第二章 2.6 烃源岩特征

温度因子γ ……… r -5=2-5=0.03125 r -4=2-4=0.0625 r -3=2-3=0.125 r -2=2-2=0.25 r -1=2-1=0.5 r 0=20=1 r1=21=2 r 2=22=4 r 3=23=8 r 4=24=16 ………
(3) TTI的计算
① 在时间—深度图上，根据地温分布，取10℃间 隔，作温度等值线。
碳优势指数（CPI） 以C29H60为中心，将C24H50—C34H70 的百分含量带入下式计算：
1 (C25 ~ C33 ) 奇数 (C25 ~ C33 )奇数 CPI ＋ 2 (C24 ~ C32 )偶数 (C26～C34 ) 偶数
正烷烃奇偶优势特征
100~110
110~120 120~130 130~140 140~150 150~160 ……
温度区间i ℃ ……… 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 100-110 110-120 120-130 130-140 140-150 ………
指数值n ……… -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 ………
印度尼西亚一口 井的反射率剖面，它 表明中生界下沉速率 比第三系慢，中生界 地温梯度明显高于第 三系。并由此可以计 算中生界的剥蚀厚度， 估计地表附近的镜质 体反射率为0.2%， 则中生界的缺失厚度 超过1800米。
（2）Kerogen颜色及H/C、O/C原子比 随 有 机 质 成 熟 度 ↑ ， Kerogen 颜 色 加 深 ， H/C↓、O/C原子比↓，向富C方向收缩。 三种干酪根产烃开始时的元素组成表
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”
上部扰 动纹层
莓状黄铁矿 中间静水纹层
（二）碳酸盐岩类烃源岩
岩性：灰岩、生物灰岩、泥灰岩。 颜色：灰、褐灰、深灰色。 结构：隐晶-粉晶质，灰泥为主。 化石：富含。 层理：厚层块状，水平。 环境：低能。 特点：富含有机质。 岩相：浅海。 实例：四川，P，T（南方RCO3岩问题）
三、烃源岩的地球化学特征
（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。
1971苏——洛帕京提出，1980美——魏泊斯完 善提出。 （1）作用：告诉人们一个盆地何处何时烃类已 经形成，液态烃将会裂解为气态的深度，即确定油气 生成时间。生油量计算和油保存深度。
（2）原理：根据时-温为石油生成和演化过程中 的一对互补重要因素。 假设：成熟度TTI随时间呈线性关系，随温度呈 指数关系增加。 规定：温度因子（γ）——反应成熟度对温度 的指数关系，即温度增加10℃成熟度速率增加一倍， 增加因子γ——表示成熟度增加速率。 γ=rn=2n n—任意10℃间隔，在Ti-Ti+1内，n=(Ti-100)/10
（有机质丰度、类型、成熟度）
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（一） 有机质的丰度
烃源岩中有机质的丰富程度。
常用指标 有机碳、 氯仿沥青“A”、总烃含量
1、有机碳（Toc) 岩石中与有机质有关的碳。 剩余有机碳含量：用单位重量的岩石中 Corg的重量百分数来表示。 泥岩中有机碳含量在1.16~1.60 %之间,平均 1.22 % ； 碳酸盐岩中的有机碳只要大于0.08%，就 被视为生油岩。
取100-110℃为基准间隔，令n=0 (100110℃)其它间隔的指数为： 温度间隔（℃） 指数n 80-90 -2 90-100 -1 100-110 0 110-120 1 120-130 2
温度间隔内的地层厚度可能大致相等，但 相等厚度地层的沉积时间则可能区别较大，因 沉积速度不同所致。 时间因子 ∆t—每个温度间隔内的沉积时间 （Ma），任意温度间隔内的成熟度为 成熟度 i TTIi rin ti 2in ti 上式表示成熟度与时间因子成直线关系，与温 度因子成指数关系。 总成熟度 TTI (r )(t ) 2 t nmax、nmin——沉积物经受最高温度和最低温 度间隔的指数值n。
Tissot（1978年）： 泥岩 Toc=2.16%， 碳酸盐岩 Toc=0.67% 我国东部中新生代 陆相含油气盆地： Toc生油下限为： 泥页岩烃源岩 Toc=1-2% 碳酸盐岩 Toc=0.1-1.0%—较低 泥岩 Toc > 0.5% 碳酸盐岩 Toc > 0.3- 0.5 %
根据有机碳含量划分泥质岩和碳酸盐岩生油岩级别
（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。
演化过程中被氧化部分 残余油气 生油母质 初排油气 剩余有机质
生油母质的5-10%生成烃类，而只有烃类 的3-10%运移出来，即岩石中只有有机质的 1%被运移走，绝大部分被残留，所以，剩余 有机C的含量可反应有机质的多少，有机质总 量/有机碳=常数，剩余有机碳含量：用单位 重量的岩石中Corg的重量百分数。
有机碳≠有机质 剩余有机质含量=转换系数×剩余有机 碳含量
