碳酸盐烃源岩有机质分布与排烃特征

通过碳酸盐岩地层中的纯碳酸盐岩、缝合线缝隙物和泥质条带有机质含量和残留烃量分析表明,碳酸盐岩地层中不同的组成部分之间有机质的分布是不均匀的,其中缝合线缝隙物和泥质条带具有高的 Ｔ Ｏ Ｃ 值和较低的 Ｓ１／ Ｔ Ｏ Ｃ 值,而纯碳酸盐岩 Ｔ Ｏ Ｃ 值则很低,但其 Ｓ１／ Ｔ Ｏ Ｃ 却很高。这说明缝合线缝隙物和泥质条带发生了明显的排烃作用,而纯碳酸盐岩排烃作用不明显。因此可以认为高有机质丰度的缝合线缝隙物和泥质条带是碳酸盐岩地层烃源的主要贡献者。压溶作用对碳酸盐岩的排烃起重要作用。     

碳酸盐岩排烃地质模式

<正> 一般认为,碳酸盐岩排烃过程中,压实作用不是其主要机理,而由干酪根及其生成的油气的热膨胀引起的增压作用起主要作用。但我国大部分地区碳酸盐岩中的有机碳含量较低(平均低于1%),由此其增压作用必然有限,所以直到目前对低有机质含量的碳酸盐岩排烃问题仍没有得到很好的解决。对塔里木盆地某井奥陶系碳酸盐岩烃源岩(埋深4670～5230m)中的泥质条带、缝合线缝隙物和纯碳酸盐基质(50个样品)中的有机质分布特征的实验研究表明:高有机质丰度的缝合线缝隙物(TOC 平均1.92%)和泥质条带(TOC 平均1.14%)是碳酸盐岩地     

碳酸盐岩与泥质烃源岩生气规律对比研究

配制了两套成熟度相近的碳酸盐岩和泥质岩丰度系列样品。采用半封闭外加温加压式热压模拟装置对碳酸盐岩的生烃情况进行了热模拟实验，研究了碳酸盐岩生气量随成熟度和温度变化的趋势，探讨了碳酸盐岩生气的变化规律。碳酸盐岩与泥质岩的生烃潜力是有机质质量和有机质丰度的函数，与岩性无关；碳酸盐岩的产气规律与泥质岩相似，而且两者产烃的量级也相当，并不存在碳酸盐岩生排烃效率高的现象；碳酸盐岩和泥质岩总有机碳(TOC)含量在热模拟过程中基本上不发生变化；不同岩性的有机质的产烃效率主要受温度和有机质类型决定。     

碳酸盐岩缝合线基质的生排烃值得注意

在碳酸盐岩中,缝合线一般出现在成分不太均匀的石灰岩和白云岩中。通常,缝合线是在讨论碳酸盐岩的储集性能时加以研究的。但对碳酸盐岩缝合线和基质的有机质含量分析表明：缝合线物质的有机质丰度高,数值介于0．11％～1．51％之间,平均为0．58％,而基质的有机质含量极低,数值介于0．04％～0．21％之间,平均为0．10％(表1)。另外,缝合线的排烃效率较高,基质的排烃效率较低。     

低丰度碳酸盐岩有效烃源岩存在的 证据及其TOC下限

中国碳酸盐岩分布面积广、热演化程度高、有机质丰度普遍较低,研究低丰度碳酸盐岩能否成为有效烃源岩对评价碳酸盐岩油气潜力和勘探前景具有重要意义。多方面研究表明,随着深度增大或热演化程度的提高,碳酸盐岩烃源岩TOC降低、生烃潜力和残留烃量均表现出先增大后减小的趋势,生烃热模拟实验结果等都表明低丰度碳酸盐岩烃源岩可以发生生排烃作用,国外勘探实践亦发现低丰度碳酸盐岩作为烃源岩的油气田,这都表明低丰度碳酸盐岩可以成为有效烃源岩。确定碳酸盐岩烃源岩TOC下限需要考虑多个因素,研究认为碳酸盐岩烃源岩的TOC下限应该比泥页岩的05%低一些。根据排烃门限,利用生烃潜力法和物质平衡数值模拟计算法确定了不同成熟阶段有效烃源岩TOC下限,结合前人研究成果和勘探实践,综合确定低成熟阶段、成熟阶段和高过成熟阶段碳酸盐岩有效烃源岩的TOC下限分别为TOC≥14%、TOC=01%~14%和TOC＜01%。     

