评价标准。

表1我国不同类型烃源岩有机质丰度评价标准表

发明内容

本发明的目的是提出一种烃源岩内分散液态烃丰度下限的确定方法。

本发明的另一目的在于提供一种判定烃源岩中分散液态烃是否可作为或作为何 种等级的有效气源的方法，该方法是利用由本发明烃源岩内分散液态烃丰度下限的确 定方法所得结果进行判定。

为实现本发明的目的，一方面，本发明提供一种烃源岩内分散液态烃丰度下限的 确定方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、在待测区域采集系列基础烃源岩样品，将每个样品分别分成两份，对其 中的一份样品进行测定，得到游离烃量S_1测、热解烃量S_2测、产烃潜量S_1测+S_2测；

步骤二、对步骤一中的另一份样品进行抽提，对抽提后的样品分别进行测定，得 到游离烃量S_1测'、热解烃量S_2测'，利用步骤一中相同样品测得的S_1测、S_2测得到烃源 岩内分散液态烃量S_1校＝S_1测+(S_2测-S_2测')，建立S_1校与S_1测的关系式；

步骤三、根据步骤一、步骤二得到的数据，按照沉积相进行归类，并分别建立 S_1校与S_1测+S_2测关系式；

步骤四、根据以产烃潜量S₁+S₂为参数建立的有机质丰度评价标准，利用步骤二 建立的S_1校与S_1测的关系式，以及步骤三建立的S_1校与S_1测+S_2测关系式，得到按沉积 相分类的以游离烃量S₁为参数建立的烃源岩内分散液态烃丰度的下限。

本发明中热解参数数据S_1测为加热到约300℃时释放出的烃类气体，为烃源岩岩 石样品中游离烃的含量，热解参数S_1测可近似代表样品中分散液态烃的数量，但热解 过程中尚有部分高沸点(大于300℃)的重质组分因与S_2测发生重叠并未包含在S_1测， 而这部分重质组分在高至过成熟阶段也是重要的生气物质，因此有必要对S_1测数据进 行校正。

本发明的烃源岩内分散液态烃丰度下限的确定方法所得结果能够准确地判别烃 源岩内分散液态烃是否可以作为有效烃源岩或作为何种等级的有效气源，可为烃源岩 内分散液态烃数量评价提供标准。这对进一步认识深层古老含油气系统勘探潜力有重 要理论意义，同时对扩大勘探发现也有重要现实性。

根据本发明的具体实施方案，在烃源岩内分散液态烃丰度下限的评价方法中，所 述步骤一包括：

对系列基础烃源岩样品分别进行热脱附分析，得到游离烃量S_1测；

对热脱附分析后的基础烃源岩样品进行热裂解分析，得到热解烃量S_2测、并得到 产烃潜量S_1测+S_2测；优选地，对系列基础烃源岩样品分别进行岩石快速热解(Rock-Eval 热解)分析，得到游离烃量S_1测、热解烃量S_2测与产烃潜量S_1测+S_2测。

根据本发明的具体实施方案，在烃源岩内分散液态烃丰度下限的评价方法中，所 述步骤二包括：

对步骤一中的另一份样品进行氯仿抽提，对抽提后的样品(固体残渣)进行岩石 快速热解(Rock-Eval热解)分析，得到游离烃量S_1测'、热解烃量S_2测'。

在本发明的烃源岩内分散液态烃丰度下限的确定方法中，优选地，采用岩石快速 热解分析方法(Rock-Eval热解)对系列基础烃源岩样品进行热脱附分析及热裂解分 析，以测定游离烃量S_1测、热解烃量S_2测、S_1测'及S_2测'。岩石快速热解分析方法是一 种多温阶的体积流热解技术，应用于缺氧条件下，对岩样作快速加热，进行连续的热 脱附-热裂解分析的方法。同步定量检测其各种气态和液态产物的数量，但对产物的 化合物成分不做具体分析。岩石快速热解分析法具有样品用量少、简便、快速、分析 成本低、室内与现场均可适用的特点。分析结果得出一系列热解参数，可对烃源岩的 有机质类型、丰度、成熟度与热演化程度等进行评价等。

