烃源岩TOC值变化与其生排烃效率关系的探讨

采用实验模拟和数值模拟相结合的方法揭示了烃源岩有机碳(TOC%)的损失率DTOC一(TOC°-TOC)/TOC°的变化规律。当烃源岩生排烃效率很低时,DTOC都为负值,即在成熟演化过程TOC是增加的。随着生排烃效率提高,有机碳变化率DTOC逐渐增加(TOC损失率增大),烃源岩逐步由“增碳”进程转变为“减碳”进程。但只有生烃潜力很高的Ⅰ型有机质岩石,在生烃降解率和排烃效率极高的“理想”条件下,DTOC的增加(减碳进程)幅度才十分显著。指出基于有机质原始丰度恢复的碳酸盐岩烃源岩评价标准,可能过分强调了“减碳”的进程,很多情形下会美化原本比较差的烃源岩。

地质条件下湖相烃源岩生排烃效率与模式

烃源岩排烃研究是油气地球化学研究中最薄弱的环节,而排烃效率又是准确评价常规油气与非常规页岩油气资源的关键参数.目前对于烃源岩排烃效率的认识差异很大,尚未建立完整的各种类型有机质湖相烃源岩在地质条件下生排烃效率与模式.本文以中国渤海湾、松辽等4个大型湖相含油气盆地以及酒泉青西凹陷、泌阳凹陷等9个中小型湖相富油盆地/断陷为对象,通过15000余个湖相烃源岩样品在自然热演化过程中热解生烃潜力指数的变化研究,揭示了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃特征,构建了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃效率与模型.无论是大型湖相沉积盆地还是中小型断陷盆地,甚至是盐湖相沉积盆地,烃源岩生排烃特征基本一致.随着成熟度的增高,湖相烃源岩排烃效率逐渐增高,在低成熟阶段排烃效率较低,在成熟与高成熟阶段具有高或很高的排烃效率.Ⅰ型、Ⅱ型有机质类型烃源岩排烃模式相似,相对排烃效率在低成熟阶段小于45％,成熟生油高峰时达85％～90％,至生油窗下限时达90％以上;累积排烃效率在低成熟阶段小于10％,生油高峰时达50％～60％,生油窗下限时达75％～85％,主要的排烃阶段在镜质组反射率0.7％～1.2％之间,生油窗阶段生成并排出了绝大部分烃类.湖相Ⅲ型有机质烃源岩排烃效率明显低于Ⅰ、Ⅱ型有机质烃源岩,生油窗阶段累积排烃效率仅为50％左右,主要生排烃阶段在镜质组反射率0.8％～2.0％之间.控制湖相烃源岩排烃量和排烃效率的主要因素是有机质丰度、类型和成熟度,而盆地类型、断裂发育程度、烃源岩沉积环境、相邻输导层孔渗条件等因素均不影响烃源岩排烃与排烃效率.

湖相烃源岩原始有机质恢复与生排烃效率定量研究--以东营凹陷古近系沙河街组四段优质烃源岩为例

在烃源岩沉积有机相精细划分的基础上,优选东营凹陷古近系沙河街组四段的优质烃源岩样品,建立了完整的自然演化地球化学剖面,并应用物质平衡法,开展了原始有机质恢复和生排烃效率定量计算。计算结果表明,沙河街组四段主力供烃区间内的优质烃源岩具有高生排烃效率和原始有机质丰度恢复系数,其中深层高过成熟阶段排烃效率可达70%~80%,原始有机质丰度恢复系数可达1.5~2.0,较以往资源评价中采用的数值有较明显提高。据该结果推算,东营凹陷沙河街组四段的总排烃量总体上将有一定程度的提高,其中中浅层烃源岩的资源贡献有所降低,而深层烃源岩的资源贡献有较大幅度升高,主力烃源岩埋藏深度有下沉的趋势,这预示着深层具有丰富的资源基础和勘探前景。研究成果对于济阳坳陷乃至整个渤海湾盆地的油气资源潜力再认识和深层油气藏勘探具有重要的指导意义。

湖相烃源岩生排烃机制及生排烃效率差异性——以渤海湾盆地东营凹陷为例

湖相断陷盆地所形成的烃源岩具有强烈的非均一性,而东营凹陷作为该类盆地的典型代表,其主力烃源岩是古近系沙河街组四段上亚段(Es4(上))、沙河街组三段下亚段(Es3(下))和沙河街组三段中亚段(Es3(中)),它们来自于咸水和淡水两种沉积环境。在沉积相与有机质特征研究的基础上,对比了3套地层中普通烃源岩[有机碳含量(TOC)<2%]和优质烃源岩(TOC>2%)残留液态烃产率、生烃潜力指数的演化特征,分析了排烃机制和排烃效率的差异性。由于沉积环境和埋深的不同,3套烃源岩的生排烃潜力、效率均有明显不同,相比较而言,各自的优质烃源岩是供烃成藏的主要贡献者,体现在该类烃源岩不但能形成更充足的物质基础,而且其多层理的结构也利于排烃。此外,针对不同的沉积环境总结了排烃模式。咸水环境烃源岩存在低熟和成熟两个生烃阶段,其排烃周期长、排烃效率高;而淡水环境烃源岩只存在成熟生烃阶段,其排烃周期短、排烃效率较低。沙河街组四段上亚段对资源量的贡献最大,沙河街组三段下亚段次之,而沙河街组三段中亚段最小。

