烃源岩评价和油源对比

总有机质 可溶有机质 干酪根
可降解生烃部分 残余碳
热 解 分 析 原 理 示 意 图
氯仿沥青“A”
有效碳 P2 P1 S1
样品中烃 类的挥发 300℃
无效碳 P3 S2
S1——300℃以前的产 物为岩石中可溶有机 质或吸附物； S2——300~550℃为 干酪根热解产物； S3——为整个热解过程 中放出的CO2。
Kc为有机碳恢复系数，Ks为生烃潜力恢复系数。因 为有机碳可以分为两部分，一部分是可以降解生烃的， 在原始有机碳和残余有机碳中分别称之为 C原有和C残有， 另一部分是不能生烃的称之为C无，因而有：
C原=C无+C原有
C残=C无+C残有
(3)
(4)
设D原为原始降解率，即D原=C原有/C原 ；
D残为残余降解率，即D残=C残有/C残。
烃源岩的研究主要包括：
（1）时空展布；（2）岩石中有机质的数量； （3）有机质的类型； （4）成熟度 ；
一、烃源岩有机质的数量
烃源岩中的有机质是油气形成的物质基础。目前 用于评价有机丰度的指标和方法主要有如下三个项目：
1．有机碳(Organic Carbon)含量
有机碳含量是指岩石中所有有机质含有的碳元素的总 和占岩石总重量的百分比。测定有机碳时，常先用盐酸除 去样品中的碳酸盐，然后使样品在氧气中高温燃烧转化为 CO2并测定其中的含碳量。有机碳含量与有机质的含量之 间有一定的比例关系，即有机质含量=有机碳含量×K，K 为转换系数。蒂索等综合多方面的资料认为不同类型干酪 根在不同演化阶段的K值是不同的(如表)。
氢指数 IH—(S2/TOC)
mg/g有机碳
类型 参数
氧指数 IO—(S3/TOC) mg/g有机碳 降解潜率：D=有效碳／有机碳（总碳中生烃的碳） 产率指数： IP= S1/ （S1+ S2） 最高热解峰温Tmax （℃） 成熟度参数
（3）生烃潜量
S1+S2被称作生烃潜量，它表示烃源岩残余的和 潜在的产油气量，当分析的样品热演化程度较低时， 岩石尚未大量排烃，从而可以比较准确的反映岩石可 生成油气的总量。 定量评价分级 烃源岩分级 极好 好 S1+S2（mg/g岩石） ＞20 6~20 CP （%） ＞1.66 0.5~1.66
国内外目前对泥质源岩看法基本一致，均认为用有 机碳表示约为0.4~0.6%。而对于碳酸盐岩源岩则标准 不一，但碳酸盐岩有机碳含量的下限标准比泥质岩低的 观点目前已被广泛接受。
2．氯仿沥青“A”和总烃含量
氯仿沥青“ A” 是指岩石中可溶于氯仿的有机质的总称， 约占岩石中有机质的2~15%。 氯仿沥青“A”是一种混合物，根据它们对不同溶剂有选 择性溶解的特点，可以用柱色层法等将其分离成饱和烃、 芳香烃、非烃 ( 胶质 ) 和沥青质等族组分，其中饱和烃和芳 香烃在岩石中的含量和称为总烃含量。
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 深成阶段未期 Ⅰ 1.25 1.20 干酪根类型 Ⅱ 1.34 1.19 Ⅲ 1.48 1.18 煤 1.57 1.12
现代运移学说认为烃源岩中形成的烃类必须在满足 了岩石本身吸附容量以后才能有效的排驱出去，所以烃 源岩存在一个有机质丰度的下限值。
干酪根H/C原子比与I1460cm-1/I1600cm-1关系图（黄第藩等，1987）
干酪根类型指标的相应关系（胡见义等，1992）
类型 参数 干酪根的元素组成(H/C) 干酪根稳定碳同位素(δ 氢指数 IH (mgHC/gCorg ) 红外光谱吸收 强度比(cm) 热 解
13
标准腐殖 型 Ⅲ2 <0.8 -20.0~
我国中新生代主要含油 气盆地烃源岩 氯仿沥青“A”含量频率 图（尚慧云等，1983）
我国中、新生代烃源岩总烃含量统计表明，好的烃源岩 一般为 0.1% ，较好的不低于 0.05% ，低于 0.01% 的为 非烃源岩。应该注意的是上述两项指标受烃源岩的类型和 成熟度的影响也较大，尤其是成熟度，未成熟和过成熟的 烃源岩其含量都是比较低的。总烃含量与有机碳含量的相 关图可以将烃源岩进行分级(图) 。
