02生烃机理进展及烃源岩有效性评价2014
烃源岩及生排烃作用
泥 质 岩
2400 2600 2800 3000 3200
浅海台盆 浅海深水 台盆相
2400 2600 2800 3000 3200
生物礁、滩、 坪—泻湖 滨 海
D2t
S
碳 酸 岩
14
南方烃源岩评价实例－江汉油田资料
二叠系有机碳含量对比表
层 位 岩 类 碳 酸 盐 岩 泥质岩 平均值 碳 酸 盐 岩 泥质岩 平均值 3.19 南盘江 十万山 中扬子 0.3～ 1.15 0.72 下扬子 0.28 0.28
专题4：
烃源岩及生排烃作用
1 2 3 4 高演化烃源岩评价问题 碳酸盐岩生排烃问题 烃源岩生排烃定量模拟 烃源岩分布预测
1
0 烃源岩评价基础
2
烃源岩，也叫生油岩或母岩。 Tissot(1978)：已经产生或可能产生石油的岩石。 Hunt(1979)：在天然条件下曾经产生并排出过足以形成工业 性油气聚集的烃类的细粒沉积。（生烃、并排烃） 主要是低能带富含有机质的暗色泥质岩和碳酸岩盐岩沉积。
差生油层 浅湖 -滨海 相 腐植型 1.0-0.5 0.6-0.4 0.06-0.01 250-100 3-1
非生油层
半深湖 -浅 湖相 中间型 1.3-1.0 1.0-0.6 0.12-0.06 500-250 6-3
河流相 腐植型 1.0-0.5 ＜0.4 ＜0.01 ＜100 ＜1
4
•
有机质的类型
5
烃源岩中的干酪根分类
孢粉学分类 煤岩学 分类 显微组分 显微组分细分 Tissot分类 元素 分析 中国分类
原始H/C原子比 原始O/C原子比
藻质 壳 藻质体 藻质型(Ⅰ) 腐泥型（Ⅱ） 1.70-1.50 ＜0.1 ＞6 ＞50 ＞800 ＜40 ＞3.0 ＞1.20 海生、湖生
烃源岩评价标准
• I型 T>=80~100 • II型 T=80~0，其中，II1型 T=80~40，II2型 T=40~0
• III型 T<=0~-100
• 2、干酪根分析法 • （1）干酪根元素分析法
H/C
I
>1.5
II
凝析油、湿 气带
1.3-1.6
干气阶段
>1.6 >450
II 型 Tmax℃ <435 III 型 Tmax℃ <435
435-460 （其中IIs：420460）
435-470
470-540
>465 >540
表1—7 应用Tmax划分烃源岩成熟度范围表
Ro<0.5%
Tmax<430℃
未成熟
Ro=0.5~1.3% Tmax=430~465 生油带 ℃
腐殖
20~50 10~20 <10
250~600 120~250 <120
级别 项目
好烃源岩
较好烃源岩 较差烃源岩
非烃源岩
岩相
深湖-半深湖相 半深湖-浅湖相 浅湖-滨湖相
河流相
岩 性 深灰-灰黑色泥岩 灰色泥岩为主 灰绿色泥岩为主 红色泥岩为主
Toc（%）
>1
1.0-0.6
0.6-0.4
<0.4
“A”（%）
级别项目好烃源岩较好烃源岩较差烃源岩非烃源岩岩相深湖半深湖相半深湖浅湖相浅湖滨湖相河流相岩性深灰灰黑色泥岩灰色泥岩为主灰绿色泥岩为主红色泥岩为主toc11006060404a0101005005001001hcppm500500200200100100s1s2883311kghct66220505辽河油田研究院文档仅供参考如有不当之处请联系本人改正
烃源岩及其生烃理论
a.高的古生产力 b.缺氧环境
2.4 判别标志
（1）地质特征 a.岩性：细粒的泥岩、页岩等 b.颜色：黑色、黑灰色、灰色和浅灰色以及灰绿色 c.沉积环境：弱还原-还原，水体比较平静的半深湖、深
湖相。 （2）地化特征
a.TOC值高于目的层其它烃源岩层位 b.有机质类型：较好，多为I型、II1型II2型，少数为III型
1.2 基本概念
（1）排烃门限： 是指烃源岩在埋深演化过程中当其生烃量饱和了
自身吸附、孔隙水溶解、油溶解(气)和毛细管封堵等 多种形式的存留需要，并开始以游离相大量排运油气 的临界地质条件(C%、Ro%、KTI等) 。
1.2 基本概念
（2）概念模型
Qp—累积生烃量； Qrm—残留烃临界饱和量； Qr—实际残烃量； Qe—源岩排烃总量 Qrb、Qrw、Qrog—源岩吸附、水溶、 油溶气残留烃临界饱和量； Qrw、Qed、Qes—源岩水溶相、扩散 相、游离相排烃量； Q’rm、Q’ed、Q’e—源岩进入排烃门 限前水溶相、扩散相、累积排烃量；
a.生物生产率 b.氧化还原条件 c.地球内部深部流体 d.沉积速率 e.沉积环境
3.3 有机质富集机理
（3）关键： a.古生产力是有机质富集的主导因素和前提条件，
直接影响沉积物中的有机质含量； b.在埋藏有机质阶段，其主控因素为沉积环境中的
氧含量和沉积速率等。
（4）据排烃过程特征综合判别 Qp-Qem<Qrm，未进排烃门限 Qp-Qem=Qrm，处于门限点上 Qp-Qem>Qrm，已进排烃门限
1.4 影响因素
(1)区域地质条件 a.地层热史 b.地层埋藏史 c.天然气在油、水中的溶解度
