[发明专利]一种判别低丰度有效烃源岩的方法

说明书

技术领域

本发明涉及烃源岩评价技术领域，特别涉及一种判别有机质丰度相对较低（TOC≤0.5%）的烃源岩有效性的方法。

背景技术

烃源岩是油气成藏的物质基础，也是油气藏形成的主控因素，没有烃源岩的存在就没有油气的生成，而只有有效的烃源岩才对油气藏有贡献。Snider最早提出了烃源岩概念，而有效烃源岩一般定义为已经生成和排出烃类流体，对油气成藏有贡献的岩石。那么，什么样的岩石才能够成为有效烃源岩，就成为首要解决的问题。根据有效烃源岩的定义，有效烃源岩要有足够的生烃量和充分的排驱效率，这就要求烃源岩必须具有一定的有机质丰度，即有效烃源岩的下限值，一般用有机碳含量TOC的下限值来表示。

有机质丰度较高的的优质烃源岩是油气富集的重要原因，对于油气藏的形成至关重要，国内外大量学者对其进行了研究，尤其在国外，甚至只关注TOC>1.0%的烃源岩。而在中国，烃源岩，尤其碳酸盐岩烃源岩普遍成熟度高、有机质丰度低，TOC多介于0.05%~0.5%之间，这些有机质丰度较低（TOC≤ 0.5%）的烃源岩生烃效率较低，但分布广泛、规模巨大，其在油气形成中的作用值得关注。低丰度烃源岩缺乏系统的研究，其到底能不能排出油气成为有效烃源岩，尤其对碳酸盐岩烃源岩，是大家关注的一个科学问题。如果低丰度烃源岩能成为有效烃源岩，无疑将扩大有效烃源岩的范围，对油气资源评价具有重要的意义。

根据有效烃源岩的定义，要确定TOC下限就应该对烃源岩的生烃、排烃进行研究。而随着生排烃的研究，人们认识到烃源岩并不是一生成油气就直接往外运移的，生成的油气首先要残留在烃源岩中一部分，然后才能向外大量排出。也就是如果生成的油气量很少，可能就残留在烃源岩中，油气很少排出去。

烃源岩生成多少的油气量才能从烃源岩排出。生烃量的研究方法很多，但主要有四种方法：自然演化剖面法、热模拟实验法、物质平衡法和化学动力学法。其中热模拟实验法由于自身的优势得到普遍的应用，利用该方法模拟产烃率（单位质量岩石的生烃量），进而计算烃源岩的生烃量。

关于排烃的研究，人们研究了油气排出机理、排烃动力、排出相态、排烃载体。热模拟实验法也用来研究排烃。由于地质条件下生排油气的长期性，石油工作者开始利用热模拟实验来研究烃源岩排烃。并且实验方法和手段越来越成熟和多样化，成为研究烃源岩排烃的一种重要方法，也被用来评价烃源岩上。庞雄奇根据物质平衡原理，提出了排烃门限理论（见庞雄奇. 1995. 排烃门限控油气理论与应用. 北京：石油工业出版社）。由于该理论避开了复杂的排烃机理和排烃过程，正逐步显示出其理论上的可行性和实用上的有效性，因此极大的促进了烃源岩排烃的研究。排烃门限指烃源岩在埋深演化过程中，由于生烃量满足了自身吸附、水溶、油溶、毛细管封闭等多种形式的残留需要，开始以游离相大量排出的临界点。由于是油气开始大量排出，对油气成藏就有了贡献，烃源岩也就成为了有效烃源岩。

随着烃源岩生排烃的研究，国内外不同研究者和单位对烃源岩的有效性进行了评价，对有效烃源岩TOC下限值的进行了大量探讨。主要有三种方法，三种方法对评价烃源岩发挥了巨大的作用，但在实际应用中也存在一些问题。

第一种方法是经验法或类比法。通过对某盆地或地区大量的烃源岩TOC的统计分析确定一个有效烃源岩下限值；或者通过对低研究程度盆地烃源岩与高研究盆地烃源岩或国外类似盆地的烃源岩对比，加上人为经验认识，确定有效烃源岩下限值。早期有效烃源岩的研究多采用这种方法。例如Tissot和Welte在探讨TOC下限时，结合前人的研究成果和自己的认识，提出碳酸盐岩和泥质烃源岩的TOC下限分别为0.3%和0.5%（见Tissot BP and Welte DH.1984.Petroleum formation and occurrence. Spriner-Verlag. Berlin Heideberg. New York）。傅家谟在综合考虑国内外碳酸盐岩研究，结合中国实际情况建议我国采用0.1%~0.2%作为TOC下限值（见傅家谟.1989.碳酸盐岩有机地球化学.北京：科学出版社）；而同样结合国外和国内研究，张水昌却把碳酸盐岩烃源岩和泥岩烃源岩的TOC下限都定为0.5%（见张水昌，粱狄刚，张宝民. 2004.塔里木盆地海相油气的生成. 北京：石油工业出版社）。可见经验法或类比法虽然可以确定有效烃源岩一定的TOC下限值或范围，但该方法缺乏理论依据，主要依据人的经验，人为影响因素太大，确定的有效烃源岩的TOC下限也很不统一。