烃源岩的定性评价
烃源岩地化特征评价
烃源岩地化特征评价
摘要：烃源岩对应的英文为Source rock，从本意上讲，它应该既包括能生油的油源
岩，也包括能生气的气源岩，但过去多将它译为生油岩。其中的重要原因可能在于国内早期的油气勘探主要瞄准着对油的勘探。因此，油气地球化学所关注和研究的对象主要是油而不是气。这可能是早期的有关专著和教材也多冠以“石油”而不是“油气”的原因所在。相应地，生油岩这一术语在地化文献中得到了相当广泛的沿用。随着我国对天然气重视程度的逐步、大幅提高，有关天然气的勘探和地球化学研究也越来越多，很多时候，需要区分油、气源岩。因此，本文中以烃源岩替代早期的生油岩来涵盖油源岩和气源岩。
关键词：机质的丰度；有机质的类型；有机质的成熟度。
前言
烃源岩是控制油气藏形成与分布的关键性因素之一。确定有效烃源岩是含油气系统的基础。烃源岩评价涉及许多方面，虽然在不同勘探阶段以及不同的沉积盆地，评价重点也有所不同，但是总体上主要包括两大方面：(l)烃源岩的地球化学特征评价，如有机质的丰度、有机质的类型、有机质的成熟度；（2）烃源岩的生烃能力评价，如生烃强度、生烃量、排烃强度等。本人主要介绍烃源岩的地球化学特征评价方面：
1.有机质的丰度
有机质丰度是指单位质量岩石中有机质的数量。在其它条件相近的前提下，岩石中有机质的含量（丰度）越高，其生烃能力越高。目前，衡量岩石中有机质的丰度所用的指标主要有总有机碳（TOC）、氯仿沥青“A”、总烃和生烃势（或生烃潜量Pg,Pg=S1＋S2）。
1.1有机质丰度指标
1.1.1总有机碳（TOC，％）
有机碳是指岩石中存在于有机质中的碳。它不包括碳酸盐岩、石墨中的无机碳。通常用占岩石重量的％来表示。从原理上讲，岩石中有机质的量还应该包括H、O、N、S等所有存在于有机质中的元素的总量。但要实测各种有机元素的含量之后求和，并不是一件轻松、经济的工作。考虑到C元素一般占有机质的绝大部分，且含量相对稳定，故常用有机碳的含量来反映有机质的丰度。将有机碳的量转换为有机质的量，需要补偿其它有机元素的量，常用的方法是乘一校正系数K，即有机质＝K·有机碳。不难理解，K值是随有机质类型和演化程度而变化的量。Tissot等给出了经验的K值（表1.1）。
表1.1 由有机碳含量计算有机质含量的转换系数（据Tissot，1984）
从分析原理来看，有机碳既包括占岩石有机质大部分的干酪根中的碳，也包括可溶有机质中
的碳，但不包括已经从源岩中所排出的油气中的碳和虽然仍残留于岩石中，但分子量较小、因而挥发性较强的轻质油和天然气中的有机碳。因此，所测得的有机碳只能是残余有机碳。
1.1.2氯仿沥青“A”（％）和总烃（HC，ppm）
氯仿沥青“A”是指用氯仿从沉积岩（物）中溶解（抽提）出来的有机质。它反映的是沉积岩中可溶有机质的含量，通常用占岩石重量的％来表示。严格地讲，它作为生烃（取决于有机质丰度、类型和成熟度）和排烃作用的综合结果，只能反映源岩中残余可溶有机质的丰度而不能反映总有机质的丰度。氯仿沥青中饱和烃和芳香烃之和称为总烃。通常用占岩石重量的百万分（ppm）做单位。显然，它反映的是源岩中烃类的丰度而不是总有机质的丰度。但在其它条件相近的前提下，二指标的值越高，所指示的有机质的丰度越高。因此，它们也常常被用作烃源岩评价时的丰度指标。不过，显而易见，这两项指标均无法反映源岩的生气能力。同时，在高过成熟阶段，由于液态产物裂解为气态产物，它也难以指示高过成熟源岩的生油能力。还有必要指出的是，由于氯仿抽提及饱和烃、芳烃分离时的恒重过程，C14－的烃类基本损失殆尽，两项指标实际上也未能反映源岩中的全部残油和残烃。也有学者认为（庞雄奇等，1993，1995），从本质上看，氯仿沥青“A”和总烃是一个残油、残烃量的指标，因此，其值高，可能不一定表明生烃条件好，反而可能指示源岩的排烃条件不好，即指示这类源岩对成藏的贡献可能有限。
1.1.3生烃势（S1＋S2，mgHC/g岩石）
对岩石用Rock Eval热解仪（第三章）分析得到的S1被称为残留烃，相当于岩石中已由有机质生成但尚未排出的残留烃（或称之为游离烃或热解烃），内涵上与氯仿沥青“A”和总烃有重叠，但比较富含轻质组分而贫重质组分。分析所得的S2为裂解烃，本质上是岩石中能够生烃但尚未生烃的有机质，对应着不溶有机质中的可产烃部分。所以（S1＋S2）被称为“Genetic potential”(Tissot等，1978)。中文一般将它译为“生烃潜力”或者“生烃潜量”。考虑到“潜力”含有“能够但尚未实现的”意义，即从字面上理解，更容易将它与S2相联系，因此本书建议将“Genetic potential”译为生烃势。黄第藩等（1984）也曾在著名的“陆相有机质的演化和成烃机理”一书中将（S1＋S2）称为生油势。它包括源岩中已经生成的和潜在能生成的烃量之和，但不包括生成后已从源岩中排出的部分。可见，在其它条件相近的前提下，两部分之和（S1＋S2）也随岩石中有机质含量的升高而增大。因此，也成为目前常用的评价源岩有机质丰度的指标，称为生烃势，单位为mgHC/g岩石。显然，它也会随着有机质生烃潜力的消耗和排烃过程而逐步降低。
1.2烃源岩中有机质丰度评价
有机质丰度评价是烃源岩评价的重要组成部分。岩石中有机质的含量达到多少才能成为烃源岩，是有机质丰度评价的主要内容。
我国中新生代主要含油气盆地1080个样品数据编绘的有机碳含量频率图（图1.3）的研究表明（尚慧芸，1981），暗色泥质生油岩的有机碳含量下限值约为0.4%，较好的生油岩为1.0%。例如，华北第三系各组段有机碳含量频率图（图1.4）显示，上第三系明化镇组及馆陶组为非生油岩层，其有机碳含量一般低于0.4%；下第三系东营组有机碳含量多数在0.5%左右，具有一定的生油能力；下第三系沙河街组大多数有机碳在1.5%左右，为该区主要生油层系。
黄第藩（1991）对我国主要陆相含油气盆地的有机质丰度进行了总结，结果表明，在陆相淡水－半咸水沉积中，主力油源层的有机碳含量均在1.0%以上，平均值变化在1.2～2.3%之间，可高达2.6%以上；氯仿沥青“A”的含量均在0.1%以上，平均值变化在0.1～0.3%之间，烃含量均在410ppm以上，平均值大多变化在550～1800ppm之间。总的来看，我国陆相主力油源岩是一套灰黑、灰色泥岩、页岩，所含碳酸盐极少。陆相生油岩的有机质丰度，特别是烃含量不低，构成了陆相石油生成的良好的物质基础。根据我国勘探实践，黄第藩提出了适用我国陆相含油气盆地的烃源岩评价标准（黄第藩等，1984）。表1.5是在黄第藩标准基础上修订后由中国石油天然气总公司1995年发布的行业标准，适用淡水—半咸水湖相沉积的生油岩，海相泥岩也可参照此标准评价。对一般盐湖相沉积，因具有机碳含量较低，而烃含量不低，评价标准稍有不同。
