一种基于正构烷烃C22+/C21-比值定量鉴定烃源岩有机质来源的方法

摘要

本发明公开了一种基于正构烷烃C22+/C21‑比值定量鉴定烃源岩有机质来源的方法。所述方法包括如下步骤：根据高等植物有机质来源的烃源岩和低等水生生物有机质来源的烃源岩的抽提物正构烷烃分布的差异性，建立烃源岩有机质来源比例计算模型；根据烃源岩有机质来源比例计算模型，设定有机质来源比例，得到多组特定的比例下，Ro(％)与C22+/C21‑比值关系式，进而绘制有机质来源定量判识图版。本发明从烃源岩C22+/C22‑比值入手，将鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地煤样与冀北辽西地区前寒武泥岩作为两个端元，建立了一种定量鉴定烃源岩有机质来源陆源高等植物和低等水生物贡献比例的方法。本发明为烃源岩有机质富集的研究提供了一种切实可行的技术方法，可实现定量鉴定烃源岩有机质来源，具有广泛的适用性。

权利要求

1.一种基于正构烷烃C22+/C21‑比值定量鉴定烃源岩有机质来源的方法，包括如下步骤：S1、根据高等植物有机质来源的烃源岩和低等水生生物有机质来源的烃源岩的抽提物正构烷烃分布的差异性，建立烃源岩有机质来源比例计算模型；

所述有机质来源比例计算模型如下式所示：k＝H/L×j

式中，k表示烃源岩有机质高等植物和低等水生生物来源比例；H表示烃源岩样品抽提物中高等植物来源有机质生成液态烃占比；L表示低等水生生物来源有机质生成液态烃占比；j表示校正系数；

S2、根据所述烃源岩有机质来源比例计算模型，设定有机质来源比例，得到多组特定的比例下，Ro(％)与C22+/C21‑比值关系式；基于不同有机质来源比例下Ro(％)与C22+/C21‑比值关系式绘制有机质来源定量判识图版；

S3、基于烃源岩样品的镜质体反射率和抽提物饱和烃色谱实验数据，得到Ro(％)与C22+/C21‑比值，然后投在所述有机质来源定量判识图版中，即得到所述烃源岩样品中有机质的来源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述有机质来源比例计算模型如下式所示：

式中，k表示烃源岩有机质高等植物和低等水生生物来源比例；y1表示典型高等植物有机质来源的烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值；y2表示典型低等水生生物有机质来源的烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值；y表示烃源岩样品抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述高等植物有机质来源的烃源岩Ro(％)与C22+/C21‑比值的关系式为：

4 3 2

y1＝7.966x‑46.334x+99.223x‑92.698x+32.324式中，y1表示典型高等植物有机质来源烃源岩的抽提物C22+/C21‑比值，x表示烃源岩Ro(％)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述高等植物有机质来源的烃源岩为鄂尔多斯盆地和准噶尔盆地的煤样。

5.根据权利要求2‑4中任一项所述的方法，其特征在于：所述典型低等水生生物有机质来源的烃源岩Ro(％)与C22+/C21‑比值关系式为：y2＝‑0.775x+0.988式中，y2表示典型低等水生生物有机质来源烃源岩的抽提物C22+/C21‑比值，x表示烃源岩Ro(％)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述低等水生生物有机质来源的烃源岩为冀北辽西地区前寒武泥岩。

7.根据权利要求1‑4中任一项所述的方法，其特征在于：所述校正系数按照下式得到：式中，j表示校正系数，y3表示典型低等水生生物有机质来源烃源岩液态烃产率；y4代表相同Ro(％)下，典型高等植物有机质来源烃源岩液态烃产率。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述低等水生生物有机质来源的烃源岩生烃产率与Ro(％)的关系如下式所示：

