烃源岩评价及地球化学对比

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机碳，IH）和氧指 数（S3／有机碳， I0）与干酪根元素 组成分析能进行很 好的对比。因此， 可利用这两个指数 绘制范氏图确定烃 源岩中有机质的类 型,如图。
氢指数和氧指数确定烃源岩类型 （据Espitalie等，1974）

烃源岩中的干酪根分类




4.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 的参数如下： 1）烃源岩氯仿抽提物中组分组成特征 2）饱和烃气相色谱特征 3）色谱－质谱分析
有机质演化过程主要是一个生物化学和化学作用的过程， 影响其演化的因素很多，有温度、时间、细菌、催化剂和 压力等因素，其中起主要控制作用的因素是温度和时间。 1、温度 化学动力学定律的一级反应方程：-dc/dt=KC 速度常数k由阿氏方程求得： k=Ae-E/RT E：为活化能，与键强度成正比，同温下，E越大，反应 越慢；只有超过E值，才能反应，相应的温度为门限温度， 与有机质类型有关。 T：为绝对温度，决定其活化分子数和碰撞几率，同活化 能条件下，温度增高，速度增加。 A：为频率因子。 R：气体常数。

三、干酪根成油理论的新进展 1）、未—低成熟油的成因系指非干酪根晚期热降 解成因的各种低温早熟的非常规油气。包括在生 物甲烷生烃高峰后，在埋藏升温达到干酪根晚期 热降解大量生油之前（Ro<0.7%），经由不同生烃 机制的低温生物化学或低温化学反应生成并释放 出来的液态和气态烃。
★ 强还原咸化环境藻类成烃 ★ 盐湖相沉积有机质在低温条件下转化成烃 ★ 含煤岩系特殊的富氢显微组分早期成烃 内因：有机质类型

黄骅凹陷烃源岩元素分选图 （据卢松年，1989）
Ⅰ－腐泥型； Ⅱ1－腐殖腐泥型； Ⅱ2－腐泥腐殖型； Ⅲ－腐殖型





2、光学分析 在显微镜下对干酪根进行光学分析是从光学性质上和形貌 上把握其类型。光学分析方法包括孢粉学法和煤岩学法。 孢粉学法将其分成藻质、草质、本质和煤质。 煤岩学法是将干酪根的显微组成为壳质组、镜质组和惰质 组。
硫化氢：由火山喷发形成。
氦气：放射性气体衰变形成，岩浆中铀和钍放射性蜕变的 产物。

2、无机成因气的特征 化学组成甲烷占优势，非烃含量 较高；δ13C值大于-20‰。 3、无机成因气的分布 多分布在大断裂、岩浆体。
第四节

烃源岩及其评价
一、烃源岩的概念 烃源岩包括油源岩、气源岩和油气源岩。 Hunt（1979）对烃源岩的定义：在天然条件下曾经产生并 排出了足以形成工业性油、气聚集之烃类的细粒沉积。
Ro
Ro<0.5%
物化作用
微生物分解
主要产物
生物甲烷气 0.6%<Ro<1.3%，
成熟 阶段 高成 熟阶 段
长焰煤→瘦煤
0.5%<Ro<1.9%
热化学裂解
CH4、CO2 和重烃 1.3%<Ro<1.9%， CH4 气体
贫煤→无烟煤
Ro>1.9%
芳香核之间 的缩合为主
CH4 气体
R0 0 基质镜质体藻类体 0.4 0.3 0.1 0.2

这种大地构造环境主要分布在：

板块的边缘活动带
板块内部的裂谷、坳陷 造山带的前陆盆地、山间盆地。

陆相环境： 滨湖—沼泽区、浅湖区、半深 湖区、深湖
半深湖区、深湖:水体较深，水体表层处于 动荡回流状态，其底部水流停滞，由于水底有机 质的分解，氧气又得不到及时补充，便形成稳定 的还原环境，是有利的生油区。 这种大地构造环境主要分布在：


2、时间
对一级反应方程积分得： ln(CO/C)=kt 阿氏方程取对数：lnK=lnA*(E/R)*(1/T) k=(1/t)ln(CO/C)
上式代入下式整理得：lnt=(E/R)*(1/T)-b 反应时间的对数与反应温度成反比，表明反应温度和时间可互 补。 从以上化学定律的原理可以得出： ①有机质在反应过程中，温度起决定作用，时间有补偿作 用； ②时间的补偿是有限的，温度所产生的热量应超过活化能E。 ③压力大阻碍有机质转化，但影响不大。 因此，门限温度的高低取决于有机质类型，Ⅰ型 < Ⅱ型 < Ⅲ 型；而门限深度的大小取决于地温梯度，地温梯度高，门限深 度低。
0.2
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
0
角质体 0.4 0.2
孢子体
0 0.2 0.4
木栓体
0.1 0.3 0
沥青质体 0.6 0.2 0.4
树脂体
0.1 0.3
煤
Ⅰ
Ⅱ
1.4
1.5
生油门限
主生油带
显微组分生油模式 (程克明，1993)

