优质烃源岩及其与成藏的关系_生烃潜力

Q_生＝TOC⁰IH⁰X（1）

式中，TOC⁰为源岩中的原始有机碳含量（%），IH⁰为单位质量有机质的原始生烃潜力如mgHC/gTOC或kgHC/tTOC,反映有机质的类型），X为成烃转化率（％）。X求取由化学动力学方法实现，具体的原理、流程及结果，笔者已经在过去有系统的研究^[33-35]）这里不再赘述。需要强调的是，这里的TOC⁰和IH⁰分别为源岩中的原始有机碳含量和原始有机质生烃潜力，而不是实测的残余值。由残余有机碳和氢指数恢复原始有机碳和原始生烃潜力也是基于化学动力学方法，其原理及应用，笔者也已经在过去有过报^[36]道图2以贝尔凹陷南一段和特殊岩性段为例，给出了恢复所得到的二者之间的关系。从图2出发物质平衡生烃潜力生烃潜力，由（1）式不难计算出不同TOC时生烃量。

图2 贝尔凹陷烃源岩原始有机质丰度与生烃潜力关系

3. 3（单位质量源岩的）残烃（油）量（Q_残）的计算

源岩中实测的氯仿沥青“A”其实即可视为单位质量源岩的残油量论文范文论文格式范文论文的格式。只不过需要将单位换算到与生油量一致（kg/t源岩）。由于源岩非均值性的普遍存在，即使是同一源岩层、同样的埋深、或同样TOC时对应的氯仿沥青“A”会有较大的变化（图3、图4示出了贝尔凹陷的实测值），具体计算时，可用各源岩层包络线的半幅值（或者某一深度段或某一TOC段的均值）来参与计算。

图3 贝尔凹陷A/TOC与埋深的关系

图4 贝尔凹陷（Ro=0.6~1.0）氯仿沥青“A”与TOC的关系

3.4（单位质量源岩的）源岩排烃量（Q_排）与TOC的关系及优质烃源岩的评价标准

按Q_排＝Q_生－Q_残的物质平衡原理，不难计算出不同凹陷、不同源岩层对应某一TOC（及相应的生烃潜力）的排油量并可绘出单位质量源岩的排油量与原始有机质丰度的关系（图5）。从图5中可以看到，当TOC较低时，排出的油量的确有限，这是因为此时生成的油量较少，还难以满足源岩自身各种形式的残留需要。但是，随着TOC增高其他条件（有机质类型、成熟度）相同情况下的生油量逐步逐渐增大，满足了源岩中各种形式（吸附、溶解、孔隙容留等）^[1]的存留需要之后，生成的油开始大量排出，即排油量随TOC的升高曲线出现明显的拐点。显然，拐点以上即为优质烃源岩，拐点所对应的TOC即为优质烃源岩的下限－即优质烃源岩评价标准。由此不难给出不同凹陷、不同源岩层作为优质烃源岩的有机质丰度（TOC₀）下限（表1）。可以看到，不同源岩层（对应不同的地质条件），优质烃源岩的TOC下限标准有所不同：从2.2到3.0之间都有分布。其原因将在下节讨论。需要指出的是，这里的TOC⁰是原始有机碳。从TOC⁰－排烃量关系曲线上并不存在第二个拐点来看，似乎没有必要在优质烃源岩中另外再划分出一个极好烃源岩的判识界限。

图5 贝尔凹陷单位质量源岩排油量与原始有机质丰度的关系

3.5 讨论－影响优质烃源岩标准的因素及残余有机碳下限标准

1）优质油源岩和优质气源岩

从前文可以看出，本文的讨论主要是针对油源岩来进行的。这是因为目标区源岩中的有机质的类型大多较好（图2）且成熟度正好主要位于油窗范围内，盆地内勘探实践所揭示的也基本为油藏。事实上，按照Q_排气＝Q_生气－Q_残气的思路同样可以确定优质气源岩的下限标准，只不过确定源岩的残气量（Q_残气＝Q_吸附+ Q_溶解+Q_孔隙残留）比确定源岩的残油量（可由氯仿沥青A或S1近似确定）要困难一些。庞雄奇等^[1]已经建立了有关的评价模型（Q_残气＝Q_吸附+ Q_溶解+Q_孔隙残留），但模型有关参数的精确求取还有大量的工作要做。目前，国内外正在开展的页岩油气方面的研究和分析可为下一步建立更为准确残气模型奠定基础。因此，优质气源岩的评价标准的建立还有待于今后的深入工作。