(2)生烃条件 a.有机质类型 ①类型好，丰度大的源岩排油门限早 ②类型差、丰度大的源岩排气态烃门限早于液态烃 ③Ⅱ类有机质排油气特征间于Ⅰ、Ⅲ类之间 b.有机质丰度 ①有机质类型好的源岩排烃门限浅，门限随有机质丰度的增加变化幅度小 ②有机质类型差的源岩排烃门限深，随有机质丰度含量增加变化幅度大
烃源岩评价PPT学习教案
氯仿 沥青 "A"
饱和烃,% 芳香烃,% 饱和烃/芳烃 非烃+沥青质,% (非烃+沥青质)/总烃 峰型特征
40～60 15～25
>3 20～40 0.3～1 前高单峰型
20～40 5～15 1～3 40～50 1～3 前高双峰型
20～30 5～15 1～1.6 50～60 1～3 后高双峰型
5～17 10～22 0.5～0.8 60～80 3～4.5 后高单峰型
下 限标准 的确定 直接关 系到我 国油气 资源量 预测。
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一、烃源岩有机质丰度
我国碳酸盐岩油气源岩有机碳含量下限标准
成烃演化阶段
镜质体反射率Ro （%）
有机碳（%）
气源岩
油源岩
未成熟-低成熟
<0.75
0.2
0.3
成熟-生油后期 0.75～1.3
0.15
0.2
湿气阶段
1.3～1.8
0.1
（l）烃源岩的地球化学特征评价，如有机质的丰度、类型和成 熟度；
（2）烃源岩的生烃能力定量评价，如生烃强度、生烃量、排烃 强度，等。
定性评价与定量评 价
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烃源岩评价概述 定性评价
有机质的 丰度
烃源岩的地 球化学特征 评价
Note：从原理上讲，烃源岩的体积也 是决定 其生烃 量的重 要因素 ，但烃 源岩的 体积受 控于其 发育厚 度和分 布面积 ，主要 是一个 地质问 题而不 是地球 化学问 题。但 作为实 际应用 ，则必 需回答 烃源岩 的发育 厚度与 分布面 积等烃 源岩的 体积数 量问题 。
Io
0.0 0.0
390 410 430 450 470 490
烃源岩评价
总烃——指氯仿沥青“A”族组成中饱和烃与芳烃之和（常用ppm为单位）
➢有机质类型：有机质类型是评价烃源岩生烃潜力的重要参数之一，常 用的分析方法包括有机地球化学与有机岩石学两种方法，主要分析参数
➢有机质丰度：主要评价岩石中有机质含量的多少。评价有机质丰度的 主要参数包括有机碳含量、氯仿沥青“A”、总烃
有机碳含量——有机碳是指岩石中与有机质有关的碳元素含量；常用的 分析方法包括燃烧法和岩石热解色谱；值得注意的是实测的有机碳含量 仅仅表示岩石中剩余的有机碳含量，因此在利用有机碳含量评价烃源岩 时，确定其下限标准必须考虑成熟度的影响
MPI1
1.5(2 甲基菲 3 甲基菲） 菲1甲基菲 9 甲基菲
MPI2
3 2 甲基菲 菲1甲基菲 9 甲基菲
Ro 0.60 MPI1 0.40 0.65%≤Ro<1.35% Ro 0.60 MPI1 2.30 1.35%≤Ro<2.00%
烃源岩评价标准 对烃源岩有机碳含量下限标准的确定取决于国家的政治、经 济状况和各地区的不同情况，就目前的现状而言，总体来说， 我国各地区确定的有机碳含量下限标准较国外偏低，且尚不 完全统一，仍有较大的争议
不同岩石类型烃源岩有机碳含量下限标准
烃源岩级别
泥质岩
碳酸盐岩
成熟阶段 高过成熟阶段 成熟阶段 高过成熟阶段
非烃源岩 差烃源岩 较好烃源岩 好烃源岩 最好烃源岩
<0.4 0.4～0.6 0.6～1.0 1.0～2.0
>2.0
<0.16 0.16～0.24 0.24～0.4 0.4～0.8
烃源岩中有效有机质的类型评价及意义
摘 要 ：在 经 典 干 酪 根 质 量 划 分 方 案 的基 础 上 ，将 原 来 的惰 性 干 酪 根 进 一 步 细 分 为 “ 死 碳 ” 和 无 效 碳 ，分 别 为 不
参 与生烃 和参与生烃但不作为油气产物的有 机碳 。新 的干酪根质量 划分方 案可 以很好地 解释地质 条件下氢 质量 分数与有机质丰度之 间常见的协变关系。结合 生 、排烃模 型 ，随着成熟 度的增加 ，氢质 量分数沿 带状 曲线 逐渐
ｔ ｈ ｅ ｒ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｄ ｅ ａ ｄ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ（ Ｄ Ｃ ）ａ ｎ ｄ ｎ ｕ ｌ ｌ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ（ Ｎ Ｃ ） ．Ｔ ｈ ｅ ｙ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｄ ｅ ｉ ｆ ｎ ｅ ｄ ａ ｓ ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ
降低 ，并不是沿某一条曲线逐渐降低 ，与地质数据相符 ，说明一套烃源岩原始的氢质量分数采 用定值并不合适 。