1．热解法
热解分析所得出的类型的参数：
①类型指数It=S2/S3；
②氢指数IH(mg烃/g有机碳)=S2×100/有机碳 ③氧指数 IO(mg 二氧化碳 /g 有机碳 )=S3×100/ 有机碳。 研究表明IH与H/C原子比，IO与O/C原子比之间存在 着 良 好 的 相 关 性 ， 因 此 可 以 用 这 两 个 指 数 绘 制 Von Krevelen图，图上显示了与元素原子比图相似的类型分 布。邬立言等人通过万余块样品的热解分析，提出了陆 相盆地有机质类型的划分标准(表)。
含腐泥的 腐殖型Ⅲ1 0.8~1.0
中间型或 混合型Ⅱ 1.0~1.3
含腐殖的 腐泥型Ⅰ2 1.3~1.5
标准腐 泥型 Ⅰ1 >1.5
C‰)
-24.5~ -26.0
70~150 (0.5~2.5) 130~250 0.4~0.9 0.25~0.45 4.0~5.0
-26.0~ -27.5
烃源岩评价和油源对比
第一节 烃源岩研究与评价
烃源岩的研究与评价是油气地球化学理论在油气勘探 实践中应用的主要方面之一。从地球化学角度讲烃源岩是 指具备了生油气条件，已经生成并能排出具有工业价值油、 气的岩石。 从岩石学观点看，烃源岩可以分为两类，一类是粘土 质岩石，另一类是碳酸盐岩。一个地区(盆地)或层系的含 油远景如何，首先就取决于烃源岩的生烃潜力，所以烃源 岩研究的主要任务就是确定目的层系的生烃潜力。
10000 油浸或污染 C15+烃（×10-6）
1000
பைடு நூலகம்
100 非烃 源岩 10 生气岩
0.10
1.0 有机碳（%）
10
烃源岩评价图（王启军等，1988）
3．岩石热解分析及生烃潜力
（1）岩石评价仪（Rock-Eval）及其分析原理 由法国石油研究院Espitalie和Tissot等人设计的。 是井场用快速热解生油岩有机质或干酪根的一 种仪器， 它的特点是小巧、快速、经济。 Rock-Eval可从320℃-550℃加热，使可降解成油气 的有机质全部降解，研究热解产物可得到三个峰：
利用Kc还可以估算排烃系数=1-1/ Kc
由(2)式得：
Ks
(S1 S 2 ) 原 (S1 S 2 ) 残
因为 (S1+S2)原/C原有=(S1+S2)残/C残有
Ks=C原有/C残有
C原有 C残 C原 C原有 / C原 C原 C残有 C原 C残 C残有 / C残 C 残
氯仿沥青“A”和总烃含量不仅可以反映有机质的丰度和 有机质向石油转化的程度。因此以有机碳含量为基础，结 合氯仿沥青“A”和总烃含量，可以将有机碳含量很高，但 烃转化率并不高的碳质页岩和煤层与好的烃源岩区分开， 好的烃源岩不仅有机碳含量高而且烃转化率也较高。图 81-1为我国主要含油气盆地的386个烃源岩样品的氯仿沥青 “ A” 含量分布频率图，其众数值在 0.1% 左右，高者可达 1%，非烃源岩含量低于0.01%
不同类型干酪根热解参数表
类型 (蒂索 分类) Ⅰ Ⅱ Ⅲ S1+S2 国外 >6 2- 6 <2 国内 >20 2-20 <2 国外 IH 国内 国外 IO 国内 S2/S3 国外 国内 >20 2.5-2 0 2.5
600-9 >600 <30 <40 >5 00 450-6 250-6 40-11 00 00 30-60 2.5-5 150-4 120-2 0 50 50 <150 <120 >150 <110 <2.5
此即为原始有机碳恢复系数的计算公式。 式中D原只与母质类型有关。按照我国陆相烃源岩有机 质类型的四分法、Ⅰ型为50%-70%，Ⅱ1型为30%50%，Ⅱ2型为10-30%，Ⅲ型<10%，具体样品可根据 未成熟源岩模拟分析得到，如果无法进行模拟时，也可取 该母质的分布范围的平均值。 D残可根据热解分析测得：D残= （C残有/ C残 ）×100， D残不仅与原始有机质的类型有关，而且更受热成熟作用影 响。
2．红外吸收光谱法