2）地质条件对优质烃源岩下限的影响

从上述讨论来看，源岩的排烃量一般随其有机质丰度的增大而升高，但只有在达到某一阀值之后，排烃量随着TOC的增高才出现拐点而快速增大，拐点以上即为优质烃源岩。由此可以得出本文对优质烃源岩的定义：源岩中有机质的丰度高到其开始大量排烃点以上的源岩，它一般是有机质丰度较高、同时类型较好且成熟度适中（对油源岩）或较高（对气源岩而言）的源岩。不过，不同地质条件下的源岩成为优质烃源岩的标准并不一致：所有影响源岩的生烃量、残烃量物质平衡生烃潜力生烃潜力，从而影响排烃量的地质要素，都会影响优质烃源岩的下限值。除了有机质的丰度之外，影响生烃量的因素还有有机质的类型和成熟度。一般而言，除了有利于未熟－低熟油形成的特殊地质条件之外^[37]，未熟－低熟源岩是难以成为优质烃源岩的，越接近成油高峰（对油源岩而言）或成熟度越高（对气源岩而言），成为优质烃源岩所要求的TOC下限越低；有机质类型越好，成为优质烃源岩的TOC下限应该越低。事实上，从图2中可以看到，III型和II2型有机质的排油量其实一直很低，实际上是不可能成为优质油源岩的；烃源岩中的矿物组成也会对其吸附残留油气的能力产生影响（庞雄奇，1995），从而也将影响优质烃源岩的下限值。3）优质烃源岩的残余有机碳下限标准

需要指出的是，上述TOC下限值都是指的原始有机碳，而不是实际工作中容易得到的残余有机碳。显然这不便于实际应用。因此需要转换成残余有机碳。结合各凹陷、各源岩层的现今埋深和热史，不难正演计算出对应的残余有机碳，计算结果也列于表1中。自然，不同源岩层（对应不同的地质条件），优质烃源岩的残余TOC下限标准有所不同：从1.63到2.37之间都有分布，平均可取2.0论文范文论文格式范文论文的格式。

严格来讲，不同地质条件下，优质烃源岩的评价标准应该按上述思路进行定量计算后来确定，具体所得的下限值会因地质条件而异。但这毕竟比较繁琐且应用起来不太方便。考虑到勘探家和实际地质家的应用习惯，综合上述结果，本文推荐一个简明的标准：以TOC＝2.0%作为优质油源岩的评价下限。由于研究区有关源岩层有机质类型从III型到I型都有分布，并以I型、II₁型为主（图2），且成熟度位于油窗范围内，因此，笔者认为，这一标准应该适合于位于油窗范围内的油源岩的评价。

表1贝尔凹陷优质烃源岩有机质丰度下限标准

4 优质烃源岩对成藏贡献

借助测井地化方法，利用实测TOC与测井电阻率和声波时差的关系，不难建立由测井资料计算泥岩有机质丰度的模型^[38,39]。由此可对全区近百口井的泥岩有机质丰度进行逐点计算。之后物质平衡生烃潜力生烃潜力，以TOC＝2.0%为界，不难确定出区内源岩中的普通源岩和优质源岩。进一步不难计算得到不同源岩层的二者总质量及其各自的生油量、排油量，图6、图7分别绘出了计算结果。可以看出，南二段、南一段（包括特殊岩性段和复合岩性段）优质烃源岩的质量比例虽然不高（均约为46%），但生油贡献比例却达到76%和82%，排油贡献比例更是高达96%和91%。显示了优质烃源岩对成藏的突出贡献。图8绘出了南一段优质烃源岩与油藏分布关系，从中可以看出，南一段优质烃源岩对油藏具有明显的源控作用。