从有机碳计算有机质丰度的转换系数(K)
演化阶段 成岩阶段 深成阶段末期 干酪根类型 Ⅰ 1.25 1.20 Ⅱ 1.34 1.19 Ⅲ 1.48 1.18 煤 1.57 1.12
Toc必须达到一定数值，才可能成为烃源岩；但含
量太高，可能无潜力碳多，不利于生油
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
油、湿气 湿气、凝析气 干气
棕黄色 灰黑色 黑色
干酪根
Ⅰ Ⅱ Ⅲ 产 油
H/C
1.45 1.25 0.8
O/C
0.05 0.08 0.18 产 湿 气
H/C
0.7 0.7 0.6
O/C
0.05 0.05 0.08 产 干 气
H/C
0.5 0.5 0.5
O/C
0.05 0.05 0.06
有机质演化图
（3）孢粉颜色和热变质指数（TAI ）
（TAI ：Thermal alteration Index ）
② 在有温度等值线的时间—深度图上，迭合目的 层埋藏史图。
（5）利用热解法研究有机质的 成熟度
P1：较低温度(<300℃)下样品释放的 游离烃； P2：较高温度（300~500℃）下干酪 根热解生成的烃类； CO2 P3：干酪根中含氧基团热解生成的
峰面积S1、S2、S3：表示相应产物的含 量，单位为mg/g。 Tmax：最大生烃速度时的温度。 评价烃源岩有机质丰度、类型、成熟度
1、根据干酪根演化特征
（1）镜质体反射率(Ro)
镜质体：以芳香环为核，带有不同的烷基支链。
在热演化过程中，烷基支链热解析出，芳环稠合，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，且
该趋势不可逆转。 镜质体反射率不仅受古地温的变化控制，而且还受时间的 影响，要达到相同的反射率，温度越高时所需的时间越短， 反之所需的时间越长。所以，镜质体反射率是一项研究烃源 岩经历的时间-古地温史、衡量有机质热成熟度的良好指标。
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
湖面 层 GR曲线 井 颜 岩性剖面 深色 升降 位
TOC(%) 2 4 6 8 10 12
低 水 位 前 三 角 洲
湖 退 浅 湖
高 深水 湖位
湖侵-深湖
-
湖 退 半 深 湖
-
二、烃源岩地质特征
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。
粘土岩类：泥岩、页岩、油页岩、粉砂质泥岩 ；
两种表示方法： 奇偶优势比（OEP）
碳优势指数（CPI）
奇偶优势比（OEP） 用正烷烃色谱图主峰碳数及其前后各二 个组分共五个组分，按下式计算：
式中：i+2——主峰C数；
Ci+2——主峰C数时的峰面积； Ci——i 碳数时的峰面积 ；（—1）i+1——是 为了保证分子为奇数，分母为偶数。即奇/偶。
烃源岩的热演化程度越高，残余干酪根的 可降解碳就越少，P2峰减小，且P2峰最高点对
应的热解温度（Tmax）也越大。
不同类型的有机质会影响Tmax，所以利用 该参数划分成熟度阶段时，不同类型的有机质 使用不同的标准。
(6) 利用时间—温度指数（time temperature index ） （TTI）研究有机质的成熟度
镜质体反射率Ro
煤演化阶 段 Ro 泥炭 ＜0.5% 褐煤 0.5%-1.0% 烟煤 1.5%2.5% 高熟 无烟煤 ＞2.5%
有机质演化程度
未熟
成熟
过熟
Ro （%）
成烃演化阶段
<0.5
生物化学 生气阶段
0.5－1.5
热催化生 油气阶段
1.5-2.0
＞2.0
热裂解生凝 深部高温 析气阶段 生气阶段
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
四、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。
一、烃源岩概念
生油岩（烃原岩，油气母岩）： 能够生 成石油和天然气的岩石称生油岩 生油层： 由生油岩组成的地层 生油层系：在一定地质时期内，具有相同 岩性—岩相特征的若干生油层与其间非生油层 的组合。 有效烃源岩:已经生成并排出足以形成商 业性油气聚集烃类的岩石 含油岩系：包含有储集岩并含有油气的烃 源岩系。
随有机质成熟度↑，OEP↓、CPI↓ → 1
近、现代沉积、未成熟烃源岩：
正烷烃奇碳优势明显：OEP>1.2；CPI>5.5-2.4
随沉积物年龄和深度增加，脂肪酸偶碳优势和正烷
烃奇碳优势减弱 成熟烃源岩：OEP<1.2、CPI<1.2 值得注意的是，OEP 、CPI在碳酸盐岩烃源岩和 盐湖相烃源岩中，应用效果不佳。如在盐湖沉积中， 正烷烃具有偶碳优势。
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 ……
碳酸盐岩类：生物灰岩、泥灰岩、礁灰岩、隐晶 灰岩
（一）粘土岩类烃源岩
岩性：泥岩、页岩、粘土等。 颜色：灰黑-黑色，即暗色。 化石：富含生物化石。 环境：安静乏氧的水体， 层理：水平，块状。 沉积相：深-半深水湖相，浅海相， 三角洲。
济阳坳陷三套烃源岩
纯372
沙四上
河130
沙三下
河149
沙三中
烃源岩具有非均质性