石油地質(zhì)學7 烴源巖

第四章 烴源巖Clq

6/10/2020烴源巖（sourcerock），也叫生油巖。定義：指富含有機質(zhì)、在地質(zhì)歷史中生成并排出了或者正在排出石油與天然氣巖石。法國石油地質(zhì)學家Tissot（1978）定義：“富含有機質(zhì)、大量生成油氣與排出油氣巖石”。烴源巖是一種能夠產(chǎn)生或已經(jīng)產(chǎn)生可移動烴類巖石。烴源巖應該具備條件：含有大量有機質(zhì)即干酪根；達到干酪根轉(zhuǎn)化成油氣門限溫度即埋藏深度。相關(guān)術(shù)語：烴源層或源巖層（source

bed）：由烴源巖組成地層稱為烴源層。源巖層系：在一定地質(zhì)時期內(nèi)，具有相同巖性－巖相特征若干烴源層與其間非烴源層組合稱為源巖層系。Clq

6/10/2020一、概念源巖包括油源巖、氣源巖與油氣源巖，習慣上通常叫作生油巖。生油巖這一概念，不同人有不盡相同理解，按照亨特定義：生油巖是指曾經(jīng)產(chǎn)生并排出足以形成工業(yè)性油、氣聚集之烴類細粒沉積物。當然，在實際研究工作中，尤其在研究初期，有時很難確定是否排出過足夠烴，對這樣生油巖可稱之為可能生油巖。Clq

6/10/2020Deposition

of

source

rocksClq

6/10/2020Migration

of

petroleum

from

source

rocks

into

reservoir

rocks

after

burial

and

maturatClq

6/10/2020一般是細粒、色暗、富含有機質(zhì)與微體生物化石巖石，其中常含原生分散狀黃鐵礦與游離瀝青質(zhì)。二、類型粘土巖類

碳酸鹽巖類煤系地層常見有三類Clq

6/10/2020□（1）粘土巖類，主要是泥巖、頁巖等。我國主要陸相盆地如松遼、渤海灣、準噶爾、柴達木等含油氣盆地，主要烴源巖層多為灰黑、深灰、灰色及灰綠色泥巖、頁巖。□（2）碳酸鹽巖類，以低能環(huán)境下形成富含有機質(zhì)石灰?guī)r、生物灰?guī)r與泥灰?guī)r為主，如瀝青質(zhì)灰?guī)r、隱晶灰?guī)r、豹斑灰?guī)r、生物灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等，常含泥質(zhì)成分?！酰?）煤系地層，指在成煤環(huán)境下形成含煤地層，其中煤層與含煤地層中富含有機質(zhì)泥巖可以成為烴源巖。我國廣泛分布有含煤層系，石炭-二疊紀、侏羅紀、古近紀是三個主要聚煤期。煤系地層不僅可以作為氣源巖，也可以作為油源巖。Clq

6/10/2020頁巖面積（×104km2）海相：60～90陸相：20～25海陸過渡相：15～20（許效松等，2019）古生界Clq

6/10/2020中國主要盆地頁巖發(fā)育分布三、有機質(zhì)數(shù)量有機質(zhì)數(shù)量是用有機碳含量來評價，測定有機碳含量實際是殘余有機碳百分含量。由于轉(zhuǎn)化為烴有機碳是非常有限，所以，它基本上仍能代表生油物質(zhì)條件，有機碳含量越高，表示生油物質(zhì)基礎(chǔ)越好，反之亦然。Clq

6/10/2020①粘土巖為0.5%②碳酸巖為0.1%咸化環(huán)境形成泥質(zhì)生油巖，其低限可降至0.3%。但應注意是：并非有機碳含量愈高巖石既為生油量愈大巖石，這是因為生油巖大小還取決于有機物向石油轉(zhuǎn)化程度。因而有機物數(shù)量如果同時使用有機碳與烴/有機碳（即烴在每克有機碳中毫克數(shù)）來表示，則更具有實際意義。另外，還可配合有機質(zhì)轉(zhuǎn)化指標β（瀝青中碳/剩余有機碳*100%）、氯仿抽提物、烴含量等指標來反映巖石中有機物豐度。而且通常將250—300ppm氯仿瀝青含量與50—100ppm烴含量，定為生油巖下限值。生油巖有機碳最小值一般是：Clq

6/10/2020四、有機質(zhì)類型有機質(zhì)類型不同，巖石生油潛力不同。有機質(zhì)光學類型、化學類型以及各種類型生油潛力。此外，干酪根類型，還可根據(jù)生油巖熱解參數(shù)氫指數(shù)IH與氧指數(shù)IO加以劃分：氫指數(shù)=干酪根熱解烴（S2）/有機碳氧指數(shù)=二氧化碳（S3）/有機碳兩參數(shù)與干酪根化學分類參數(shù)H/C與O/C比相當，也可用來劃分、確定有機質(zhì)類型，同樣將干酪根劃分為Ⅰ、Ⅱ與Ⅲ型三種類型。Clq