3 2

y3＝1397.780x‑7980.620x+14875.420x‑6441.830所述高等植物有机质来源的烃源岩生烃产率与Ro的关系如下式所示：

3 2

y4＝324.550x‑1824.822x+3145.810x‑1259.808式中，y3表示典型低等水生生物有机质来源烃源岩液态烃产率；y4表示相同Ro(％)下，典型高等植物有机质来源的烃源岩液态烃产率；x表示烃源岩Ro(％)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：采用绿河页岩作为典型低等水生生物有机质来源的烃源岩生烃模拟实验数据，拟合得到Ro(％)与液态烃产率关系式；

采用准噶尔盆地侏罗系煤样作为典型高等植物有机质来源的烃源岩生烃模拟实验数据，拟合得到Ro(％)与液态烃产率关系式。

说明书

一种基于正构烷烃C22+/C21‑比值定量鉴定烃源岩有机质来

源的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于正构烷烃C22+/C21‑比值定量鉴定烃源岩有机质来源的方法，属于烃源岩评价技术领域。

背景技术

[0002] 烃源岩有机质来源不同，其生烃潜力及生成油气的地球化学特征会有很大的差异。常规地球化学方法仅仅可以定性地评价烃源岩有机质来源陆源高等植物和低等水生物
贡献的大小，而无法满足油气勘探过程中对烃源岩有机质富集机理研究的需要。因此，亟需
一种方法定量计算烃源岩有机质陆源高等植物和低等水生物贡献的比例。

[0003] 正构烷烃在烃源岩抽提物的饱和烃族组分中含量丰富，其碳数分布能够反映烃源岩有机质来源和成熟度。一般而言，陆源高等植物贡献为主的烃源岩富含长链正构烷烃，而
有机质主要来源于低等水生生物的烃源岩更加富含短链的正构烷烃。烃源岩抽提物的正构
烷烃C22+/C22‑比值是常用的判识有机质来源的参数。另外，烃源岩的成熟度对正构烷烃的
分布也会造成影响，低成熟度的烃源岩长链正构烷烃含量更高，而高成熟度烃源岩中长链
的烷烃断裂，因而更富含短链的正构烷烃。镜质体反射率Ro(％)随成熟度的增加而稳定的
增大，被作为最权威的成熟度指标。因此，预期通过正构烷烃分布特征定量判识有机质来
源。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种利用烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值定量鉴定烃源岩有机质来源的方法，用于沉积盆地烃源岩有机质富集机理和生烃潜力研究。

[0005] 本发明提供的基于正构烷烃C22+/C21‑比值鉴定烃源岩有机质来源的方法，包括如下步骤：

[0006] S1、根据高等植物有机质来源的烃源岩和低等水生生物有机质来源的烃源岩的抽提物正构烷烃分布的差异性，建立烃源岩有机质来源比例计算模型；

[0007] S2、根据所述烃源岩有机质来源比例计算模型，设定有机质来源比例，得到多组特定的比例下，Ro(％)与C22+/C21‑比值关系式，进而绘制有机质来源定量判识图版。

[0008] 步骤S1中，所述有机质来源比例计算模型如下式所示：

[0009] k＝H/L×j

[0010] 式中，k表示烃源岩有机质高等植物和低等水生生物来源比例；H表示烃源岩样品抽提物中高等植物来源有机质生成液态烃占比；L表示低等水生生物来源有机质生成液态
烃占比；j表示校正系数。

[0011] 一定成熟度Ro(％)下，烃源岩样品抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值如下式所示：

[0012]

[0013]

[0014]

[0015] 于是：

[0016]

[0017] 其中，H表示烃源岩样品抽提物中高等植物来源有机质生成液态烃占比；L表示低等水生生物来源有机质生成液态烃占比；a表示典型高等植物有机质来源烃源岩抽提物中
C15～C21正构烷烃丰度占C15～C35正构烷烃丰度的比例；b表示典型低等水生生物有机质来源
烃源岩抽提物中C22～C35正构烷烃丰度占C15～C35正构烷烃丰度的比例；y1表示典型高等植
物有机质来源烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值；y2表示典型低等水生生物有机质来源
烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值，y表示烃源岩样品抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值。

