第四次课：第二章 烃源岩
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2.15 烃源岩的含义及地质特征
第二章石油和天然气的成因2.15 烃源岩的含义及地质特征2.15.1 烃源岩的含义（Source rock；Hydrocarbon source rock）广义上，烃源岩是指所有具有潜在生烃能力的岩石。
从油气地质勘探角度，主要是指已经生成并排出足以形成商业性油气聚集的烃类的岩石。
（有效烃源岩）在进行研究的初期，尚未确定研究对象是否有大量烃类的生成和排出时，可称之为可能烃源岩。
由烃源岩组成的地层称为烃源岩层。
相同地质背景和一定地史阶段内所形成的具有相近岩性岩相特征的若干烃源岩与非烃源岩的组合，称烃源岩系。
其中夹有储集岩并含有油气的烃源岩系，称含油岩系。
•原生油气藏：含油岩系所形成的自生自储油气藏。
如：渤海湾盆地沙河街组油藏。
•次生油气藏：非自生自储的油藏。
如：渤海湾盆地馆陶组油藏-古生新储；华北任丘古潜山油藏-新生古储。
2.15.2 烃源岩的地质特征有机成因角度：暗色、细粒、富含有机质和微体生物化石，常见分散状原生黄铁矿或菱镁矿，偶尔可见原生油苗。
形成于一定深度、安静乏氧的稳定水体；富含有机质及低价铁化合物，颜色多呈暗色，如灰黑、深灰、灰、灰绿色。
① 泥质岩类烃源岩——泥岩、页岩——泥质岩类、碳酸盐岩类1）岩性以低能环境下形成的富有机质普通灰岩、生物灰岩、泥灰岩为主。
常含泥质成分，灰-灰黑。
隐晶-粉晶结构，多呈厚层-块状，水平层理或波状层理发育。
② 碳酸盐岩类烃源岩——泥质岩类、碳酸盐岩类1）岩性2）有利于烃源岩发育的地质条件和沉积环境大地构造条件：长期稳定下沉、补偿性沉积。
古地理、古气候环境：低能静水、还原性；温暖湿润。
水介质环境：弱碱性。
有利于形成烃源岩的沉积环境：封闭性浅海环境、前三角洲环境、深水-半深水湖泊环境。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）2.15 烃源岩的含义及地质特征（完）。
烃源岩
（五）证实柴达木盆地震旦系－下古生界发育良好的烃源岩（1）烃源岩地质特征柴达木盆地震旦系－下古生界发育稳定型、活动型两类沉积地层。
在柴北缘欧龙布鲁克地区稳定型沉积地层中，发育震旦系全吉群上部、下古生界两套烃源岩。
在柴达木盆地其它地区活动型下古生界沉积地层中，发育滩间山群a段、铁石达斯群A段烃源岩。
在柴北缘全吉山－欧龙布鲁克一带，震旦系－下古生界为稳定型沉积。
震旦系全吉群下部为一套紫红色砾岩沉积，中部为一套纯净的石英砂岩沉积部，上部发育灰黑色-黑色页岩夹泥质粉砂岩，碎屑岩总厚度为1179.44m，其中暗色页岩厚度为185.06m。
下古生界寒武系为一套台型碳酸盐岩沉积，总厚度956.47m。
下奥陶统多泉山组下部亮晶灰岩与亮晶白云岩互层段，上部岩性以灰色-深灰色泥晶灰岩、细晶灰岩为主，厚度1187.44m。
石灰沟组发育厚层黑色页岩，厚度280m。
中奥陶统大头羊沟组为一套砾岩-含砾砂岩-砂质白云岩-角砾状灰岩-灰岩组成的滨海-浅海相沉积建造。
柴达木盆地其它地区下古生界为活动型沉积，在柴北缘为滩间山群，在柴南缘为铁石达斯群。
滩间山群、铁石达斯群是一套中基性火山岩,细碎屑岩(类复理石)和碳酸盐岩组成的弧后火山-浅海沉积建造，由海相碳酸盐岩、碎屑岩以及火山岩组成。
滩间山群分为五个岩段，包括b.d两个火山岩段以及a.c.e三个沉积岩段。
a岩段为泥岩夹结晶灰岩段，c.e都为砾岩段，c岩段中发育火山碎屑沉积且c岩段发生强烈动力变质作用。
滩间山群a段（O3tn a）、铁石达斯群A段发育黑色泥岩，部分已变质成千枚岩，主要出露在滩间山、石棉矿和纳赤台地区，其中滩间山地区黑色泥岩厚约70.01m，为好的烃源岩。
（2）烃源岩地球化学特征①有机质丰度A、欧龙布鲁克剖面：全吉群的黑色页岩TOC值为0.02～0.55%，平均值为0.27%；氯仿沥青“A”范围为0.001%～0.0041%，平均值为0.002%（图2-24）；生烃潜量S1+S2范围为0.01mg/g～0.05mg/g，平均值为0.02mg/g。
石油地质学 第二章_烃源岩
丝质体
②根据干酪根的显微组成划分类型
T=（100A+50B-75C-100D）/100
A、B、C、D 分别为腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组的含量
T >80 Ⅰ型 T =80-40 Ⅱ1型 T=40-0 Ⅱ2型 T<0 Ⅲ 型
②根据干酪根的显微组成划分类型 Ⅰ型干酪根
②根据干酪根的显微组成划分类型
(2）氯仿沥青“A”
干酪根(Kerogen)：沉积岩中所有不溶于非氧化性的 酸、碱和非极性有机溶剂有机质。干酪根是沉积有 机质的主体，约占总有机质的80~90%。
氯仿沥青“A”(Bitumen)： 岩石中可溶于有机溶剂的部分。 常用的有机溶剂为氯仿，可溶有 机物称为氯仿沥青“A”。
氯仿沥青“A”组分 利用石油中化合物
（1）有机质干酪根 化学分类
根据干酪根样品的 C、H、O元素分析 将干酪根划分为三 种主要类型： I 型、 Ⅱ型、 Ⅲ型
( 2 )显微组分分析方法 ①干酪根的显微组成 用光学方法对干酪根组分形态进行的描述 ——用反射光观察干酪根（煤岩学方法）
❏ 腐泥组： 包括无定形体和藻类体，富氢组分
主要来源于藻类或藻类被改造的残余
第二章
现代油气成因理论 ——油气生成模式
有机生油学说：干酪根成烃模式
原始生物物质
油
气
干酪根
油气是怎样生成！
《石油地质学》研究目的
◆ （1）沉积盆地是否含油气？
◆
——油气是哪里生成的？
◆ （2）油气藏在哪里？
◆ （3）有多少油气？
油 气 来 源
P1
P1泥岩为什么能够生油？
排2油藏
?