北部湾盆地流二段不同类型烃源岩生排烃效率与成藏贡献对比

北部湾盆地目前的油气储量发现主要集中在涠西南和乌石凹陷这两个勘探成熟区,钻井揭示其主力烃源岩为流二段半深湖—深湖相烃源岩,包括泥岩、页岩和油页岩等3种类型。本文主要针对这两个成熟区14口井的3种类型烃源岩的岩心、岩屑及13个典型油田的原油共计173个样品进行了系统采集和分析测试,利用生排烃热模拟实验和混源油人工配比实验等手段,开展了3种类型烃源岩的生排烃效率及其对13个典型油田的成藏贡献定量对比分析。结果表明,流二段油页岩有机质丰度高、类型好,生烃潜力明显优于泥岩和页岩,是该盆地最优质的烃源岩;3种类型烃源岩的生排烃效率由高到低依次为油页岩、页岩和泥岩,其中油页岩的生油效率和排油效率最高,分别是泥岩的5.2倍和3.4倍;流二段油页岩对该盆地成熟区13个典型油田的油源贡献率超过70%,是油气成藏的主力烃源岩,因此在新区勘探潜力评价中应高度重视油页岩的分布预测及资源潜力评价。

地质条件下湖相烃源岩生排烃效率与模式

烃源岩生排烃效率是评价常规油气与非常规页岩油气资源的关键参数,但对源岩排烃的研究却很薄弱。本文对地质条件下湖相烃源岩生排烃效率与模式进行研究,以供同类研究人员参考。

中国陆相油页岩含油率与总有机碳的响应机理

为了建立稳定可靠的利用油页岩总有机碳预测含油率的模型,揭示中国陆相不同成因类型油页岩含油率与总有机碳的内在关系极其重要。通过不同类型盆地油页岩钻井取心测试的关键参数,结合沉积学、有机地球化学、热模拟等学科技术,探讨油页岩含油率与总有机碳的响应机理。结果表明:不同盆地类型与沉积背景下发育的油页岩含油率与总有机碳质量分数均呈现良好的正相关性(R^2=0.81~0.97);中国陆相油页岩的成因类型进一步划分为5种类型,制约着含油率与总有机碳的内在关系;油页岩的升温加热模拟呈现3个失重阶段(温度<150、300~550、600~750℃),明确了含油率与总有机碳参数的物理意义;相同类型盆地与沉积背景下形成的油页岩具有相近的母质生源组合,从而具有大致相当的再生烃效率。中国陆相油页岩成因类型的细划、含油率与总有机碳物理意义的明确、油页岩再生烃能力的分析,有助于理解中国陆相油页岩含油率与总有机碳的内在响应关系。

烃源岩生烃演化过程TOC值的演变及其控制因素

采用地质观察、实验模拟和数值模拟三者相结合的方法,研究了烃源岩有机质丰度变化的控制因素.由有机碳(TDCC％)的损失率DTOC=(TOC0-TOC)/TOC0(岩石原始有机碳)来衡量地史过程中烃源岩有机碳含量的变化时,其变化的幅度和方向取决于源岩中有机部分和无机部分的损耗量及相对大小.根据物质平衡关系分析导出了烃源岩成熟作用过程有机碳损失率DTOC的计算公式.当岩石类型和成熟演化历史一定时,TOC变化只与生排烃效率有关.在地质体的实际生排烃效率下,DTOC值一般变化在-0.05-0.2之间,计算的有机碳恢复系数k值仅0.90-1.25;只有在生排烃效率极高的理想情形下,DTOC值的变化才是显著的,k值可高达2.5.因此,基于有机质原始丰度恢复的碳酸盐岩烃源岩评价方法,可能过分强调了“减碳”的进程,很多情形下会美化原本比较差的烃源岩.

中国陆相页岩油勘探理论与技术进展

陆相页岩油是一个全新领域,近期的勘探实践已在鄂尔多斯盆地、松辽盆地、渤海湾盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地等不同页岩层系取得了重要进展,截止2022年底,页岩油探明、控制、预测三级地质储量达44亿t,2022年产量达318万t。页岩油勘探理论和技术也取得了一系列进展,创新了有机母质类型分析与有机质生排烃实验、储层表征技术、页岩油赋存状态与含油性分析、保压取心与现场测试等页岩实验测试分析技术,基本上能满足页岩油相关实验测试要求;在细粒沉积与有机质富集机理、陆相页岩纹层结构与组合类型、储层孔缝结构与储集性、页岩油富集机理取得了一系列新的认识,指导了重点地区选区选带评价研究。研发了烃源岩品质测井评价、储层品质测井评价、工程品质测井评价、岩石物理敏感参数分析和定量预测、多任务学习储层参数预测、各向异性地应力预测、水平井地震地质导向评价、富集层(甜点)综合评价等技术,并推广应用,在页岩油储量提交、甜点区优选、水平井部署、随钻导向预警和钻完井工程改造方面提供了重要且面向全周期的技术支撑。但陆相页岩油规模勘探与效益开发目前还面临诸多挑战,必须建立全新的研究内容与研究重点,特别需要把研究精度升级并要加强微观研究,加强固/液/气多相多场耦合流动机理研究,加强多学科交叉研究等,以建立页岩油成藏新学科。