缝合线成因新认识

传统观点认为,碳酸盐岩中的缝合线是在岩石负载或构造应力作用下压溶形成的,是一种化学压实作用的产物。对缝合线进行综合研究,发现其具有“四性特征”,即完整性、亲烃性、排孔性及胀裂汇聚性。综合以上“四性”认为,缝合线主要是岩石在负重或构造应力作用下烃类（或泥质）使岩石发生胀裂形成的一种锯齿状裂缝,是烃类（或泥质）开辟的排烃通道,压溶作用对缝合线的贡献还有待研究。与碳酸盐岩相比,泥岩不发育缝合线,主要在于泥岩优势孔隙半径较大,烃类可以通过微孔以渗透方式向外排放,不需要形成缝合线。通过缝合线形成机理探讨,查明了碳酸盐岩与泥岩排烃方式的区别,进而对碳酸盐岩与泥岩封盖性进行对比。     

碳酸盐岩压溶埋藏史和排烃数值模拟模型初步探讨

压溶作用产生的缝合线是烃富集的场所及初次运移的通道。碳酸盐岩烃源岩压溶过程,随着地层厚度和体积的减小,未熟和低熟油气会伴随孔隙流体一同排出。根据碳酸盐岩埋藏与压溶机理,提出了压溶的碳酸盐岩缝合线或溶解缝厚度恢复及其古厚度恢复的数学模型,同时结合碳酸盐岩基质和缝合线孔度随深度的变化曲线建立了定量计算碳酸盐烃源岩压溶排烃量的数学模型。上述数学模型的关键是确定压溶作用开始和结束的深度和时间,缝合线的厚度     

江汉盆地海相地层有效烃源岩的识别

海相地层或海相碳酸盐岩烃源岩地球化学评价的焦点问题之一是如何鉴定有机质丰度下限和划分有效烃源岩与非有效烃源岩。江汉盆地海相地层烃源岩的地球化学研究表明,在有机质成熟演化过程中,烃源岩有机碳(TOC)含量不会有明显的降低,有机碳含量是有机质丰度评价的有效地球化学指标。参考国内外有关碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的评价标准,结合本区油气显示,该高演化区有效碳酸盐岩烃源岩有机碳的下限值为0.2%～0.3%,二叠系烃源岩为有效烃源岩。     

江汉盆地海相地层有效烃源岩的识别

海相地层或海相碳酸盐岩烃源岩地球化学评价的焦点问题之一是如何鉴定有机质丰度下限和划分有效烃源岩与非有效烃源岩.江汉盆地海相地层烃源岩的地球化学研究表明,在有机质成熟演化过程中,烃源岩有机碳(TOC)含量不会有明显的降低,有机碳含量是有机质丰度评价的有效地球化学指标.参考国内外有关碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的评价标准,结合本区油气显示,该高演化区有效碳酸盐岩烃源岩有机碳的下限值为0.2%～0.3%,二叠系烃源岩为有效烃源岩.     

江汉盆地海相地层有效烃源岩的识别

海相地层或海相碳酸盐岩烃源岩地球化学评价的焦点问题之一是如何鉴定有机质丰度下限和划分有效烃源岩与非有效烃源岩.江汉盆地海相地层烃源岩的地球化学研究表明,在有机质成熟演化过程中,烃源岩有机碳(TOC)含量不会有明显的降低,有机碳含量是有机质丰度评价的有效地球化学指标.参考国内外有关碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的评价标准,结合本区油气显示,该高演化区有效碳酸盐岩烃源岩有机碳的下限值为0.2%～0.3%,二叠系烃源岩为有效烃源岩.     

鄂尔多斯盆地下奥陶统碳酸盐岩有机相类型及生烃潜力

对鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组碳酸盐岩的各种沉积环境的有机相特征进行了研究,结果表明平均有机碳丰度最高的是陆缘斜坡相碳酸盐岩(0.26%),其次是膏盐湖(0.22%)、膏云坪(0.21%),而开阔海、云坪和滩等环境的碳酸盐岩有机碳平均含量较低(<0.20%);碳酸盐岩干酪根样品多数为富氧、贫氢,显示其有机质类型较差;岩石地球化学特征和生物化石特征反映出陆缘斜坡处于相对还原的环境,而其他沉积环境则为氧化环境。鄂尔多斯盆地下奥陶统的大部分碳酸盐岩处于生烃潜力较差的C～D相。从有机质数量、有机相类型来判断,鄂尔多斯盆地下奥陶统碳酸盐岩不是好烃源岩,难以形成具有一定规模的气田。     