J1泥岩生油？
（二）烃源岩地球化学研究 ——烃源岩的判识
②根据干酪根的显微组成划分类型
T=（100A+50B-75C-100D）/100
A、B、C、D 分别为腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组的含量
T >80 Ⅰ型 T =80-40 Ⅱ1型 T=40-0 Ⅱ2型 T<0 Ⅲ 型
②根据干酪根的显微组成划分类型 Ⅰ型干酪根
②根据干酪根的显微组成划分类型
(2）氯仿沥青“A”
干酪根(Kerogen)：沉积岩中所有不溶于非氧化性的 酸、碱和非极性有机溶剂有机质。干酪根是沉积有 机质的主体，约占总有机质的80~90%。
氯仿沥青“A”(Bitumen)： 岩石中可溶于有机溶剂的部分。 常用的有机溶剂为氯仿，可溶有 机物称为氯仿沥青“A”。
氯仿沥青“A”组分 利用石油中化合物
（1）有机质干酪根 化学分类
根据干酪根样品的 C、H、O元素分析 将干酪根划分为三 种主要类型： I 型、 Ⅱ型、 Ⅲ型
( 2 )显微组分分析方法 ①干酪根的显微组成 用光学方法对干酪根组分形态进行的描述 ——用反射光观察干酪根（煤岩学方法）
❏ 腐泥组： 包括无定形体和藻类体，富氢组分
主要来源于藻类或藻类被改造的残余
第二章
现代油气成因理论 ——油气生成模式
有机生油学说：干酪根成烃模式
原始生物物质
油
气
干酪根
油气是怎样生成！
《石油地质学》研究目的
◆ （1）沉积盆地是否含油气？
◆
——油气是哪里生成的？
◆ （2）油气藏在哪里？
◆ （3）有多少油气？
油 气 来 源
P1
P1泥岩为什么能够生油？
排2油藏
?
J1泥岩生油？
（二）烃源岩地球化学研究 ——烃源岩的判识
油气成因和烃源岩课件
油气成因和烃源岩课件
CONTENTS
• 油气成因 • 烃源岩 • 油气勘探 • 油气开发 • 油气储运
01
油气成因
油气形成的过程
有机物质形成阶段
在沉积环境中，有机物质（如 动植物遗体）通过沉积和埋藏
过程逐渐形成。
生物降解和热解阶段
随着埋深的增加，有机物质在 缺氧的环境下经过生物降解和 热解作用转化为油、气和干酪 根等。
05
油气储运
油气的储存方式
地下储存
利用地下岩层孔隙和洞穴 储存油气，优点是安全性 高、容量大，缺点是开采 成本高。
地面储存
利用储罐、储气库等地面 设施储存油气，优点是便 于管理和监控，缺点是容 量相对较小。
海上储存
利用海上平台或浮式储油 装置储存油气，优点是容 量大、灵活性高，缺点是 技术难度大、风险较高。
腐殖型等）和丰度对油气的生成
具有决定性作用。
温度和压力
温度和压力是影响有机质热解和 油气形成的动力学因素。 03
时间
04 油气形成需要足够的时间，使有 机质经过充分的转化和油气生成 。
油气形成的机理
生物降解作用
在缺氧环境下，微生物通过降解有机 质释放出甲烷等气体。
热解作用
随着温度升高，有机质中不稳定的组 分热解形成轻质油和气体。
0 开发与生产 4在证实油气藏存在后，进行开
发方案设计和生产工作。
油气勘探的实践
案例分析
介绍国内外成功的油气勘探案例，分析其 成功的原因和技术手段。
实践操作
通过模拟实验和实地考察，让学生亲自动 手进行油气勘探实践操作。
经验总结
总结油气勘探实践中的经验教训，提高学 生对油气勘探的认识和理解。
CONTENTS
• 油气成因 • 烃源岩 • 油气勘探 • 油气开发 • 油气储运
01
油气成因
油气形成的过程
有机物质形成阶段
在沉积环境中，有机物质（如 动植物遗体）通过沉积和埋藏
过程逐渐形成。
生物降解和热解阶段
随着埋深的增加，有机物质在 缺氧的环境下经过生物降解和 热解作用转化为油、气和干酪 根等。
05
油气储运
油气的储存方式
地下储存
利用地下岩层孔隙和洞穴 储存油气，优点是安全性 高、容量大，缺点是开采 成本高。
地面储存
利用储罐、储气库等地面 设施储存油气，优点是便 于管理和监控，缺点是容 量相对较小。
海上储存
利用海上平台或浮式储油 装置储存油气，优点是容 量大、灵活性高，缺点是 技术难度大、风险较高。
腐殖型等）和丰度对油气的生成
具有决定性作用。
温度和压力
温度和压力是影响有机质热解和 油气形成的动力学因素。 03
时间
04 油气形成需要足够的时间，使有 机质经过充分的转化和油气生成 。
油气形成的机理
生物降解作用
在缺氧环境下，微生物通过降解有机 质释放出甲烷等气体。
热解作用
随着温度升高，有机质中不稳定的组 分热解形成轻质油和气体。
0 开发与生产 4在证实油气藏存在后，进行开
发方案设计和生产工作。
油气勘探的实践
案例分析
介绍国内外成功的油气勘探案例，分析其 成功的原因和技术手段。
实践操作
通过模拟实验和实地考察，让学生亲自动 手进行油气勘探实践操作。
经验总结
总结油气勘探实践中的经验教训，提高学 生对油气勘探的认识和理解。
烃源岩 评价ppt课件
演化阶段 成岩作用 深成作用
干酪根类型 Ⅰ Ⅱ 1.25 1.34 1.20 1.19
煤 Ⅲ 1.48 1.18
1.57
1.12
有机质丰度指标
