Question

烃源岩评价标准

Answer 1

一个地区烃源岩存在与否是决定其含油气前景的基本条件，而烃源岩中有机质性质则是决定其生烃性质是以生油为主还是以生气为主以及生烃潜力大小的关键因素。因此，系统分析研究烃源岩的有机质丰度、类型和热演化程度可对其生烃性质和生烃能力做出正确评价。

与国外海相烃源岩相比较，柴达木地区石炭系海相烃源岩具有以下几方面的显著特征，即：时代老；有机质丰度低，受风化作用等影响，烃源岩中有机碳质量分数一般小于0.5%，每吨岩石的生烃潜力不足0.1kg；有机质热演化程度高，大部分处于成熟—高成熟演化阶段；勘探目的层埋藏深，石炭纪地层在盆地内的埋深一般大于3000m，且盆地内的勘探程度低。因此不能按照其他区域的评价标准来评价柴达木盆地石炭系烃源岩，必须具体问题具体分析，建立适合于柴达木盆地石炭系的烃源岩评价标准。

（一）烃源岩评价标准概述

有机质丰度是评价烃源岩的最基础指标，目前国内外学者对于泥质烃源岩、碳质泥岩和煤的评价标准认识较一致（表7-13）：

表7-13 烃源岩有机质丰度评价标准

（据张渠等，2003；陈建平等，1997；赵靖州，2001）

对于海相碳酸盐岩有机质丰度下限值认识差异较大，从0.05%～0.50%（表7-14）。国外的研究者提出的有机质丰度下限一般介于0.20%～0.50%之间。20世纪70年代以来，我国石油工作者通过大量研究提出以约大于0.1%作为我国碳酸盐岩有机质丰度下限值，并被石油勘探部门沿用至今。对于碳酸盐岩的烃源岩评价标准相对较一致的认识是根据有机质的成熟度高低确定不同的有机质评价标准，一般低熟碳酸盐岩烃源岩有机质丰度下限采用高于0.2%的值，高—过成熟碳酸盐岩烃源岩有机质丰度下限则采用高于0.1%的值。

目前对碳酸盐岩烃源岩有机质下限值的确定有以下两种方法：一种是基于勘探实践的枚举法；另一种是基于模拟实验和理论分析。然而，这两种方法得到的有机质丰度下限值差异较大。国内对模拟实验和自然演化系列有两种观点：一类认为处于高演化阶段的碳酸盐岩由于有烃类的排出而使有机碳质量分数降低，其下限值较低；另一类则认为碳酸盐岩烃源岩有机碳质量分数受热演化影响不大，因此烃源岩有机碳质量分数与泥质岩并无太大差别，其下限值也应为0.4%～0.5%。

在烃源岩评价过程中，应用一个统一的标准很难对碳酸盐岩的生、排烃特征进行评价，所以有学者提出：应该针对石油勘探开发中不同阶段的不同需求，选择不同的烃源岩下限标准。

氢指数、氧指数划分干酪根类型，其原理是：把组成干酪根的3种元素（碳、氢、氧）以w（C）/w（H）及w（O）/w（C）的形式标在Van—Krevlen所建立的类型图（范氏图）上，这是划分干酪根类型最常用的方法。对于生油岩中分离的干酪根来说，由于矿物质的存在，难以取得可靠的w（O）/w（C）数据。但是，邬立言等使用岩石评价仪（Rock—Eval）分析了我国柴达木盆地、大庆、茂名等十多个地区的大量样品，得到生油岩的氢指数（HI）与氧指数（OI）与其所含干酪根元素分析得到的w（H）/w（C）及w（O）/w（C）有着良好的正相关性，因此可以用矿石中氢指数、氧指数的关系图对岩石中的干酪根等有机质进行分类。

