有效烃源岩的识别与控制因素
摘要：有效烃源岩的研究是油气勘探中首先必须要解决的首要问题，然而目前烃源岩识别及其生烃潜力估算还存在一些问题，为了正确对盆地或凹陷的有效烃源岩进行识别，本文从有效烃源岩的定义出发，介绍了有效烃源岩的识别方法，阐述了它的发育环境和保存条件，探讨了有效烃源岩在油气藏形成和保存方面的重要意义，阐述了研究过程中应注意的问题。
关键词：有效烃源岩；识别标志；控制因素
1、有效烃源岩的定义
烃源岩是油气形成的物质基础，也是石油勘探过程中首先必须研究的问题。
随着研究的深入，石油地质学家在烃源岩基础上进一步识别出了有效烃源岩。
有效烃源岩是指既有油气生成又有油气排除的岩石，它在某种程度上控制着盆地内油气藏的分布[1]。
必须强调的是，它们生成和排出的烃类应足以形成商业性油气藏[2]，否则有效烃源岩的定义将难以在生产实践中应用。
可见，有效烃源岩的评价标准必须与勘探实践相结合。
2、有效烃源岩的识别
如何判断一个地区的烃源岩是否为有效烃源岩，或者如何让从大范围的烃源岩中识别出有效烃源岩，通过多年的研究地质学家总结了一些具体方法，概括起来，主要是地质手段和数值模拟，具体研究时是这两种手段的结合。
有效烃源岩的识别主要从以下几个方面入手[3]：2.1、烃源岩发育的规模
烃源岩发育规模包括两个方面，一是平面上的烃源岩展布情况，一是剖面上烃源岩厚度。
这两方面受当时沉积期水体发育的控制。
中国东部中新生代盆地包括断陷和拗陷两类。
断陷以渤海湾盆地为主，拗陷以松辽盆地为主。
渤海湾盆地在断陷时期，湖盆大多为不对称箕状。
陡坡一侧水体深，沉积厚度达，是有效烃源岩发育部位；缓坡区域水体相对浅，烃源岩一般发育规模小。
松辽盆地是典型大型拗陷盆地，湖盆面积大，沉降中心和沉积中心一致。
在沉积期内烃源岩大规模发育，面积广，厚度大，构成了大庆油田巨大的物质基础。
总的来说，水体的发育影响着烃源岩的发育规模。
2.2烃源岩的排烃能力
在确定了有效烃源岩的规模后，还必须考虑它的排烃能力。
一个地区的烃源岩规模大，
但如果排烃能力小的话，肯定不是有效烃源岩[4]。
目前在烃源岩评价过程中，有效排烃能力是必须考虑的。
王捷，陈发景提出，如果一个地区烃源岩层渗透率小，排烃动力不足油气，不能完全排出源岩，只有与储层接触的一定距离内的生油层中的烃类才能排驱出来。
2.3有机地球化学参数
2.3.1有机质的丰度：岩石中有机质的数量直接决定着烃类的生成量，因此，精确测定岩石中的有机质数量是评价烃源岩的关键。
主要指标包括有机碳含量、氯仿沥青“A”、总烃和生烃潜量4项。
有机碳是岩石中的可溶有机质和不溶于干酪根的碳含量，分布受岩性和岩相带控制。
在陆相湖盆中，一般认为有机碳含量>0.5就可以是有效烃源岩；氯仿沥青“A”是岩石中的可溶有机质，由饱和烃、芳烃、非烃和沥青质组成。
在陆相盆地中，一般认为氯仿沥青“A”>0.15就可以是有效烃源岩；总烃（HC）是氯仿沥青“A”中饱和烃和芳香烃之和；生烃潜量是指运移后剩余的自由可溶烃以及胶质、沥青质和干酪根在热降解过程中的热降解烃总和。
有效烃源岩的生烃潜量应该>5kg/t。
2.3.2有机质的类型和成熟度
虽然国内外目前用来进行烃源岩有机质类型划分的方法很多，但都是通过分析岩石中可溶有机质的组成和不溶有机质（干酪根）的结构和组成来实现的，常见的分析方法及其特点如下：
（1）用Rock Eval热讲解分析方法直接测定出岩石中的吸附烃、干酪根热解烃和二氧化碳等含氧挥发组分的含量以及相应的温度，并根据有机碳含量算出其氢指数和氧指数，从而确定其有机质类型，该方法快速、简单、成本较低，但准确率比较低。
（2）用元素分析测定干酪根的元素组成，计算出干酪根的H/C原子比和O/C原子比，将相应的数据投在标准的范-克罗维纶坐标图上，即可确定其有机质的类型，该方法的准确率较高，但对高成熟生活岩有机质类型的确定比较困难。
（3）用有机岩石学方法在显微镜下直观地鉴定源岩中有机质的显微组成特征，划分源岩类型。
（4）根据岩石中可溶有机质的组成特征来划分有机质类型。
（5）根据特征的具有成因标志的生物标志化合物的相对含量来确定烃源岩的有机质类型。
上述方法都是近几十年以来精确的有机地球化学分析测试技术发展起来以后才逐渐建立起来的。
但上述各种方法在确定烃源岩的有机质类型时都有各自的优点和不足之处。
而今年来由于油气勘探工作日趋复杂化，用某一单一的方法来确定有机质的类型已不大可能，因