图6贝尔凹陷源岩及优质源岩质量

图7贝尔凹陷源岩及优质源岩生、排油量

图6-3 贝尔凹陷南一段优质烃源岩与油藏分布关系

5 结语

1）利用物质平衡原理计算的源岩排烃（油）量与有机质丰度（TOC）的关系曲线的拐点可以确定优质烃源岩的下限，TOC高于该值的源岩即为优质烃源岩。即优质烃源岩可定义为：源岩中有机质的丰度高到其开始大量排烃点以上的源岩，它一般是有机质丰度较高、同时类型较好且成熟度适中（对油源岩）或较高（对气源岩而言）的源岩。

2）理论上，源岩排烃量与有机质丰度（TOC）的关系曲线的拐点，即优质烃源岩的下限与有机质的类型、成熟度及影响残烃量的源岩的矿物组成有关，因此，下限标准应该因地质条件而异，而不是一个统一的下限。但为简明、实用起见，本文综合推荐TOC＝2.0%作为优质油源岩的下限标准。

3）标准在研究区的应用表明，优质烃源岩生油量贡献比例明显高于其质量比例，排油量更是占支配地位，优质源岩的分布与区内油藏的分布也有非常好的对应关系，证明了优质源岩的控藏作用。

参考文献
[1]庞雄奇.排烃门限控油气理论与应用[M].北京:石油工业出版社，1995.8－108，148－245
[2]金强，查明，赵磊.柴达木盆地西部第三系盐湖相有效生油岩的识别［J］.沉积学报，2000，18(4)：421-427.
[3]金强.有效烃源岩的重要性及其研究[J].油气地质与采收率, 2001,8(1):1~4[JinQiang. Importance and research about effective hydro-carbon source rock[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2001, 8(1):1~4]
[4]张水昌,张保民,王飞宇等.塔里木盆地两套海相有效烃源岩层―Ⅰ有机质性质、发育环境及控制因素[J].自然科学进展,2001,11(3):261~268[ZhangShuichang,Zhang Baomin,Wang Feiyu,et al.Thetwo sets of effective source rocklayers in Talimu Basin―Ⅰthe organicmatters characteristics, developing environment andcontrolling factors[J]. Progress in Nature Science, 2001,11(3):261~268]
[5]张林晔,孔祥星,张春荣,等.济阳坳陷下第三系优质烃源岩的发育及其意义[J]. 地球化学, 2003, 32 (1): 35~42
[6]朱光有，金强，张水昌，等.东营凹陷沙河街组湖相烃源岩组合特征［J］.地质学报，2004，78(3)：416-427.
[7]侯读杰，张善文，肖建新，张林晔，张海全，程顺国，龙祖烈.济阳坳陷优质烃源岩特征与隐蔽油气藏的关系分析［J］. 地学前缘,2008,15(2):137-146
[8]金强,朱光有,王娟.咸化湖盆优质烃源岩的形成与分布[J]. 中国石油大学学报(自然科学版), 2008, 32 (4): 19~24
[9]王力，金强，林腊梅，刘永昌，张博明.柴达木盆地西部古近系―新近系优质烃源岩特征[J]. 天然气工业，2009，29（2）：23－26
[10]庞雄奇，郭永华，姜福杰，尹相东，马行陟，郭恩珍.渤海海域优质烃源岩及其分布预测[J].石油与天然气地质，30（4期）：393-398
[11]秦建中,李志明,刘宝泉,等.海相优质烃源岩形成重质油与固体沥青的潜力分析[J].石油实验地质, 2007,29(3): 280~285
[12]秦建中,腾格尔,付小东.海相优质烃源层评价与形成条件研究[J].石油实验地质, 2009, 31 (4) : 366~378
[13]腾格尔,高长林,胡凯,等.上扬子东南缘下组合优质烃源岩发育及生烃潜力[J].石油实验地质,2006,4(28):359~365
[14]刘新颖,邓宏文,邸永香,高晓鹏,王金奎,龙国清.海拉尔盆地乌尔逊凹陷南屯组优质烃源岩发育特征[J].石油实验地质，2009，31（1）：68－73
[15]何锋，靳广兴，魏丽红.东濮凹陷优质烃源岩研究意义[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报), 2010，32（4）：185－188
[16]陈践发，张水昌，孙省利，吴庆余.海相碳酸盐岩优质烃源岩发育的主要影响因素[J].
 

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