6/10/2020Ⅰ型干酪根：H/C原子比高，O/C原子比低，以鏈狀結(jié)構(gòu)較多為特征。富含脂類化合物，只含少量多環(huán)芳香烴與含氧官能團，主要來源于水生低等浮游生物，生烴潛力大。Ⅲ型干酪根：H/C原子比低，O/C原子比高，以芳香結(jié)構(gòu)多為特征。主要來源于富含木質(zhì)素與碳水化合物陸生高等植物，多為異地有機質(zhì)。生油潛力小，但可生成天然氣。Ⅱ型干酪根：H/C與O/C原子比介于上述二類之間，屬混合型或過渡型干酪根。其生烴潛力視其接近Ⅰ型或是接近Ⅲ型而異。隨著演化程度加深，三種干酪根元素組成都向富碳方向斂合，H、O含量均不斷降

低，所以當演化程度很高時其類型難以明確區(qū)分。The

map

of

the

type

and

evolvement

for

kerogrn（Tissot,

1974)Clq

6/10/2020干酪根類型有機質(zhì)必須經(jīng)過成熟作用方能形成石油與天然氣，成熟作用水平?jīng)Q定著生成物性質(zhì)與數(shù)量。用于研究成熟度方法主要有下列幾方面：Clq

6/10/2020五、有機質(zhì)成熟度1、孢粉與干酪根顏色孢粉與干酪根顏色隨有機質(zhì)成熟度增強而加深。未成熟時，孢粉與干酪根顏色以黃色為主；成熟時，孢粉顏色以褐色為主，干酪根顏色為橙色、褐色、褐黑色；過成熟時，孢粉與干酪根顏色皆變?yōu)楹谏?。Clq

6/10/2020〈一〉使用光學方法測定生油巖有機質(zhì)成熟度鏡煤反射率是測定有機質(zhì)成熟度一種好方法，其值主要是通過精密光學儀器MPV3顯微光度計測定有機質(zhì)組分中鏡質(zhì)組分反射率值R。R0＜0.5%-0.7%時，生油巖未成熟;0.5-0.7%＜R0＜1.3%時，成油主帶;1.3%＜R0＜2%時，濕氣與凝析油帶;R0＞2%時，準變質(zhì)階段，干氣帶，只有甲烷。2、鏡煤反射率Clq

6/10/2020未成熟階段：紅外光譜圖上表現(xiàn)為含氧官能團逐漸消失。即C=0官能團由①到③逐漸消失。在成熟階段：紅外光譜脂肪鍵逐漸減少，即C=H官能團由④-⑤，對應三脂肪族譜峰逐漸消失。準變質(zhì)階段。只在光譜圖上留有C=C芳核。〈二〉使用干酪根紅外光譜研究有機質(zhì)成熟度Clq

6/10/2020對巖樣加溫熱解可測出其中所含吸附烴(S1)，干酪根熱解烴（S2）與二氧化碳（S3）等物質(zhì)。根據(jù)轉(zhuǎn)化率S1/(S1+S2)與熱解峰溫t(熱解過程中溫度達到高峰值)可以用來確定有機質(zhì)成熟度。S1/(S1+S2)達到0.1時，有機質(zhì)進入成熟生油區(qū)。S1/(S1+S2)達到0.4以后，進入濕氣帶?！慈凳褂脽峤夥椒y定成熟度Clq

6/10/2020根據(jù)C15+烴類特征鑒定成熟度主要應用奇偶優(yōu)勢比參數(shù)。巖石抽提物中奇、偶碳原子正烷烴相對豐度，稱為正烷烴奇偶優(yōu)勢比。它有兩種表示方法：1、正烷烴CPI值由于現(xiàn)代沉積物中奇碳正烷烴大于相鄰偶碳正烷烴，古代沉積物中奇碳正烷烴略大于相鄰偶碳正烷烴，而油中兩者近等。據(jù)此，使用CPI——碳優(yōu)勢指數(shù)來反映成熟度。其具體計算公式：CPI=1/2[(C25+C27+……+C33)/（C24+C26+……+C32）+(C25+C27+……+C33)/（C24+C26+……+C34）]Clq

6/10/2020〈四〉根據(jù)C15+烴類特征鑒定成熟度原油中CPI值在0.9-1.15之間，沉積巖CPI值接近這個范圍就是生油巖，且越接近1附近，就愈成熟。Clq