[0018] 因此，所述有机质来源比例计算模型如下式所示：

[0019]

[0020] 以鄂尔多斯盆地和准噶尔盆地的煤样作为高等植物有机质来源的烃源岩，拟合得到Ro(％)与C22+/C21‑比值的关系式为：

[0021] y1＝7.966x4‑46.334x3+99.223x2‑92.698x+32.324

[0022] 式中，y1表示典型高等植物有机质来源烃源岩的抽提物C22+/C21‑比值，x表示烃源岩Ro(％)；

[0023] 鄂尔多斯盆地石炭系‑二叠系煤样和准噶尔盆地侏罗系煤样镜质组含量极高，有机质来源于高等植物。

[0024] 以冀北辽西地区前寒武泥岩作为低等水生生物有机质来源的烃源岩，拟合得到Ro(％)与C22+/C21‑比值的关系式为：

[0025] y2＝‑0.775x+0.988

[0026] 式中，y2表示典型低等水生生物有机质来源烃源岩的抽提物C22+/C21‑比值，x表示烃源岩Ro(％)。

[0027] 冀北辽西地区前寒武时期藻类繁盛，而高等植物不发育，该时期形成的烃源岩有机质来源于低等水生生物。

[0028] 本发明方法中，所述校正系数按照下式得到：

[0029]

[0030] 式中，j表示校正系数，y3表示典型低等水生生物有机质来源烃源岩液态烃产率；y4代表相同Ro(％)下，典型高等植物有机质来源烃源岩液态烃产率。

[0031] 以绿河页岩作为典型低等水生生物有机质来源的烃源岩生烃模拟实验数据，拟合得到Ro(％)与液态烃产率关系式：

[0032] y3＝1397.780x3‑7980.620x2+14875.420x‑6441.830

[0033] 以准噶尔盆地侏罗系煤样作为典型高等植物有机质来源的烃源岩生烃模拟实验数据，拟合得到Ro(％)与液态烃产率关系式：

[0034] y4＝324.550x3‑1824.822x2+3145.810x‑1259.808

[0035] 式中，y3表示典型低等水生生物有机质来源烃源岩液态烃产率；y4表示相同Ro(％)下，典型高等植物有机质来源的烃源岩液态烃产率；x表示烃源岩Ro(％)。

[0036] 将某一盆地的某层系泥岩样品的Ro(％)和C22+/C21‑比值，投在有机质来源定量判识图版中，即得到该泥岩样品中有机质高等植物和低等水生生物来源比例

[0037] 本发明建立的应用正构烷烃分布特征定量判识有机质来源的方法，充分考虑了生源和成熟度对正构烷烃分布的影响。需要说明的是，典型低等水生生物有机质来源的烃源
岩显微组分中往往缺乏镜质组，而本发明测定了其沥青反射率，并应用换算公式换算为等
效镜质体反射率(丰国秀，1988)。高干酪根显微组分判识有机质生物来源的方法往往受到
实验人员经验的影响，而烃源岩中生物标志物含量极低也无法准确反映烃源岩有机质构
成。因此，相比于传统应用干酪根显微组分和生物标志物判识有机质来源的方法，烃源岩抽
提物正构烷烃C22+/C22‑比值能够更加客观，准确的表征有机质生源构成。

[0038] 本发明从烃源岩C22+/C22‑比值入手，将鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地煤样与冀北辽西地区前寒武泥岩作为两个端元，建立了一种定量鉴定烃源岩有机质来源陆源高等植物和
低等水生物贡献比例的方法。