煤系地层因有机质类型较差，相应的丰度评价标准有明显的提高（黄第藩等，1996，陈建平等，1997）。煤系泥岩（TOC<6%）与一般湖相泥岩相比有机质以陆生植物为主，类脂组含量低，富碳贫氢，虽然有机碳含量高，但生烃潜力低；较高的有机质丰度也使其对可溶有机质的吸附能力比一般泥岩强；单位有机碳的生烃潜力低，但单位岩石的生烃潜力又较高，煤系泥岩的这些基本特点决定了其评价标准（表13-3）与泥岩有所不同。表1.5为主要依据热解生烃潜量和氢指数给出的煤系炭质泥岩（6% 表1.5陆相烃源岩有机质丰度评价指标（SY/T 5735-1995） 2.有机质的类型 由于不同来源、组成的有机质成烃潜力有很大的差别（第五章），因此，要客观认识烃源岩的成烃能力和性质，仅仅评价有机质的丰度是不够的，还必需对有机质的类型进行评价。有机质（干酪根）类型是衡量有机质产烃能力的参数，同时也决定了产物是以油为主，还是以气为主。有机质的类型既可以由不溶有机质的组成特征来反映，也可以由其产物－可溶有机质及其中烃类的特征来反映。 2.1据有机质（干酪根）的显微组分组成鉴别有机质的类型 不同光学方法在研究显微组分确定类型上各有特色和长处： 透射光法（transmitted light）来源于孢粉研究。它对鉴定具结构的类脂-壳质组如藻类、孢子、花粉、角质体等是很有效的。无定型有机质在投射光下没有清晰的轮廓和形状，难以分出是富氢无定型、还是贫氢无定型。 反射光法（reflected light）来源于煤岩石学研究，它既可观测生油岩的光片，他可观测干酪根的光片。对于区分腐殖型有机质十分有效，尤其可区分具一定生油气潜力的镜质组和不具备生油潜力的惰质组及沉积有机质。 荧光（fluorescent light）分析和荧光光谱对于鉴别脂质组，尤其对于区分富氢无定型和贫氢无定型具有特殊作用。此外，用荧光还可辨认出次生的脂质体-沥青渗出体，这对煤成油研究很有意义。 干酪根是各种显微组分的混合物，因此根据各种显微组分的相对比例，可将跟老根分成相应的种类。 2.2据岩石（或干酪根）的Rock-Eval热解特征划分有机质的类型 无论是元素分析还是显微组分分析都需要制备 干酪根，这一过程繁杂费时，利用Rock Eval烃 源岩评价仪所得到的热解三分资料可快速经济 地直接利用少量岩石获得许多参数（这项分析 也可以对干酪根进行），其中不少包含有烃源 岩中有机质类型的信息。 由该项分析所得到直接参数有： S1：游离烃（mgHC/g岩石），为升温过程中 300℃以前热蒸发出来的已经存在于源岩中的烃 类产物； S2：裂解烃（mgHC/g岩石），为300℃~500℃ 升温过程有机质裂解出来的烃类产物，反映干 酪根的剩余成烃潜力； S3：（mg CO2/g岩石）有机质热解过程中CO2 的含量，反映了有机质含氧量的多少；Tmax：最大热解峰温（℃），为热解产烃速率最高时的温度，对应着S2峰的峰温。 由此可以计算得到的参数： 氢指数（HI ，mgHC/gTOC）：＝S2 /TOC； 氧指数（OI，mg CO2/gTOC）：＝S3/TOC； 烃指数（HCI ，mgHC/gTOC）：＝S1/TOC； 生烃势（文献中常称为生油潜力）：S1＋S2，（mgHC/g岩石）； 产烃指数：S1/(S1+S2) 母质类型指数：S2/S3 不难理解，在物理意义上，氢指数、氧指数分别与H/C、O/C原子比相近。因此，对成熟度较低的源岩而言，HI能较好地反映有机质生烃能力的高低，母质类型指数也可反映有机质氢、氧的相对富集程度，因而可成为良好的判识有机质类型的指标。事实上，这些参数已成为目前油田生产实践中最常用的判识有机质类型的指标之一。图1.5为以氢指数－氧指数关系图按三类四型方案划分有机质类型的图解。黄第藩等（1984）提出的判识有机质类型的X 型图解及相应的分类标准主要就是依据氢指数及母质类型指数。 2.3依据红外光谱（官能团）特征划分有机质的类型 有机质的红外谱带可以分为脂族基团、芳香基团和含氧基团三大类。依据这些基团（谱带）的强度，可以选择许多比值来表征有机质的类型。石油天然气总公司1995年颁布的行业标准中就有由红外参数判识有机质类型的方案。（图2.2） 表1.6红外光谱陆相烃源岩有机质类型划分表（SY/T 5735-1995） 2.4据干酪根的稳定碳同位素组成（δ13C）判识干酪根的类型 不同来源、不同环境中发育的生物具有不同的稳定碳同位素组成（δ13C）。干酪根作为生物有机质的演化产物，应该继承原始有机质的特征。因此，由干酪根的碳同位素组成应该可以反映其有机质的来源及有机质的类型。 有关碳同位素分布的研究成果表明，由于生物分馏作用（生物对轻碳同位素的选择性优先利用），生物中的碳同位素明显较其利用的CO2偏轻；由于陆相生物所用大气碳源(δ13C=－7‰)轻于海相生物所用海洋水中的碳源(δ13C=0‰)，陆生植物与海洋水生生物的碳同位素值差异明显，陆生植物的δ13C分布范围为-10‰~-37‰(王大锐，2002)，典型值-24~-34‰(郑永飞，2000)；水生生物（海洋）为-4~-28%，湖生生物比海洋生物的δ13C偏负10‰左右(表2.3)。同时，同一种生物体中，类脂化合物往往比较富含轻碳同位素。 总体上讲，相同条件下，水生生物较陆生生物富集轻碳同位素，类脂化合物较其它组分富集轻碳同位素。因此，较轻的干酪根碳同位素组成一般反映较高的水生生物贡献和较多的类脂化合物含量，即对应着较好的有机质类型。表2.4列出了代表性的由干酪根的碳同位素组成鉴别干酪根类型的方案，其中第三列为1995年发布的石油行业标准。 表2.3 现代海洋、湖泊和陆地各种生物中碳同位素(δ13C，‰)(黄汝昌，1997) 表2.4 陆相干酪根的δ13C(‰) 与其类型的关系 2.5据干酪根的热失重特征判识干酪根的类型 干酪根在受热过程中会发生裂解产生挥发性的产物，因此残余干酪根的重量会随着受热温度的升高而逐渐减少。热失重即是指受热前干酪根的重量－受热后干酪根的重量。不同的类型的干酪根由于产烃潜力不同，因而失重量也会不同。显然，对成熟度相近的样品，干酪根的类型越好（产烃潜力越大），相同条件下的失重量越大，即各类干酪根的热失重量顺序为 I>II>III型。这三类干酪根的最大失重量分别可达到干酪根原始重量的80%,50%和30％左右。 2.6据可溶沥青的特征识别有机质类型 2.6.1氯仿沥青“A”及其族组成 氯仿沥青“A”是各种烃类和非烃类的混合物，出于研究的需要通常将其进一步分离成饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质4个族组分。不同类型干酪根所生成的氯仿沥青“A”的族组成存在一定的差异，Ⅰ型干酪根的氯仿抽提物中含有更多的饱和烃；同时，由于藻类等水生生物的正构烷烃一般以较低碳数（ 2.6.2氯仿沥青“A”及原油的碳同位素 氯仿沥青作为干酪根的演化产物，应该在一定程度上继承了先质的特征，但由于成烃反应中的碳同位素分馏作用（12C优先富集于反应产物中），氯仿沥青的碳同位素组成略轻。由于在石油从生油层向储集层运移过程中的碳同位素分馏作用和组分分馏作用，储层中聚集的石油的碳同位素组成也往往较氯仿沥青略轻。通常存在如下关系（王大锐，2002） δ13C干酪根-δ13C沥青“A”=0~1.5‰ δ13C沥青“A”-δ13C石油=0~1.5‰ 一般情况下，氯仿沥青的族组分之间存在δ13沥青质>δ13C非烃>δ13芳烃>δ13饱和烃 如果泥岩受到运移来烃类的浸染，则δ13C干酪根与δ13C沥青“A”远背离上述关系，使得δ13C沥青“A”所应代表的母质类型信息失去意义。 2.6.3单体烃同位素组成 单体烃同位素是指原油或沥青中单一烃类化合物碳同位素。由GC-C-MS (气相色谱—氧化燃烧炉—同位素质谱)或称在线同位素分析仪完成。该技术使液态石油烃的稳定碳同位素研究与天然气中C1~C4、CO2的碳同位素分析一样，进入了分子级水平。