地球化学分析测试项目介绍ppt课件.ppt

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1、有机地球化学常规分析测试项目简介,勘探开发研究院分析试验中心2010.6,提 纲,一、生油常规分析项目及流程二、取样及送样要求三、主要分析测试项目介绍,一、生油常规分析项目及流程,二、取样及送样要求,（一）取样类型 生烃层取暗色泥岩（绿灰、灰、深灰、黑色）、深灰色泥质灰岩及煤，利用综合录井图及井上实物剖面确定所取岩性并和实际岩心、岩屑对照。油、气样取样必须按照国家标准相关执行。（二）取样密度 进行生烃分析的目的层要求按照岩性变化系统采样。小样（简项）分析可每50m取一个；大样（全项）分析每段可取两块。,（三）取样重量 小样（简项）每个10-15g，大样（全项）岩屑500g，岩心250g。（四）

2、送样要求 岩心或岩屑样品要清洗干净，除去表面污染物。 岩屑样品必须经过严格挑选。注：（小样简项只做热解和有机碳分析，小样分析后，如果泥岩有机碳大于0.4%,碳酸盐岩大于0.1%时可继续进行大样全项分析）,三、主要分析测试项目介绍,（一）沉积岩中总有机碳的测定（二）氯仿沥青 “A”及族组份分析（三）岩石热解（RockEval）（四）干酪根分离和鉴定、 RO测定（五）干酪根C、H、O、N元素分析（六）干酪根碳同位素测定（七）饱和烃气相色谱（八）生物标志物色谱-质谱分析（九）天然气组分及其碳同位素系列,烃源岩有机质丰度,烃源岩有机质类型及热演化程度,可溶有机质特征及油源对比,天然气特征及成因分析,（

3、一）沉积岩中有机碳的测定,有机碳测定的基本原理 执行标准：GB/T 19145-2003 沉积岩中总有机碳的测定 。 方 法：将岩石样品粉碎至粒径小于0.2mm，用5%盐酸加热煮沸，除去碳酸盐岩后的剩余残渣（除去无机碳），在高温（800）条件下将有机质燃烧成二氧化碳。经红外检测器检测产生的二氧化碳量，并将其换算 成碳元素的含量，最终计算出有机碳的含量。,关注点： 岩样中的轻烃会受热蒸发损失； 可溶有机质会溶解进入盐酸而损失。,2.应用,烃源岩评价,有机质丰度评价标准（据黄第藩，1984 .有改动）,比较油气生成有利阶段,利用剖面上总有机碳值的变化，可以比较烃源岩的有利层段。,丹48井长91烃源

4、岩测井-有机地球化学剖面图,计算油气生成量,对于某一含油气盆地，若已知单位面积烃源岩的厚度、有机质丰度、有机质演化程度和母质类型，就可依据下面的数学模型计算其油气生成量： Qo = HSTOCPo(Ro)（1） Qg = HSTOCPg(Ro)（2） 式中：Qo为生油量，单位为t； Qg 为生气量，单位为m3；H为烃源岩厚度，单位为m； S为烃源岩面积，单位为m2；TOC为有机碳含量，单位为；Po对应镜煤反射率（Ro），单位有机碳生气量（m3/t）。,（二）氯仿沥青“A”及族组分分析,1.分析方法,氯仿沥青“A”分析方法,执行标准： SY/T 5118-2005 岩石中氯仿沥青的测定 方 法：

5、将岩石样品粉碎为小于0.09mm的粉末，在80条件下不断地用氯仿（CHCl3）抽提，直至抽提溶剂荧光为三级荧光，过滤抽提物，回收溶剂，抽提物自然干燥，称（恒）重，计算单位质量岩石中氯仿沥青抽提物含量即为氯仿沥青“A”含量。,族组分分离方法,执行标准：SY/T 5119-2008 岩石中可溶有机物及原油族组分分析 方 法：样品称取0.2mg（必须量），首先用氯仿活化24小时后，然后用正己烷溶解，其沉淀物为沥青质。去除沥青质的可溶组分，通过硅胶氧化铝层析柱，分别采用正己烷、正己烷二氯甲烷、氯仿依次冲洗，分别得到饱和烃、芳香烃和非烃馏分，蒸发掉溶剂，自然挥发干后，称重，计算各组分在总量中的百分含量。

