烃源岩产烃能力评价

如题所述

第1个回答  2020-01-20

四川盆地震旦系—下古生界烃源岩除原生有机质烃源岩外,沥青也具有一定的生烃能力。

一、岩石产烃能力评价

在人们研究烃源岩的产烃能力时,多根据岩石的有机碳含量、氯仿沥青“A”含量、热解参数(S1+S:值)进行评价,尤其是以有机碳含量为主导因素。由于不同的岩石沉积环境的不同,使有机碳含量相同的样品所能形成的产烃量并不一样。同时,碳酸盐岩的有机碳含量难以准确测定,使仅用有机碳含量对沉积岩评价存在一定缺陷。而干酪根热模拟生烃以及全岩热模拟生烃的烃源岩评价方法要求采用成熟度低的岩石样品,下古生界岩石成熟度都很高,不能用来进行这些模拟实验。如果采用别的地区的样品来替代,由于不同的沉积条件及有机质类型,并不一定有很好的可比性。

依据只有当岩石中生成的天然气量大于岩石本身的饱和吸附量时才可能发生天然气初次运移的原理,蒋助生等人在“九五”期间开发了一套有效气源岩评价方法,并分别建立了泥页岩和灰岩的有效烃源岩评价指标。吸附烃指在岩石矿物表面和晶间结构中吸附的天然气(C1—C5烃类)量,在300℃时解吸附;热解烃指岩石中有机质(如干酪)在加热到600℃高温时热解出来的天然气(C1—C5烃类)。对川中、川东地区下古生界生烃量进行模拟时,我们以高科1井、五科1井下古生界岩石样品为例进行了热模拟分析,其岩石的吸附烃与热解烃产率见表6-16。

表6-16 高科1井岩石热模拟产气量表

①最小值~最大值(平均值),余同。

从高科1井、五科1井的300℃吸附烃量和600℃热解烃量看,川中、川东地区下古生界岩石的吸附烃含量和热解烃产量有较大差别。整体上川中地区吸附烃及热解烃量较川东地区大,泥岩产气量整体上大于碳酸盐岩,但碳酸盐岩中沥青含量高,其产气量也大。

(1)志留系在乐山-龙女寺古隆起已剥蚀殆尽,仅在其周边的川东、川南等地区分布,五科1井志留系岩石的吸附烃含量很低,一般为3.71~15.02L/t岩石,其中以炭质页岩相对较高,为8.62~15.02L/t岩石,其他为3.71~5.56L/t岩石,远未达到泥岩有效烃源岩的标准(100L/t岩石),池7井志留系泥岩(4000m)产气率为93.56L/t岩石。可见川东志留系泥页岩产气量不一,但整体产气量都偏低,这与沉积物的非均质性有关。由于产气量为残余烃源岩的产气量,川东地区志留系泥页岩都已达到了较高的成熟度,考虑到它们的成熟度很高,都可算做较好的气源岩。

(2)奥陶系灰岩样品的吸附烃含量和热解烃产量都很低,总产气量3.25~7.18L/t岩石,远未达到碳酸盐岩有效烃源岩的标准(20L/t岩石),因而不是有效烃源岩。有机碳含量也较低,为0.24%,处于差烃源岩有机碳含量的下限。奥陶系泥页岩产气量2.06~19.51L/t岩石,较灰岩好,但都未达到有效烃源岩产气量的标准。综合考虑岩石中有机质的类型和成熟度,可能是由于岩石的较高成熟度引起的较低产烃率。

(3)寒武系以下寒武统黑色页岩产烃量最高,最高可达863.85L/t岩石,中上寒武统洗象池群灰岩及沧浪铺组泥岩较低。

下寒武统筇竹寺组黑色页岩,吸附烃含量和热解烃产量较高,最多分别为863.85L/t岩石和76.61L/t岩石。尤其值得注意的是,部分样品的吸附烃含量远高于热解烃产量,原因可能是由于样品现今的热成熟度很高,已发生过很完全的生排烃过程,故现在的生气潜力很低。一些有机碳含量超过1%的样品,其吸附烃含量和热解烃产量并不高,未达到有效烃源岩的标准,可见,仅仅用有机质丰度来评价烃源岩的品质是有一定缺陷的。综合评价认为,本层中存在质量较高的有效烃源岩。