单体烃同位素分析仪，于上世纪80年代初实现商品化，我国90年代初引入。经过20余年的发展，单体烃同位素研究已经取了长足进步，可以测定正构组分、异构组分及生物标志化合物。但总的来看，还属于新兴技术，对单体烃的地球化意义认识还不够深入，许多理论问题尚未明晰。 正构组分单体烃碳同位素有随分子量增加而变烃的趋势(鹿洪友等，2003；耿安松等，1999；谢文彦等，2004)。用正构组分的正构组分的单体烃同分布可以区分油的来源。 2.6.4据生物标记化合物分布特征判识有机质类型 关于生物标记化合物的基本概念及其地 质意义，第十章已做了较为详细的介绍。 饱和烃色谱(GC)、色谱—质谱(GC-MS)技 术已是研究原油和岩石抽提沥青中生物 标记化合物的常规手段。色谱可以提供有 机质组成全貌图，色谱－质谱可对其中的 细节进行分辩，二者的结合可以提供大量 的信息，对于揭示石油和沥青的母质类型、 演化程度、经历的次生变化及原油的混源 情况有重要作用，这些信息在油—油对比、 油—源对比，研究沉积环境等有很大用途。 这里主要介绍它在识别母质类型方面的 应用。 另一个应用更为广泛的判识有机质类型 的生标指标是依据C27、C28、C29甾烷 的相对组成，它可以区分不同源岩的石油 或相同源岩不同有机相的原油(Peters and Moldowan，1995)，这主要是基于它们在来源上存在差异。C27甾烷主要来源于水生生物，而C29甾烷则主要来源于高等植物。这对我国陆相盆地可能更适用。而对海相生油，尤其是高等植物尚未大量出现的泥盆纪以前的海相原油中也存在丰富的C29甾烷则不好解释(Peters and Moldowan，1995)。针对我国的情况曾宪章等(1989)提出ααα20R-C27、C28、C29三种生物构型甾烷来区分母质类型（图2.6）。从理论上讲，使用四种异构体之和更合理。但实际上在质谱图C27、C28的(除ααα20R之外的)另外三种构型有时存在与其化合物共逸现象，易受干扰。生物构型的C27、C28、C29甾烷具有相同的热演化速率，这使它们的相对含量不受或很少受成熟度的影响，故能够反映原始母质中C27、C28、C29甾烷的比例， 这是判识有机质类型的众多指标中，受成熟度影响较小的少数几个指标之一。 3.有机质的成熟度 油气虽然是由有机质生成的，但有机质并不等于油气。从有机质到油气需要经过一系列的变化。衡量这种变化程度（有机质向油气转化程度）的参数为成熟度指标，这方面的研究即为有机质的成熟度评价。从原理上讲，无论是成烃母质，还是其产物，只要在成熟演化过程中体现出规律性的变化，反映这种变化的参数即可成为成熟度指标。因此，在第八章中介绍的反映生烃母质干酪根演变特征的元素组成的变化、官能团构成的变化、自由基含量的变化、颜色及荧光性的变化、热失重的变化、碳同位素组成的变化、镜质体反射率的变化以及反映热解产物演化的可溶有机质的含量及组成、烃类的含量及组成均可成为成熟度指标。此外，生物标记化合物中的生物标记化合物异构化参数、奇偶优势参数等等也可以成为成熟度指标。 3.1镜质体反射率（Ro）作为成熟度指标 镜质体反射率（Ro）作为成熟度指标的原理已在第八章中介绍。由于镜质体并非十分有利 的成烃母质，Ro的增大与烃类的生成并没有直接的联系。但由于镜质体反射率随热演化程度的升高而稳定增大，并具有相对广泛、稳定的可比性，使Ro成为目前应用最为广泛、最为权威的成熟度指标。表3.1列出了我国石油行业1995年颁布的Ro与有机质演化阶段（熟度）的关系。 表3.1陆相烃源岩有机质成烃演化阶段划分及判别指标(据SY/T5735-1995简化) 3.2碳酸盐岩有机质成熟作用标志与成熟度评价 对缺少镜质体的地层，尤其是下古生界海相碳酸盐岩，很难用经过实践证明是可信的源于高等植物碎屑的镜质体反射率来作为成熟度指标。可以说，这些地层的成熟度评价是困挠石油地质界和油气地球化学界的难题。 正因为如此，各国学者对这一问题进行了长期的研究和探索（钟宁宁等，1998）。目前主要是利用海相岩石中各种有机显微组分光性参数和干酪根的化学结构参数与镜质体反射率之间的相关关系，来获取等效镜质体反射率。任何成熟度评价参数，如不能建立起可与目前国际上唯一公认的、最广泛应用的成熟度指标——镜质体反射率进行直接或间接的对比关系，则不能被认为是可靠的成熟度指标。 3.2.1沥青反射率(Rb) 影响沥青反射率的主要地质因素是沥青的成因及其热演化特征。由于沥青的来源不同，它可以发育成不同的光学结构。只有在烃源岩原地形成的或干酪根热转化初期形成的固体沥青，才可以用作成熟度研究。 Jscob (1985)根据镜质组反射率与沥青反射率大量数据对比研究提出下列相关关系式： Ro=0.618Rb+0.4 丰国奇(1988)用四川盆地样品分别通过热模拟实验和自然演化系列建立了两个相关关系式：Ro=0.3195+0.6790 Rb (根据热模拟) Ro=0.336+0.6569Rb (根据自然演化) 3.2.2海相镜质组反射率(Rmv) 海相镜质组是碳酸盐岩中“自生”的镜质组分(钟宁宁、秦勇，1995)。其反射率与煤中的镜质组反射率有极好的相关关系，是海相碳酸盐岩最理想的成熟度指标之一。钟宁宁、秦勇(1995)通过华北地区石炭系灰岩自然演化系列样品和石炭-二叠系煤的比较研究，建立了海相镜质组反射率与煤镜质组反射率的换算关系式： Rmv=0.805Ro－0.103 (0.50% Rmv=2.884Ro－3.63Ro≤0(1.60%< Ro≤2.00%) Rmv=1.082 Ro+0.025 (2.00%< Ro<5.00%) 一般情况下，在Ro=2.0%以前，煤镜质组反射率明显高于海相镜质组，其差值可在0.1%~0.4%之间；当Ro>2.0%时，海相镜质组反射率演化开始超前正常的陆源镜质组。 海相镜质组在开阔台地相的碳酸盐岩中比较容易获得，但在强还原相的海相地层中不容易找到。 3.2.3动物有机碎屑反射率 在海相地层，尤其是下古生界海相地层中存在多种的动物有机碎屑，许多动物有机碎屑都有类似镜质组的光纤特征。有关动物有机碎屑光性参数作成熟度指标一直受到国内外学者的重视。Goodarzi (1985，1989)、Bertrand等(1987，1990)、张爱云等(1987)、汪嘯风(1992)、钟宁宁和秦勇(1995)、金奎励等(1997)都对此作过探索性的工作。 对笔石、几丁虫、虫鄂等海相动物有机碎屑的反射性研究，它们的反射率演化特征可以与镜质组对比，所以这些动物有机碎屑的反射率可以用于早古生代海相地层的有机质成熟度评价。Bertrand (1991)根据加拿大东部泥盆地系样品建立的反射率换算关系式如下： lgRC=1.081gRT lgRS=－0.19+1.29lgRT lgRG=－0.04+1.101gRT 式中RC、RS、RG——分别为几丁虫、虫鄂和笔石的反射率； RT——结构镜质组反射率。 3.2.4牙形刺的荧光性 牙形刺的色变指数CAI早已成为大家所熟悉的早古生代海相地层的成熟度指标。但CAI依赖于人的肉眼比色，颜色等级的划分受诸多因素的影响，故仅为半定量指标，在实际应用上有许多不便之处。 近年，Bustin(1992)，Mastalerz等(1992)、钟宁宁和秦勇(1995)、金奎励等(1997)相继开展了牙形刺荧光性的研究。