6、,族组份计算公式如下：,W(S,A,N,B)各族组分的质量分数，S为饱和烃、A为芳烃、N为非烃、 B为沥青质； G1称重瓶加组分加空白值的质量，mg； G2称重瓶质量，mg； G3空白值，mg； m试样质量，mg。,2. 应用,确定有机质丰度指标氯仿沥青“A”及总烃含量 一般来说岩石中可溶有机质含量高其有机质丰度也比较高。区分不同母质类型 饱和烃芳烃值越高，胶质,沥青质含量相对较低，原油和生烃岩的母质类型相对较好。有机质转化率 氯仿沥青“A”/TOC（A/TOC）%、总烃/TOC（HC/TOC）%反映原始有机质向油气转化的程度。一般认为，生油岩（A/TOC）%在5-15之间， （HC/TOC）

7、%在1-12之间，通常以3%作为成熟度门限。,（三）岩石热解,1.岩石热解分析基本原理,执行标准：GB/T 186022001 岩石热解分析 方 法：样品粉碎至0.2mm，以氮气为载气，无氧条件从300加热样品至600，热解析出的吸附烃（S1）和热解烃（S2）经氢火焰离子化检测器检测，热解排出的二氧化碳和热解后的残余有机质加热氧化生成的二氧化碳由热导检测器检测。,岩石热解各分析参数的分析条件,岩石热解各分析参数的含义,2.烃源岩热解分析参数的计算公式,（1）产烃潜量（生油势）PG（mg烃/g岩石）：PGS1+S2（2）有效碳CP（）： CP 0.083（ S1+S2）（3）产率指数IP ： I

8、P S1/(S1+S2)（4）降解潜率D（）： D（ CP /TOC）100（5）氢指数IH（mg/gTOC）：IHS2/TOC（6）氧指数IO（mg/gTOC）：IOS3/TOC（7）烃指数IHC（mg/gTOC）：IHCS1/TOC（8）类型指数TI：TIS2/S3,产烃潜量是指烃源岩中的有机质在全部热解完毕后最终所产生的油气量，用此定量参数可对烃源岩进行分级。,烃源岩产烃潜量（生油势）的定量评价分级,法国石油研究院烃源岩定量评价分级（据Espitalie，1977）,3. 应 用,氢指数和氧指数图版划分有机质类型,I类有机质热解时产生大量热解烃S2而贫二氧化碳S3，而III类有机质则只产

9、生少量热解烃S2而富S3。只要把烃源岩的IH和IO按坐标位置点在图上，便可判断其有机质类型。,氢指数与氧指数划分烃源岩有机质类型图版（根据邬立言等，1986）,划分烃源岩的有机质类型,用IH与Tmax图版划分有机质类型，其优点在于同时掺进成熟度指标Tmax对氢指数的影响因素。随着Tmax升高（成熟度升高）各类有机质的氢指数沿着曲线轨迹逐渐变小。,氢指数IH和Tmax图版划分有机质类型,氢指数与Tmax划分烃源岩有机质类型图版（据邬立言等，1986）,类型指数S2/S3划分有机质类型,类有机质的S2大而S3小，其S2/S3比值大，而类有机质的S3大而S2小，其S2/S3比值小。,我国烃源岩的类型

10、指数范围（据邬立言等1986）,烃源岩中的干酪根热降解生成油气时，首先时热稳定性最差的部分先降解，对余下部分热降解就需要更高的温度，这样随着烃源岩成熟度的升高，热解烃峰S2的峰顶温度Tmax也增高，由此Tmax值广泛用作判定烃源岩成熟度的指标。,我国烃源岩的Tmax（）范围（据邬立言等，1986）,判断烃源岩的成熟度,GB/T 19144-2003 沉积岩中干酪根分离方法GB/T 15590-2008 显微煤岩类型测定方法SY/T 5125-1996 透射光荧光干酪根显微组分鉴定及类型划分方法 SY/T 5124-1995 沉积岩中镜质组反射率测定方法,（四）干酪根的分离和鉴定,执行标准,1.