[0039] 本发明为烃源岩有机质富集的研究，提供了一种切实可行的技术方法，可以实现定量鉴定烃源岩有机质来源，具有广泛的适用性。

附图说明

[0040] 图1是本发明利用C22+/C21‑定量鉴定烃源岩有机质来源方法的流程图；

[0041] 图2是烃源岩抽提物正构烷烃分布的比例模型示意图；

[0042] 图3是本发明实施例中典型高等植物有机质来源的烃源岩和低等水生生物有机质来源烃源岩Ro(％)与抽提物C22+/C21‑比值拟合的关系示意图；

[0043] 图4是本发明实施例中典型高等植物有机质来源的烃源岩和低等水生生物有机质来源烃源岩生成液态烃产率和Ro(％)拟合的关系示意图；

[0044] 图5是本发明实施例得到的鉴定烃源岩有机质来源比例的图版。

具体实施方式

[0045] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

[0046] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0047] 本发明实施例提供了一种利用正构烷烃分布特征评价烃源岩有机质来源的方法，流程如图1所示，包括如下步骤：

[0048] 步骤101：根据高等植物有机质来源的烃源岩和低等水生生物有机质来源烃源岩抽提物正构烷烃分布的差异性，建立烃源岩有机质来源比例计算模型；

[0049] 步骤102：根据煤和前寒武泥岩样品的实验数据分别拟合出典型高等植物有机质来源的烃源岩和低等水生生物有机质来源的烃源岩Ro(％)与抽提物C22+/C21‑比值关系式。
确定所述模型中，一定Ro(％)下，典型高等植物有机质来源烃源岩抽提物正构烷烃C22+/
C21‑比值和典型低等水生生物有机质来源烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值；

[0050] 步骤103：根据典型高等植物有机质来源的烃源岩和低等水生生物有机质来源的烃源岩生烃模拟实验成熟度Ro(％)与液态烃产率数据，确定校正系数；

[0051] 步骤104：根据烃源岩有机质来源比例计算模型，设定有机质来源比例，求得多组特定比例下Ro(％)与C22+/C21‑比值关系式，绘制有机质来源定量判识图版；

[0052] 具体地，根据鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地煤样Ro(％)与抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值拟合出典型高等植物有机质来源的烃源岩Ro(％)与C22+/C21‑比值关系式，确定所述模
型中，一定Ro(％)下，典型高等植物有机质来源烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值。

[0053] 具体地，根据冀北辽西地区前寒武泥岩等效镜质体反射率Ro(％)与抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值拟合出典型低等水生生物有机质来源的烃源岩Ro(％)与C22+/C21‑比值关系
式，确定所述模型中，一定Ro(％)下，典型低等水生生物有机质来源烃源岩抽提物正构烷烃
C22+/C21‑比值。

[0054] 在一个实施例中，烃源岩有机质来源比例计算模型为：

[0055] k＝H/L×j

[0056] 其中，k表示烃源岩有机质高等植物和低等水生生物来源比例；H表示烃源岩样品抽提物中高等植物来源有机质生成液态烃占比；L表示低等水生生物来源有机质生成液态
烃占比；j表示校正系数；

[0057] 在一个实施例中，一定成熟度Ro(％)下，烃源岩样品抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值如下式所示：

[0058]

[0059]

[0060]

[0061] 于是：

[0062]

[0063] 其中，H表示烃源岩样品抽提物中高等植物来源有机质生成液态烃占比；L表示低等水生生物来源有机质生成液态烃占比；a表示典型高等植物有机质来源烃源岩抽提物中
C15～C21正构烷烃丰度占C15～C35正构烷烃丰度的比例；b表示典型低等水生生物有机质来源
烃源岩抽提物中C22～C35正构烷烃丰度占C15～C35正构烷烃丰度的比例；y1表示典型高等植
物有机质来源烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值；y2表示典型低等水生生物有机质来源
烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值，y表示烃源岩样品抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值。

[0064] 在一个实施例中，鄂尔多斯盆地石炭系‑二叠系煤样和准噶尔盆地侏罗系煤样作为典型高等植物有机质来源的烃源岩，拟合得Ro(％)与C22+/C21‑比值关系式为：