四、油气生成的影响因素

二、岩相古地理环境
海相环境： 滨海、浅海大陆架、大陆坡、深海 平原 浅海大陆架:阳光、温度适宜，生物繁盛，并接 受河流搬运来的大量陆源有机质，有机质异常丰 富的聚集。有机质的大量存在，消耗水中的氧， 形成还原环境，保证了剩余有机质和新补充的有 机质免受分解破坏。大陆 架上的泻湖、海湾以及 闭塞的深海盆地等也是良好的低能还原环境，既 有利于有机质的堆积，又有利于有机质的保存， 是良好的生油区。
煤种
Ro %
褐煤 长焰煤 气煤 肥煤 焦煤 瘦煤 贫煤 无烟煤三号 无烟煤二号 无烟煤一号
<0.5 0.5--0.65 0.65--0.9 0.9--1.2 1.2--1.7 1.7--1.9 1.9--2.5 2.5--4.0 4.0--6.0 >6.0
泥炭：Ro<0.1 %
泥炭：Ro<0.2%
板块的边缘活动带 板块内部的裂谷、坳陷 造山带的前陆盆地、山间盆地。
第三节 天然气的成因类型

天然气按成因可分为四种类型： 生物成因气、油型气、 煤型气和无机成因。

一、生物成因气
1、生物成因气的形成 生物成因气是指成岩作用阶段早期，在浅层生物化学 作用带内，沉积有机质经微生物的群体发酵和合成作用形 成的天然气，主要是甲烷气及部分 CO2 和少量 N2。有时 也混有早期低温降解形成的烃气。

二、油型气
1、油型气的形成 油型气是指成油有机质在热力作用下以及油热裂解形成的 各种天然气。包括湿气（石油伴生气）、凝析气和裂解气。

2、油型气的特征 （1）化学组成：重烃含量大于5%，最高可达 40 ～ 50%
（石油和凝析气阶段）；过成熟气以甲烷为主，重
烃气一般小于2%。
（2）δ13C值：随着成熟度的增高而增大，由石
外因：局部咸化环境、较高的地温梯度
1．树脂体早期生烃 2．木栓质体早期生烃 3．细菌改造陆源有机质早期生烃 4．高等植物蜡质早期生烃 5．藻类类脂物早期生烃 6．富硫大分子有机质早期降解生烃



2）、煤成烃理论
由煤和煤系地层中的有机质，在煤化作用的同时 所形成的液态烃，称为煤成油。 1．煤的有机组成及其生烃潜力 目前研究认为煤究竟生气还是生油取决于其显微 组分，富含富氢显微组分的无定形体、藻质体及 其它壳质体的煤均有生成液态烃的潜力。一般认 为壳质组生烃潜力最大，镜质组次之，惰质组最 差。

2、煤型气的特征
（1）化学组成：重烃含量可达10%以上，甲烷 一般占70%～95%；非烃CO2 量最大，N2 次之，H2S 最少。
（2）δ13C值：一般为-41.‰ ～-24.9‰。 3、煤型气的分布 煤型气多分布在煤系地层发育区。

四、无机成因气
1、无机成因气的形成 由地壳内部、深海大断裂、深海沉积物形成，包括氮气、 二氧化碳 、硫化氢、氦气等。 氮气：高温高压条件下，含氮化合物裂解形成。 二氧化碳：碳酸盐在深埋高温或岩浆活动提供的热源下分 解形成。

（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）和可溶有机质 （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，常用的研究 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。
1.元素分析 Tissot和
Durand等根据 干酪根的元素 组成分析,利用 范氏图上H/C和 O/C原子比的演 化路线将干酪 根分为Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ型,如图3－ 30所示：

2、生物成因气的特征 （1）化学组成 甲烷含量大于98%，重烃含量 一般小于1%，少量的 N2 和CO2，为典型的干气。 （2）δ13C值 一般为 –55 ～ -90‰。

Tissot据Durand改编，1978）

3、生物成因气的分布 生物成因气的分布层位主要在白垩系 以上，埋深在地表到2000米左右。区 域上白垩系生物气主要分布在东北地 区，第三系分布在渤海湾和三水盆地， 第四系主要分布在柴达木盆地和长江 沿海地区和现代湖泊中。



2．煤成烃的地球化学特征 煤成烃一般具有饱和烃含量高、非烃和沥青质含 量低的特点。煤成烃最明显的特征是具有姥鲛烷 优势。其它特征还有高碳数峰更突出；富含三萜 烷，具明显的藿烷类和C29甾烷优势；含丰富的各 种芳香烃类。 3．煤的生烃模式 煤及煤系地层中陆源有机质有两种演化途径，向 煤演化称为煤化作用，向生液烃方向演化，称为 沥青化作用。沥青化作用结果是产生石油和天然 气，另一方面是固体残余物进行芳构化和缩聚作 用。

3.岩石热解分析 Espitalie等发展了一种快速评价烃源岩特征的热解方法， 即烃源岩评价仪，它是用岩石热解分析仪直接从岩样中测 出所含的吸附烃（S1）、干酪根热解烃（ S2）和二氧化 碳（ S3 ）与水等含氧挥发物以及相应的温度，温度可逐 步加热到550℃（图3－31）
氢指数（S2／有