烃 源 岩 中有 效 有 机 质 的类 型 定 义 为 参 与 生 烃 的 有 机 质 类 型 ，烃 源 岩 有 机 质 由有 效 有 机 质 与 无 效 有 机 质 组 成 ，后
者无生烃潜力但会降低氢质量 分数 的计算 值。一套 烃源 岩 内氢 质量 分数 的变化 可能 是有 机质保 存条 件 的波动
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。
烃源岩二次生烃
超压对生烃的抑制
研究现状
随着超压盆地油气勘探的深入, 一方面, 在越来越多的沉积盆地中 证明了超压对有机质热演化的抑制作用一些前辈甚至提出了将镜质 体反射率与压力或超压直接联系起来的预测模型; 另一方面, 在很 多盆地中证明超压至少对镜质体反射率未产生可识别的影响, 如我 国琼东南盆地、美国绿河盆地和澳大利亚西北陆架区。很显然, 尽 管超压可以抑制有机质热演化和生烃作用的观点被越来越多的前辈 所接受,但超压环境有机质热演化的机理尚不十分清楚,并且目前还 缺乏能够系统解释不同观测结果的超压环境有机质热演化和生烃作 用的理论。
超压抑制作用层次
超压抑制了有机质热演化和生烃作用的各个方面 超压仅对产物浓度变化速率高、体积膨胀效应强的热演 化反应产生抑制作用 超压仅抑制了具有强体积膨胀效应的液态烃裂解, 对各 种干酪根组分的热降解和生烃作用未产生可识别的影响 超压对干酪根的热降解和生烃作用、烃类结构和构型的 变化及烃类的热裂解等有机质热演化的各个方面均未产 生可识别的影响
第二阶段：热降解-中间产物积聚阶段
该阶段活化能快速增大，对应的热模拟温度在300-400°C之间。比较所有样品在该阶段达到的最大 活化能发现起始成熟度R。在“0.7%”左右，随后，随成熟度升高反而降低。也就是说，对于起始成 熟度低于成熟中期阶段的样品，该阶段二次生烃表现为以原始“母质”热降解，中间产物积聚为主 ，是化学结构降解难度增高或可热降解分子吸收能量活化的过程；对于起始成熟度进入成熟中期的 原始样品，中间产物解聚、释放占相当大的比重，在起始成熟度R°超过“1.3%” 之后，沉积有机 质热降解基本结束，以中间产物继续解聚为主。在先期中间产物释放的同时，后续中间产物也在不 断形成、释放和积聚。
超压抑制作用多参数识别
烃源岩评价
段
用下生成高温甲烷。有机物含量各项指标基本趋于稳定。R0<1.3%，为低成熟阶段，生物烃奇碳优势逐渐消失，CPI趋于1， 深度加大，有机碳、氯仿提取物等急剧增加。
1.3%<R0<2.0%，为高成熟阶段，干酪根与石油裂解，液态烃剧减，氯 仿提取物、烃含量下降明显，有机碳略有下降。
过 成 熟 阶 R0>2.0%，深度大，温度高。干酪根生油潜力枯竭，只在热解作
该段烃源岩中，多数属于Ⅱ1类型。说明该段烃源岩有机质 类型为腐殖腐泥型。
（二）有机质类型
3.岩石热解
图中主要是Ⅱ1 和Ⅱ2型，生烃潜力 较好。
（二）有机质类型
4.可溶沥青质 主要研究沥青组分中的烃类，较常用的参数如下：
① 烃源岩氯仿抽提物中组分组成特征，如饱和烃/芳烃； ② 饱和烃气相色谱特征包括主峰碳位置和峰型等，如正烷烃
主峰碳的峰型，还有姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）可反映有机质的形
成环境。但这种方法基本不适用具有较高成熟度的母岩；
③ 色谱-质谱分析可来鉴定甾类和萜类等生物标志化合物的种
类和数量，这对判断母质的来源也有重要意义。如C27甾烷主
要来自浮游生物，而C29甾烷来自陆源高等植物，萜烷中的伽
马蜡烷源于细菌，奥利烷和羽扇烷系列反映高等植物输入等。
实习六、烃源岩有机质演化曲线及生烃阶段划分
未成熟阶段
低成熟阶段
CPI在未成熟-中低成中熟成阶熟段阶段
均大于1，逐渐减有小机，碳奇在偶未优成熟、中低成熟阶 势明显，高成熟段-过不成断熟增阶加段，高成熟阶段下
几乎为1，奇偶降优，势过消成高失熟成阶熟段阶下段降不明显
烃转化率
在未成熟阶段不断升高，在
中低成熟阶段达到最高， 高成熟和过成熟阶段下降
烃源岩评价资料
好的生油层总烃/有机碳（烃转化系数）>6%
样 品 数 %
20 10
0.01
0.1
1.0
A%
我国中、新生代主要含油气盆地 生油层氯仿沥青“A”含量分布频率图
根据我国386个陆相生油岩样品的统计结果： 氯仿沥青的众数值在0.1%， 高者可达1%， 好生油岩的含量为0.10% ～ 0.20%， 非生油岩低于0.01%
Tissiot和elte(1984)；
K.E.Peters和 M.R.Cassa(1994)；
郝石生等（1996）
有效 烃源岩
J.M.Hunt(1979)； 王捷等（1999）； 梁狄刚等（2002）
有效烃源岩：是指沉积有机质的烃类产物已满足了岩石本身吸 附而向外排烃的细粒沉积岩，简称烃源岩。
二、烃源岩有机质丰度评价
探家关心的不是生成一点点晶洞油、裂缝油的所谓‘烃源 岩’；而只有那些生成和排出烃类的数量足以保证经过运移、 散失后仍能聚集成商业性油气藏的‘商业性烃源岩’，对勘
探才有实际意义，这就决定了有机质丰度下限不能太低。这 种“商业性烃源岩”被亨特称为“有效烃源岩”
