油气源如何对比?

如题所述

1.油气源对比的概念和原则一个盆地发现油气以后,尽快地找到其烃源供给层,对于确定盆地可能的含油层位、找油方向、指导发现新的含油层位和油气规模的预测都具有重要的意义。因此油气源对比是盆地勘探研究的重要组成部分。油气源对比就是通过油气与可能烃源岩之间,在考虑油气生成、运移、演化过程所可能发生变化的前提下,研究有机母源的地球化学特征的相似性,从而追踪其间的亲缘关系,最终找到油气源层。

石油在有机质的埋藏、热演化、运移和聚集全过程中,经历了各种地质、热力和地球化学作用,从而使产物与生源之间面貌全非,庆幸的是,有机地球化学家从立体化学出发,在原油和沉积有机物中发现了一些化合物与现代生物体中的一些化合物在基本碳骨架方面存在着惊人的相似,其差别仅在有机质演化成烃过程中发生了一些分子重排和某些基团转移,这就是生物标志化合物。所谓生物标志化合物是指沉积物中的有机质及原油、油页岩、煤中那些来源于活生物体并具明显分子结构特征的有机化合物。它们在有机质成烃演化及运移中表现出了一定的稳定性,没有或较少发生变化,基本上保存了原始生化组分的碳骨架特征。因其差别仅在于有机质演化成烃过程中发生了某些基团的转移和重排。这就是当今石油地球化学家们利用生物标记化合物进行油气源对比的理论基础。

表1—12 烃源岩有机质成烃演化阶段划分及判别指标2.油源对比及参数选择1)色谱—质谱分析技术鉴定生物标记化合物色谱—质谱分析技术是利用了色谱高效分离,质谱对单个化合物有效鉴定而建立的重要分析手段,其适用范围广泛,所以在各个有机分析领域中得到广泛使用。

对于原油及岩石抽提物等复杂的混合物,利用色谱分析可将多种组分分离开,但无法鉴定。质谱分析对多种组分,特别是微量组分无法分离制备,因此利用质谱分析进行定性是不可能的。随着色谱仪与其它分析仪器的联用,使这一问题得到较好解决,特别是色谱—质谱—计算机联用仪,通过色谱将油、岩石抽提物中各组分分离开,依次进入质谱仪中,由于质谱仪扫描速度很快,足以将每个进入质谱仪离子源中的组分进行鉴定,其化合物鉴定可利用质谱图和质量色谱图,特别是对于两种色谱未能分开的化合物,利用特征离子的质量色谱图,足以鉴定两种化合物,并给出定量结果。在有机地球化学研究中,我们主要应用的生物标记化合物是甾、萜烷生物标记化合物。我们一般用分离好的饱和烃在色谱—质谱仪上进行分析,来获得生物标记化合物数据。

(1)甾烷、萜烷生物标记化合物鉴定。

甾烷、萜烷鉴定主要靠特征离子质量色谱图进行鉴定。甾烷的特征离子为M/e217。我们用M/e217的质量色谱图(图1—8)对甾烷进行鉴定。其谱图鉴定见表1—13。萜烷的特征离子是M/e191,我们用M/e191的质量色谱图(图1—9)进行萜烷鉴。其谱图鉴定见表1—14。

2)油源对比参数选择石油从有机质埋藏→热成熟→排烃运移→聚集,经历了极其漫长的地质历史过程,其间受到地质体中众多因素的影响和控制,这些可以从各种生物标记物特征指标反映出来。但是任何指标都有其本身的局限性,因此在进行油源追踪对比时,必须采用多种指标进行综合判别。由于生物标记化合物具有较稳定的碳骨架,同时它能反映油、岩有机质母源沉积环境及热演化特征,因此是油气源追踪的首选指标。但由于各地区特征千差万别,目前尚无一套统一的油源对比参数,只能根据各地的实际情况进行选择。参数选择是否合适,决定着油源对比的成败,因此务必慎重。

表1—13 甾烷鉴定表(M/e217)

油源对比参数应着重从母源、沉积环境、热演化及运移等方面进行选择,常用的参数有:

表1—14 萜烷鉴定表(M/e191)

续表

(1)母源参数:

这一类参数主要反映有机母源输入成分和其生源构成的参数。如ααα(20R)甾烷C27/C29;ααα(20R)甾烷C28/C29;(藿烷+莫烷C29)/C30;奥利烷/C30(藿烷+莫烷);三环萜烷/藿烷;伽马羽烷/C30莫烷+藿烷。

(2)沉积环境参数:

4—甲基C30甾烷/ααα—C29甾烷(S+R);伽马蜡烷/C30(莫烷+藿烷);重排甾烷/规则甾烷等。

(3)成熟度参数:行内图:10007502127348010004_0034_0002.jpg" />

4634C31藿烷S/R;行内图:10007502127348010004_0034_0003.jpg" />

4634C30莫烷/藿烷等。

类似参数还可以选择很多,但在不同的沉积盆地必须根据本地区生物标记物的特点加以选择。

3)油源对比(1)多因素相关性分析及计算公式。

在经过上述参数选择之后,我们通过多因素相关分析计算相关系数,根据相关系数进行原油分类和油源对比。首先在烃源岩与烃源岩之间进行相关系数的计算和对比,从而选择出具代表性的可能烃源岩。与此同时对各原油之间进行油—油相关系数的计算和对比,以选择出代表性的原油或进行原油的生物标记物分类。最后用如上方法进行原油与岩石之间的计算和对比,并最终确定可能的油源层。