研究发现，牙形刺荧光性演化与镜质组反射率的增长有良好的相关性。但牙形刺荧光性也受牙形刺的种类和测量部位的影响。钟宁宁、秦勇(1995)和金奎励等(1997)分别利用华北石炭系灰岩与煤层共生、而石灰岩中富含牙形刺的地质条件，建立了牙形刺荧光强度与镜质组反射率的关系： Ro=3.2982-0.7216ln I546 (金奎励等，1997) Ro=0.502(lg I max)2－2.181lg I max+2.888 (钟宁宁、秦勇，1995) 式中Ro——镜质组反射率； I546——546nm处的相对荧光强度； I max——最大荧光强度。 3.2.5干酪根芳核平均尺寸指数(X b) 干酪根芳核平均尺寸指数(X b)是程克明等(1996)提出的一个成熟度参数。该参数系指干酪根的芳香核中桥头碳(环间桥接芳碳)含量F aB与总芳构碳的比值。桥头碳含量和总芳构碳含量由干酪根的固体13C核磁共振分析获取。随着源岩成熟度增加，干酪根中的芳碳率和桥头碳含量有规律地增大，与镜质组Ro呈良好的正相关关系： Ro=5.2564 X b-0.3534 芳核平均结构尺寸(X b)与镜质给反射率(Ro)、海相镜质反射率(Rmv)之间的关系，已通过对 我国华北石炭系灰岩自然演化系列和塔里木、渤海湾等地下古生界碳酸盐岩的研究得到初步 验证(程克明等，1996)。 3.3干酪根元素组成的变化反映有机质的成熟度 干酪根的成烃过程是一个脱氧、去氢、富集碳的过程。因此，干酪根的H/C、O/C原子比随成熟度的升高而持续降低。这是元素组成的变化能够反映有机质成熟度的基础。对同一类型的干酪根，一般比值越低，成熟度越高。但是，对不同类型的干酪根，这一比较并不成立，从而使H/C、O/C原子比并非良好的成熟度指标。不过在由干酪根元素分析获得的H/C、O/C 构成的范氏图中，不同类型干酪根都有自己的热演化轨迹。成熟度越高的样品，越靠近图的左下角。这比仅仅依靠原子比（表3.1）来判断成熟度更为有效。但由于O/C往往受无机矿物的影响，故这也只是一种粗略估计干酪根成熟度的方法。与Ro指标相比，其定量性差。 3.4干酪根官能团组成的变化反映有机质的成熟度 随着受热程度的升高，干酪根演化、成烃的结果使其结构中脂族官能团和含氧官能团含量降低。因此，对同一类型的干酪根，其官能团的组成可以定性反映有机质样品的成熟度。 3.5自由基浓度的变化反映有机质的成熟度 由于不同类型的干酪根在相同的演化阶段具有明显不同的自由基含量，且自由基含量随演化并非单调变化，使自由基作为成熟度指标的应用并不广泛和权威，虽然八十年代及以前探讨较多，但近年来应用较少，且大多是在缺少镜质体的海相地层中应用。 3.6干酪根颜色及荧光性的变化作为成熟度指标 由于随着热演化程度的升高，干酪根或生物残体（显微组分：牙形石、孢子、花粉、藻类）的芳核缩聚程度加大，碳化程度提高，对光吸收增强，导致颜色由浅变深，使反映颜色变化的热变指数成为常用的成熟度指标之一。而干酪根中类脂组的荧光强度随热演化程度的升高而降低及荧光波长的红移使干酪根荧光性的变化成为近二十年来在研究中被较为广泛探讨的热指标。这类指标的优点在于可以广泛应用，而不足在于分级较少，定量性偏低，颜色描述在一定程度上受观测者主观因素影响，由于设备及技术上的原因，荧光性测定在油田中的应用还较少。 3.7干酪根热失重量反映成熟度的变化 显然对同一类型的干酪根，随着热演化程度的升高，其可失重量逐渐减小，这是它能够在一定程度上反映成熟度的基础。显然，与干酪根的元素组成、官能团组成、自由基含量的变化一样，它受有机质类型的影响极大。这是这类参数难以成为权威、可信的成熟度指标制约性 因素。 3.8碳同位素组成 的变化作为成熟 度指标 在有机质演化早 期的成岩作用阶 段，由于富含13C 的含氧基团的脱 去，有机母质的碳 同位素组成逐渐 变轻。在大量成烃 的深成热解作用 阶段，12C－12C 键的优先断裂使 裂解生成的产物 相对富含轻碳同 位素，这应该使母 质的碳同位素组 成变重，但是由于这一过程导致的碳同位素分馏效应有限，多数情况下，产物中的碳较残留在干酪根中的少，同时，还有部分相对富集13C含氧基团的继续脱去，使干酪根总体的碳同位素组成虽然有所变轻，但幅度一般不大，难以作为有分辩力的成熟度指标。但是，在有机质生成烃类气体时，碳同位素的分馏效应往往非常明显，从而使天然气的碳同位素组成可以敏感地反映成熟度的变化。正因为如此，烃气，尤其是C1的同位素成为判识天然气成熟度的最为常用和有效的指标。δ13C1～Ro关系式即是基于这一原理，但不同类型的有机质的δ13C1～Ro关系并不相同。从原理上讲，烃源岩中吸附气的碳同位素组成也可以作为衡量烃源岩成熟度的指标，但这需要考虑运移、扩散等过程导致的分馏效应的影响。 3.9氯仿沥青“A”及烃类的含量和组成的变化反映成熟度 无论是氯仿沥青“A”、还是总烃或饱和烃、芳烃，其对有机碳归一化后的含量随埋深（成熟度）的升高均体现出先增后减的规律性变化，故它们可以反映有机质的成烃进程。但可溶有机质和烃类含量反映有机质的成熟度主要不是依靠其绝对量的大小，而是依据其在地质剖面上的变化趋势：含量由低变高的拐点对应着生油门限，含量最高的点被认为对应着生油高峰，而含量重新降到低值对应着生油下限。从原理上讲，有机质成油（成烃）阶段的确定和划分主要应依据这种成烃量的变化。但由于受取样的深度分布范围、有机质类型变化、排烃效率变化等因素的影响，不少情况下（尤其是在勘探早期），往往难以得到那样理想的演化剖面。因此，实际应用中更多地依赖于镜质体反射率等成熟度指标来划分成烃阶段。表3.1中所给出的成烃阶段与成熟度指标之间的关系是综合考查大量的实例研究后确定的。 氯仿沥青“A”的族组成及烃类的内组成（各组分的相对含量及不同结构、不同环数、不同化合物之间的比值）也随埋深呈现规律性的变化，因此，它们也可以在一定程度上反映出有机质的热演化程度。但由于它们受有机质类型、排烃效应等非热因素的影响更大，因此，大多数情况下，它们仅仅被用作判识成熟度时的参考性指标。 3.10生物标记化合物作为成熟度指标（甾萜、奇偶优势OEP、CPI） 甾萜等许多生物标志化合物都具有特征性的生物构型，在热应力的作用下，稳定性较低的生物构型要向稳定性较高的地质构型转化，其转化程度与热应力及受热时间有关。这是生物标志化合物作为成熟度指标的基础。图3.2给出了一个研究实例） 大多数生物标志物成熟度参数都不能满足于所列理想条件，原因是多方面的。已提出的分子标志物(包括生物标志物)成熟度参数很多，并且还在增加。这些参数之间可以相互印证。 3.11最高热解峰温（Tmax）作为成熟度指标 Tmax是由Rock-Eval热解仪分析所得到的S2峰的峰顶温度，对应着实验室恒速升温的条件下热解产烃速率最高的温度。由于有机质在埋藏过程中随着热应力的升高逐步生烃时，活化能较低、容易成烃的部分往往更多的被优先裂解，因此，随着成熟度的升高，残余有机质成烃的活化能越来越高，相应地，生烃所需的温度也逐渐升高，即Tmax逐渐升高。这是Tmax 作为成熟度指标的基础。也有人认为，Tmax可能比Ro值对于热事件更敏感(王铁冠，1998)。由于Rock-Eval分析快速经济，使它成为常用的成熟度指标之一（表3.1）。