从分析原理来看，有机碳即包括占岩石有机质发部分的干酪根中的 碳，也包括可溶有机质的碳，但不包括已经从烃源岩中所排出的油气中 的碳和虽然残留与岩石中，但相对分子质量较小、因而挥发性较强的轻 质油和天然气中的碳。
有机质丰度指标
3、生烃势
对岩石热解分析得到的S1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， 也被称为游离烃或热解烃。分析所得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,中文译为生烃 潜力或生烃潜量，本书建议译为生烃势（油气地球化学）。它包括烃源 岩中已经生成和潜在能生成的烃量之和，但不包括生成后已经从烃源岩 中排出的部分，单位是mg/g。
有机质丰度指标
2、氯仿沥青“A”和总烃（HC，10-60）
氯仿沥青“A” 是指用氯仿从沉积岩中溶解出来的有机质。反映了沉 积岩中可溶有机质的含量，通常用占岩石质量的百分比表示。严格地讲， 它作为生烃和排烃作用的综合结果，只能反映烃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。 总烃 氯仿沥青“A”中饱和烃和芳香烃之和称为总烃。通常用占岩石 质量的百万分作单位。它反映的是烃源岩中烃类的丰度而不是总有机质 的丰度。 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，其价值高，可能不一定表明生烃条件好，反而可能只是烃源岩的排 烃条件不好，即指示这类烃源岩对成藏的贡献可能有限。
油气成因和烃源岩
✓ 煤质组分是陆地天然碳化的植物物质与再沉积的碳化物质。 ✓ 随着埋藏深度的加大，地温升高，上述组分的生油气潜能按
藻质-无定形→草质→木质→煤质顺序依次减小。
生油潜力：藻质-无定形→草质→木质→煤质
藻质体
无定形 草质组份
煤岩学分类——反射光方法
煤岩学家在显微镜在用25-50倍油浸镜头，通过反 射光观察煤或干酪根的显微组分，其划分如下：
4．有机成因说
有机成因说主张油气是在地质历史上由分散在沉积 岩中的动物、植物有机体转化而成。
已经证实，绝大多数油气田都分布在沉积岩中； 极少数岩浆岩和变质岩中的油藏也同附近生油岩有 关，是油气侧向和垂向运移聚集的结果。至于基性 岩浆中只含有0.5%碳，并且至今尚未证明它们能 否形成碳氢化合物。所以，指导世界油气勘探实践 的，是现代石油有机生成学说。
0.82
位置
平均值 重量 （质量％） （1016t）
大洋
粘土和页 岩…
0.22
0.07
碳酸盐岩…
0.33
0.08 碳酸盐岩… 0.28
0.10
砂…
0.28
0.09 硅质沉积… 0.26
0.04
沉积有机质分布主要的影响因素
生物物质的产量：主要取决于阳光、温度、湿 度、含盐度和营养。在海洋，温湿带的浅海区有良 好的透光性和营养条件，在大陆以湿热带最重要。
有机质的来源
（1）在海洋或湖盆沉积环 境中浮游生物
（2）但在一些浅水地区的 水底植物。
（3）在上述两种情况下， 对死亡植物进行再改 造的细菌，可被认为 是沉积有机质的主要 补充来源。
沉积有机质的原始生化组成
碳水化合物 木质素 蛋白质 脂类 干酪根 沥青 石油
元素组成（质量百分数）
藻质-无定形→草质→木质→煤质顺序依次减小。
生油潜力：藻质-无定形→草质→木质→煤质
藻质体
无定形 草质组份
煤岩学分类——反射光方法
煤岩学家在显微镜在用25-50倍油浸镜头，通过反 射光观察煤或干酪根的显微组分，其划分如下：
4．有机成因说
有机成因说主张油气是在地质历史上由分散在沉积 岩中的动物、植物有机体转化而成。
已经证实，绝大多数油气田都分布在沉积岩中； 极少数岩浆岩和变质岩中的油藏也同附近生油岩有 关，是油气侧向和垂向运移聚集的结果。至于基性 岩浆中只含有0.5%碳，并且至今尚未证明它们能 否形成碳氢化合物。所以，指导世界油气勘探实践 的，是现代石油有机生成学说。
0.82
位置
平均值 重量 （质量％） （1016t）
大洋
粘土和页 岩…
0.22
0.07
碳酸盐岩…
0.33
0.08 碳酸盐岩… 0.28
0.10
砂…
0.28
0.09 硅质沉积… 0.26
0.04
沉积有机质分布主要的影响因素
生物物质的产量：主要取决于阳光、温度、湿 度、含盐度和营养。在海洋，温湿带的浅海区有良 好的透光性和营养条件，在大陆以湿热带最重要。
有机质的来源
（1）在海洋或湖盆沉积环 境中浮游生物
（2）但在一些浅水地区的 水底植物。
（3）在上述两种情况下， 对死亡植物进行再改 造的细菌，可被认为 是沉积有机质的主要 补充来源。
沉积有机质的原始生化组成
碳水化合物 木质素 蛋白质 脂类 干酪根 沥青 石油
元素组成（质量百分数）
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。
第7页/共32页
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
第2页/共32页
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
