一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法

摘要

本发明公开了一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法，涉及石油勘探开发技术领域。该方法在深入剖析油源岩在地下地质条件下生油机理的基础上，形成了一种将砂泥岩互层组合体作为一个整体进行陆相盆地油源岩划分的新方法，解决了以往划分方法中忽略油源岩生油空间的问题，提高了油源岩划分结果的客观性与合理性，可为我国陆相含油气盆地石油资源潜力评价提供可靠的数据支持。

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探开发技术领域，具体的是一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法。

背景技术

上世纪70年代末，B.P.蒂索和D.H.威尔特在系统综合了欧洲有机化学家多年的干酪根研究成果和实验技术的基础上，合著出版了《石油形成和分布》一书，总结提出了干酪根热降解生油学说，阐述了将油页岩中的干酪根加热到500℃生成石油的实验过程，并提出油页岩中的干酪根与生油岩中的干酪根并没有显著不同的观点,认为实验室中由干酪根生成石油的热解过程与埋藏很深的烃源岩由于高温而产生石油的过程很相似。

1978年该学说被带到中国后在我国生产和科研领域迅速得到推广和应用，我国陆相油源岩的评价进入了以干酪根热降解生油学说为主导的阶段，主要的评价指标包括暗色泥岩厚度、有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度及生油高峰最大温度等，各项指标总体上强调的是对生油母质的评价。围绕油源岩生油母质的各项评价指标，油源岩的划分方法通常也是在油源岩发育地层中扣除砂岩层后取全部泥岩层作为有效烃源岩，由此划分出的油源岩有利发育区往往位于盆地的凹陷(或洼陷)中心，越向盆地的凹陷(或洼陷)中心，油源岩厚度越大、有机质越多、资源量丰度越高。但事实上，早在上世纪50年代，就有学者对产油地区砂泥岩厚度比率和剖面中的砂岩厚度百分比进行了统计，P.A.Dickey等研究了美国怀俄明州盐溪区白垩系弗朗提尔组砂泥比率与油气聚集的关系，发现石油多产自砂岩与页岩之比例为0.25的地区；Krumbein等研究了美国落基山区上白垩统砂岩厚度百分比与油气聚集的关系，发现油气聚集的最佳砂岩百分比为20％-50％。通过以上案例可以发现，学者们很早就已经注意到了砂岩对于油源岩的生油过程具有重要意义的客观事实，但遗憾的是从未有学者将砂岩作为油源岩的组成部分进行研究，反而在油源岩划分时扣除砂岩夹层仅取泥岩厚度作为油源岩的有效厚度。因此，目前亟需对我国陆相油源岩的划分方法进行更深入的思考和探索，提出更客观合理的油源岩划分方法。

发明内容

在上述背景下，本发明提供了一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法，该方法在深入剖析油源岩在地下地质条件下生油机理的基础上，形成了一种以砂泥岩互层组合体作为一个整体进行陆相盆地油源岩划分的新方法，解决了以往划分方法中忽略油源岩生油空间的问题，提高了油源岩划分结果的客观性与合理性，可为我国陆相含油气盆地石油资源潜力评价提供可靠的数据支持。

本发明解决其技术问题所采用的技术发明是：一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法，包括以下步骤(图1)：

步骤1、通过陆相含油气盆地的构造、沉积演化历史研究，明确控制油源岩形成和演化的盆地持续沉降阶段的石油地质特征；

步骤2、在单井剖面上以砂泥岩互层组合体作为一个整体进行油源岩划分；

在油源岩层系单井剖面内寻找孔渗条件均良好的砂岩层段，以此砂岩厚度向上和向下寻找近等厚度的富有机质的泥岩层段，将此砂岩层段与其上下叠置的泥岩层段共同组成泥岩-砂岩-泥岩的组合体划分为油源岩；当油源岩层系单井剖面中多层具有良好孔渗条件的砂岩层段与富有机质的泥岩层段呈连续薄互层状叠置分布时，将此多层连续叠置的砂泥岩组合体划分为油源岩；