表7-14 不同研究单位及学者提出的碳酸盐岩生油岩有机质丰度下限值表

参考蒂索（Tissot）和傅家谟等（时间）对干酪根的分类，将干酪根分为3种类型，即：Ⅰ型（腐泥型），它们w（H）/w（C）值高（等于或大于1.5），而w（O）/w（C）值低（通常小于0.1），富含脂肪结构；Ⅲ型（腐殖型），w（H）/w（C）值低（一般小于1.0），原始的w（O）/w（C）值高（达0.2～0.3），富含芳香烃核和杂原子；Ⅱ型（过渡型干酪根），介于二者之间。

（二）柴达木盆地石炭系烃源岩评价标准

建立烃源岩评价标准，需要根据柴达木盆地烃源岩自身的特点，根据不同的岩性（泥页岩、碳质泥岩、煤、碳酸盐岩）建立有机碳与热解生烃潜力、氯仿沥青“A”、镜质体反射率、显微组分之间的对应关系，为柴达木盆地石炭系烃源岩生烃潜力的评价提供基础。

1.未熟—成熟泥页岩

由图7-24可见，柴达木盆地石炭系未熟—成熟泥质烃源岩有机碳质量分数与热解生烃潜力之间存在着一定的线性关系。

图7-24 柴达木盆地石炭系未熟—成熟泥页岩有机碳质量分数与热解生烃潜力关系图

各主要生烃潜力值与其对应的有机碳质量分数见表7-15。当有机碳的质量分数为0.5％时，热解生烃潜力为0.1mg/g；当有机碳的质量分数为1.0％，其热解生烃潜力为0.2mg/g；当有机碳的质量分数为2.0％时，其热解生烃潜力为0.3mg/g；当有机碳质量分数为5.0％时，其热解生烃潜力为0.6mg/g。

表7-15 柴达木盆地石炭系未熟—成熟泥页岩有机碳质量分数与热解生烃潜力关系表

2.高熟—过成熟泥页岩

图7-25显示柴达木盆地石炭系高熟—过成熟泥页岩烃源岩有机碳质量分数与热解生烃潜力之间存在着一定的线性关系。

图7-25 柴达木盆地石炭系高熟—过成熟泥页岩有机碳质量分数与热解生烃潜力关系图

各主要生烃潜力值与其对应的有机碳质量分数见表7-16。当有机碳的质量分数为0.4％时，热解生烃潜力为0.05mg/g；当有机碳的质量分数为0.6％，其热解生烃潜力为0.07mg/g；当有机碳的质量分数为1.0％时，其热解生烃潜力为0.1mg/g；当TOC质量分数为2.0％时，其热解生烃潜力为0.25mg/g。

表7-16 柴达木盆地石炭系高成熟—过成熟泥页岩有机碳质量分数与热解生烃潜力关系表

3.未熟—成熟碳酸盐岩

由图7-26可见，柴达木盆地石炭系未熟—成熟泥质烃源岩有机碳质量分数与热解生烃潜力之间存在着一定的线性关系。

图7-26 柴达木盆地石炭系未熟—成熟碳酸盐岩有机碳质量分数与热解生烃潜力关系图

各主要生烃潜力值与其对应的有机碳质量分数见表7-17。当有机碳的质量分数为0.2％时，热解生烃潜力为0.06mg/g；当有机碳的质量分数为0.5％，其热解生烃潜力为0.16mg/g；当有机碳的质量分数为1.4％时，其热解生烃潜力为0.5mg/g；当TOC质量分数为2.0％时，其热解生烃潜力为0.7mg/g。

表7-17 柴达木盆地石炭系未熟—成熟碳酸盐岩有机碳质量分数与热解生烃潜力关系表

4.高成熟—过成熟碳酸盐岩

柴达木盆地石炭系高成熟—过成熟泥质烃源岩有机碳质量分数与热解生烃潜力之间着一关系如图7-27。

图7-27 柴达木盆地石炭系高成熟—过成熟碳酸盐岩有机碳质量分数与热解生烃潜力关系图

各主要生烃潜力值与其对应的有机碳质量分数见表7-18。当有机碳的质量分数为0.12％时，热解生烃潜力为0.04mg/g；当有机碳的质量分数为0.3％，其热解生烃潜力为0.06mg/g；当有机碳的质量分数为0.6％时，其热解生烃潜力为0.08mg/g；当TOC质量分数为1.5％时，其热解生烃潜力为0.18mg/g。