（二）有效烃源岩定义的分歧
指烃源岩中有机 质的生烃量已经 满足了烃源岩本 身的吸附而向外 排烃的烃源岩。 生烃产物经过排 烃、运移、散失 后能够形成工业 性油气藏的烃源 岩。
（引自黄第藩等，1982）
碳酸盐烃源岩的有机质丰度特征
40
石灰岩（346样品）
页岩(1066样品)
30
30
（1066样品） 页岩
样 品 20 百 分 数 10
平均值
平均值
样 20 品 百 分 数 10
平均值
石灰岩（346样品）
对烃源岩评价的几个问题的深入探讨
天然气勘探与开发NATURAL GAS EXPLORATION AND DEVELOPMENT· 13 ·2021年3月 第44卷 第1期0 引言自20世纪法国地球化学家蒂索B.P 等提出“干酪根热降解晚期生油学说”以来[1-2]，围绕烃源岩的研究一直是地质工作者分析盆地和区带油气勘探前对烃源岩评价的几个问题的深入探讨石记鹏1,2 赵长毅2 刘海涛2 李传明21. 中国矿业大学（北京）2. 中国石油勘探开发研究院摘 要 烃源岩评价是关系到一个地区有无、有多少油气资源的基础问题，当前烃源岩评价中的一些认识仍欠缺思量：①以有机碳含量表征烃源岩的丰度忽视了烃源岩地质条件下的非均质性问题，烃源岩丰度的研究需考虑烃源岩的沉积环境，并与测井资料评价（Δlg R ）法预测有机碳含量结果对比分析；②对于腐泥型或混合型干酪根的烃源岩，排烃效率高时，生烃损耗较大，剩余有机碳含量参数不宜直接作为烃源岩有机质丰度指标，需要适当恢复其初始有机碳含量；③各种烃源岩类型评价方法的侧重点不同导致评价结果各异，可以通过不同研究方法相互印证或将干酪根类型数值化的方法解决这一问题；④有机质类型越好的烃源岩，镜质体反射率所受到的抑制作用越强，采用有机质多组分显微荧光探针分析技术（FAMM ）对有机质成熟度进行校正可以消除抑制作用的影响；上述问题的研究有助于使烃源岩评价结果更接近地质实际。
关键词 烃源岩评价 有机质丰度 有机碳含量 测井资料评价法 排烃效率 干酪根类型 镜质体反射率DOI ：10.12055/gaskk.issn.1673-3177.2021.01.002Discussion on several problems about source-rock evaluationShi Jipeng 1,2, Zhao Changyi 2, Liu Haitao 2, and Li Chuanming 2(1. China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China; 2. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing100083, China)Abstract: To evaluate source rock is a basic issue related to the existence and volume of oil and gas resources in one area. However, there are still some understandings from current source-rock evaluation, which are lack of sufficient thinking. These include that (1) when the total organic carbon (TOC) is used to characterize source-rock abundance, the source-rock heterogeneity under geological conditions is neglected. Therefore, to study the abundance, it is necessary to consider sedimentary environment and carry out compar-ative analysis with the TOC value predicted by means of well-logging data evaluation method (Δlg R ); (2) for source rocks with type I or type II, their hydrocarbon-generating loss is greater when high efficiency of hydrocarbon expulsion. In this case, one parameter of remaining TOC shall not be directly taken as an organic abundance index of source rocks, and it is necessary to recover its initial TOC appropriately; (3) with different