步骤3、在油源岩单井划分基础上确定地层剖面内同一个地层级别(小层、亚段、段或组)中的油源岩厚度与砂岩百分比；

步骤4、基于油源岩厚度与砂岩百分比统计结果分别编绘油源岩发育层系内各地层级别(小层、亚段、段或组)的油源岩厚度等值线图与油源岩砂岩百分比等值线图；

步骤5、根据研究区分析化验数据编绘油源岩R

步骤6、以油源岩砂岩百分比指标与有机质成熟度指标联合确定油源岩分布有利区。

其中，在步骤1之前，首先收集研究区的构造与沉积背景资料、地震数据体与解释成果、钻井资料、测井数据、测井解释成果、录井资料、分析化验资料、试采生产资料。

其中，在步骤1中，所述通过陆相含油气盆地的构造、沉积演化历史研究，明确控制油源岩形成和演化的盆地持续沉降阶段的石油地质特征，首先要对盆地所处大地构造的区域地质构造背景、盆地沉积演化背景进行研究，将盆地的构造演化划分为持续沉降阶段、整体上升阶段和全面萎缩阶段。盆地持续沉降阶段是盆地各种沉积物质持续积累和逐渐加载增压的过程；盆地整体上升阶段是盆地沉积物卸载减压和能量释放的过程；盆地全面萎缩阶段是盆地经历小幅度短时间的升降运动逐渐达到物质和能量平衡的过程。这三个阶段中盆地持续沉降阶段是油源岩形成和演化的主要阶段，盆地在这一阶段的沉积方式可以是整体坳陷也可以是分割性的断陷，伴随这一过程也可能发生短暂的上升甚至短时间的剥蚀，但总体上表现为盆地持续沉降、沉积物质不断加载的状态，通常具有沉积和沉降速率大、有机质丰度高的特点。因此，对陆相含油气盆地的构造、沉积演化历史进行研究，目的就是要明确控制油源岩形成和演化的盆地持续沉降阶段的石油地质特征。

其中，在步骤2中，所述在单井剖面上以砂泥岩互层组合体作为一个整体进行油源岩划分，指的是在盆地持续沉降阶段的油源岩发育层系内，寻找单井剖面上孔渗条件均良好的砂岩层段，以此砂岩厚度向上和向下寻找近等厚度的富有机质的泥岩层段，将此砂岩层段与其上下叠置的泥岩层段共同组成泥岩-砂岩-泥岩的组合体划分为油源岩(图2)。当油源岩层系单井剖面中多层具有良好孔渗条件的砂岩层段与富有机质的泥岩层段呈连续薄互层状叠置分布时，将此多层连续叠置的砂泥岩组合体划分为油源岩(图3)。

在以往的油源岩划分方法中，通常是将油源岩层系剖面内扣除砂岩以外的全部泥岩层划分为油源岩(图4)，而本发明在步骤2中的做法与传统的油源岩划分方法相比具有两个创新点，第一个创新点是本发明以孔渗条件良好的砂岩层段为切入点，将油源岩发育层系剖面内的砂岩层段作为油源岩不可或缺的组成部分进行油源岩划分，改变了以往将油源岩发育层系内的砂岩层段全部扣除不计的划分方法；第二个创新点是本发明仅取叠置在砂岩层段上层和下层的近等厚度的泥岩层作为油源岩的组成部分，将远离砂岩层段不具备生排烃空间的泥岩层扣除不计，改变了以往取油源岩发育层系内的全部泥岩层段作为油源岩的划分方法。

进一步，本发明在步骤2中所述的油源岩划分方法之所以将油源岩发育层系中的泥岩-砂岩-泥岩的砂泥岩互层组合体作为一个整体来评价油源岩，是因为在地下地质条件下，有机质向石油转化的热降解过程从本质上来讲是一个有机地球化学反应，泥岩中富集的有机质是构成该有机地球化学反应的反应物质，地下地质条件下的温度、压力以及催化条件是构成该有机地球化学反应的反应条件，砂岩和泥岩中的有限孔隙空间是构成该有机地球化学反应的反应空间。对于有机质热降解生油的有机地球化学反应来说，反应物质、反应条件以及反应空间这三个构成要素缺一不可。在盆地持续沉降阶段，随着上覆沉积物的不断加载以及油源岩本身的成岩演化，油源岩中的孔隙随埋深逐渐减小，在进入生烃门限以后，泥岩的孔隙度一般已经降至20％以下，砂岩的孔隙度已经降至30％以下，此时能够为有机质生油过程提供反应空间的只有泥岩中的孔隙空间。在砂泥岩互层组合的油源岩地层剖面中，当泥岩孔隙中充满了生成的石油时，会在地层中形成异常高压，泥岩中的异常高压会促使生成的石油与地层水以混合相态向其间的砂岩夹层运移并储集在砂岩层段中。但是在厚层块状泥岩发育的油源岩层系中，泥岩中可为有机质生油提供的反应空间非常有限，生成的石油会逐渐占据泥岩中的孔隙空间，当油源岩中的反应空间全部被生成的石油及原始地层水的混合相态充满时，有机质生油的反应过程会由于缺少反应空间而受到抑制，有机质将滞留在泥岩孔隙中不再向石油持续转化，这也是为什么在泥岩厚度大的湖盆中心残余有机碳含量往往较高的主要原因。