11、执行标准与分析流程,干酪根处理样品要求：泥岩要求样品TOC大于1.0，碳酸盐岩要求样品TOC大于0.2。,干酪根分离流程,分析流程需要30个工作日,2.干酪根显微组分分类,3,丹48井 1507.80m 菌解无定形体 20,4,旺9井 720.01m 腐泥无定形体褐色荧光 20,召71井 山22 2761.45m 基质镜质体,召71井 山23 2784.34m孢粉体，角质体，碎屑壳质体，粗粒体，镜质组等,7,丹49井 1533.20m 黑色泥岩 藻类无定形体 20,庄50井 1943.0m 油页岩 典型灰白色微粒体 50,旺10井 507.66m 碳质泥岩 丰富的壳质组分 20,旺10井 50

12、7.66m 碳质泥岩 壳质组分荧光 20,3. 应用,式中：为类型指数，A代表无定形组分百分含量，B代表壳质组分百分含量，C代表镜质组分百分含量，D代表惰质组分百分含量。,干酪根镜检分类表,干酪根显微组分判断有机质类型,干酪根、煤岩镜质体反射率判断有机质热演化程度,镜质组反射率是指在波长546nm5nm（绿光）处，镜质组抛光面的反射光强度对入射光强度的百分比。它利用光电效应原理，通过光电倍增管将反射光强度转变为电流强度，并与相同条件下已知反射率的标样产生的电流强度相比较而得出。,镜质组反射率与有机质成熟度的关系（据Tissot等，1982）,（五）干酪根元素分析,1.基本原理 CHNS模式 精

13、确称量的有机质在1150的高温富氧环境下燃烧，C、H、N、S各元素都被氧化为相应的氧化物CO2 、H2O、 NOX和SO2/SO3，然后在还原管中把氮的氧化物（NOX）和硫的氧化物（SO2/SO3）还原成了N2和SO2并结合了剩余的氧。剩下的气流在载气（He）中只含有CO2, H2O, SO2和N2的成分。被导入分离的测量系统。在不同吸附柱上被吸附，并经过升温在不同的时间和通道逐次释放出CO2, H2O, SO2，经红外检测器检测，测出四种元素在有机质中的含量。,O模式 精确称量的有机质中的氧元素在1150高温惰性气流环境中热分解成CO2+CO+H2O等，经过碳棒，分解出的各类氧化物被均还原为

14、CO，经红外检测器中检测出有机质中氧元素的含量。分析过后的CO被氧化剂氧化为CO2通过废气管排放。整个过程可用下列方程式表示：,CO2+C 2COH2O C H2 CO2NO 2C N2 2CO2SO2 5C CS2 4CO,干酪根有机元素组成特征图,干酪根元素组成与有机质类型关系 干酪根是一种复杂的混合物。其中H/C原子比、O/C原子比集中反映了干酪根的化学性质，是划分干酪根类型的基本指标。对于干酪根类型的划分，最好是应用标志干酪根类型和演化途径的“范克雷维伦（Van Krevelen）类型图解”。,2. 应用,干酪根元素组成与演化阶段关系,干酪根元素组成随演化程度的增加，其碳元素相对含量增

15、大，而氢、氧元素则减少。,（六）干酪根、煤碳同位素测定,1.干酪根碳同位素分析基本原理,样品通过进样装置和氧化炉、还原炉转化为各种气体（测碳为CO2，测氧为CO，测氢为H2），并由载气氦气带入离子源，气体分子在离子源中受到阴极发射出的高能电子束的轰击，生成离子。经过加速电场，由加速电压给离子以一定的能量，经一系列电子透镜将离子束聚焦、准直后进入仪器的分析室，不同荷质比（m/z）气态离子进入磁场分离成不同的离子束，在磁场作用下离子束偏转。调节磁场强度，使被分析元素的离子束刚好在接受器上同时接受。经变压器将离子流信号放大后，由电压/脉冲转换器转换成脉冲信号，进入计算机作处理，得到所需要元素的同位素

16、比值测定结果。,2. 应用,成烃母质的碳同位素组成含有原始母质类型输入的信息。 根据研究，干酪根13C小于-28为型有机质，大于-25为型有机质，介于其间为过渡型。其中13C为-28-26.5为1型，-26.5 -25为2型有机质。,上古生界泥岩干酪根13C频率分布图,上古生界煤岩碳同位素分布特征,（七）饱和烃气相色谱,1.原油、饱和烃气相色谱分析原理,饱和烃气相色谱分析是在气相色谱分析仪上进行的。用注射器将饱和烃样品（n微升）注入气相色谱仪气化室，当样品经汽化后被载气带入色谱柱中运行，组份就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，造成各组份在色谱柱中的运行速度

17、不同，因而彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子在记录器上描绘出各组份的色谱峰。,气相色谱仪分析流程示意图,用途：可以确定样品由所含最低碳数到最高碳数正构烷烃的范围和含量；采样及保存：取选定的原油，用玻璃器取4ml6ml试样，密闭；若原油含水，视油水比取样，取样体积应保证脱水后试样为4ml6ml ，密闭。在色谱分析前，在4050下恒温12小时，待油水分离后，在油层部分取样分析。,执行标准 SY/T 5779-2005,2.原油全烃气相色谱分析,白251井长7原油全烃色谱分析原始谱图,nc18,nc9,原油轻烃色谱峰名称表,鄂尔多斯盆地中生界原油轻烃色谱图,组分分析面积及相对含量数据表

