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：（1）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=Sl + S2）1.1 有机质丰度指标l.l.l 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）演化阶段干酪根类型煤IIIIII成岩作用1.251.341.481.57深成作用1.201.191.181.12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），内涵上与氯仿沥青人”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ft-圈1一 3蛊国中新生代主要會油乞議地腔迴岩有 机族含凰超率圈£尚盖寻） 沙河術殂d垢：厨14华北第三菇各组段底层中有机 族會量駅率圈黄第藩（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 水一半咸水沉积中，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（TOCV6%）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%2.0咸水一超 咸水<0.20.2~0.4>0.4~0.6〉0.6~0.8>0.8“A”(w t%)<0.0150.015~0.050〉0.050~0.100〉0.100~0.200>0.200HC(wtlO-6)<100100~200>200~500>500~1000>1000(Sl+S2)(mg/ g岩石)<22~6>6~20>20注：表中评价指标适用于成熟度较低（Ro=0.5%~0.7%）烃源岩的评价，当热演化程度高时, 由于油气大量排出以及排烃程度不同，导致上列有机质丰度指标失真，应进行恢复后评价 或适当降低评价标准。
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（t ransmi tted ligh t）来源于抱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（reflec ted ligh t）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^2. 1由塑;指貌、飯指貌塚务有机励 粪型图f据郭立言.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 °C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300C〜500C 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（C）,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。