preference, each methods to evaluate source-rock type may bring about various results. And this prob-lem can be solved by virtue of the mutual confirmation of different methods or the quantification of kerogen types; and (4) for some source rocks with better organic-matter type, the vitrinite reflectance is inhibited more. And this inhibition effect can be eliminated by applying organic multi-composition microfluorescence probe analysis (FAMM) to correcting the organic maturity (Ro). In general, to study above-mentioned problems is conducive to promoting the source-rock evaluation results closer to true geological conditions. Keywords: Source-rock evaluation; Organic abundance; Total organic carbon (TOC), Well-logging data evaluation method; Kerogen type; Vitrinite reflectance景的一项重要工作。
烃源岩 评价
二、碳酸盐岩有机质成熟作用标志与成熟度评价
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。 Jacob(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 丰国秀（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+0.6790Rb (根据热模拟） Ro=0.336+0.6569Rb （根据自然演化）
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。 正构组分单体烃碳同位素有随相对分子质量增加而变轻的趋势（鹿 洪友等，2003）。用正构组分的单体烃同位素分布可以区分有的来源。
3、 有机质成熟度
-30 -15~-20
四、依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 干酪根的重量减去受热后干酪根的重量。不同类型的干酪根由于产烃潜 力不同，因而失重量也会不同。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型>Ⅱ型>Ⅲ型，这三类干酪根的最大失重量分别可达干 酪根原始重量的80%、50%和30%左右。
二、依据红外光谱（官能团）特征划分有机质类型
有机质的红外光谱带可以分为脂族基团、芳香基团和含氧基团三大 类。对相近成熟度的有机质样品来说，脂族基团含量越高，而芳香基团、 含氧基团含量越低，则类型越好。因此，依据这些集团（谱带）的相对 强度，可以选择许多比值来表示有机质的类型。
烃源岩评价
（4）环烷烃 随埋深的增加，环烷烃的环数从以三－ 随埋深的增加，环烷烃的环数从以三－四环为主变为以单 双环为主。 －双环为主。 （5）生物标志化合物 随埋深和温度的增加， 随埋深和温度的增加，干酪根热降解的新生烃类使来自生 物的烃类受到稀释，与其相邻的正烷烃比较， 物的烃类受到稀释，与其相邻的正烷烃比较，其含量随成 熟度的增加而减少。 熟度的增加而减少。
中国陆相油源岩评价标准
油源岩类别 好油源岩 项目 岩相 干酪根类型 H/C原子比 H/C原子比 有机碳含量％ 氯仿沥青A 氯仿沥青A％ 总烃含量／10 总烃含量／10-6 总烃／有机碳／％ 深湖－半深湖相 腐泥型 1.7～1.3 1.7～ 3.5～1.0 3.5～ 0.12 500 6 半深－浅湖相 中间型 1.3～1.0 1.3～ 1.0～0.6 1.0～ 0.12～ 0.12～0.06 500～250 500～ 6～3 浅湖－滨湖相 腐殖型 1.0～0.5 1.0～ 0.6～0.4 0.6～ 0.06～0.01 0.06～ 250～100 250～ 3～1 河流相 腐殖型 1.0～0.5 1.0～ 0.4 0.01 100 1 中等油源岩 差油源岩 非油源岩
在煤岩显微组成中，镜质体最丰富，反射率居中，而壳质 在煤岩显微组成中，镜质体最丰富，反射率居中， 组反射率低，惰质组最高（ 32） 组反射率低，惰质组最高（图3－32）