18、,数据表中各参数意义,Pr/Ph姥鲛烷与植烷的相对百分含量之比；Pr/nC17姥鲛烷与C17正构烷烃相对百分含量之比；Ph/nC18姥鲛烷与C18正构烷烃相对百分含量之比；Max主峰碳；奇偶优势OEP=C21-/C22+C21以前各碳数百分含量总和除以C22之后各碳数百分含量总和；(C21+C22)/(C28+C29)C21与C22百分含量之和与C28,C29百分含量之和的比值。,河套盆地气源岩饱和烃气相色谱分析结果,3. 应用,判断有机质的成熟度 正烷烃气相色谱图的主峰碳位置、碳数范围、OEP值（或CPI值）及正烷烃分布曲线可以区分原油和生油岩的成熟度。有机质热演化程度相对较高，碳数奇偶优势

19、消失，OEP值趋于1.0。 进行油源对比和恢复沉积环境 利用正构烷烃碳分布曲线对比与异戊二烯烷烃对比进行油源比对。,图 例上古生界泥岩上古生界煤岩晚三叠系湖相泥岩,上古生界泥岩干酪根碳同位素值与饱和烃Pr/Ph值关系图,侏罗系原油 延长组长1-长3原油 延长组长4+5-长9原油 上古生界凝析油,中生界原油C7轻烃系列三角图,成烃母质类型判识,C7轻烃系列的化合物中甲基环己烷（MCC6）主要来自高等植物木质素、纤维素和醣类等，热力学性质相对稳定，是反映陆源母质类型的良好参数；各种结构的二甲基环戊烷（DMCC5）主要来自水生生物的类脂化合物，并受成熟度影响；正庚烷（nC7）主要来自藻类和细菌。,（

20、八）生物标志物色谱-质谱分析,1.气相色谱-质谱工作基本原理,试样经气化随载气进入色谱柱的毛细管进行分离，分离后的有机化合物依次进入质谱仪的离子源，在其中被离子化为不同质量的离子，并聚焦成具有一定速度的离子束射入质量分析器，使之按质荷比(m/z)从小到大的顺序通过收集器狭缝射到收集器上，放大后的信号经计算机采集，处理后既得用以定性和定量的总离子谱图和质量色谱图。,Trace DSQII 气相色谱-质谱联用仪,样品采集与预处理,气相色谱质谱检测,数据处理与分析,2.生标志物色谱-质谱分析谱图,m/z 191,m/z 217,定27井,长6,1820-1822，原油甾、萜烷分布特征,M/Z 191

21、 三环萜、五环三萜烷分子名称,M/Z 217 甾烷分子名称,判别烃源岩热演化特征 可用生物构型与地质构型、稳定型与非稳定型甾烷分子含量比值来判断烃源岩的成熟度。-C29甾烷 ，C29甾烷/(+)判断有机母质生源构成 人们常采用-20R型的C27、C28、C29三种甾烷的相对组成来划分母质类型。研究烃源岩的发育环境 伽马蜡烷为高盐度海（湖）相沉积环境的标志。C30*藿烷值可能与氧化-亚氧化/富含粘土的沉积环境有关。进行油油对比和油源对比 生物标志化合物有良好的示源性稳定性和可比性，是最佳的油源对比参数和指纹，但要注意成熟作用和沉积环境的影响。,3. 应用,长31，1748.5m，油砂,长63，2

22、035m，灰黑色泥岩 TOC=1.56,长71，2063.1m，油砂,长81，2176m，油砂,长71，2070.4m，黑色泥岩 TOC=2.91,长82，2205.9m，碳质泥岩 TOC=17.79,西40井油岩的甾、萜类生物标志化合物对比,m/z 217,m/z 217,m/z 217,m/z 217,m/z 217,C30,适用范围：天然气及类似气体混合物执行标准：GB/T13610-2003,天然气是指地质体内烃类气体和非烃类气体的总称，包括C1-C5烃类气体、少量C6+气体，N2、CO2、H2、He等。其中烃类气体、CO2和N2是其中的主要成份。了解天然气的组成能为确定天然气成因、运