表7-18 柴达木盆地石炭系高成熟—过成熟碳酸盐岩有机碳质量分数与热解生烃潜力关系表

5.碳质泥岩

如图7-28、图7-29所示，柴达木盆地石炭系低成熟、成熟、高成熟及过成熟碳质泥岩烃源岩有机碳质量分数与热解生烃潜力之间存在良好的线性关系。

各主要生烃潜力值与其对应的有机碳质量分数见表7-19。当有机碳的质量分数为1.0％时，热解生烃潜力为0.18mg/g；当有机碳的质量分数为6.0％，其热解生烃潜力为1.5mg/g；当有机碳的质量分数为10.0％时，其热解生烃潜力为3.0mg/g；当TOC质量分数为18.0％时，其热解生烃潜力为6.0mg/g。

表7-19 柴达木盆地石炭系碳质泥岩有机碳质量分数与热解生烃潜力关系表

图7-28 柴达木盆地石炭系低成熟—成熟碳质泥岩有机碳质量分数与热解生烃潜力关系图

图7-29 柴达木盆地石炭系高成熟—过成熟碳质泥岩有机碳质量分数与热解生烃潜力关系图

6.煤系地层

由于柴达木盆地煤系地层厚度较小，多数地层实际上并未成煤，且局部地区出露地表，因此不能当作主要的产油气烃源岩。加之所采样品有限，有机碳与生烃潜力只能为评价石炭系煤系烃源岩地层提供参考（图7-30），需结合氯仿沥青“A”的资料做出准确的评价（表7-20）。

图7-30 柴达木盆地石炭系煤系地层有机碳质量分数与热解生烃潜力关系图

表7-20 柴达木盆地石炭系煤系地层评价

7.烃源岩综合评价标准

根据以上的分析，归纳柴达木盆地石炭系烃源岩评价标准如表7-21。对于泥岩，不同热演化程度其烃源岩评价标准不同，低成熟—成熟泥岩，w（TOC）小于0.5%为非—差烃源岩、0.5%～1.0%为中等烃源岩、大于1.0%为好—极好的烃源岩；当热演化程度达到高成熟—过成熟时，由于有机质转化为烃类，w（TOC）普遍降低，当w（TOC）小于0.4%为非—差烃源岩、0.4%～0.6%属中等烃源岩、大于0.6%则为好—极好的烃源岩；碳质泥岩由于其母源存在大量的陆源碎屑物质，w（TOC）相对泥岩要高，因此其评价标准亦要高。且成熟度对碳质泥岩有机碳质量分数的影响较小，因此未分热演化程度来制定柴达木盆地石炭系碳质泥岩烃源岩的评价标准，当w（TOC）小于1.0%时，碳质泥岩为非—差烃源岩，w（TOC）为1.0%～6.0%的碳质泥岩为中等烃源岩，当w（TOC）大于6.0%时，为好—极好的烃源岩；柴达木盆地石炭系煤系地层仅发现于柴东的石灰沟、旺尕秀及阿拉格尔泰山，煤样的w（TOC）普遍较高，当w（TOC）小于40%的煤为非—差烃源岩、40%～60%为中等烃源岩，只有当w（TOC）大于60%时，才可评价为好—极好的烃源岩；与泥岩、碳质泥岩和煤相比，灰岩的有机质主要来自于浮游生物，因此其w（TOC）低得多，故其烃源岩评价指标也较低。由于柴达木盆地不同地区灰岩的热演化程度相差较大，因此灰岩的评价标准亦按成熟度的不同分为两种：低熟—成熟灰岩当w（TOC）小于0.2%时，认为其为非—差烃源岩、0.2%～0.5%为中等烃源岩、大于0.5%为好—极好烃源岩。高成熟—过成熟灰岩，w（TOC）小于0.12%为非—差的烃源岩、0.12%～0.3%为中等烃源岩、大于0.3%为好—极好的烃源岩。

表7-21 柴达木盆地石炭系烃源岩综合评价标准表