图3－32 卢森堡中里阿斯统页岩有机质 不同组分反射率分布直方图 （据 Hagermann,1978） Hagermann,1978）
（据胡见义等，1991） （据胡见义等，1991）
（二） 有机质的类型 有机质的类型常从不溶有机质（干酪根） 有机质的类型常从不溶有机质（干酪根）和可溶有机质 沥青）的性质和组成来加以区分。 （沥青）的性质和组成来加以区分。 干酪根类型的确定是有机质类型研究的主体， 干酪根类型的确定是有机质类型研究的主体，常用的研究 方法有元素分析、光学分析、 方法有元素分析、光学分析、红外光谱分析以及岩石热解 分析等。 分析等。
烃源岩的定性评价
烃源岩的定性评价烃源岩评价主要回答研究区能否生烃、生成了多少烃类？即一个探区是否值得勘探、有利区在哪？烃源岩定性评价在第三～五篇中，已经分别介绍了有机质的产生、沉积及组成，有机质的演化和油气的生成及成烃模式，油气的组成、分类及蚀变。
这些内容构成了油气地球化学的理论基础。
不过，作为一门应用性学科，油气地球化学必需落实到应用上，其生命力也将与应用效果密切相关。
因此，本篇将集中讨论油气地球化学在油气勘探开发中的应用。
经典的油气地球化学以烃源岩为核心，它主要服务于油气勘探，其应用主要体现在两方面，一是烃源岩评价，二是油源对比。
烃源岩评价主要回答研究区能否生烃、生成了多少烃类？即一个探区是否值得勘探、有利区在哪？油源对比则主要回答源岩所生成的烃类到哪里去了？或者，所发现的油气来自哪里？从而为明确有利勘探方向服务。
现代油气地球化学的研究重心已逐渐向油气藏转移，需要回答油气藏形成的机理、历史、过程和组分的非均质性及其在油田开发过程中的变化。
它既可以服务于油气勘探，也可以服务于油气藏评价和油气田开发。
烃源岩对应的英文为Sourcerock，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，本教材中以烃源岩替代早期的生油岩来涵盖油源岩和气源岩。
由于这样便于“顾名思义”，目前已有不少学者都在这样使用术语，但不少文章、专著、科研报告广泛存在沿用和混用的情况。
关于烃源岩，不同学者的定义并不完全一致。
Hunt（1979）认为，烃源岩指自然环境下，曾经生成并排出过足以形成商业性油气聚集数量烃类的任一种细粒沉积物。
评价烃源岩的步骤
评价烃源岩的步骤
评价烃源岩要从其地质特征和地球化学特征两方面入手。
具体步骤如下：
1、根据测、录井及取心资料，并结合基础地质资料在纵向上识别、划分烃源岩；统计各个层位烃源岩的厚度，做出厚度等值线图，指出主要的烃源岩发育区。
2、根据油田上已有的资料以及我们取样、分析化验的资料，分层位做各套烃源岩有机质丰度指标（有机碳（TOC）、总烃（HC）、氯仿沥青“A”和生烃潜量（S1+S2））的等值线图。
如要确定生油门限，还要选择典型井做某些指标在剖面上的演化图。
3、根据收集的H/C、O/C资料或热解资料（I H和I O）做范式图，也可以收集类型指数资料，通过做散点图分析各套烃源岩的干酪根类型。
4、收集Ro资料，做平面等值线图，并分析平面上的烃源岩成熟区和生烃中心；选择典型井，做Ro剖面演化图，并指出生烃门限。
5、选择一种方法，计算资源量。
6、综合以上信息在纵向上指出主要的生烃层位，在平面上指出主要的生烃区。
烃源岩评价方法-2
四、烃源岩静态地化特征
2、有机质类型
比较低，产烃率高 腐殖型：主要由高等植物组成，富含木质素与碳水化合物分解产物，以芳烃结构为特征，氢碳比较低、 氧碳比较高，产烃率较低 主要划分参数： 干酪根镜下鉴定（显微组分）：腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组、次生组分 有机元素分析（C H O N）：H/C原子比，O/C原子比，D.W.Van.Krevelen 岩石热解氢指数HI，降解潜率D，产率指数S1/(S1+S2) 氯仿沥青“A”族组分：烃转化率A/Toc，饱和烃/芳烃 稳定碳同位素δ13C（‰） 饱和烃色谱峰型特征、主峰碳、(C21+C22)/(C28+C29) 饱和烃质谱αααRC27/C29甾烷、峰型特征
该过程首先统计剖面中暗色烃源岩厚度，确定其占地层百分比，根据沉积 相确定剖面在原型盆地中的位置，推测盆地其它位置烃源岩所应占地层的百分 比，结合地震解释及钻井地层厚度，确定烃源岩的厚度及面积。 在此基础上，结合评价标准及分析参数确定有效烃源岩的厚度及面积
有效烃源岩厚度等值线图
提纲
一、概述
二、 烃源岩评价标准
500
N1t
500
500
1000
1000
N1t
1000
1500
1500
1500
2000
depth（m）
E2h
2000
E2 h
2000
depth（m）
depth（m）
2500
2500 岩屑 岩心
2500 岩屑 岩心
3000
岩屑 岩心
3000
3000
3500
**井暗色泥岩有机质丰度纵向分布图
3500
3500
四、烃源岩静态地化特征
烃源岩评价方法
总烃（×10-6） >1000 有机碳（%） S1+S2(mg/g) “A”（%） >3 >10 >0.25