23、移、气源对比，综合利用等研究提供重要的基础资料和依据 。,（九）天然气组分及其碳同位素系列,1.天然气组分,天然气色谱分析报告,天然气成因类型及综合判识标志（据沈平等，1991，有改动）,2.天然气烃类碳同位素系列,中生界油伴生气烷烃气碳同位素系列变化趋势图,原油的常规物性分析,1.原油密度,国标规定的原油密度的测定方法有三种，分别为GB/T1884石油和液体石油产品密度测定方法（密度计法），GB/T13377石油和液体或固体石油产品密度或相对密度测定法（毛细管塞比重瓶和带刻度双毛细管比重瓶法）、GB/T2540石油产品密度测定方法（比重瓶法）。在原油常规分析中主要用密度计法。,原油运动粘度的

24、测定方法主要有：GB/T 265 石油产品运动粘度测定法及粘度指数计算法，GB/T 深色石油产品运动粘度测定法（逆流法）及粘度指数计算法，SY/T 0520 原油粘度测定旋转粘度计平衡法。国内石油系统普遍采用 GB/T 265 方法来测定原油粘度。 运动粘度（t）的单位为mm2/s，动力粘度（ct）的单位为mPa.s，两者的换算关系为：ct=vtt，t为温度t时试样的密度。,2.原油运动粘度,凝点是指试样在规定条件下冷却至停止流动时的最高温度，以表示。倾点是指在规定条件下，被冷却的试样能流动的最低温度，以表示。凝点和倾点其物理意义基本相同，均可决定试样的低温流动性，决定贮运的条件。 测定原油凝

25、点（倾点）的主要方法有：GB/T510石油产品凝点测定法，GB/T3535石油凝点测定法，SY/T0541原油凝点测定法。,3.原油凝固点,4.原油族组成,原油是复杂的多相组分混和物，主要包括饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质。常用原油族组分即饱和烃、芳烃和胶质的分离纯化方法包括柱色谱法(Column Chromatography，CC)、薄层色谱法(Thin Layer Chromatography，TLC)和高压液相色谱法(High Pressure Liquid Chromatography，HPLC)等。其中硅胶一氧化铝柱层析由于分离制备样品量大，无需复杂的仪器设备，操作简便，应用最为广泛，

26、是石油地球化学研究中最常用的色谱分离操作单元。目前国内石油勘探行业则主要采用石油天然气行业标准SY/T 5119-2008: 岩石可溶有机物和原油族组分柱层析分析方法。,油气田水的常规分析方法执行SY 5523 石油天然气行业标准。分析项目有：颜色、气味、透明度、沉淀物、酸度（pH值）、密度、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、OH-、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、K+Na+等。 分析结果按照苏林分类法计算原生水型特性系数，进行水型判别，分为氯化钙、氯化镁、碳酸氢钠、硫酸钠四种水型。,1.水的常规分析项目,地层水的常规分析,苏林的天然水成因分类表,地层水的常规分析,2 取样方

27、法及样品保存,油气田地层水取样应具有代表性,原则上在单井井口采样。 1、正常生产井取样时应选择含水大于20%,15天内无措施作业的生产井. 2、探井、评价井取样应坚持在正常排液结束，入井液体返排率大于100%后方可采样。必须坚持在井口采样，不得取排液罐、池中混合样品。 3、取样前，将取样阀门打开，防空3-5分钟，排净死油、死水。 4、取样瓶必须洁净干燥，根据含水率的不同，推荐选用2-10升不等规格塑料桶，保证水样体积不少于2升。 5、样品信息：井号、层位、深度、取样部位、取样日期，取样人。,油气田水分析报告,侏罗系主要开发层位地层水化学指标,侏罗系地层主要以富含SO42-、 HCO3-等成垢阴离子的NaHCO3、Na2SO4型地层水为主,个别区块出现富含Ca2+、Ba2+等成垢阳离子的CaCl2型地层水。,（王小琳提供）,长1长3主要开发层位地层水化学指标,三叠系长1-长3主要以富含Ca2+、Ba2+等成垢阳离子的CaCl2型地层水为主,仅在靖安东部长2区块出现富含SO42-、 HCO3-等成垢阴离子的NaHCO3型地层水。,（王小琳提供）,长4+5以下层段开发层位地层水化学指标数据表,三叠系长4+5以下各层均为CaCl2型地层水，主要以富含Ca2+、Ba2+等成垢阳离子为特征。,（王小琳提供）,汇报完毕请批评指正,谢谢！,