红外吸收光谱的基本原 理已经在第三章中进行了 介绍，这里主要讨论分析 结果在干酪根类型评价中 的应用。 右图为不同类型干酪 根的红外光谱图。不同类 型干酪根的区别主要反映 在吸收峰的强度及相互间 的比值，这也是用红外吸 收光谱划分有机质类型的 理论依据。
Ganz和Kalkreuth(1987) 提出用脂肪烃和羧/羰基谱带强 度相对于芳烃谱带强度变化作 为描述干酪根类型和成熟度的 方法，并用这些谱带的强度比 分别定义了A、C因子： A—因子=(I2930cm-1 +I2860cm1)/(I -1 +I -1 2930cm 2860cm -1 +I1630cm ) C—因子=I1710cm-1/(I1710cm-1 +I1630cm-1) A因子—C因子图与传统的 H/C—O/C范氏图一样能清晰 地分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根及 其演化途径(图)。
1600cm-1(芳核)
有的研究者用 红外谱参数与 其它参数配合 使用划分干酪 根类型的。杨 志琼等 (1986) 用 I2930 与 热 解 S2/S3 相 关 图 划分干酪根类 型。
K2920与热解S2/S3关系类型划分图
（杨志琼等，1986）
黄递藩等 (1987) 用 I1460cm-1/I1600cm-1 与 H/C 原子比相关图 来划分干酪根类型（图），把 H/C 原子比大于 1 ，而对应 I1460cm-1/I1600cm-1 比值为 0.45 确定为Ⅰ、Ⅱ型干酪根与Ⅲ 型干酪根的分界线 。他们还研究了 H/C 原子比与 I2930cm1/I -1 1600cm 的相关系得出：Ⅰ1 、Ⅰ2 、Ⅱ、Ⅲ1 和Ⅲ2 干酪根 的参数值分别为 >3.0 、 1.5~3.0 、 0.9~1.5 、 0.4~0.9 和 <0.4。
中等
差
2~6
＜2
0.17~0.5
＜0.17
（4）有机碳含量和原始生烃潜力的恢复
热解分析方法还可以帮助恢复原始有机碳含量 和原始生烃潜力。设C原为原始有机碳，C残为残余 有机碳(分析实测值)，(S1+S2)原为原始生烃潜力， (S1+S2)残为残余生烃潜力(热解实测值)。 C原=C残×Kc (S1+S2)原=(S1+S2)残×Ks (1) (2)
其中干酪根热解 的S2峰最大值时的温 度Tmax称为热解峰温， 它与有机质成熟 度成正比。但是若S2 太小时， Tmax无意 义。
S3
干酪根热 解生烃 Tmax 捕集释出 的CO2 550℃
程序升温过程
降温过程
（2）分析结果处理和指标的应用
潜在生油量=S1+ S2 （mg/g岩石） 有效碳（%）：CP（ S1+ S2 ）×0.083（生烃潜量的 单位为mg /g,烃类中碳的平均含量为83%） 类型指数： It = S2/ S3 烃指数 IHC—(S1/TOC) mg/g有机碳 丰 度 参 数

D原 D残
Kc
即为残余生烃潜量的恢复系数计算式。
二、烃源岩有机质的类型
烃源岩中有机质的类型是其质量指标，不同类型的 有机质具有不同的生油气潜力。烃源岩有机质的类型研 究一般分两个方面：干酪根和不溶有机质的类型研究。
(一)干酪根类型研究
干酪根类型研究的常用方法有光学法、化学元素分析 法、热解法和红外光谱法等，前两种研究方法在第三章 中已经作了较为祥细的介绍，在此仅介绍后两种方法。
由(1)式得：
Kc
C原 C残

C原 / C无 C 残 / C无
（5）
由(3)、(4)式得： C无=C原—C原有=C残—C残有 （6）
代入(5)得：
C残 C残有 C原 C原有 C残有 C原有 1 D残 Kc / (1 ) /(1 ) C残 C原 C残 C原 1 D原
李 晋 超 等 (1987) 和 黄弟藩等(1987)根据不 同类型干酪根和成熟度 的红外光谱资料，用 1460cm-1( 甲基、亚甲 基 ) 、 1600cm-1( 芳核 ) 和 1710cm-1( 羰 基 ) 谱 带的吸收强度构成三角 图 ( 图 ) 。图中清晰地区 分出了干酪根的类型和 它们各自的演化途径。 从图中可以看出Ⅰ、 Ⅱ型干酪根的脂族吸收 较强，Ⅲ型干酪根则芳 香族吸收占优势。