总烃（×10-6） >1000
高成熟过成熟
Ⅰ-Ⅱ1
Ⅱ2
有机碳（%）
>1.5
>2.5
0.7-1.5
1.2-2.5
0.2-0.7
0.4-1.2
<0.2
<0.4
－
－
二、烃源岩评价标准
海陆交互相煤系烃源岩有机质丰度评价标准（陈建平等，1997 ）
氯仿沥青“A”(％)
S1+S2（mg/g）
0.28-2.0
20-200
0.08-0.28 0.04-0.08 0.015-0.04 <0.015
6.0-20 2.0-6.0 0.5-2.0 <0.5
总烃(×10-6)
氯仿沥青“A”(％)
800-5000
0.60-3.00 60-300 1500-8000
罗诺夫等
亨特 田口一雄 埃勃 法国石油研究所 美国地化公司 挪威大陆架研究所 庞加实验室 黄第藩(1995) 傅家谟等(1986)
0.2
0.29，0.33 0.2 0.3 0.24 0.12 0.2 0.25 0.1 0.1-0.2 0.4
刘宝泉(1985，1990)
郝石生(1989，1996) 程克明 黄良汉(1990) 秦建中等（2004） 薛海涛、卢双舫（2004） 夏新宇、戴金星（2000） 四川石油管理局 杭州石油地质研究所 大港油田研究院
有 机 质 类 型
有 机 质 成 熟 度
烃 源 岩 生 烃 史
生 烃 热 模 拟 结 果
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高先志 中国石油大学（北京）
2013年2月
一、生烃机理研究进展
1、天然气连续接力生成机理 2、二次生烃 3、异常压力对生烃的抑制 4、碳酸盐岩生烃
有机质生烃理论回顾
• 油气生成阶段模式 • 有机质类型与生烃潜力
油气生成阶段模式
回顾
①生物化学生气阶段 ②热催化生油气阶段 ③热裂解生湿气阶段 ④深部高温生气阶段
2.8
300
350
原油
200
产率（ml/g) 产气量/m3/t.TOC
干酪根
100
0
0
300
400
500
600
700
0
热解温度
模拟试验
封闭体系
4倍
开放体系
油裂解气
干酪根降解气
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Ro/%
原油和I 、Ⅱ型干酪根生气动力学实验
干酪根成气：发生在源岩中
C5H5(kerogen) CH4(gas) + C4H(pyrobitumen)
歧北深层
实验室热裂解模拟实验
100% 80% 60%
常压 100℃/h 20MPa 100℃/h 常压 30℃/h 20MPa 30℃/h
原油转化率
40%
20%
0%
200
300
400
500
600
700
实验温度(℃)
高压比常压转化率滞后（同样的转换率所需温度要求更高
甲烷转化率/%
C2-5 转化率 /%
Ro 2.0% Ro 2.0% Ro 2.46%
Ro 2.46%
液态烃含量较丰富
5010 m的实测地温为240℃,计算的Ro值为2.46%,根据传统 模式已进入裂解甲烷阶段,但泥岩中仍含有较丰富的液态 烃,正构烷烃碳数可达C30以上；
表明超压不仅抑制了干酪根的热降解和生烃作用,而且抑 制了烃类的高温裂解,使在高温地层中保存较丰富的长链 烷烃.
及
分
散
液
态
烃
裂
解
成
寒武系烃源岩中见大量分
气
散状沥青，裂解程度高
盆地的实例
Ro=1.0% Ro=2.0% Ro=3.0%
液态石油裂解成气与干酪根成气时期的不同
原油裂解成气时期晚于干酪根
干酪根大量降解成气发生在Ro＜1.6％的成熟－高成熟早期阶段，而原油 则发生在Ro＞1.6％的高－过成熟阶段 原油裂解生气时机晚于干酪根，二者在成气时机和贡献上构成接力过程
二次生烃的迟滞性
国内学者在研究二次生烃时发现普遍存在迟滞现象，也称为迟滞效应。
– 曾凡刚等通过实验对比研究发现， 低成熟的唐山赵各庄石灰岩随温度增 加， Tmax持续增加；而高成熟的济阳坳陷孤古2 井石灰岩则在较大加热 温度范围内Tmax基本保持不变，即表现出一定的迟滞效应。
– 王铁冠等在研究渤海湾盆地黄骅坳陷奥陶系海相碳酸盐岩时发现， 其油 气生成大致发生于Ro值1.0％～1.6％范围内，油气生成高峰的Ro值为1.3 ％左右， 属异常高成熟生烃模式，具有明显的迟滞效应。
山西灰岩 TOC=0.68%
0.8
1.0 1.2
唐山油页岩 TOC=7.55%
1.4
1.6
华北下马岭灰岩 TOC=0.62%
1.8 2.0
泌阳第三系泥灰岩 TOC=4.75%
广东茂名油页岩 TOC=10.08%
2.2
不同质量烃源岩排油率图版
一液、态有石机油质裂接解力成成气气的机重理要与地模位式
已聚集油藏内部的原油裂解气
生油门限
干酪根类型划分
1. 5 1. 0
Ⅰ 型 演化 轨 迹 Ⅱ 型 演化轨 迹
回顾
H/C原 子 比
Ⅲ 型 演化 轨 迹 0. 5
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型
0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0. 1