但是由于Tmax 与有机质的类型有关，尤其是在碳酸盐岩中，Tmax测值的波动加大，使它作为热指标的权威性不如Ro 3.12时间温度指数（TTI）作为成熟度指标 除了上述依据生烃母质或者其演化产物的特征来判识有机质的成熟度的方法之外，目前实用中常常用到的一种判断有机质成熟度的半定量方法——TTI（时间温度指数）法，与有机质本身没有任何关系。 如前所述，有机质所经历的时间－温度史是决定油气生成量的关键因素。因此，前苏联学者洛泊京基于“温度每升高10℃，化学反应（成熟作用）速度增大1倍”的范特霍夫经验规则，提出了时间温度指数(TTI)的概念来描述烃源岩（有机质）所经历时间和温度史： TTI＝∑△t×2n 式中，△t为源岩在某一温度下所经历的时间（Ma），在所选择的基准温度间隔（洛泊京选取100～110℃）内，n＝0，以后温度每升高10℃，n增大1，而每降低10℃，n减小1。显然，TTI值越大，有机质的成熟度应该越高。这一指数的实际计算过程要比这里介绍的原理稍微复杂一些，但由于这一内容在油气地质学教材中均有涉及，故这里不再展开论述。这一指标的主要问题在于范特霍夫规则在许多情况下并不成立。 上面简单介绍了十三类代表性的成熟度指标。事实上，文献报道过的成熟度参数远远不止这些，如早期探讨过的卟啉类指标，近二十年探讨的轻烃成熟度指标等。对成熟度指标如此广泛的关注，一方面显示了成熟度评价在烃源岩评价和油气地球化学研究中具有重要意义，另一方面，也与不同的指标有不同的适应范围和应用条件有关，如最为权威的RO指标在缺少镜质体的前泥盆纪地层中和水生生物占绝对优势的地层中难以应用，在低成熟度阶段的分辨率较低等等。许多情况下源岩或者原油的成熟度需要多种指标的配合使用才能准确界定同时，有些热指标只是其它研究的副产品，如干酪根的元素组成、官能团构成、热失重等等更主要的是有机质的类型指标，但它也具有一定的成熟度含义。指标的多用性也使它具有多解性。比较而言，除了镜质体反射率指标外，生物标记化合物（尤其是甾萜）、Tmax、热变指数（干酪根颜色）等是应用较为广泛的成熟度参数。 结束语 烃源岩评价的基本内容是烃源岩的有机质丰度、类型和成熟度。不同评价内容有不同的指标。同是应注意，不同的烃源类型，其评价指标会有一定的差异，其中以有机质丰度的评价标准差异最大。在烃源岩成熟度较高时，在评价烃源岩的丰度特征和类型物征时各项指标的分析结果应分析对待。 有效烃源岩的识别与控制因素 摘要：有效烃源岩的研究是油气勘探中首先必须要解决的首要问题，然而目前烃源岩识别及其生烃潜力估算还存在一些问题，为了正确对盆地或凹陷的有效烃源岩进行识别，本文从有效烃源岩的定义出发，介绍了有效烃源岩的识别方法，阐述了它的发育环境和保存条件，探讨了有效烃源岩在油气藏形成和保存方面的重要意义，阐述了研究过程中应注意的问题。 关键词：有效烃源岩；识别标志；控制因素 1、有效烃源岩的定义 烃源岩是油气形成的物质基础，也是石油勘探过程中首先必须研究的问题。随着研究的深入，石油地质学家在烃源岩基础上进一步识别出了有效烃源岩。有效烃源岩是指既有油气生成又有油气排除的岩石，它在某种程度上控制着盆地内油气藏的分布[1]。必须强调的是，它们生成和排出的烃类应足以形成商业性油气藏[2]，否则有效烃源岩的定义将难以在生产实践中应用。可见，有效烃源岩的评价标准必须与勘探实践相结合。 2、有效烃源岩的识别 如何判断一个地区的烃源岩是否为有效烃源岩，或者如何让从大范围的烃源岩中识别出有效烃源岩，通过多年的研究地质学家总结了一些具体方法，概括起来，主要是地质手段和数值模拟，具体研究时是这两种手段的结合。有效烃源岩的识别主要从以下几个方面入手[3]：2.1、烃源岩发育的规模 烃源岩发育规模包括两个方面，一是平面上的烃源岩展布情况，一是剖面上烃源岩厚度。这两方面受当时沉积期水体发育的控制。中国东部中新生代盆地包括断陷和拗陷两类。断陷以渤海湾盆地为主，拗陷以松辽盆地为主。渤海湾盆地在断陷时期，湖盆大多为不对称箕状。陡坡一侧水体深，沉积厚度达，是有效烃源岩发育部位；缓坡区域水体相对浅，烃源岩一般发育规模小。松辽盆地是典型大型拗陷盆地，湖盆面积大，沉降中心和沉积中心一致。在沉积期内烃源岩大规模发育，面积广，厚度大，构成了大庆油田巨大的物质基础。总的来说，水体的发育影响着烃源岩的发育规模。 2.2烃源岩的排烃能力 在确定了有效烃源岩的规模后，还必须考虑它的排烃能力。一个地区的烃源岩规模大， 专题一：烃源岩分布预测和质量评价方法及应用 油气资源量的大小（储量）—是进行勘探决策分析和勘探规划计划编制的基础和科学依据!烃源岩—能够生成石油和天然气的岩石。是生成油气的物质基础，烃源岩的质量和体积决定了生成油气的多少! 1.无井条件烃源岩分布预测 ①有井约束地震相②有井约束层序分析③有井约束地震反演④综合研究 2.判别源岩的最小有机碳含量下限标准：泥岩的有机碳≥0.5% 碳酸盐岩的有机碳≥0.3% 作为生油岩标准的最小有机碳下限值不能应用于成熟度高的地区。高成熟区目前所测得的有机碳只能反应有机质的残余数量，原始数量可能是它的两倍以上。 存在的问题 ①理论上 没有考虑有机碳的组成比例； （不同类型的有机质，生油岩干酪根中的有效碳含量不同：） ★没有考虑母质的转化程度； ★没有定量考虑母质类型； ★没有考虑排烃条件。 ②实践上 ★有些煤的有机碳丰度高，但不是有效的烃源岩； ★有些泥岩的有机碳低，但却是好的烃源岩（如柴达木盆地第三系）。 2.用氯仿沥青“A”等残留烃指标评价源岩品质 （1）理论依据 源岩排烃效率非常低（一般〈5%），源岩中目前残留烃量基本代表了原始的生烃量 ●反应了残烃的指标； ●反应了源岩生烃能力和残留烃能力的变化规律； ●反应了有机质的转化率。 （2）实际情况 ★在生烃量相同的情况下，氯仿沥青“A”、热解参数“S1”以及总烃含量“HC”数值越大，意味源岩排出的烃量越小； ★煤、欠压实地层中的“A”偏高并不意味源岩的生烃量大，而是表明源岩的排烃条件差 3.有效烃源岩的判识 二、有关烃源岩的几个术语和烃源岩评价标准 1.烃源岩（生油岩或母岩）—通常把能够生成石油和天然气的岩石，称为生油（气）岩，由生油（气）岩组成的地层为生油（气）层。 有效烃源岩是指对油气藏形成作出过直接或间接贡献的烃源岩。预测有效烃源岩分布发育对于评价资源潜力和油气藏分布具有现实意义。 优质烃源岩（excellent source rock）—有机碳含量大于3%的烃源岩作为优质烃源岩。或在几套烃源岩中其中其排烃量占总排烃量50%以上贡献的烃源岩。 2.排烃门限与与烃源岩最小有机质丰度下限的关系 结论： 1. 不存在一个固定不变的有机质丰度下限标准；不同盆地、不同有机质丰度、不同演化程度，源岩进入排烃地质门限的临界地质条件均不同； 2. 同一丰度源岩不同类型时，随源岩类型由腐泥型向腐植型转变，其进入排烃地质门限要求的演化程度增强。 3. 同一源岩其有机质丰度、演化程度、源岩厚度在源岩进入排烃地质门限的临界地质条件 元宝山凹陷烃源岩综合评价 元宝山凹陷烃源岩主要分布在九佛堂组下段、九佛堂组上段和沙海组，本文从烃源岩沉积时的古气候古环境、地球化学特征对烃源岩进行分析，并从有机相带划分、有机质类型、有机质成熟度、有机质丰度四个方面对该区烃源岩进行了评价。认为九佛堂组湖相暗色泥岩主要为一套低成熟烃源岩，是主要烃源岩段，沙海组湖相暗色泥岩为未熟～低熟生油岩，为一套次要的烃源岩。 标签：元宝山凹陷；烃源岩；有机质；有机相带 1 区域地质概况 元宝山凹陷位于内蒙古自治区赤峰市东，属赤峰市元宝山区、松山区所辖。