泥岩/页岩：中国元古代－古生代海相沉积盆地主要烃源岩

在中国元古宙—古生代海相沉积体系中,碳酸盐岩是最主要的沉积岩类型,长期以来研究的重点也一直是碳酸盐岩,对海相泥岩/页岩的关注比较少,并且认为碳酸盐岩是海相沉积盆地中主要的烃源岩。对中国南方上、中、下扬子地区、滇黔桂地区、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、华北地区等147条剖面、289口探井及浅井约11200余个样品有机碳含量的分析与统计表明,泥岩/页岩有机质丰度高,是中国元古宙—古生代海相沉积盆地中主要的烃源岩类型,而碳酸盐岩有机质丰度普遍较低,仅仅是次要的烃源岩类型。海相碳酸盐岩中有机质的含量与碳酸盐含量呈现弱的负相关性,泥质输入有利于形成高有机质丰度的碳酸盐岩烃源岩,但并不是高有机质丰度碳酸盐岩烃源岩发育的必要条件,决定碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的主要因素是有机质的生产率、有机质的沉积与保存环境。中国元古宙—古生代海相沉积盆地中并不缺乏高有机质丰度泥岩/页岩类好烃源岩,上、中、下扬子地区主要发育于上震旦统陡山沱组、下寒武统、上奥陶统—下志留统、上二叠统;华南地区主要发育于中、下泥盆统;塔里木盆地主要发育于下寒武统、下奥陶统及中上奥陶统;华北地区为中新元古界洪水庄组、下马岭组。泥灰岩类碳酸盐岩烃源岩在塔里木盆地相对比较发育,在中国南方地区只有下二叠统相对发育。     

塔里木盆地奥陶系烃源岩二次生烃研究

为研究海相烃源岩二次生烃规律和塔里木盆地生排烃规律,以塔里木盆地奥陶系烃源岩为研究对象,首先通过构造-热演化史和生烃史研究得出,塔里木盆地典型构造单元奥陶系烃源岩具有二次生烃的特征,并且起始成熟度和生烃期次不同。然后选取自然条件下演化至不同起始成熟度的奥陶系海相烃源岩,采用热压模拟实验方法系统研究其二次生烃规律。研究表明：塔里木盆地奥陶系海相烃源岩二次生烃的主控因素是起始成熟度,二次生烃产率随起始成熟度增加规律性减小;低成熟和中成熟烃源岩具有大量生排油气潜力,出现相对延迟的生油高峰,高成熟烃源岩没有大量生油和生气的能力;两次不连续生烃量与一次连续生烃量的差值也受起始成熟度控制,具有阶段性;起始成熟度在低成熟到成熟阶段时,二次不连续生烃过程会增加烃源岩的生烃量,使生烃潜力增加,而高成熟阶段以后,二次不连续生烃过程就会减少烃源岩的生烃量,使生烃潜力减小。     

鄂尔多斯盆地海相烃源岩的成藏有效性分析

明确海相烃源岩的勘探前景对于鄂尔多斯盆地下古生界勘探非常重要。鄂尔多斯盆地中东部广布的下奥陶统马家沟组碳酸盐岩动荡、富氧的古地理环境决定了其有机质丰度低、有机质类型差、生烃潜力低的先天性,不能成为有效烃源岩。盆地西、南缘广大地区呈“L”型连片分布的深水斜坡相中奥陶统平凉组泥页岩和泥灰岩有效烃源岩厚度80～200 m,有机质类型好（以Ⅰ型为主）,有机质丰度高（>02%）,存在大面积中等以上烃源岩,并基本处于高、过成熟阶段,有过较高程度的生排烃过程。生烃热模拟实验表明平凉组烃源岩在演化程度达到Ro值21%时,产烃率（TOC产烃）可高达22433 kg/t,原始生烃潜力巨大,地质历史上已累计生成资源量约432亿 t 油气当量,勘探前景广阔。     

Quick Evaluation of Present-Day Low-Total Organic Carbon Carbonate Source Rocks from Rock-Eval Data: Middle–Upper Ordovician in the Tabei Uplift, Tarim Basin

Previous studies have postulated the contribution of present-day low-total organic carbon(TOC) marine carbonate source rocks to oil accumulations in the Tabei Uplift, Tarim Basin, China. However, not all present-day low-TOC carbonates have generated and expelled hydrocarbons; therefore, to distinguish the source rocks that have already expelled sufficient hydrocarbons from those not expelled hydrocarbons, is crucial in source rock evaluation and resource assessment in the Tabei Uplift. Mass balance can be used to identify modern low-TOC carbonates resulting from hydrocarbon expulsion. However, the process is quite complicated, requiring many parameters and coefficients and thus also a massive data source. In this paper, we provide a quick and cost effective method for identifying carbonate source rock with present-day low TOC, using widely available Rock-Eval data. First, we identify present-day low-TOC carbonate source rocks in typical wells according to the mass balance approach. Second, we build an optimal model to evaluate source rocks from the analysis of the rocks' characteristics and their influencing factors, reported as positive or negative values of a dimensionless index of Rock-Eval data(IR). Positive IR corresponds to those samples which have expelled hydrocarbons. The optimal model optimizes complicated calculations and simulation processes; thus it could be widely applicable and competitive in the evaluation of present-day low TOC carbonates. By applying the model to the Rock-Eval dataset of the Tabei Uplift, we identify present-day low-TOC carbonate source rocks and primarily evaluate the contribution equivalent of 11.87×10~9 t oil.     