此，通常是将上述各种方法综合起来，相互取长补短，来确定烃源岩的有机质类型。
另外在确定烃源岩的有机质时，干酪根的X光衍射、红外光谱特征及碳同位素组成特征等都可以作为定型的辅导手段[5]（表1）。
表1 常用干酪根类型与指标间的对应关系
烃源岩中有机质的成熟度研究是研究现代烃源岩研究的三大要素之一，尽管近几年来未熟油理论和低熟油理论的兴起和发展，对传统的“石油深成说”提出了挑战。
但许多研究表明，在影响烃类生成的诸因素中，有机质的成熟作用仍然是最重要的因素之一。
从近几年来国外勘探成功率的统计结果来看，在有机质成熟带找油的成功率可达25%—50%，在不成熟带则为2.5%-5%，而在过成熟带找到的主要是气。
2.3.3岩石生物标志化合物
湖盆发育的不同阶段，由于有机质来源、保存条件和水体的变化，造成烃源岩中生物标志化合物也存在着变化，因此，可以借助这些标志，反映有效烃源岩的存在。
2.3.4实验方法
国内外很多学者对烃源岩的生烃和排烃过程做了很多模拟实验，也取得了一些结果。
王新等采用高压模拟方法尝试模拟烃源岩初始运移量[4]，张守春等人尝试利用单一地质地质因素模拟烃源岩生烃和排烃过程，美国Lewan用加水模拟实验方法试图确定生烃率和排烃率[5]。
金强2001年设计了一种专门模拟装置，对同一岩性不同有机质含量的烃源岩生烃和排烃进行了模拟[6]。
但是模拟实验也存在一些不足，比如陆相湖盆烃源岩发育的不均质性，烃源岩数量不能弥补质量的缺陷（有机质丰度）,以及模拟实验不精确。
因此，在模拟过程中必须把地质观测和数值模拟结合起来[7]。
3、有效烃源岩形成的控制因素
研究已经证明，有效烃源岩的形成，和许多因素相关，如原始生产率、古水深、异地有机质供应、沉积速率、底水的含氧量等。
沉积有机质只有在缺氧条件下才能保存下来，高水位体系域的深湖相最有利于有效烃源岩的发育[8]。
3.1古构造和气候
古构造和气候变化是控制湖相烃源岩沉积的2个主要因素。
构造运动和断裂活动控制着盆地古地理面貌，决定着盆地蓄水空间的形成与消亡。
而气候的变化控制着降水量、蒸发水量，从而控制着河水的注入及沉积物的供应，并进一步影响着湖盆面的变化[9]。
3.2高生物产率和缺氧环境
高生物产率和缺氧环境是形成有效烃源岩和优质烃源岩的必要条件[10]。
优质烃源岩的形成与湖盆咸化作用或超盐度环境有关。
咸化湖泊分层结构的稳定性导致缺氧水体与表层高生物产率水体在垂向上出现叠置区，形成有利于有机质沉积和保存的最佳环境，从而导致优质烃源岩的形成（如东非裂谷带中的基伍湖渗水部位沉积物TOC值可达17.5%，而且藻类占有机质的75%左右）。
3.3事件性因素
水下火山湓溢—喷流活动是断陷盆地主力生油岩形成的有利因素，岩浆、火山活动的高温无机气液对有机质成烃具有加氢催化等作用。
藻类勃发可产生极高的生产力，有利于优质烃源岩的形成，现代海洋中藻类勃发的研究也证明了这一点。
3.4沉积相
在湖盆演化的不同时期，随着湖盆类型的不同，其沉积物和烃源岩表现出一定的差异。
而在湖盆演化的同一时期，在湖盆的不同位置，由于湖盆古地形、水深、物源供应等地不同，也会造成烃源岩发育的差异性。
借助于沉积相研究，可逐一分析湖盆演化不同阶段烃源岩的平面展布情况。
3.5水体发育和有利岩相带控制有效烃源岩展布范围
水体发育情况对有效烃源岩存在至关重要。
在层序格架中，高水位体系域最有利于有效烃源岩的形成。
但是同一高位体系域，不同沉积相带上的有效烃源岩分布式不同的，它还受到物源供给，水体深浅等沉积环境的差异控制。
一般来说有效烃源岩都是高水域体系域的深湖相沉积物，但是在高水位浅湖环境下形成的却只能是一般烃源岩甚至无效烃源岩。
高水位之后的缓慢湖退过程中往往也能发育厚度较大，分布稳定的有效烃源岩。
一般低水位体系域水体比较动荡，即使是半深湖—深湖环境，砂岩含量也可能较高，有机质含量相对较低，不会存在有效烃源岩[11]，。
4、结论
（1）有效烃源岩的识别是一项综合多学科的系统研究，必须结合各地区的实际地质情况。
（2）古构造和气候、高生物产率和缺氧环境、沉积相等因素对有效烃源岩的形成发育起着控制作用。
（3）虽然有效烃源岩的研究取得了很大进展，但是目前情况来看，还存在一些问题：如原型盆地和残留盆地有效烃源岩判定时的下限值不同；湖相盆地和碳酸盐烃源岩下限值不同；初次生烃和二次生烃的有效烃源岩差异等，所以我们对烃源岩的研究将要从更微观的方面入手，认识烃源岩的微观性质。