构造属于赤峰盆地的一个次级负向构造单元，是在海西期褶皱基底上发育起来的中新生代断陷，构造走向北东向，凹陷面积650km2。地势西南高，东北低，中部近于平川。 2 烃源岩特征 2.1 烃源岩的分布 根据本区钻井揭示，元宝山凹陷在九佛堂组下段、九佛堂组上段和沙海组发育有湖相泥岩沉积，可作为本区的烃源岩系。九佛堂组下段（K1jf下）：为盆地早期发育的产物，湖盆基底凹凸不平，暗色泥岩分布受沉积中心控制，主要分布在凹陷的中央偏北西部；九佛堂组上段（K1jf上）：为湖盆扩大生长发育阶段，暗色泥岩分布广，厚度较大，一般150～250m。单层厚度变化大，最厚125m，一般10～20m，分布与地层展布基本一致。呈白云质泥岩与深灰色泥岩互层；沙海组（K1sh）：为湖盆发育鼎盛阶段，沙海组湖相暗色泥岩特别发育，厚度在160～437.5m之间，单层厚度一般20～30m，分布与地层基本一致。暗色泥岩厚度大，分布稳定。 2.2 烃源岩沉积时的古气候、古环境 根据元参1、宝地2井微量元素分析结果，元宝山凹陷在早白垩世处于潮湿、半潮湿的热带—亚热带古气候条件下，古湖盆水介质属半咸水—淡水环境，有利于水生生物和陆源植物繁殖，利于烃源岩的形成。九佛堂期至阜新期，地化环境由弱氧化—弱还原—还原—氧化渐次过渡。其中九上段和沙海组处于淡水、弱还原-还原环境，对有机质的保存和向烃类转化非常有利。 2.3 烃源岩地球化学特征 2.3.1 烃源岩中生成油气的母质显微组份 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 烃源岩综合评价报告 班级 姓名 学号 指导教师 2015年10月25日 前言 通过对某坳陷背斜及西部斜坡进行钻探取样，得到的各探井S3顶面深度、泥岩厚度及各项地化指标数据（见表1-1）分析，所得各项结果如下： 1、根据各探井数据及取样地化特征得到该坳陷S3暗色泥岩厚度、有机碳含量及镜质体反射率得到等值线分布平面图，再综合分析得到烃源岩综合评价图。 2、根据总烃/有机碳、“A”/有机碳、饱和烃、镜质体反射率、OEP及地温与深度关系，得到该坳陷S3烃源岩演化剖面图，据此将烃源岩演化分为未成熟阶段、成熟阶段和高成熟阶段。 由各项结果可知，该地区有利烃源岩分布多集中在背斜的翼部且深度较深的坳陷部位，分布面积较广，有很好的油气勘探前景。 一、烃源岩的演化特征 (一)烃源岩生油门限 根据绘图烃源岩演化剖面图可以看出，总烃/有机碳、“A”/有机碳和饱和烃随深度有相同的变化趋势（见附图1），在深度1400—1900m有较大值，氯仿沥青“A”在1200m处开始大量增加，代表此时的烃源岩开始大量生油。三者都在1600m处达到最大值。 据各井位镜质体反射率和地温数据拟合镜质体反射率—深度曲线和地温—深度曲线，从曲线上得出Ro=0.5时生油门限为54oC，对应的深度为1200m，意味着埋深达到1200m时该烃源岩达到成熟开始生烃。 而从OEP曲线也可以看出，生油门限以上，其随深度加深而骤降，生油门限以下下降较缓慢。在生油门限处OEP约为1.7，当烃源岩达到成熟阶段其值几乎都集中在1.2以下且幅度变化范围小，即奇数碳占优势，代表岩石中有机质向石油转化程度高，这也验证了前面所判断，此时烃源岩已经达到成熟。 (二)烃源岩演化阶段 参照镜质体反射率曲线根据有机质成熟度将烃源岩演化分为三个阶段： 未成熟阶段：深度<1200m，温度<54oC，Ro<0.5； 成熟阶段：深度1200m—2140m，温度54oC--85oC，0.5 柴北缘东段中侏罗统烃源岩地球化学特征及评价 X 林 武,刘汝强,周 丽,栾守亮,颜小宁,王 琴 (胜利油田分公司西部新区研究中心,山东东营 257015) 摘 要:通过对柴北缘东段中侏罗统烃源岩有机质丰度、有机质类型以及成熟度有机地球化学特征研究表明,侏罗系烃源岩有机质丰度较高,综合评价为中等-好烃源岩,具有较大生烃潜力。其中半深湖相油页岩有机质类型为I-II型,生油潜力大;湖沼相煤系烃源岩有机质类型以III型为主,生气潜力大。中侏罗统烃源岩总体处于低熟-成熟热演化阶段,推测洼陷带深部(3500m以下)进入成熟阶段,已大量生烃。 关键词:柴北缘东段;中侏罗统;烃源岩;有机地球化学 中图分类号:P618.130.2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)06—0022—02 柴达木盆地是一个中、新生代陆相含油气盆地,柴北缘块断带是盆地一级构造单元。柴北缘西段以下侏罗统烃源岩为主,柴北缘东段以中侏罗统烃源岩为主。目前针对柴北缘西段下侏罗统烃源岩相关研究较多[1-3],而东段中侏罗统烃源岩研究程度总体较低。因此本次对柴北缘东段中侏罗统烃源岩进行系统的有机地球化学特征研究,评价其生烃潜力,为本区中侏罗统烃源岩油气勘探提供科学依据。 1 烃源岩地球化学特征 柴达木盆地中侏罗统烃源岩主要有两种类型,一种为半深湖相油页岩,另一种为湖沼相煤系烃源岩(泥岩、碳质泥岩和煤)。湖相油页岩主要发育在中侏罗统大煤沟组七段,煤系烃源岩在大煤沟组一二三五段均发育。 由于柴北缘东段钻遇侏罗系烃源岩探井较少,因此本次研究分析样品主要为柴北缘东段大煤沟、绿草山、鱼卡、旺尕秀等地区露头样品。烃源岩地球化学特征研究主要包括有机质丰度、类型和成熟度三个方面。 1.1 有机质丰度 有机质丰度是烃源岩评价最重要的指标之一。本次烃源岩评价参考陆相烃源岩评价标准[4]和柴北缘侏罗系烃源岩评价标准[5]。由于主要为露头样品,油页岩、泥岩、碳质泥岩以抗风化能力最强的T OC 指标为主,煤岩(井下)以S1+S2评价指标为主。 从分析结果来看,油页岩TO含量为%～16.69%,平均为6.03%,T OC含量均大于1%,主要分布在4%～6%区间,属于好烃源岩。泥岩TOC含量为0.23%～7.41%,平均为2.40%,中等以上烃源岩为75%。碳质泥岩TOC含量为0.35%～17.56%,平均为6.60%,中等以上烃源岩达到90%。煤岩S1+ S2为32.86mg/g～198.03mg/g,主要分布在60mg/ g～120mg/g之间,中等以上烃源岩为75%。总体看来,油页岩有机质丰度最高,为好烃源岩,煤系烃源岩有机质丰度较高,为中等-好烃源岩。 1.2 有机质类型 干酪根的显微组分可以划分为腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组。根据各组分的含量,将干酪根可划分为I型、II1型、II2型和III型。I型干酪根含类脂组分较高,生油潜力大;III型干酪根主要由高等植物的木质素和纤维素形成的镜质体、纤维体组成,生油潜力小,但具有一定的生气能力。II型干酪根生烃潜力介于I型和III型干酪根之间。 柴北缘东段中侏罗统油页岩镜鉴结果显示以腐泥组为主,其次为镜质组,壳质组和惰质组含量非常低。煤系烃源岩以镜质组为主,其次为腐泥组,壳质组和惰质组含量较低。同时结合油页岩Tmax与HI 相关图解(图2),综合分析认为柴北缘东段中侏罗统油页岩有机质类型以I型和II型为主,含有部分III 型,具有较大的生油潜能。中侏罗统煤系烃源岩有机质类型以III型为主,含有部分I型和II型,生气潜力大。 