根据本发明的具体实施方案，在本发明所述的烃源岩内分散液态烃丰度下限的确 定方法中，所述S_1校与S_1测的关系式是通过统计S_1校与S_1测交汇图中散点分布规律确 定趋势线得出的；优选地，用于统计S_1校与S_1测交汇图中的基础烃源岩样品的个数为 30～50个。通过S_1校与S_1测的关系式可确定校正参数，能够使本发明的方法所确定的 结果更加准确，本发明可采用所述另一份样品中的部分样品进行校正。

根据本发明的具体实施方案，在本发明所述的烃源岩内分散液态烃丰度下限的确 定方法中，所述S_1校与S_1测+S_2测关系式是通过统计S_1校与S_1测+S_2测交汇图中散点分布 规律确定趋势线得出的；优选地，用于统计S_1校与S_1测+S_2测交汇图中系列基础烃源岩 样品的个数为1700～1800个。

根据本发明的具体实施方案，在本发明所述的烃源岩内分散液态烃丰度下限的确 定方法中，所述的按照沉积相进行归类是将系列基础烃源岩样品分为海相碳酸盐岩、 湖相泥岩。

根据本发明的具体实施方案，在本发明所述的烃源岩内分散液态烃丰度下限的确 定方法中，S_1校与S_1测+S_2测关系式是以lg(S_1测+S_2测)为横坐标，优选其刻度范围在 0.1mg/g～100mg/g之间；以步骤一中的分散液态烃量S_1校为纵坐标，当为海相碳酸 盐岩时，优选其范围在0～5mg/g之间，当为湖相泥岩，优选其范围在0～40mg/g之 间；绘制S_1校与S_1测+S_2测交汇图，统计散点分布规律确定趋势线，以确定S_1校与S_1测+S_2测关系式。

根据本发明的具体实施方案，在本发明所述的烃源岩内分散液态烃丰度下限的确 定方法中，将以产烃潜量S₁+S₂参数建立的评价标准(如表1所示)中的S₁+S₂作为 S_1测+S_2测代入S_1校与(S_1测+S_2测)关系式得S_1校、之后将所得S_1校代入S_1校与S_1测关系 式，得到游离烃量S_1测，并以该S_1测作为S₁得到以游离烃量S₁为参数建立的烃源岩 内分散液态烃丰度的下限。

根据本发明的具体实施方案，本发明所述的烃源岩内分散液态烃丰度下限的确定 方法，其中，以游离烃量S₁为参数建立的烃源岩内分散液态烃丰度的下限为：对于 海相碳酸盐岩，当游离烃量S₁小于0.09mg/g时，其为非烃源岩，当游离烃量S₁大 于等于0.09mg/g小于0.13mg/g时，其为差的烃源岩，当游离烃量S₁大于等于0.13 mg/g小于0.20mg/g时，其为中等烃源岩，当游离烃量S₁大于等于0.2mg/g时，其 为好烃源岩；

对于湖相泥岩，当游离烃量S₁小于0.16mg/g时，其为非烃源岩，当游离烃量 S₁大于等于0.16mg/g小于0.18mg/g时，其为差的烃源岩，当游离烃量S₁大于等于 0.18mg/g小于0.25mg/g时，其为中等烃源岩，当游离烃量S₁大于等于0.25mg/g时， 其为好烃源岩。即如表2所示：

表2

另一方面，本发明还提供一种判定烃源岩中分散液态烃是否可作为或作为何种等 级的有效气源的方法，所述方法包括采集烃源岩样品并测得游离烃量S_1采，将所测得 游离烃量S_1采值与上述以游离烃量S₁为参数建立的烃源岩内分散液态烃丰度中的数 值或上表2中的数值进行比较，以判定所采集的烃源岩中分散液态烃是否可作为或作 为何种等级的有效气源。优选地，采用岩石快速热解分析方法测得游离烃量S_1采。

