劉天甲， 李予晉

(1.中國石油大學(北京) 地球科學學院，北京 102249；2.吉林大學 地球科學學院，吉林 長春 130012)

人們很早就認識到有機酸鹽具有生烴能力，一項針對世界上主要油氣盆地不同類型烴源巖的調(diào)查結(jié)果表明，世界上50%的油氣資源由碳酸鹽巖烴源巖所提供，全球58%的烴源巖是與碳酸鹽巖有關的烴源巖，只有42%的烴源巖是以泥質(zhì)巖為主的烴源巖[1-4].國內(nèi)學者認為泥灰?guī)r可以成為有效烴源巖，并針對碳酸鹽巖烴源巖的問題進行了大量研究，取得了一些進展.近年來，已經(jīng)有一些研究人員研究有機酸鹽生烴問題.文獻[5]選擇酒西盆地青西凹陷2種巖性的湖相烴源巖——泥巖和泥質(zhì)白云巖進行熱解模擬實驗，對比分析了2種不同巖性湖相烴源巖的生烴過程，并建立了它們各自的生烴模式.文獻[6]采用有機巖石學和地球化學實驗方法，系統(tǒng)剖析了研究區(qū)奧陶系烴源巖的特征和生烴潛力.研究表明，其奧陶系烴源巖主要發(fā)育在克里摩里組和烏拉力克組，為一套分布廣、厚度大的深海相泥頁巖和泥質(zhì)碳酸鹽巖沉積.

本文對影響碳酸鹽烴源巖生烴方面因素進行分析研究，采用極差標準變換對數(shù)據(jù)進行標準化，為了合理地給各個評價因素賦權(quán)重，基于層次分析法確定了碳酸鹽巖生烴能力評價指標體系.

1 碳酸鹽巖生烴

表1 國外典型海相氣源巖的有機碳含量

國內(nèi)外研究與生產(chǎn)均已證明，作為有效烴源巖，海相碳酸鹽巖能形成具有工業(yè)價值的油氣藏.綜合分析礦物與有機質(zhì)的特征及組合關系，發(fā)現(xiàn)細紋層頁巖和斷續(xù)紋層頁巖是以生物作用為主導形成的沉積產(chǎn)物，生烴能力最強；寬紋層頁巖和均勻塊狀泥巖屬化學沉積作用的產(chǎn)物，具有較強的生烴能力；含碎屑塊狀泥巖通過化學沉淀形成，兩者的生烴能力較弱.表1為國外典型海相氣源巖的有機碳含量.

源巖主要包括泥巖、頁巖和碳酸鹽巖，對于海相碳酸鹽巖烴源巖的評價，通常只側(cè)重于物理化學性質(zhì)的研究.一些學者認為泥巖才是主要的工業(yè)性烴源巖，并不認可古老碳酸鹽巖烴源巖的生烴能力.一些研究人員通過有機酸與碳酸鈣的反應模擬實驗、有機酸鹽的生烴模擬實驗和碳酸鹽巖烴源巖中有機酸鹽的光譜學分析鑒定，研究了碳酸鹽巖中有機酸鹽的形成與生烴特征，并直接鑒定出有機酸鹽的存在，這對深入探討碳酸鹽巖的生烴、排烴過程有重要意義[7].圖1為有機酸、有機酸鹽和碳酸鹽熱失重圖.

文獻[8]針對鄂爾多斯盆地中東部鹽下奧陶系內(nèi)幕天然氣自生自儲特征及其相應烴源巖發(fā)育不清的實際，利用地球化學與測井技術(shù)相結(jié)合的方法，分析了研究區(qū)奧陶系鹽下烴源巖的分布特征.研究表明：研究區(qū)馬家溝組鹽下碳酸鹽巖烴源巖有機質(zhì)豐度總體偏低.這些優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖烴源巖在低～中熱演化階段的總有機碳(total organic carbon, TOC)值高達8%～12%；到高熱演化階段，TOC值迅速下降為1%～4%.據(jù)此可推測母質(zhì)類型較好的烴源巖在演化過程中，TOC值降低明顯[9-10].圖2展示了不同類型沉積有機質(zhì)演化過程殘余有機碳變化示意圖.

2 生烴能力模糊評價方法

2.1 生烴能力模糊評價

使用評語集表示評價結(jié)果，記為P={p1,p2,…,pm}.然后，將所有的影響因素合成一個因素集，記為Y={y1,y2,…,ym}，其中，單因素評價即為第i個因素yi對事物做出的評價，記為ri={ri1,ri2,…,rim}.評價對象的多因素評判矩陣就是將各因素的單因素評價向量組成一個矩陣，記作R.此外，本文根據(jù)各因素的物理意義，基于層次分析法合理計算出各因素的權(quán)重，表明各評價因素對評價結(jié)果的重要程度，權(quán)重向量記為W={w1,w2,…,wn}.通過模糊變換得到評價結(jié)果F=W×R={f1,f2,…,fn}.收集到的數(shù)據(jù)由空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)構(gòu)成，這些數(shù)值一般都具有自身的量綱和分布區(qū)間，而屬性數(shù)據(jù)是通過一定的數(shù)據(jù)予以表征的，因而必須先對數(shù)據(jù)進行標準化處理，才能將兩者比較.

2.2 數(shù)據(jù)的標準化

基于極差標準變換對數(shù)據(jù)進行標準化：

2.3 碳酸鹽巖生烴能力模糊評價指標體系

表2 碳酸鹽巖生烴能力模糊評價指標體系

建立單因素評價向量的實質(zhì)即為確定各評價因素相應于評價集合的隸屬函數(shù)，這是綜合評價的關鍵一步.評價因素yi的評語集為P={p1,p2,…,p5}.為了合理給評價因素賦權(quán)重，采用層次分析法進行分析.首先建立一個多層次的結(jié)構(gòu)模型，將問題層次化.然后構(gòu)建判斷矩陣，并計算出矩陣的最大特征根和其特征向量，以此判斷矩陣的一致性.計算得到矩陣的最大特征根λmax=5.212；隨機一致性比率CR=(λmax-n)/(n-1)=0.015.隨意一致性比率小于0.1，說明該判斷矩陣具有滿意的一致性.最后得到某一層因素相對上一層某一個因素的權(quán)重系數(shù)，即表2碳酸鹽巖生烴能力模糊評價指標體系.

3 實例評估

為了對本研究得到的碳酸鹽巖生烴能力模糊評價指標體系進行驗證，選取了碳酸鹽樣品進行實例檢驗，該樣品來自鄂爾多斯盆地西南緣早古生代陸緣沉積環(huán)境形成的碳酸鹽巖，實驗樣品的基礎數(shù)據(jù)見表3.根據(jù)本文的生烴能力模糊評價指標體系，該樣品的評價結(jié)果為“偏差”，這一結(jié)果與鄂爾多斯盆地西南緣碳酸鹽巖實際生烴能力吻合.

4 結(jié)束語

針對碳酸鹽巖生烴機制及生烴能力的問題，對影響碳酸鹽烴源巖生烴方面因素進行分析研究.梳理了近年來國內(nèi)外研究人員關于碳酸鹽巖生烴能力的研究成果，基于層次分析法，為各個評價要素給出合理權(quán)值，確定了碳酸鹽巖生烴能力評價指標體系.

表3 實驗樣品的基礎數(shù)據(jù)