6/10/2020OEP值就是取主峰碳前后兩項得出奇偶碳優(yōu)勢值，計算公式是：OEP=[Ci+6Ci+2+Ci+4/4Ci+1+4Ci+3](-1)i+1其中i為主峰碳碳數(shù)減2，例如主峰碳數(shù)為17，則i為15，式中分母即為偶碳量，當主峰碳為18時，則指數(shù)為負值，分子分母顛倒，最終又使分母為偶碳。一般認為OEP＜1.2時，生油巖進入成熟階段。Clq

6/10/20202、正烷烴OEP值芳香結(jié)構(gòu)分布指數(shù)，我們在前面以介紹過了：ASI=I類初級氫原子/II類初級氫原子ASI值達0.8-1.4范圍時，表示烴類已成熟，可列為生油巖。好了，常用成熟度研究方法就介紹完了，這些方法結(jié)合有機質(zhì)類型進行綜合剖析，效果最佳。Clq

6/10/2020〈五〉芳香結(jié)構(gòu)分布指數(shù)堅定成熟度對生油巖進行研究，一方面是通過宏觀粗略觀察，即看一看巖石是否含有大量有機質(zhì)，巖石顏色是否為暗色，是否是細粒巖石等等。另一方面是利用測定有機碳、氯仿抽提物與烴含量，來定量剖析生油巖特征。形成生油巖有利古地理環(huán)境主要有淺海、半深—深湖、三角洲相三個沉積區(qū)帶。在濱海區(qū)，海水進退頻繁，氧氣自由進入，對有機質(zhì)保存十分不利；深海區(qū)有機質(zhì)供給十分有限；只有淺海區(qū)，水體寧靜，有機質(zhì)供給充分，最有利于生油巖形成。特別是深湖，海灣與近三角洲相是最有利生油巖形成環(huán)境。在湖泊里，最有利于生油巖形成地帶環(huán)境不是濱湖—沼澤區(qū)，也不是淺湖區(qū)，而是半深—深湖區(qū)。另外，湖泊三角洲前三角洲相區(qū)，也是非常有利生油巖形成相帶。Clq

6/10/2020六、生油巖形成有利古地理環(huán)境Upwelling

of

water

rich

in

nutrients

on

a

continental

margin

with

deposition

of

organic-rClq

6/10/2020七、石油地球化學對比Clq

6/10/2020石油地球化學對比，包括油—油對比，油—

巖對比、氣—氣對比以及油—氣—巖對比等內(nèi)容，其中又尤以油—巖對比最為重要，對于具有多套

含油層系勘探，為準確尋找目層，有重要研究意

義。下面我們就介紹一下目前對比研究研究常用一些參數(shù)。石油中微量元素釩、鎳是作為卟啉絡合物隨

卟啉一起從母巖進入石油。其絕對含量可能隨風化、運移作用而變化，但V/Ni比率常無明顯變化。因此，同源層原油V/Ni比值應具有相似性，故可用于油源對比研究。Clq

6/10/20201、微量元素碳同位素是目前應用較為普通對比參數(shù)，由于石油不同組分或餾分δ13C值不同，所以應用δ13C進行對比，最好是按不同餾分與組分進行。一般從飽與烴—全油—芳烴—非烴—瀝青質(zhì)，它們δ13C值依次增加。如測得油—油或油—巖各

組分δ13C值相近且變化相似，則對比結(jié)果較好。反之較差。2、碳同位素Clq

6/10/2020由于卟啉類、三萜類、異戊間二烯類化合物，不受輕組分流失與風化作用影響，所以它們分布特征可用于油源對比。此處分布特征，即包含了絕對含量特征，也包含有同類化合物不同類型之間相對含量變化特征。這當中應用最為廣泛是異戊間二烯型烷烴，曾一度被譽為“指紋”化合物。對比時，一般采用C15-21異戊間二烯型烷烴分布特征作為對比標志，以C19（姥鮫烷）含量為100，將C15-21這七種分子相對含量繪制成圖。Clq

6/10/20203、生物標記化合物Clq

6/10/2020除上之外，石油地球化學對比還可使用配對分子、正烷烴分布曲線特征。在此不一一介紹了。在對比研究中，可以根據(jù)油樣特征與其它實際條件靈活選取。但最常用是：V/Ni比、生物標記化合物、碳同位素三個方面。對比時，盡量結(jié)合實際地質(zhì)資料，多方面綜合剖析對比。Clq

6/10/2020作業(yè)：評價生油巖主要依據(jù)有哪些？運用H/C與O/C原子比如何對干酪根類型進行劃分，各類型原始物質(zhì)來源及成礦方向？生油巖評價：深灰色泥巖、I型干酪根、C(有機)含量為1.42%，氯仿瀝青含量4200PPm，總烴含量2200ppm，