本发明的有益效果为：

本发明利用S_1测与S_1测+S_2测交汇图确定烃源岩内分散液态烃丰度下限，即通过对 烃源岩样品游离烃量S_1测、热解烃量S_2测进行测定，并得到产烃潜量S_1测+S_2测，再对 其中的参数S_1测进行校正，通过建立游离烃量S_1测与S_1校、S_1校与产烃潜量S_1测+S_2测相关图，利用已有的以产烃潜量S₁+S₂为参数建立的有机质丰度评价标准得到以游离 烃量S₁为参数建立的烃源岩内分散液态烃丰度的下限，从而判别烃源岩中分散液态 烃作为气源的有效性，实践证明，根据本发明所确定的烃源岩内分散液态烃丰度下限 可准确判断烃源岩中分散液态烃是否可作为或作为何种等级的有效气源。这对进一步 认识深层古老含油气系统勘探潜力有重要理论意义，同时对扩大勘探发现也有重要现 实性。

附图说明

图1是实施例1烃源岩内分散液态烃丰度下限的确定方法的流程图；

图2是实施例1烃源岩内分散液态烃丰度下限的确定方法中S_1校与S_1测交汇图；

图3是实施例1烃源岩内分散液态烃丰度下限的确定方法中海相碳酸盐岩的S_1校与S_1测+S_2测交汇图；

图4是实施例1烃源岩内分散液态烃丰度下限的确定方法中湖相泥岩的S_1校与S_1测+S_2测交汇图；

图5是川中地区高石1井寒武系筇竹寺组烃源岩热解参数S₁频率分布图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技 术方案及附图进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。下述 实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊 说明，均可从商业途径获得。

实施例1

本实施例提供一种烃源岩内分散液态烃丰度下限的评价方法，用于烃源岩中分散 液态烃作为气源有效性的判定，如图1所示，其包括如下步骤：

步骤一、在待测区域采集系列基础烃源岩样品，将每个样品分别分成两份，对其 中的一份样品进行测定，得到游离烃量S_1测、热解烃量S_2测、产烃潜量S_1测+S_2测；

步骤二、对步骤一中的另一份样品进行抽提，对抽提后的样品分别进行测定，得 到游离烃量S_1测'、热解烃量S_2测'，利用步骤一中相同样品测得的S_1测、S_2测得到烃源 岩内分散液态烃量S_1校＝S_1测+(S_2测-S_2测')，建立S_1校与S_1测的关系式；

步骤三、根据步骤一、步骤二得到的数据，按照沉积相进行归类，并分别建立 S_1校与S_1测+S_2测关系式；

步骤四、根据以产烃潜量S₁+S₂为参数建立的有机质丰度评价标准，利用步骤二 建立的S_1校与S_1测的关系式，以及步骤三建立的S_1校与S_1测+S_2测关系式，得到按沉积 相分类的以游离烃量S₁为参数建立的烃源岩内分散液态烃丰度的下限。

具体地，步骤一至步骤四按如下过程进行：

步骤一：

在待测区域采集1781个基础烃源岩样品，将每个样品分别分成两份，对其中的 一份样品进行测定，将适量的该份中每个基础烃源岩样品直接置于仪器热解炉中，采 用岩石快速热解技术对采集的每个基础烃源岩样品进行热脱附分析，加热到300℃ (第一温阶)，恒温3分钟，测得游离的可溶烃峰P₁，由峰面积计算得到可溶烃含量 S_1测；

对热脱附分析后的基础烃源岩样品进行热裂解分析，以50℃/分钟的速度继续 加热到600℃，测得热解烃峰P₂，由峰面积计算得到热解烃含量S_2测；并计算得到产 烃潜量S_1测+S_2测；