第二章 2.6 烃源岩特征
（4）正烷烃分布特征和奇偶优势 ① 正烷烃分布曲线
由于有机质成熟转化是一个加氢裂解的过 程，随着热演化作用的加强，有机质成熟度↑， 生成烃类的分子量↓，正烷烃的低碳数组分含 量↑。 正烷烃分布曲线： 由锯齿形→光滑，主峰碳碳数降低
② 正烷烃奇偶优势
即在正烷烃中奇数碳原子正烷烃与偶数 碳原子正烷烃的相对丰度。
nmax nmin n nmax nmin n n n
不同温度间隔的温度因子
温度间隔 ℃ 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90 90~100 指数值 n -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 温度因子 γ r-8 r-7 r-6 r-5 r-4 r-3 r-2 r-1 温度间隔 ℃ 指数值 n 0 1 2 3 4 5 …… 温度因子 r 1 r r2 r3 r4 r5 ……
泥质烃源岩评价 好
较好 下限
氯仿沥青“A”(ppm)
1000—4000
500—1000 >250—300
氯仿沥青“A”经分离可以得到：饱和烃、芳烃、 非烃、沥青质。 岩石中的“A”含量，与有机质丰度、类型、成 熟度都有关。受成熟度影响比较大，相互对比时应 考虑大体为同一演化阶段。
我国陆相淡水-半咸水沉积中，主力烃源岩的氯仿沥青“A”
TAI <2.5： 未成熟；
2.5—3.7：成熟—高熟；
>3.7： 过熟
TAI 1级 2级
3级 4级 5级
孢粉颜色 浅黄色
桔（橙）黄色
温度（℃） 30 50
150 175 >200
有机质变质程度 未变质 轻微变质
中等变质 强变质 深度变质
演化产物 干气 干气、重油
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
第二章 2.6 烃源岩特征
一烃源岩概念二烃源岩地质特征三烃源岩地球化学特征四油源对比第六节烃源岩特征与油源对比要分析一个盆地油气生成情况就必须对能够提供油气来源的烃源岩进行识别和评价研究烃源岩的类型及空间展布所含有机质的丰度和类型有机质成熟度计算生油气量
第六节 烃源岩特征与油源对比
一、烃源岩概念
二、烃源岩地质特征
三、烃源岩地球化学特征
nmax nmin n nmax nmin n n n
不同温度间隔的温度因子
温度间隔 ℃ 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90 90~100 指数值 n -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 温度因子 γ r-8 r-7 r-6 r-5 r-4 r-3 r-2 r-1 温度间隔 ℃ 指数值 n 0 1 2 3 4 5 …… 温度因子 r 1 r r2 r3 r4 r5 ……
含量均在0.1%以上，平均值为0.1%~0.3%。
3、总烃：
从氯仿沥青“A”中分离出来的饱和烃+芳烃， 。
泥质烃源岩评价 总烃ppm 好 500—1000 较好 100—500 下限 >100
（二）有机质的成熟度 烃源岩有机质的热演化程度。 目前用于评价烃源岩成熟度的常规地球 化学方法： 干酪根的组成特征、可溶抽提物的化学 组成、岩石热解法、 TTI法等
（陈建平等，1996）
岩石类型 生油岩级别
差 中 等 好 非常好 极 好
泥质岩 （%）
＜0.5 0.5～1.0 1.0～2.0 2.0～4.0 4.0～＞8.0
碳酸盐岩 （%）
＜ 0.12 0.12～0.25 0.25～0.50 0.50～1.00 1.00～2.00
2、氯仿沥青“A”
岩样未经酸处理，直接用氯仿抽提的产物。
第六节 烃源岩特征与油源对比
一、烃源岩概念
二、烃源岩地质特征
三、烃源岩地球化学特征
nmax nmin n nmax nmin n n n
不同温度间隔的温度因子
温度间隔 ℃ 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 80~90 90~100 指数值 n -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 温度因子 γ r-8 r-7 r-6 r-5 r-4 r-3 r-2 r-1 温度间隔 ℃ 指数值 n 0 1 2 3 4 5 …… 温度因子 r 1 r r2 r3 r4 r5 ……
含量均在0.1%以上，平均值为0.1%~0.3%。
3、总烃：
从氯仿沥青“A”中分离出来的饱和烃+芳烃， 。
泥质烃源岩评价 总烃ppm 好 500—1000 较好 100—500 下限 >100
（二）有机质的成熟度 烃源岩有机质的热演化程度。 目前用于评价烃源岩成熟度的常规地球 化学方法： 干酪根的组成特征、可溶抽提物的化学 组成、岩石热解法、 TTI法等
（陈建平等，1996）
岩石类型 生油岩级别
差 中 等 好 非常好 极 好
泥质岩 （%）
＜0.5 0.5～1.0 1.0～2.0 2.0～4.0 4.0～＞8.0
碳酸盐岩 （%）