在计算之前首先需对所有参加计算样品的上述参数值进行数据预处理。以下介绍的是各参数最大值正规化法,即以各参数中最大者作为100%,对每个样品该参数值进行归一化计算,将全部参数数据均变为0~1之间的数,然后按下列公式计算各样品间的相关系数,公式为:

式中k=1,2,……,m,参数序号,共m个参数;i=1,2,…n1,参加统计的一类样品序号;j=1,2,…n2,参加统计的另一类样品序号;Xk,i为第i个一类样品的第k项参数值;Xi为第i个一类样品的数学期望;Yk,j为第j个另一类样品的第k项参数值;Yj为第j个另一类样品的数学期望;Ri,j为第i个一类样品对第j个另一类样品的相关系数。

由于我们选用的参数比较多,故一般相关系数大于80%便认为其间有较好的亲缘关系,相关系数大于90%便具有很好的亲缘关系,而相关系数大于95%时便属极好的亲缘关系。

(2)对比步骤:

①岩—岩对比。通常在一个盆地(地区)进行油源对比时,代表性烃源岩的选择是非常重要的。必须确定那些真正代表各烃源层段甾、萜类生物标记化合物特征的代表性岩样。通过岩—岩对比,挑选出跟本层段大多数样品具有较好相关性(代表性好)的代表性样品。同时还要把各层段代表性样品放在一起进行对比,看它们是否反映了各层系的特点和彼此之间的差异。如果各层系样品对比差别不大或没有差别,则要考虑各层系代表性样品选择正确与否,同时要考虑对比参数选择是否适当,要挑选哪些能区分不同层系烃源岩的特征参数。最终确定各层系代表性烃源岩参加油源对比。

②油—油对比。如果一个盆地发现的油层和油气藏较多,在油源对比之前,首先要进行油—油对比。根据原油之间的相关系数和生物标记物特征将这些原油通过对比进行分类,确定其有几类不同来源的原油。然后将每类原油与代表性烃源岩进行对比,以免增加油—岩对比的复杂性。

③油—岩对比。油—岩对比是油源对比的最终目的。将每一类原油与所有代表性岩石逐一进行对比,计算它们的相关关系数。根据相关系数最后确定每一类原油的烃源层。

3.气源对比及参数选择1)天然气与气源岩的轻烃对比该方法是利用轻烃中C6—C7之间链烷烃、环烷烃和芳香烃间的相对含量具有有机质成因分类的指示意义。因此在气源岩的轻烃分析中,不仅仅是分析气源岩中游离的残余烃,同时还要对本盆地不同烃源岩进行不同温度热模拟实验以求得不同演化阶段的轻烃产物组成。最终通过各种气源岩的热生烃实验综合探讨原始有机质的类型、沉积环境和热演化程度等各种因素与轻烃产物组成的关系。在实际的对比中我们采用反映各种因素总效果的方法,对凝析气C6—C7范围的链烷烃、环烷烃和芳香烃三大类有机化合物进行统计,根据百分含量与有机质类型,确定出三种基本成因类型的参照指标:①腐泥型,链烷烃含量大于60%;②腐殖型和煤型,链烷烃小于40%,其中煤型的芳香烃含量大于50%;③偏腐殖型,链烷烃含量为40%~60%。

2)天然气稳定碳同位素对比由于天然气的主要成分是甲烷等气态烃,以前受分析检测水平的限制,可供研究的化合物较少,因此气态烃的稳定碳同位素一直是判别天然气成因类型的主要方法。根据大量天然气气样的碳同位素分析结果的统计,天然气基本成因类型划分见表1—15。

表1—15 天然气成因类型划分表

3)生物标志物气源对比天然气生物标志化合物地球化学研究是随着检测技术的进步而发展起来的。众所周知,天然气主要是C7以下轻烃,其中所含重烃极少。目前随着制样装置的改进和检测灵敏度的提高,已可以检测出天然气中的生物标志化合物。这样气源岩的直接对比就成为可能。大量的分析结果表明,天然气中检测出来的生物标志物和原油及烃源岩中检测出来的种类基本相同。而与相关气源岩生物标志物具有非常相似的特征。

同油—源对比一样,气和烃源岩生物标志物地球化学对比最重要的是要强调各个盆地建立自己适用的指标,为此要对各层系可能的烃源岩进行系统的、全面的地球化学分析归纳,综合各种生物标志物的地球化学特征,建立一套该盆地油气源对比的标准。其对比步骤和方法同油—源对比完全一致。

由于气的运移非常活跃,运移距离可能比油远得多,因此气源岩的确定也就比油源岩要复杂得多,因此必须要综合利用多种方法进行对比,最后结合盆地本身的地质条件和演化发展史才能最终确定气源岩。

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