由此可见，在有机质热降解生油过程中，泥岩中富集的有机质是油源岩生油过程的物质基础，生油时期的温压条件与催化条件是油源岩生油过程的必要条件，砂泥岩互层组合体中提供的生油空间与储集空间是油源岩生油过程的关键要素。本发明所述的一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法按照有机地球化学的思维方式，在深入剖析油源岩在地下地质条件下生油机理的基础上，形成了一种将砂泥岩互层组合体作为一个整体进行陆相盆地油源岩划分的新方法，可以解决以往划分方法中忽略油源岩生油空间的问题，提高油源岩划分结果的客观性与合理性。

其中，在步骤3中，所述在油源岩单井划分基础上确定地层剖面内同一个地层级别中的油源岩厚度与砂岩百分比，具体是在单井剖面上统计出同一个地层级别(小层、亚段、段或组)中所划分出的油源岩的砂岩厚度、泥岩厚度、砂泥岩组合体的厚度以及砂岩百分比，其中砂泥岩组合体的厚度为砂岩厚度与泥岩厚度之和，砂岩百分比为砂岩厚度与砂泥岩组合体的厚度之比。当同一个地层级别(小层、亚段、段或组)中划分了多个油源岩砂泥组合体时，统计该地层级别中的多个油源岩的累计砂岩厚度、累计泥岩厚度，以累计砂泥岩组合体的厚度作为该地层级别的油源岩厚度，以累计砂岩厚度与累计砂泥岩组合体的厚度之比作为该地层级别的油源岩砂岩百分比。

其中，在步骤4中，所述基于油源岩厚度与砂岩百分比统计结果分别编绘油源岩发育层系内各地层级别的油源岩厚度等值线图与油源岩砂岩百分比等值线图，具体是以研究区范围作为等值线边界，以井点的油源岩厚度与油源岩砂岩百分比分别作为条件数据，采用三角网插值方法编绘各地层级别(小层、亚段、段或组)的油源岩厚度等值线图与油源岩砂岩百分比等值线图。

其中，在步骤5中，所述根据研究区分析化验数据编绘油源岩R

其中，在步骤6中，所述以油源岩砂岩百分比指标与有机质成熟度指标联合确定油源岩分布有利区。具体的油源岩砂岩百分比指标可划分为小于20％、介于20％至50％之间、大于50％三个区间段，有机质成熟度指标可划分为小于0.5％、介于0.5％至1.2％之间、大于1.2％三个区间段。分别提取油源岩砂岩百分比指标介于20％至50％之间、有机质成熟度指标介于0.5％至1.2％之间的等值线包络线，叠合包络线以内的区域，取公共区域作为该层段的油源岩有利分布区。

本发明的有益效果是：该一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法在深入剖析油源岩在地下地质条件下生油机理的基础上，形成了一种以砂泥岩互层组合体作为一个整体进行陆相盆地油源岩划分的新方法，解决了以往划分方法中忽略油源岩生油空间的问题，提高了油源岩划分结果的客观性与合理性，可为我国陆相含油气盆地石油资源潜力评价提供可靠的数据支持。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法的具体实施例的流程图。

图2是本发明所述一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法的油源岩划分结果示意图之一。

图3是本发明所述一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法的油源岩划分结果示意图之二。

图4是采用以往的油源岩评价方法的油源岩划分结果示意图。

图5是实施例一中采用本发明所述一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法在单井柱状图中划分的油源岩结果。

图6是实施例一中采用本发明所述一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法编绘的腾一段5亚段的油源岩砂岩百分比等值线图。

图7是实施例一中采用本发明所述一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法编绘的腾一段5亚段的油源岩R

图8是实施例一中在腾一段5亚段油源岩砂岩百分比等值线图上提取的油源岩砂岩百分比指标介于20％至50％之间的等值线包络线。

图9是实施例一中在腾一段5亚段的油源岩R

图10是实施例一中叠合图8和图9的包络线范围后得到的包络线内的公共区域，作为腾一段5亚段的油源岩有利分布区。

图11是实施例一中采用本发明所述一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法得到的腾一段5亚段的油源岩有利分布区内的油源岩厚度等值线。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一：本发明以二连盆地白音查干凹陷腾格尔组油源岩评价为例，提供一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法。

一种基于砂泥岩互层组合体的陆相盆地油源岩划分方法，包括以下步骤：

步骤1、通过陆相含油气盆地的构造、沉积演化历史研究，明确控制油源岩形成和演化的盆地持续沉降阶段的石油地质特征；

具体描述为：二连盆地位于内蒙古自治区的中部，东西长约1000km，南北宽20-220km，总面积10×10

步骤2、在单井剖面上以砂泥岩互层组合体作为一个整体进行油源岩划分；

在油源岩层系单井剖面内寻找孔渗条件均良好的砂岩层段，以此砂岩厚度向上和向下寻找近等厚度的富有机质的泥岩层段，将此砂岩层段与其上下叠置的泥岩层段共同组成泥岩-砂岩-泥岩的组合体划分为油源岩；当油源岩层系单井剖面中多层具有良好孔渗条件的砂岩层段与富有机质的泥岩层段呈连续薄互层状叠置分布时，将此多层连续叠置的砂泥岩组合体划分为油源岩；