＜ 0.12 0.12～0.25 0.25～0.50 0.50～1.00 1.00～2.00
2、氯仿沥青“A”
岩样未经酸处理，直接用氯仿抽提的产物。
烃源岩二次生烃
二次生烃
主要分歧
二次生烃的演化路径
刘洛夫等进行满参1井石炭系石灰岩干酪根的二次生烃热模
拟实验后， 认为二次生烃与一次生烃演化路径连续，生烃 阶段没有明显的滞后或提前。
曾凡刚等则持另外一种观点，一次生烃演化程度没有达到
生烃高峰的碳酸盐岩， 其二次生烃并不是简单地继承一次 生烃后连续演化的路径,
二次生烃
生烃机理 基本前提：再次受热温度达到或超过一次生烃作用终止 时的温度 基本方式：（1）地层深埋作用
（2）是岩浆热液作用
二次生烃
生烃模式
曾凡刚等通过华北下古生界碳酸盐岩热模拟实验，总结出二
次生烃的两种模式
二次生烃
生烃模式
秦勇等和张有生认为二次生烃原始样品平均活化能的演化 经历了4个演化阶段
第一阶段：残留烃释放阶段 第二阶段：热降解-中间产物积聚阶段 第三阶段：解聚-裂解阶段 第四阶段：热裂解阶段
从而得出了LD30-1-1 井地层压力剖面及南海西部石油公司研究院1990 年测试的Ro 随 深度的变化，为便于对比图中同时给出了琼东南盆地YA19O1O1井的相关资料
超压抑制作用多参数识别
热解峰温
美国Arco 石油公司对LD30-1-1 井近280个样品进行分析，结果表明, 在浅部正常压力系统, 热解温峰Tmax 随深度增大而呈规律性增大,而 在中部超压系统和深部强超压系统, Tmax 梯度明显降低。这与地层压 力系统完全对应, 且与Ro 分段高度吻合。显然, 地层压力、Tmax 和 Ro 剖面的高度吻合不能用泥浆污染或其他测试因素加以解释, 中部超 压系统和深部强超压系统Tmax的异常低值进一步证明了超压对有机质 热演化的抑制作用
第三阶段：解聚-裂解阶段
无论起始成熟度如何，该阶段出现的热模拟温度段均在400-500°C，达到二次生烃的高峰阶段，活 化能随热演化程度的增高而急剧降低，前一阶段产生和积聚的中间产物发生解聚，部分“母质”降 解生成液态烃和气态烃，且以液态烃为主，气态烃次之。对于起始成熟度尚未达到一次连续演化的 生油高峰的原始样品，该阶段生烃反应主要表现为中间产物的释放、化学结构降解的难度降低、大 量热降解产物形成的过程；对于起始成熟度超过“生油高峰”的原始样品则反之。
石油地质学(2010)-第二章油气的生成和烃源岩
13
第一节 油气成因概述
混成说 3. 3.混成说 年古勃金提出 ,“含有各种类型的分散有机质的淤泥， 1932 1932年古勃金提出 年古勃金提出, 在成岩早期产生分散状态的石油（微石油），在压实过程中和 水一起进入储层，形成油气藏。”——早期有机成因说 有机成因说 4. 4.有机成因说 （1933 ）首次发现并证实了 卟啉化合物 广泛存在 Treibs Treibs（ 1933） 首次发现并证实了卟啉化合物 卟啉化合物广泛存在 于不同时代、不同成因的石油、沥青等中。 认为：卟啉化合物来源于植物叶绿素 ——石油有机成因重要依据。 ——有机说的盛行期 “植物说”、“动植物”、“混合说”、“脂肪说”、 “碳水化合物说”、 “蛋白质说”
16
第一节 油气成因概述
P.H.Abelson ） (1963) ：石油是沉积岩中占有机 (2) 阿贝尔松（ 阿贝尔松（P.H.Abelson P.H.Abelson） (1963)：石油是沉积岩中占有机 －90% 的不溶部分（干酪根）经过一定的埋藏演化，在成岩 质70 70－ 90%的不溶部分（干酪根）经过一定的埋藏演化，在成岩 作用晚期，经热解产生的。——干酪根热解成油说（有机成因晚 期成油说） 等 (1965) ： 沉积有机质大量转化成烃类需要一定 (3) Phillippi Phillippi等 (1965)： 的埋藏深度和温度。 ：石油生成有主要阶段和主要相 (4) Vassoevich (1969) (1969)： 7. 20 世纪 70 年代 20世纪 世纪70 70年代 （1）70 年代初，法国著名地球化学家 Tissot 等 建立了 干酪根热 70年代初，法国著名地球化学家 年代初，法国著名地球化学家Tissot Tissot等 建立了干酪根热 ，提出并完善了 干酪根晚期生烃学说 ，总结了 降解生烃演化模式 降解生烃演化模式，提出并完善了 ，提出并完善了干酪根晚期生烃学说 干酪根晚期生烃学说，总结了 油气形成、演化与分布规律。 ——石油生成的现代成因理论已基本建立起来了，它不仅符合 客观地质事实，逐渐为广大的石油地质工作者所接受，而且在指 导油气勘探中发挥了重大作用。
第二章5节 烃源岩及其地球化学研究
如美国犹英他盆地
始新统沉积物。
第二章 石油和天然气的形成
b. 甾萜烷
第二章 石油和天然气的形成
C27甾 烷主 要来 自浮 游生 物
C29甾 烷主要 来自陆 源高等 植物
第二章 石油和天然气的形成
孙虎—前磨头地区源岩三种甾烷组成的三角图
第二章 石油和天然气的形成
（三）有机质的成熟度
——盆地中有机质热演化程度
其它干酪根分类（中国陆相）