[0065] y1＝7.966x4‑46.334x3+99.223x2‑92.698x+32.324

[0066] 式中，y1表示典型高等植物有机质来源烃源岩的抽提物C22+/C21‑比值，x表示烃源岩Ro(％)；

[0067] 在一个实施例中，冀北辽西地区前寒武泥岩作为典型低等水生生物有机质来源的烃源岩，拟合得Ro(％)与C22+/C21‑比值关系式为：

[0068] y2＝‑0.775x+0.988

[0069] 式中，y2表示典型低等水生生物有机质来源烃源岩的抽提物C22+/C21‑比值，x表示烃源岩Ro(％)。

[0070] 在一个实施例中，典型高等植物有机质来源的烃源岩和低等水生生物有机质来源的烃源岩生烃模拟，确定校正系数为：

[0071]

[0072] 式中，j表示校正系数，y3表示典型低等水生生物有机质来源烃源岩液态烃产率；y4代表相同Ro(％)下，典型高等植物有机质来源烃源岩液态烃产率。

[0073] 在一个实施例中，绿河页岩作为典型低等水生生物有机质来源的烃源岩生烃模拟实验数据，拟合得Ro(％)与液态烃产率关系式为：

[0074] y3＝1397.780x3‑7980.620x2+14875.420x‑6441.830

[0075] 在一个实施例中，准噶尔盆地侏罗系煤样作为典型高等陆源植物有机质来源的烃源岩生烃模拟实验数据，拟合得Ro(％)与液态烃产率关系式为：

[0076] y4＝324.550x3‑1824.822x2+3145.810x‑1259.808

[0077] 式中，y3表示典型低等水生生物有机质来源烃源岩液态烃产率；y4表示相同Ro(％)下，典型高等植物有机质来源的烃源岩液态烃产率；x表示烃源岩Ro(％)。

[0078] 在一个实施例中，设定高等植物有机质贡献为80％，60％，40％，20％，所得Ro(％)与C22+/C21‑比值关系式分别为：

[0079] y＝3.631x2‑8.506x+5.188

[0080] y＝1.714x2‑4.433x+2.983

[0081] y＝0.833x2‑2.555x+1.961

[0082] y＝0.328x2‑1.475x+1.371

[0083] 式中，y表示C22+/C21‑比值；x表示烃源岩Ro(％)。

[0084] 下面结合一个具体的实施例对本发明方法进行详细的描述。

[0085] 在本例中，以某一油田区块的某层系泥岩样品作为待研究的对象，提出了一种利用正构烷烃分布特征鉴定烃源岩有机质来源方法，具体包括：

[0086] (1)建立鉴定烃源岩有机质来源比例的计算模型

[0087] 众所周知，烃源岩抽提物(游离的液态烃)来源于高等植物生成的烃类和低等水生生物生成的烃类，而高等植物来源的有机质生成的烃类一般富含长链的正构烷烃，低等水
生生物来源的有机质生成的烃类富含短链正构烷烃，所以可以用利用正构烷烃分布特征判
识烃源岩有机质来源。另外，高等植物来源和低等水生生物来源的有机质生烃潜力存在差
异，因此其生成的液态烃的量并不能直接代表有机质的量，必须用烃源岩生烃模拟液态烃
产率进行校正。

[0088] 烃源岩有机质来源比例计算模型为：

[0089] k＝H/L×j

[0090] 其中，k表示烃源岩有机质高等植物和低等水生生物来源比例；H表示烃源岩样品抽提物中高等植物来源有机质生成液态烃占比；L表示低等水生生物来源有机质生成液态
烃占比；j表示校正系数。

[0091] 如图2，一定成熟度Ro(％)下，烃源岩样品抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值为：

[0092]

[0093]

[0094]

[0095] 于是：

[0096]

[0097] 因此，有机质来源比例计算模型如下式所示：

[0098]