22内蒙古石油化工 2012年第6期 X收稿日期 C 1.70 :2011-12-22 作业一烃源岩综合评价 1、根据所给某钻井地层剖面（图1），确定烃源岩的层位（段）； 自然伽马测井原理：曲线是测量地层放射性的测井曲线，地层中的泥质含量越高曲线的值越高，岩石的颗粒越细，说明沉积时水体的环境就越安静，水体动荡幅度小，有机质就越容易保存；而在砂岩中，由于水体动荡水中含氧量高，有机质会被氧化，保存下来的就少。 据钻井剖面图在一、三、五段中自然伽马相对呈高值，视电阻率呈低值，因此烃源岩层主要位于一、三、五段，其它层段含有很少的烃源岩，可以忽略不计。 2、统计各层段烃源岩的厚度； 第一层的烃源岩厚度约为12m，第三层的烃源岩厚度约为30m，第五段烃源岩厚度约为30m。 3、根据所给地球化学分析数据（表1），确定烃源岩的有机质丰度、类型和成熟度； C：有机质成熟度：通过镜质体反射率Ro求得 4、根据已有资料，计算各层段烃源岩的生烃强度； 由于题中未给出烃源岩的面积和厚度因此只能计算单位体积的烃源岩生烃 5、烃源岩综合评价 由以上可知有机质为Ⅲ型干酪根，为腐殖型有机质。Ⅲ型干酪根在生成烃类时主要是产气。干酪根成熟度大都在成熟阶段，只有一个在高成熟阶段，说明此烃源岩已经生成过原油，但还有一定的生油潜力。单位体积生烃强度以须一段、须三段、须五段较大，而须二段、须四段、须六段的单位体积生烃强度较前面三段小，说明在生油潜力方面前面三段较好，后面两段的生烃潜力较前面三段更差一些。据岩性柱状图可知一、三、五段的烃源岩的厚度较大，而二、四、六段的厚度较小，说明一、三、五段的总的有机质含量更高，最后生成的烃类也更多。 二、四、六段烃源岩的生烃量要比一、三、五段少得多，但还是有一定的烃类生成。 总体来说须一段、须三段、须五段是较好的烃源岩，须二段、须四段、须六段较差一些。 烃源岩测井评价研究概述 摘要：目前围绕着烃源岩的测井评价开展了许多研究工作，本文从烃源岩测井评价的进展和评价方法两方面入手，系统的介绍了烃源岩评价的国内外研究现状和国内常用的评价方法，并指出了目前烃源岩评价中存在的问题，对今后研究工作的开展提出了建议。关键词：烃源岩；测井资料；研究进展；评价方法 引言 烃源岩是油气藏和输油气系统研究的基础，国内外对于烃源岩的研究一直很重视。在对烃源岩的研究过程中也取得也一定的成果。但是，由于构造和沉积环境的影响，烃源岩具有很强的非均质性，给资源评价工作带来一定的困难，许多学者对烃源岩的评价做了进一步的研究。本文对目前有关于烃源岩的测井评价进行总结分析，希望对今后的烃源岩评价工作有所帮助。 1 烃源岩的评价进展 1.1 国外进展 利用测井资料评价烃源岩的主要方面是确定烃源岩中的有机碳含量（toc）。早期关于烃源岩评价的研究主要集中在国外，1945年beer就尝试应用自然伽马曲线识别和定量分析有机质丰度[1]。murry等（1968）作区块分析时得出异常大的地层电阻率是由于生油岩中已饱和了不导电的烃类[2]。swamson将自然伽马异常归因于与有机质相关的铀，他指出铀与有机质存在一定关系[1]。在七十 年代末期由fertl（1979）、leventhal（1981）等人相继找出放射性铀与有机质含量间的经验公式，这期间的研究主要以定性分析为主[1]。herron（1986）将c/o能谱测井信息用于求解烃源岩的有机质丰度，但该方法误差较大并未真正应用到实际评价中[3]。schmoker在八十年代做了许多关于烃源岩的研究，他指出高的自然伽马值与烃源岩间的相关性、用密度测井信息来估算烃源岩有机碳含量、埋藏成岩作用引起的孔隙度减小过程就是一个热成熟过程、碳酸盐岩和砂岩的孔隙度之间呈幂函数等观点[4-6]。meyer（1984）等利用自然伽马、密度、声波和电阻率测井结合来评价烃源岩，总结出了测井响应参数与有机碳含量的岩石判别函数[7]。上面这些国外学者虽然提出了一些计算有机碳含量的经验公式，但是并没有建立定量的数学模型。直到1990年，passey研究出了对碳酸盐岩烃源岩和碎屑岩烃源岩都适用的方法，能够计算出不同成熟度条件下的有机碳含量值[8]。目前该方法依然被很多学者作为研究烃源岩的基础模型。lang等（1994）研究认为在泥页岩正常压实带，实测镜质体、反射率与声波时差间存在很好的半对数关系[9]。但是，由于反射率与声波时差的关系受许多地质因素影响，阻碍其普遍应用。mallick（1995）将实测的有机碳含量与地层密度用最小二乘拟合发现它们呈反比关系[10]。 1.2 国内进展 鉴于烃源岩研究的重要性，国内学者也进行了一系列研究工作。 习题一烃源岩演化特征与烃源岩评价 一、目的 1、复习巩固现代油气成因理论，用以讨论沉积盆地的生油气情况。 2、学会综合应用地质和地球化学资料，分析烃源岩的演化特征，评价烃源岩的优劣，预测有利的烃源岩分布区。 二、要求 1、根据表1-1中的数据作出某坳陷Es3烃源岩演化剖面图，在演化剖面上确定出生油门限深度，划分出有机质的演化阶段； 2、绘制暗色泥岩厚度、有机碳含量、镜质体反射率等值线平面图，根据丰度指标和演化指标对烃源岩进行评价，预测出有利烃源岩分布区。 三、具体步骤 某坳陷背斜及西部斜坡上所钻各探井Es3顶面深度、泥岩厚度及各项地化指标数据已列入表1-1。 1．根据深度、总烃／Ｃ、氯仿沥青“A”/C、饱和烃、镜质体反射率、正烷烃OEP等数据绘制该坳陷Es3烃源岩演化剖面图，在演化剖面上标出生油门限深度，划分出有机质的演化阶段（图1—1）。 2．绘制Es3暗色泥岩厚度等值线平面图（图1—2） 3．绘制Es3暗色泥岩有机碳含量等值线平面图（图1—3）； 4．以Ro=0.5%，1.2% 勾出Es3镜质体反射率等值线，并以此为界限用不同的颜色划分出有机质演化和成熟程度不同的区域（未成熟区、成熟区、高成熟区）（图1—4）； 5．综合分析暗色泥岩厚度、有机碳含量、镜质体反射率等值线平面图，把上述三张图的信息叠合，绘制该坳陷Es3烃源岩综合评价图，预测出有利烃源岩分布区（图1—5）； 6．根据该坳陷Es3烃源岩演化剖面图和综合评价图，编写简单的烃源岩综合评价报告。 表1-1 某坳陷各探井Es3泥岩厚度及其各项地化指标数据表 图1-1 某坳陷Es3烃源岩演化剖面图 图1-2 某坳陷Es3暗色泥岩厚度等值线平面图 图1-3 某坳陷Es3暗色泥岩有机碳含量等值线平面图 烃源岩地化特征评价 烃源岩地化特征评价 摘要：烃源岩对应的英文为Source rock，从本意上讲，它应该既包括能生油的油源 岩，也包括能生气的气源岩，但过去多将它译为生油岩。其中的重要原因可能在于国内早期的油气勘探主要瞄准着对油的勘探。因此，油气地球化学所关注和研究的对象主要是油而不是气。这可能是早期的有关专著和教材也多冠以“石油”而不是“油气”的原因所在。相应地，生油岩这一术语在地化文献中得到了相当广泛的沿用。随着我国对天然气重视程度的逐步、大幅提高，有关天然气的勘探和地球化学研究也越来越多，很多时候，需要区分油、气源岩。因此，本文中以烃源岩替代早期的生油岩来涵盖油源岩和气源岩。 关键词：机质的丰度；有机质的类型；有机质的成熟度。 前言 烃源岩是控制油气藏形成与分布的关键性因素之一。确定有效烃源岩是含油气系统的基础。烃源岩评价涉及许多方面，虽然在不同勘探阶段以及不同的沉积盆地，评价重点也有所不同，但是总体上主要包括两大方面：(l)烃源岩的地球化学特征评价，如有机质的丰度、有机质的类型、有机质的成熟度；（2）烃源岩的生烃能力评价，如生烃强度、生烃量、排烃强度等。