标准腐殖型 Ⅲ2 H／C 0／C 红 外 1460／ 1600 < 0.8 > 0.30 < 0.20 < 0.65 > -22.5 < 65 含腐泥腐殖型 Ⅲ1 0.8—1.0 0.30～0.25 0.20～0.35 0.65～1.25 -22.5～ -25.5 65～260 腐殖腐泥型 Ⅱ 1.0—1.3 0.25～0.15 0.35～0.80 1.25～3.25 -25.5～ -28 260～475 含腐殖腐泥型 I2 1.3～1.5 0.15～0.10 > 0.80 > 3.25 < -28 > 475 标准腐泥型 I1 > 1.5 < 0.10 ／ ／ ／ ／
对于非环状体系与手征碳原子连接的四个基团按质量大小依次为abcd假定观测者位于质量最小的原子或原子团d的对面abc是顺时针方向排列时则称为r生物体中单一的异构化变成两种热稳定性相似的异构体的混合物如甾族形成在c20位置型异构体的混合物
第二章 石油和天然气的形成
第五节 生油层层研究与油源对比
烃源岩：指富含有机质能生成并提供工 业数量油气的岩石。 生油岩：只提供工业数量的石油的岩石。 生气母岩或气源岩：如果只提供工业数量的 天然气的岩石。
2 油气成因和烃源岩(3)
只产甲烷的干气带。
河南理工大学 油气地质学
成熟度和干酪根颜色的关系（以西加拿大盆地八口钻井为例）
河南理工大学 解分析 资料中S1/(S1+S2)和 热解峰温Tmax(℃) 两个参数可确定生 油岩的未成熟带、 成油带和成气带。
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油气地质学
可溶有机质的化学法
＜0.4 ＜0.25 陆生强氧
海生、湖生
陆生
陆生 以气和腐
化 或再循环
化石燃料
以油、 油页岩、 藻煤和
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油气地质学
残植煤为主
油气
植 煤为主
无油、少 量气
可溶沥青分析
可溶沥青的研究也能反映烃源岩中有机质的类型，较常用的参数：
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臵和峰型等，如正烷烃主峰 碳在C25-C33的后峰型，反映原始有机质为陆源高等植物输入；主峰碳 在C15-C19的前峰型，反映母质来源于水生低等生物；双峰型反映母质 具有低等生物和高等植物的混合来源。还有姥鲛烷/植烷可反映有机 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-质谱分析可鉴定甾类和萜类等生物标志化合物的种类和
藻
质
絮 壳
质 质 组
草
质
木
质
煤
质
镜质组 孢 粉 结构镜质 体 无结构镜 质体 腐植型 （Ⅲ） 腐植型 （Ⅲ） 1.0－ 0.70 0.3－0.2 ＜2 ＜10 ＜150 角质体 树脂体 木栓体
情质组 丝质体 微粒体 巩膜体 残余型 （Ⅳ） 煤质型 （Ⅳ） 0.60－ 0.50 0.3－ 0.25 ＜2
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油气地质学
烃源岩
一、董清水《石油地质学》课件：1、大量实验已证实，在有机质生烃过程中，低温时生烃速度极为缓慢，当达到某一温度时，烃开始大量生成，此温度就是石油界常说的门限温度，也叫成熟温度。
门限温度是指生油母质开始大量向石油烃类转化时的温度。
门限温度一般在50—120 ℃。
与其相对应的深度，也就是生油母质开始大量向石油烃类转化的深度，称之为门限深度或成熟点。
2、3、生油阶段的起始温度一般不低于50℃，终止温度不高于175℃，这也就是地壳中的生油过程所局限的生油温度或深度范围。
据世界油田统计，多数油田储存在65.6℃—148.9℃之间，此液态烃出现的温度范围又叫做液态窗口。
由上可见，温度在有机质生烃过程中有着决定性的作用，是有机质生烃的主要作用因素。
研究表明母质生成石油的数量与温度呈指数关系。
4、据估计，温度每增加10℃，反应速度可增加1—2倍，也即反应时间缩短了1—2倍，相反，若温度相对较低，可以用较长的反应时间加以补偿，同样可以达到相同的转化量，但必须达到门限温度以后。
5、为了综合表示时间与温度两种因素同时对沉积物中有机质热成熟度的影响，前苏联学者洛帕京提出了时间温度指数——TTI的概念。
后经美国学者的发展完善，目前已被广泛地用于石油地质研究当中。
TTI值就是根据时间、温度定量计算有机质成熟度的效应值。
6、分析时间因素作用时，必须结合沉积埋藏史的研究，否则将有可能得出片面的结论，例如：若沉积物埋藏过程中曾一度出现强烈上升，接着又恢复沉降，则有可能造成迟延生油或再次生油的现象，从而影响时间作用因素的推断。
7、油气成因的现代模式一般将有机质的成岩演化分为：成岩阶段、深成阶段和准变质阶段。
它们分别对应着石油生成的未成熟阶段、成熟阶段和过熟阶段。
8、准变质作用阶段（过熟阶段、深部高温生气阶段）此阶段生油潜力逐渐枯竭，有机质和已形成的石油发生强烈裂解，只能生成气态烃——即热裂解气。
此阶段生成的热裂解气以及深成作用阶段所生成的热降解气统称为热解气。
烃源岩发育机制
烃源岩发育机制