[0099] 其中，H表示烃源岩样品抽提物中高等植物来源有机质生成液态烃占比；L表示低等水生生物来源有机质生成液态烃占比；a表示典型高等植物有机质来源烃源岩抽提物中
C15～C21正构烷烃丰度占C15～C35正构烷烃丰度的比例；b表示典型低等水生生物有机质来源
烃源岩抽提物中C22～C35正构烷烃丰度占C15～C35正构烷烃丰度的比例；y1表示典型高等植
物有机质来源烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值；y2表示典型低等水生生物有机质来源
烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值，y表示烃源岩样品抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值。

[0100] (2)确立所述模型中典型高等植物和低等水生生物有机质来源烃源岩抽提物正构烷烃C22+/C21‑比值

[0101] 将鄂尔多斯盆地石炭系‑二叠系煤样和准噶尔盆地侏罗系煤样作为典型高等植物有机质来源的烃源岩，将冀北辽西地区前寒武泥岩作为典型低等水生生物有机质来源的烃
源岩，拟合得Ro(％)与C22+/C21‑比值关系式(图3)为：

[0102] y1＝7.966x4‑46.334x3+99.223x2‑92.698x+32.324

[0103] y2＝‑0.775x+0.988

[0104] 其中，y1表示典型高等植物有机质来源烃源岩的抽提物C22+/C21‑比值，x表示烃源岩Ro(％)。y2表示典型低等水生生物有机质来源烃源岩的抽提物C22+/C21‑比值，x表示烃源
岩Ro(％)。

[0105] (3)确立所述模型中液态烃产率校正系数

[0106] 典型高等植物有机质来源的烃源岩和低等水生生物有机质来源的烃源岩生烃模拟，确定校正系数为：

[0107]

[0108] 将绿河页岩作为典型低等水生生物有机质来源的烃源岩生烃模拟实验数据，准噶尔盆地侏罗系煤样作为典型高等陆源植物有机质来源的烃源岩生烃模拟实验数据，拟合得
Ro(％)与液态烃产率关系式(图4)为：

[0109] y3＝1397.780x3‑7980.620x2+14875.420x‑6441.830

[0110] y4＝324.550x3‑1824.822x2+3145.810x‑1259.808

[0111] 其中，y3表示典型低等水生生物有机质来源烃源岩液态烃产率；y4表示相同Ro(％)下，典型高等陆源植物有机质来源烃源岩液态烃产率；x表示烃源岩Ro(％)。

[0112] (4)有机质来源定量判识图版的建立与应用

[0113] 设定烃源岩高等植物来源有机质和低等水生生物有机质比例为4、3/2、2/3、1/4，可以分别得到高等植物有机质占比80％、60％、40％、20％时，C22+/C21‑比值与Ro(％)的关
系式如下，由此绘制有机质来源定量判识图版(图5)。

[0114] y＝3.631x2‑8.506x+5.188

[0115] y＝1.714x2‑4.433x+2.983

[0116] y＝0.833x2‑2.555x+1.961

[0117] y＝0.328x2‑1.475x+1.371

[0118] 式中，y表示C22+/C21‑比值；x表示烃源岩Ro(％)。

[0119] 基于某一盆地的某层系泥岩样品的镜质体反射率和抽提物饱和烃色谱实验数据，得到样品Ro(％)和C22+/C21‑比值参数如表1所示。

[0120] 表1某一盆地的某层系泥岩样品的Ro(％)和C22+/C21‑比值

[0121]

[0122] 将该数据投在有机质来源定量判识图版(图5)，可知该泥岩样品中有机质约80％来源于陆源高等植物。

[0123] 本发明解决了烃源岩有机质富集机理研究及烃源岩生烃潜力评价中难以揭示有机质来源的问题。通过本发明方法得到的有机质来源判识图版，可以实现烃源岩有机质来
源的定量判识，具有较高的精度和广泛的适用性，为当前烃源岩生烃潜力研究提供了重要
的技术支撑。