步骤二：

对步骤一中的另一份中的39个进行氯仿抽提，对抽提后的固体残渣按照步骤一 进行岩石热解分析，获得S_1测'和S_2测'，通过S_1校＝S_1测+(S_2测-S_2测')获得烃源岩中分散 液态烃的数量，并通过S_1校与S_1测交汇图版获得S_1测校正参数。其中，S_1校与S_1测关系 式是以S_1测为横坐标，其刻度范围在0～0.08mg/g之间；以S_1校为横坐标，其刻度范 围在0～0.20mg/g之间。其结果如图2所示，计算得到线性回归方程及回归系数：

S_1校＝2.004S_1测，R²＝0.773(式I)

步骤三：

根据研究区已有认识，对样品进行分类，分为海相碳酸盐和湖相泥岩两个部分， 分别建立S_1校与S_1测+S_2测交汇图，确定趋势线；其中，S_1校与S_1测+S_2测关系式是以lg (S_1测+S_2测)为横坐标，其刻度范围在0.1mg/g～100mg/g之间；以步骤一中的分散 液态烃量S_1校为纵坐标，采用线性刻度，当为海相碳酸盐岩时，其范围在0～5mg/g 之间，当为湖相泥岩时，其范围在0～40mg/g之间；绘制S_1校与S_1测+S_2测交汇图，统 计散点分布规律确定趋势线，以确定S_1校与S_1测+S_2测关系式。其结果分别如图3和图 4所示，计算得到线性回归方程及回归系数：

对于海相碳酸盐岩：S_1校＝-2.2×10^-3×(S_1测+S_2测)²+0.1412×(S_1测+S_2测)+0.1167， R²＝0.9356；(式II)；

对于湖相泥岩：S_1校＝9.00×10^-5×(S_1测+S_2测)³-1.00×10^-3×(S_1测+S_2测)²+3.62×10^-2× (S_1测+S_2测)+0.3004，R²＝0.8365(式Ⅲ)；

步骤四：

根据以产烃潜量S₁+S₂为参数建立的有机质丰度评价标准(如表1所示)，即海 相烃源岩S₁+S₂＝0.5，湖相烃源岩S₁+S₂＝0.5分别代入步骤二中的式I、式II、式Ⅲ， 得到的S₁值，即得到烃源岩中分散液态烃可作为有效气源的烃源岩中分散液态烃丰 度下限值；并将表1中差、中等、好项目下的S₁+S₂的数值范围的上下端点也代入式 I、式II、式Ⅲ，得到表3所示的不同类型烃源岩分散液态烃丰度评价标准，

表3不同类型烃源岩分散液态烃丰度评价标准

实施例2

四川盆地川中古隆起高石梯-磨溪大气田，分散液态烃是气田的重要贡献者(赵 文智等，2015，论叠合含油气盆地多勘探“黄金带”及其意义)，选取高石1井寒武 系筇竹寺组烃源岩样品进行的Rock-Eval分析结果显示，按实施例1相同的方法测得 S₁变化范围为0.04mg/g～1.2mg/g，平均值为0.29mg/g(88个样品)，其中，S₁值小 于0.09mg/g的样品数为34，占38.6％；介于0.09mg/g＜S₁＜0.13mg/g样品数为5， 占5.7％；介于0.13mg/g＜S₁＜0.20mg/g样品数为9，占10.2％；S₁＞0.68mg/g样品 数为40，占45.5％，分别情况如图5所示，即按照建立的评价标准，61.4％的样品可 作为有效气源，55.7％的样品可作为中等气源，45.5％的样品可作为优质气源，证明 川中地区具备分散液态烃裂解气成藏的物质基础，分散液态烃可作为高石梯-磨溪气 田的气源。

由上可见，本发明的烃源岩内分散液态烃丰度下限的判断方法能够确定烃源岩中 分散液态烃作为气源的丰度下限，特别适用于有机质类型以Ⅰ型、Ⅱ型为主的海相及 湖相烃源岩中分散液态烃作为气源有效性的判定。