烃源岩是石油和天然气的主要来源，它们形成的机制涉及多个地质、化学和生物过程。
下面是烃源岩发育的主要机制：
1. 有机物质的积累：烃源岩通常在古代湖泊、海洋或河流等水体中形成。
在这些环境中，大量有机物质（如植物残渣、藻类、微生物等）会在沉积过程中逐渐积累。
这些有机物质是烃源岩的主要成分。
2. 沉积和压实：随着时间的推移，沉积在湖泊或海洋底部的有机物质逐渐被沉积岩层所覆盖。
这些岩层会施加高压和高温，促使有机物质发生化学变化。
3. 有机质的热演化：在高温和高压下，有机物质会经历热演化过程，包括热解和裂解。
这些过程将有机物质转化为烃类化合物，如石油和天然气。
这个过程被称为热成熟。
4. 矿物质和烃类的相互作用：矿物质和有机质之间的相互作用也是烃源岩发育的关键。
矿物质中的储存空间可
以作为储集石油和天然气的容器，并与烃源岩之间的压力差一起促使烃类向储集层迁移。
5. 依赖于地质条件的沉积环境：不同的沉积环境（如海洋、湖泊、河流等）会影响烃源岩的类型和性质。
例如，有机质在富含有机碳的湖泊环境中更容易积累，而在富含氧气的海洋环境中，有机质会受到分解的影响。
总的来说，烃源岩的发育涉及有机物质的积累、高温高压下的热演化以及与储集层的相互作用。
这些过程需要数百万年才能完成，最终形成石油和天然气资源。
对烃源岩的深入研究和勘探有助于发现新的能源资源，并对能源产业做出重要贡献。
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0.12－0.06
0.06－0.01
2．有机质/干酪根的类型
（来源、化学组成、结构差异）
烃源岩中有机质(干酪根)的类型 不同,其生烃潜力、产物的类型及性 质也不同，生油门限值和生烃过程 也有一定的差别。
（1）有机质干酪根 化学分类
根据干酪根样品的 C、H、O元素分析 将干酪根划分为三 种主要类型： I型、 Ⅱ型、 Ⅲ型
（2）达到干酪根转化成油气的
门限温度/埋藏深度
①烃源岩/生油岩（source rock）： 已经生成油气，并能排出油气的岩石。 ②烃源层或源岩层（source bed）： 由烃源岩组成的地层称为烃源层。 ③源岩层系：在一定地质时期内，具有相 同岩性－岩相特征的若干烃源层与其间非 烃源层的组合称为源岩层系。
(3)热裂解生凝析气阶段:1.3%<Ro <2.0%
——高成熟， (4)干气阶段： Ro>2% ——过成熟，
②正烷烃分布特征和奇偶优势比
氯仿沥青“A”
石油醚
可溶物 硅胶 吸附
沉淀物
油质
胶质
沥青质
饱和烃
芳烃
O、S、N 芳香烃结构 化合物
异构＋环烷烃
正构烷烃
单环
多环
稠环
气相色谱将正构烷烃分离
C18 C16 C20
的奇碳优势。
（2）有机质成熟阶段（热催化生油气阶 段）：干酪根热解产生没有奇碳或偶碳优势 的新正烷烃。在古代成熟生油岩和石油中， 奇碳优势逐渐消失， CPI值接近1.0±。
（三） 油气－岩对比 1、概念 油气源对比：包括油（气）与烃源岩 之间以及不同油层中油气之间的亲缘关 系对比，即油-岩对比、油-油对比。
1．有机质的丰度（richness）及其指标
（1）(剩余)有机碳含量
(TOC：total organic carbon )
有机碳含量是指沉积岩中所含的与有机 物质有关的碳元素占岩石总重量的百分含 量，即岩石中除去碳酸盐、石墨等中的无 机碳以外的碳元素含量。
(2）氯仿沥青“A”
干酪根(Kerogen)：沉积岩中所有不溶于非氧化性的 酸 、碱和非极性有机溶剂有机质。干酪根是沉积有 机质的主体，约占总有机质的80~90%。
C14的半衰期只有5568年。碳的放射性可用 于考古学发现中确定绝对年龄，但是，由于 C14的半衰期太短，不能用于第四纪以前的古
代沉积。
石油地质学中主要研究C12 和C13的相对丰度，可用 δ13C或C12/C13比值表示，δ13C可由下式计算：
（C13/ C12）样品- （C13/ C12）标准
T >80
Ⅰ型
T =80-40 Ⅱ1型 T=40-0 T <0 Ⅱ2型 Ⅲ型
②根据干酪根的显微组成划分类型
Ⅰ型干酪根
②根据干酪根的显微组成划分类型
Ⅱ型干酪根
Ⅱ型干酪根
Ⅲ 型干酪根
3．有机质成熟度
（1）概念
成熟度是表示沉积有机质向石油转化的热演化程度。 <1300m富含有机质泥岩 未达到生油门限——未成熟
氯仿沥青“A”(Bitumen)： 岩石中可溶于有机溶剂的部分。 常用的有机溶剂为氯仿，可溶有 机物称为氯仿沥青“A”。
氯仿沥青“A”组分
氯仿沥青“A”
石油醚
利用石油中化合物 的不同组份对有机溶剂 和吸附剂具有选择性溶 解和吸附的特性,将石油 分离成若干部分,每一部 分就是一个组份。
饱和烃
可溶物 硅胶 吸附
（三） 油气－岩对比
2、原理：烃源岩总氯仿沥青“A”与排出原油在化
学组成上相似
烃源岩中氯仿沥青“A”－原 油 石油醚
可溶物 硅胶 吸附 沉淀物
油质
胶质
沥青质
饱和烃
芳烃
O、S、N 芳香烃结构 化合物
异构＋环烷烃
正构烷烃
单环
多环
稠环
3、油气源对比指标 （1）生物标志物组成特征对比
（2）正构烷烃分布特征对比
生油门限
1300m
