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。

而Tissot等（1978，1984）倾向于认为烃源岩系指已经生成、或有可能生成，或具有生成油气潜力的岩石。

从原理上理解，Hunt的定义更为合理。

因为任一岩石都会或多或少含有有机质，因而都会有生成或者具有生成一定数量油气的能力，但它们并不都是烃源岩，只有对成藏做出过贡献的才能成为烃源岩。

但从应用上看，可能Tissot等的定义更为实用。

因为商业性的油气藏本身是一个随油价及勘探开发技术而变化的概念。

同时，当对一个新区进行早期地球化学研究时，人们往往事先并不知道某一地层是否已经生成并排出过商业性的油气，但仍然将这种研究称为烃源岩评价。

后面将会看到，烃源岩评价的结果，某些地层可能会归入差（烃）源岩（生油岩）中。

文献中常常会见到未成熟源岩的概念。

显然，差源岩、未成熟源岩就不一定生成并排出过商业性的油气，但仍然被称为源岩。

我们推荐推荐的烃源岩定义为：已经生成、或有可能生成，或具有生成油气潜力的细粒岩石。

这既包括泥、页岩，也包括碳酸盐岩，既包括油源岩，也包括气源岩。

由烃源岩构成的岩层（地层）称为源岩层。

当然还可以用有效烃源岩表明已经生成并排出了商业性油气的源岩，用排烃岩表明发生过明显排烃作用的源岩，用好、中、差、非（烃）源岩表明烃源岩生烃能力的高低（这正是本章下面将要涉及的内容）等等。

烃源岩的定性评价是烃源岩评价的重要组成部分，是在勘探早期是对烃源岩的一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？种鉴定工作。

主要回答勘探区是否存在烃源岩？哪些是烃源岩？烃源岩的品质如何？由于前已述及，油气是由有机质生成的，因此，岩石中有机质的多少、有机质生烃能力的高低及有机质向油气转化的程度就成为决定烃源岩生烃量大小的因素。

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。

故本章主要从有机质的丰度、类型、成熟度三方面对烃源岩进行定性评价。

从一般意义上讲，任何鉴定或评价都需要适当的参照标准，烃源岩评价也不例外，因此烃源岩评价就是依据一定的标准考察岩石是否能作为有勘探价值的石油聚集的来源。

但标准并不唯一，与认识程度和被评价对象的具体地质条件等有关。

烃源岩的定性评价是其定量评价和油气资源量评估的基础。

第一节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）。

一、有机质丰度指标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13-1）。

表13-1 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。

尽管如此，有机碳一直被公认为是最好的丰度指标。

这与上世纪八十年代之前，油气地球化学界普遍认为源岩中能转化为油气的有机质只占总有机质的一小部分，而生成的油气中只有少部分能被排出有关。

事实上，八十年代以来，地球化学界已经逐步认识到，有机质（尤其是I、II型有机质）的生烃效率较高，可达50％以上，而排烃效率可达60～90％甚至更高（Cooles等，1986）。

因此，有时会出现源岩的生排烃效率越高（即对成藏的贡献越大），其残余有机碳值越低，依据有机碳指标对它的评价反而越低的情况（庞雄奇，1995）。

2、氯仿沥青“A”（％）和总烃（HC，ppm）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？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。

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。

除了上述常用的有机质丰度指标外，还可以利用全岩薄片在显微镜下直接统计有机质数量（面积％）。

早期，也有人利用氨基酸的含量来反映有机质的丰度。

二、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。

对于烃源岩中有机质含量界线，国内外学者都做过大量研究工作。

前苏联的罗诺夫（1958）从俄罗斯地台西部的基辅到东部的乌法取样分析了上泥盆纪几百个页岩样品，结果表明，虽然俄罗斯地台区的构造条件和储层条件普遍很好，但油田主要集中在有机碳含量为0.5~5%的古比雪夫和乌法附近地区。

向南在萨拉托夫和基辅地区，有机碳含量为0.5%左右的，仅发现一些气田。

俄罗斯地台北部有机碳值一般低于0.25%的地区没有油气田（图13-1）。

罗诺夫求得含油区细粒岩石有机碳的平均含量是：泥岩1.37%，碳酸盐岩0.5%;非含油区泥岩平均为0.4%,碳酸盐岩平均为0.16％。

根据大量类似的经验数据统计，国外泥质烃源岩有机碳的下限值一般确定为0.5%。

有些地球化学家主张碎屑岩生油岩可选用1％的有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？机碳下限，理由是大多数碎屑岩生油岩都含有很多的再循环的干酪根，所以应提高下限值。

国内许多学者也进行了大量的相关研究。

对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13-2）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13-3）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。