塔中地区深层低丰度碳酸盐岩有效烃源岩评价及其对油气藏贡献

热演化程度较高、有机质丰度偏低的碳酸盐岩烃源岩的有效性及其对油气藏的贡献评价正成为影响我国深层碳酸盐岩油气勘探的一个关键性问题.以塔中地区为例,通过有效烃源岩TOC下限确定、有机质丰度的测井响应和影响因素分析,建立了碳酸盐岩烃源岩判别标准,研究了低丰度(TOC≤0.5%)烃源岩的地化和地质特征,利用物质平衡数值模拟法和生烃潜力法评价了低丰度烃源岩对油气藏的相对贡献.结果表明:未成熟、成熟、高成熟和过成熟阶段的碳酸盐岩有效烃源岩TOC下限分别是0.50%、0.30%、0.20%和0.15%;碳酸盐岩烃源岩测井响应与泥质烃源岩的测井响应有相同点也有差异,其中自然伽玛、声波时差和弹性参数响应特征相同且与TOC关系较好;烃源岩有机质丰度主要受沉积环境、岩石颜色、岩性的影响.低丰度烃源岩的厚度为24~500 m,占地层总厚度的37%左右,是高丰度烃源岩厚度的1.54~5.92倍.根据排烃量、有效排烃量、可供聚集烃量和可供资源量评价,低丰度烃源岩对油气藏的相对贡献分别为32.6%、27.4%、30.7%和29.6%,在理论研究和资源评价中不可忽略.      

低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩有机质原生性研究

碳酸盐烃源岩有机质原生性直接影响到其生烃能力的客观评价,特别对于低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩生烃能力评价的影响尤为严重。文章阐述了碳酸盐岩的普遍存在运移沥青,以及识别烃源岩有机质原生性的各种方法,并以鄂尔多斯盆地下古生界为例,建立了一套适合于低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩有机质原生性识别的有效方法。     

从塔里木盆地看中国海相生油问题

塔里木盆地厚达 5～ 7km的海相寒武、奥陶系 ,可划分出下、中寒武统和中、上奥陶统两套工业性烃源岩。油源对比证实 :盆地目前保存下来的海相成因工业性油藏 ,主要来源于中上奥陶统泥灰岩。正是因为塔里木盆地比四川、鄂尔多斯盆地多了一套中等成熟的中上奥陶统油源岩 ,所以能够找到海相油田。笔者认为 :海相工业性烃源岩不必很厚 ,但w (TOC)应≥0 .5% ,碳酸盐岩要含泥质 ;海相源岩往往并不发育在凹陷中心 ,而发育在 4种有利沉积相带上 ;碳酸盐岩具有“双重母质”的特点 ,浮游藻类偏油 ,底栖藻类偏气。海相源岩的形成模式有“保存模式”和“生产力模式”两种 ,分别对应于塔里木寒武系和中上奥陶统烃源岩。塔里木古生代克拉通早期活动、晚期稳定、持续降温的演化史 ,有利于海相油气的多期成藏和晚期保存。     

塔中地区海相油气来源与相对贡献量正演评价

塔里木盆地经历了多期油气充注和多期调整改造,使得已发现海相油气的确切来源层位与相对贡献量不明。虽然油-源对比研究揭示中上奥陶系烃源岩是这些油气的主要来源,但中上奥陶统内高TOC源岩层分布局限,不足以解释海相油气的大规模分布;并且塔中地区已发现的天然气储量已经远超3次资评结果,以上反映了叠合盆地油气成藏的复杂性与地化反演方法用来进行油源判别研究的局限性。根据叠合盆地混源油气藏的特点,基于正演研究思路,对源岩层生排运聚油气过程进行研究,从源岩总生烃量中依次扣除残留烃量、无效相态损失量、运移损失烃量、构造破坏烃量等4部分,得到最终的远景资源量,并以此计算各源岩层的相对贡献。结果表明,对于塔中地区而言,寒武系-下奥陶统源岩层相对贡献量高于中上奥陶统烃源岩,两者比率约为63%比37%;高TOC源岩层的相对贡献量高于低TOC源岩层,两者比率约为68%比32%。奥陶系已发现油气藏的规模比预期评价较大原因可能是部分油气来自下部的寒武系烃源岩或者其内部低TOC源岩层也对油气成藏有所贡献。