0. 2
0. 3
0. 4
O/C原 子 比
范·克雷维伦（D.W.Van Krevelen）图解
不同有机质生烃性质和数量的差异
回顾
生液态烃的数量和 油气的总量I和II 型均高于III型
液态烃+可溶有 机质热裂解气
接力成气的意义
增大了天然气资源赋存深度与范围
从“源外”到“源内”成藏 从高部位到低部位 从局部到大面积 从浅到超深层
常规油气与页岩气 平面分布示意图
沉积盆地
常规气藏
砂岩
煤层气
盖层
常规伴生气 油
致密气藏
富气页岩
页岩气
常规油气藏
2、二次生烃
烃源岩在受热温度降低导致一次生烃历程被终 止之后，当受热温度再次增高并达到有机质再 次活化所需要的临界热动力学条件时，烃源岩 发生的再次生烃演化。
III 型
Ro<1.3%
Ro>1.3%
Kerogen 热降 解气贡献量 >70%
可溶有机质热裂解 气贡献量>60%
有机质“接力”生气模式
Ro(%) T(oC)
生物气
0.2-0.3 20-60 0.6 50-80
低熟气
有机质成气接力过程
Kerogen 热降解气
1.3-1.6 120-150 2.0
集聚与分散分布的 液态烃成气
R 0 = 0.6-1.6%
热降解气+集聚与分 散分布的液态烃
R 0 < 0.6%
分散分布的干酪根
一液、态有石机油质裂接解力成成气气的机重理要与地模位式
模拟试验
过成熟阶段，干酪根油气潜力碳很低，生气量有限
脂碳率/ %
80
Ⅰ型泥灰岩
Ⅰ型油页岩
低位沼泥炭,Ⅱ型
60
沼泽泥炭,Ⅲ型
沥青充填溶蚀孔隙
C29 Sterane
50
40
30
Shi28
Guan17 20
10
0 0
Tong1
Dan20
10
20
30
40
50
60
70
Diam ondoids
残余油中金刚 烷含量增高
高反射率热解沥青
川东地区古油藏晚期裂解成气过程
一液、态有石机油质裂接解力成成气气的机重理要与地模位式
塔
东
地
区
古
油
藏
二次生烃主要分歧
二次生烃的数量
刘洛夫等认为一次生烃量加二次生烃量的和与连续生烃的总量很接近，单从生 烃角度看，二次生烃并不影响对碳酸盐岩的质量评价。 曾凡刚等根据模拟实验结果估算，一次生烃量加二次生烃量小于连续热演化的 产烃量 李慧莉等通过高压釜热压模拟实验后认为，两次不连续累计生烃量始终大于连 续生烃量
∈1q原地沥青
关注未排出烃源岩的液态烃的成气潜力
液 态 烃 可 大 量 滞 留 于 烃 源 岩 体 内
烃源岩排烃率
烃源岩中分散液态烃滞留数量大
烃源岩分成熟度区间的源内液态烃滞留量统计图 （模拟实验研究和数据统计S1下限值为0.1 mg·g－1）
50% 有机质成熟度 Ro/%
0 0.4
0.6
排油率 % 20 40 60 80 100
• 天然气形成可以发生在沉积有机质演化的各 个阶段
• 天然气形成的有机质具有多样性，烃源岩中 的残留烃和储层中石油的裂解对气的形成具 有重要贡献
• 天然气形成过程贯穿于烃源岩生烃过程、输 导层输导过程和储层聚集和保存过程中。
有机质接力生气演化模式
有机质成气的可能过程
有机质接力成气过程
R 0 > 1.6-2.0%
– 关德师等通过不同成熟度、不同母质类型样品的热解和高压釜模拟实验 研究后认为， 二次生烃不遵循Tissot经典的连续演化模式，具有显著的 迟滞效应，当二次生烃起始成熟度Ro等于0.9％时迟滞性最小。
– 目前的迟滞效应大多为定性研究,如何进行定量评价有待进一步探索。
（1）二次生烃特征与起始成熟度密切相关，起始成熟度不同，二次生烃的发展过程、 生烃量、烃类组成、迟滞性都不相同 （2）二次生烃历程均存在一个生烃高峰，且与一次连续生烃相比始终存在不同程度 的滞后特征
回顾
煤成烃
煤是由多种类型有机质（不同显微组分）构成。
生烃模式是其各组分的 叠合结果，煤的类型不 同，形成液态油和油气 总量就不同
生油能力取决于其脂质 组和基质镜质体的含量
煤具有早期生油特点
1、有机质“接力成气”机理
• 有机质“接力成气”机理是指成气过程中生气母质的转换 和生气时机与贡献的接替。 --赵文智（2005）
(3)超压抑制了烃类的热裂解,而对干酪根的热降解未产生 明显影响;
(4)超压对有机质热演化的各个方面均未产生可识别的影 响.
•反应的体积膨胀效应越强, 产物浓度变化速率或变化幅度越高, 超压的抑制效应 也就越明显; 反之, 反应的体积膨胀效应越弱, 产物浓度变化速率或变化幅度越 小, 超压的抑制作用也就越弱甚至不产生抑制作用。
100
常压 100℃/h
20MPa 100℃/h
常压 30℃/h
80
20MPa 30℃/h
60
40
20
0
200
300
400
500
600
700
实验温度(℃)
100
常压 100℃/h
20MPa 100℃/h
80
常压 30℃/h
20MPa 30℃/h
60
40
20
0
200
300
400
500
600
700
实验温度(℃)
• 两层含义:
– 一是干酪根热降解成气在先,液态烃和源岩中可溶有机质热裂解成 气在后,二者在成气时机和先后贡献方面构成接力过程;