本人主要介绍烃源岩的地球化学特征评价方面： 1.有机质的丰度 有机质丰度是指单位质量岩石中有机质的数量。在其它条件相近的前提下，岩石中有机质的含量（丰度）越高，其生烃能力越高。目前，衡量岩石中有机质的丰度所用的指标主要有总有机碳（TOC）、氯仿沥青“A”、总烃和生烃势（或生烃潜量Pg,Pg=S1＋S2）。 1.1有机质丰度指标 1.1.1总有机碳（TOC，％） 有机碳是指岩石中存在于有机质中的碳。它不包括碳酸盐岩、石墨中的无机碳。通常用占岩石重量的％来表示。从原理上讲，岩石中有机质的量还应该包括H、O、N、S等所有存在于有机质中的元素的总量。但要实测各种有机元素的含量之后求和，并不是一件轻松、经济的工作。考虑到C元素一般占有机质的绝大部分，且含量相对稳定，故常用有机碳的含量来反映有机质的丰度。将有机碳的量转换为有机质的量，需要补偿其它有机元素的量，常用的方法是乘一校正系数K，即有机质＝K·有机碳。不难理解，K值是随有机质类型和演化程度而变化的量。Tissot等给出了经验的K值（表1.1）。 表1.1 由有机碳含量计算有机质含量的转换系数（据Tissot，1984） 从分析原理来看，有机碳既包括占岩石有机质大部分的干酪根中的碳，也包括可溶有机质中 第五节烃源岩及其地球化学研究 一、烃源岩的定义 烃源岩:指富含有机质能生成并提供工业数量石油的岩石。如果只提供工业数量的天然气，称生气母岩或气源岩。 由生油岩组成的地层叫生油层。在相同的地质背景下和一定的地史阶段中形成的生油岩与非生油岩的组合称为生油层系。 二、生油岩的岩石类型 泥质岩类：泥岩、页岩等； 碳酸盐岩类：泥灰岩、生物灰岩以及富含有机质的灰岩等。 泥岩和泥灰岩是石油原始物质大量赋存的场所。 特征：粒度细——小于0.05mm，颜色暗——黑、深灰、灰绿、灰褐色等，富含有机质，偶见原生油苗，常见分散黄铁矿等。岩性特征是确定生油岩最简便、最直观的标志。 三、烃源岩的有机地球化学研究 （一）有机质丰度 1.有机碳:系指岩石中残留的有机碳，即岩石中有机碳链化合物的总称，以单位重量岩石中有机碳的重量百分数表示。 生油岩有机碳的下限：细粒页岩为0.4%；而碳酸盐岩可低至 0.3%，甚至 0.1%。咸化环境形成的泥质生油岩可降低至 0.3%。 2.氯仿沥青“A”和总烃含量 可视为石油运移后残留下来的原石油，二者的含量同时反映了有机质向石油转化的程度。 氯仿沥青“A”下限值：0.0025%—0.003%； 总烃下限值：0.0005%—0.001%。 陆相生油层评价标准（胡见义、黄第藩，1991） （二）有机质的类型 1、元素分析法 2、热解法 由J.Espitalie等发展了一种研究生油岩特征的热解方法，即生油岩分析仪，可以直接从岩样测出其中所含的吸附烃（S1）、干酪根热解烃（S2）和二氧化碳（S3）与水等含氧挥发物，以及相应的温度。 3、正构烷烃 从 C10～C40，主峰碳位置在 nC27、nC29和 nC31。 来源于海相的浮游植物和藻类的有机质气相色谱图上具有中等分子量的正构烷烃，主峰碳位置在 nC15和nC17，为单峰型。 如台湾新竹的上第三系原油为海相原油，南海北部湾下第三系原油为陆相原油。 文章编号:100020747(2002)0420050203 烃源岩测井识别与评价方法研究 王贵文1,朱振宇2,朱广宇3 (1.石油大学(北京);2.中国科学院地质与地球物理研究所;3.东南大学) 摘要:烃源岩测井评价通过纵向连续的高分辨率测井信息估算地层的有机碳含量,弥补了因取心不足而造成的在区域范围内识别与评价烃源岩的困难,为资源量估算及油气勘探决策提供地质依据。研究了用Δlg R 、多元统计分析和人工神经网络方法根据测井信息识别与评价烃源岩的方法,用这些方法对塔里木盆地台盆区21口井寒武2奥陶系进行烃源岩层段识别与评价,将测井资料处理成果与岩心的有机地化、地质录井资料相互检验,证实所用方法基本满足烃源岩评价的需要。图6参7(朱振宇摘) 关键词:烃源岩;有机碳含量;多元统计;人工神经网络;测井信息;识别中图分类号:P631.811 文献标识码:B 有机碳含量(TOC )是反映岩石有机质丰度最主要的指标。对岩心、岩屑样品进行有机地球化学分析,可获得有机质丰度和转化率等系列参数。然而,岩心样品有限,分析费用昂贵且费时,特别是岩屑分析结果可能不准确。利用测井曲线估算地层有机碳含量,既可以克服以上缺点,同时容易得到区域范围的地层有机碳含量数据,为资源量估算及油气勘探决策提供地质依据。笔者在充分考察前人有关烃源岩测井分析方法的基础上,分析与对比Δlg R 法、多元统计分析法和人工神经网络法[127]的特点,并将这些方法运用于塔里木盆地台盆区寒武2奥陶系烃源岩的测井分析与评价中,取得了较好的效果。 1烃源岩的测井响应 富含有机碳的烃源岩具有密度低和吸附性强等特征。假设富含有机碳的烃源岩由岩石骨架、固体有机质和孔隙流体组成,非烃源岩仅由岩石骨架和孔隙流体组成(见图1a ),未成熟烃源岩中的孔隙空间仅被地层水充填(见图1b ),而成熟烃源岩的部分有机质转化为液态烃进入孔隙,其孔隙空间被地层水和液态烃共同充填(见图1c )。测井曲线对岩层有机碳含量和充填孔隙的流体物理性质差异的响应,是利用测井曲线识别和评价烃源岩的基础 。 图1 岩石组成示意图 正常情况下,有机碳含量越高的岩层在测井曲线上的异常越大,测定异常值就能反算出有机碳含量。测井曲线对烃源岩的响应主要有:①在自然伽马曲线和能谱测井曲线上表现为高异常,原因是烃源岩层一般富含放射性元素,如吸咐特殊元素U 。②烃源岩层密度低于其它岩层,在密度曲线上表现为低密度异常,在声波时差曲线上表现为高时差异常。③成熟烃源岩层在电阻率曲线上表现为高异常,原因是其孔隙流体中有液态烃,不易导电,利用这一响应可识别烃源岩成熟与否。 2识别烃源岩的Δlg R 技术 将声波时差曲线(专门刻度孔隙度的测井曲线)叠合在电阻率曲线上(最好是探测仪器所测曲线),两条曲线的幅度差(以每个深度增量来确定)即为Δlg R 。幅度差用相对刻度表示,即每两个对数电阻率循环为 -328μs/m (100μs/δt ),相对于1个电阻率单位的比率为-164μs/m (50μs/δt )。以细粒的非烃源岩为基线,基 线定义在两条曲线“轨迹”一致或在一个有意义的深度段正好重叠处。 Δlg R 与TOC 呈线性关系,并且是成熟度的函数。如果成熟度可以确定,可以将Δlg R 转换为TOC 。Passey 等(1990)经过分析后,提出了相应的经验公式: TOC =Δlg R ×10 a 其中a =2.297-0.1688LOM LOM 是热变指数,反映有机质成熟度,可以根据大量样品分析(如镜质体反射率分析)得到,或从埋藏史和热史评价中得到。 5 石 油 勘 探 与 开 发 2002年8月 PETRO LE UM EXP LORATI ON AND DE VE LOP ME NT V ol.29 N o.4烃源岩报告
专题一：烃源岩分布预测和质量评价方法及应用
元宝山凹陷烃源岩综合评价
烃源岩综合评价报告
柴北缘东段中侏罗统烃源岩地球化学特征及评价
烃源岩综合评价
烃源岩测井评价研究
烃源岩演化特征与烃源岩评价
烃源岩的定性评价
烃源岩的评价
烃源岩测井识别与评价方法研究