具体描述为：本实施例中二连盆地白音查干凹陷腾格尔组在凹陷两侧的斜坡上广泛发育砂泥岩互层叠置的岩性组合，步骤2所述的在单井剖面上以砂泥岩互层组合体作为一个整体进行油源岩划分，具体的做法首先是综合研究区的钻井、岩心、测井、分析化验或试油数据制作每一口井的单井柱状图，图5所示为研究区某探井的腾格尔组地层在1537米至1585米井段的综合柱状图，该井剖面上的泥岩层中包含2层粉砂岩夹层、2层细砂岩夹层、2层砾状砂岩夹层，结合SP测井曲线与GR测井曲线可以看出，该剖面中的2套粉砂岩夹层与2套砾状砂岩夹层的测井曲线负偏特征明显，反映出该夹层泥质含量较少、孔渗条件良好，另外的2套细砂岩夹层在测井曲线上的响应相对较弱，反映出该夹层的孔渗条件相对较差，由此分别从2套粉砂岩夹层向上和向下取近等厚度的泥岩层段，将每一组泥岩-粉砂岩-泥岩的组合体划分为一套油源岩，从1570米以下的2套砾状砂岩夹层向上和向下取近等厚度的泥岩层段，合并为一组泥岩-砾状砂岩-泥岩-砾状砂岩-泥岩的组合体，将3套泥岩夹2套砾状砂岩的组合体划分为一套油源岩，最终在1537米至1585米井段共划分出3套油源岩。如上所述，本实施例中主要以测井曲线为依据进行砂岩夹层孔渗条件的判别，在研究过程中也可以根据研究区的数据情况，结合砂岩夹层的物性分析化验数据或测井解释数据对砂岩夹层的孔渗条件进行综合分析，识别出孔渗条件良好的砂岩夹层。

步骤3、在油源岩单井划分基础上确定地层剖面内同一个地层级别中的油源岩厚度与砂岩百分比；

具体描述为：基于腾格尔组176口探井的油源岩划分结果，在单井剖面上分别统计了腾一段8个亚段与腾二段3个亚段中所划分出的油源岩的砂岩厚度、泥岩厚度、砂泥岩组合体的厚度以及砂岩百分比，其中砂泥岩组合体的厚度为砂岩厚度与泥岩厚度之和，砂岩百分比为砂岩厚度与砂泥岩组合体的厚度之比。对于同一个亚段中划分了多个油源岩砂泥组合体的层位，统计了该地层级别中的多个油源岩的累计砂岩厚度、累计泥岩厚度，以累计砂泥岩组合体的厚度作为该亚段的油源岩厚度，以累计砂岩厚度与累计砂泥岩组合体的厚度之比作为该亚段的油源岩砂岩百分比。

步骤4、基于油源岩厚度与砂岩百分比统计结果分别编绘油源岩发育层系内各地层级别的油源岩厚度等值线图与油源岩砂岩百分比等值线图；

具体描述为：以二连盆地白音查干凹陷工区范围作为等值线边界，以176口探井的油源岩厚度与油源岩砂岩百分比分别作为条件数据，采用三角网插值方法分别编绘了腾一段8个亚段与腾二段3个亚段的油源岩厚度等值线图与油源岩砂岩百分比等值线图(图6)。

步骤5、根据研究区分析化验数据编绘油源岩R

具体描述为：以二连盆地白音查干凹陷工区范围作为等值线边界，以井点的R

步骤6、以油源岩砂岩百分比指标与有机质成熟度指标联合确定油源岩分布有利区。

具体描述为：在腾一段5亚段油源岩砂岩百分比等值线图上提取油源岩砂岩百分比指标介于20％至50％之间的等值线包络线(图8)，在腾一段5亚段的油源岩R

从应用结果来看，二连盆地白音查干凹陷腾格尔组的油源岩主要分布于南部近洼缓坡带的达尔其含油区与锡林好来含油区，达尔其含油区的油源岩分布面积更加广泛；北部陡坡带受物源快速堆积的影响，碎屑岩结构成熟度与成份成熟度均相对较低，并且沉积期水体动荡，有机质保存条件较差，油源岩分布范围相对较窄、厚度相对较小；而以往认为有机质丰度最高的凹陷中心，由于其沉积物以深湖半深湖泥岩为主，缺少有机质热解过程所必需的生油空间与储集空间，有机质虽然已经进入生油门限但其生油过程受到孔隙空间的制约无法持续转化，除靠近凹陷边缘的局部地区以外均划分为无效油源岩分布区。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以在不脱离本发明所述原理的前提下，依本发明专利保护范围所作的等同变化与替换，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。