>1300m富含有机质泥岩 达到生油门限——成熟
（2）烃源岩成熟度的常用指标
①镜质体反射率（Ro） 镜质组 是植物的茎、叶和木质纤维经过凝胶化 作用形成的各种凝胶体。是富氧组分。
结构镜质体
无结构镜质体
镜质体化学结构：
镜质体是以芳香环为核，带有不同支链的烷基。
①镜质体反射率（Ro）：
δ13C=
（C13/
C12）标准
× 1000‰
为便于对比，国际上趋于使用统一的标准，即美国 南卡罗莱纳州白垩系箭石的碳同位素，简称PDB标准连成曲线
气源对比
不同类型有机质形成的天然气碳同位素熟化曲线图
利用δ13C1-δ13C2划分天然气成因类型
2、烃源岩的形成环境 有利于有机质大量繁殖和保存环境？ ①浅海相 ②三角洲相 ③ 深水-半深水湖相
（1）浅海：平均坡度 0.1°， 水深 20--550 m , 绝大部分<200 m
浅海
三角洲：河流入海/湖沉积环境
（2）前三角洲：有利于烃源岩形成的环境
浪基面以下，静水。与正常海（湖）
相沉积过渡。
三角洲平原
前三角洲
（3）深水－半深水湖泊相
3、烃源岩的类型和地质特征
一般岩性特征： 粒细、色暗、
富含有机质和微体古生物化石
常含分散状的黄铁矿
(1)粘土岩类烃源岩
灰黑、深灰、灰及灰绿色 的泥岩和页岩
形成环境（沉积相）？
(2)碳酸盐岩类烃源岩 灰黑色、深灰色、褐灰色、灰色 石灰岩，生物灰岩，泥灰岩，常含泥质成分
沉淀物
油质
胶质
沥青质
芳烃
O、S、N 芳香烃结构 化合物
异构＋环烷烃
正构烷烃
单环
多环
稠环
烃源岩中氯仿沥青“A”可以理解为烃源岩中残留的“石油”
氯仿沥青“A”含量：常用的有机溶剂如、苯、 甲醇-苯等。用有机溶剂氯仿从岩样中抽提出 来的沥青重量与岩样重量之比，即为可溶性沥 青含量。
烃源岩评价指标
生油层类型 好生油层 判别指标 有机碳含量（%） 氯仿沥青“A”含量 （%） 3.5－1.0 ＞0.12 1.0－0.6 0.6－0.4 ＜0.4 ＜0.01 中等生油层 差生油层 非生油层
在热演化过程中，链烷热解析出，芳环稠合，出现微 片状结构，芳香片间距逐渐缩小，致使反射率增大， 透射率减小、颜色变暗，这是一种不可逆反应。
结构镜质体
无结构镜质体
(1) 生物化学生气阶段: Ro <0.5%-0.7%
——未成熟阶段，
(2)热催化生油气阶段: 0.5%-0.7%<Ro <1.3%
——成熟阶段，
N2d
1000
N1t
2000
J+T
3000
N1s
4000
排2
Ro: 0.5%
Ro: 0.8%
E
5000
K2 K1
6000
深度 （m）
J2
Ro: 1.0%
J1
含油气盆地油气的来源
——烃源岩
第二章
现代油气成因理论 ——油气生成模式
一、油气成因学说 二、干酪根晚期生油学说
三、烃源岩、油（气）－岩对比
（一）烃源岩（source rock） 1、概念 ？：根据干酪根生烃模式 烃源岩应该具备什么条件？ （1）含有大量有机质/干酪根
(3)煤系烃源岩 煤和煤系地层中的暗色泥岩
大庆油田
河 流
松辽盆地 早白垩纪
(半)深湖
三 角 洲
深湖相
油气是怎样形成的：干酪根生烃
油气是哪里形成的：来源烃源岩
烃源岩的判识？ 认识盆地是否含油气关键！
（二）烃源岩地球化学研究 ——烃源岩的判识
烃源岩特点？ （1）含有干酪根（不溶有机质）
（2）含有可溶有机质
（3）稳定碳同位素对比
正构烷烃分布特征 正构烷烃的组成和分 布特征受母质类型、有机 质演化程度等多种因素的 影响，一般认为，如果原 油与生油岩有亲缘关系， 那么原油与生油岩的正构 烷烃分布特征应具有相似 性。
③稳定碳同位素组成
碳有C12、C13、C14三个同位素，前两者为
稳定同位素，第三者是放射性同位素。
树脂体
孢粉体
木栓质体
镜质组
是植物的茎、叶和木质纤维经过凝胶化作用形 成的各种凝胶体。是富氧组分。
结构镜质体
无结构镜质体
惰质组
丝炭化组分。由木质纤维素经丝炭化 作用而形成。属稳定组分，富含氧
丝质体
②根据干酪根的显微组成划分类型
T=（100A+50B-75C-100D）/100
A、B、C、D 分别为腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组的含量
第二章
现代油气成因理论 ——油气生成模式
有机生油学说：干酪根成烃模式
原始生物物质
油气
干酪根
油气是怎样生成！
《石油地质学》研究目的
（1）沉积盆地是否含油气？
——油气是哪里生成的？
（2）油气藏在哪里？
（3）有多少油气？
油 气 来 源
P1
P1泥岩为什么能够生油？
排2油藏
?
J1泥岩生油？
N
0 0 4 8 12km
奇偶优势比（OEP值），是取主峰碳前后5个相邻之正烷烃
的重量百分数：
OEP是在C23~C34范围内进行计算，彼此结果相差甚微，完全可 以对比使用。
(1)有机质未成熟阶段：在近代沉积物中，
CPI均匀分布在2.4~5.5之间，因为生物体内
最丰富的正烷烃一般是C27、C29、C31和 C33，所以生物体中的正烷烃必然存在明显
(2)显微组分分析方法 ①干酪根的显微组成 用光学方法对干酪根组分形态进行的描述 ——用反射光观察干酪根（煤岩学方法）