下寒武统沧浪铺组泥岩,吸附烃含量和热解烃产量也很低,在高科1井最大分别为4.84L/t岩石和14.65L/t岩石,远未达到泥岩有效烃源岩的标准(20L/t岩石),不是有效烃源岩。他们的有机碳含量小于0.24%,属于非烃源岩。

中上寒武统洗象池组的灰岩样品,吸附烃含量和热解烃产量都很低,总产气量为0.94~8.76L/t岩石,远未达到碳酸盐岩有效烃源岩的标准(20L/t岩石),不是有效烃源岩。同时,有机碳含量也较低,处于差烃源岩有机碳含量的下限值。

(4)震旦系灯影组白云岩具有一定生烃能力,高科1井部分样品吸附烃含量和热解烃产量也较高,最多分别为21.65L/t岩石和101.3L/t岩石,达到了有效烃源岩的标准。灯三段底部的泥页岩中,部分样品吸附烃含量和热解烃产量也较高,最多分别为303.58L/t岩石和645.96L/t岩石,达到了有效烃源岩的标准,可见分布在高石梯、安平店地区灯三段底部的泥页岩具备较好的生烃能力。

二、沥青生烃能力评价

沥青在震旦系—下古生界中含量丰富,成烃史恢复认识到其主生油期、主生气期晚于干酪根,有利于聚集成藏,为晚期成藏提供一定气源。在用类比方法,对沥青生烃能力进行评价。

(一)岩石和固体沥青裂解色谱分析

用中科院广州地球化学所新建的PY—GC微量样品快速裂解装置,对高科1井源岩和固体沥青等样品进行了有机质高分辨裂解色谱分析,以便了解沥青及干酪根是否有进一步生气潜力。

分析结果见表6-17。可看出:

(1)热解烃峰面积之和代表实验条件下热裂解产生的烃总量,它也是油气评价的主要指标之一。高科1井现今的产烃量与新疆乌尔河的沥青相比,峰面积之和相差为1~2个数量级,而样品用量高出3个数量级,总计高4~5个数量级。低演化阶段的沥青热演化阶段产烃量很大,但到高演化阶段的高科1井碳沥青产烃潜力已基本耗尽。

表6-17 有机质裂解色谱分析结果

(2)寒武系与震旦系岩石的裂解色谱结果非常相似,而且与高科1井5006m储层晶洞中的固体沥青的裂解色谱分析结果也比较相似,只是在相同条件下沥青裂解的烃类碳数分布范围较岩石中低,主要与甲烷等低碳数气态烃为主。

因此,可以认为高科1井震旦系—寒武系中干酪根及沥青已达到生气下限。

(二)沥青生气量分析

1.热模拟实验结果

为研究沥青的产气规律,本研究选择了新疆乌尔河沥青作了层序升温的热模拟实验样品。目前已完成生烃量定量测定(结果见表6-18)。从表中可见,沥青具有较强的生气潜力,主生气期出现在镜质组Ro1.50%~2.50%,生气强度比Ⅰ型干酪根强。该结果可用于计算地层中沥青产气量。

表6-18 新疆乌尔河沥青生气热模拟实验结果

2.地层中沥青产气率计算方法

单位体积岩石中沥青产气率计算公式:

Q沥青=TOCB·R·K1

式中:TOCB——地层中沥青占总有机碳的比例;K1——有机碳与有机质重量换算系数,对于沥青而言,主要取决于成熟度;R——沥青转化为气态烃的转化系数,与成熟度有关。

3.高科1井地区古生代地层中沥青产气量计算

以高科1井为例,对该井灯影组碳酸盐岩地层中沥青产气率进行计算。

(1)计算参数

TOCB:高科1井4992~5036m,井段Z2dn4,平均TOC为0.73,据显微组分研究,这套地层中未见原生显微组分,仅发现有沥青,故TOC=TOCB=0.73。

K1:高科1井该井段沥青等价镜质组Ro为2.94%~3.19%,平均3.10%,已接近生气死限。根据元素分析结果,K1=1.08。

R:沥青在VRo=3.10%时,生气强度高达679mL/g,碳酸盐岩密度取2.7。

(2)计算结果

根据上述公式,可计算得高科1井Z2d碳酸盐岩单位体积岩石的生气强度为:

Q沥青=K1·TOCB·R=5.35mL/g岩石=14.45m3/m3岩石。

按高科1井测试产气井段4992~5036m单位生烃量计算的单位面积生烃量可达6.36×108m3/km2。按此计算在灯四段沥青生烃可以形成小型气田规模,主要对震旦系灯影组气藏起补充作用。

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