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第二章石油和天然气的成因2.19 油源对比的原理与常用方法1）油源对比的含义油源对比是依靠地质和地球化学证据，确定油气和烃源岩间成因联系的工作。
油(气)与源岩之间的对比、不同储层油气之间的对比。
2）油源对比的目的追索油气来源，搞清油气与源岩之间的成因联系；判断油气运移的方向、距离以及油气的次生变化；圈定可靠的油源区，确定勘探目标，指导油气的勘探和开发工作。
3）油源对比的理论依据油气是有机成因的。
来自同一烃源岩的油气有亲缘关系，化学组成上相似。
不同烃源岩生成的油气差异较大。
烃源岩中排出的油气与残留油气成熟度相似。
油气运移中，无或很少有不同烃源层的油气混合。
4）油源对比指标选择原则原油与源岩共同含有的，受运移、热变质作用影响较小的性质相对稳定的化合物。
要采用多种指标，综合分析。
5）油源对比的主要方法①应用正构烷烃分布特征进行油源对比正构烷烃的碳数分布范围、主峰碳数、碳数分布型式：受母质类型、有机质演化程度等影响。
油-岩有亲缘关系：正构烷烃分布特征具相似性。
威利斯顿盆地石油和烃源岩抽提物C15+正构烷烃对比图（Williams，1974）威利斯顿盆地石油和烃源岩抽提物C 15+正构烷烃对比图（Williams ，1974）与三套烃源岩分别具有亲缘关系的三种石油：②应用稳定碳同位素组成进行油源对比油气物质的δ13C取决于：原始有机质性质、生成环境、演化程度。
原始有机质和热演化条件相同时，油气与源岩之间的碳同位素组成可比。
若油-岩有亲源关系，δ13C：干酪根>石油；干酪根≥沥青质≥非烃≥芳烃≥饱和烃；这些组分的δ13C值延长线，应落在源岩干酪根δ13C值上及其附近。
冷湖地区原油族组成和干酪根碳同位素类型曲线对比图③应用生物标志化合物参数进行油源对比生物标志化合物（Biomarker）沉积物、原油、油页岩和煤中的某些有机化合物，在有机质热演化过程中具有一定稳定性，没有或很少发生变化，基本保存了原始生化组分的碳骨架，记载了原始生物母质特殊分子结构信息。
一、名词解释石油:(又称原油)(crude oil)：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氢化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。
石油的灰分：石油的元素组成除了碳、氢、氧、氮、硫以外，还含有几十种微量元素，石油中的微量元素就构成了石油的灰分。
组分组成：石油中的化合物对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附性能，选用不同有机溶剂和吸附剂，将石油分成若干部分，每一部分就是一个组分。
凝析气（凝析油）：当地下温度、压力超过临界条件后，由液态烃逆蒸发而形成的气体。
开采出来后，由于地表压力、温度较低，按照逆凝结规律而逆凝结为轻质油即凝析油。
固态气水合物：是在冰点附近的特殊温度和压力条件下由天然气分子和水分子结合而成的固态结晶化合物。
煤层气：煤层中所含的吸附和游离状态的天然气储集层:凡具有一定的连通孔隙，能使液体储存，并在其中渗滤的岩层，称为储集层。
绝对孔隙度：岩样中所有孔隙空间体积之和与该岩样总体积的比值。
有效孔隙度:岩样中彼此连通的超毛细管孔隙和毛细管孔隙体积与岩石总体积的百分比。
绝对渗透率:单相液体充满岩石孔隙，液体不与岩石发生任何物理化学反应，测得的渗透率称为绝对渗透率。
有效渗透率:储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。
相对渗透率:对每一相流体局部饱和时的有效渗透率与全部饱和时的绝对渗透率之比值，称为该相流体的相对渗透率。
孔隙结构:指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布以及相互关系。
流体饱和度:油、气、水在储集岩孔隙中的含量分别占总孔隙体积的百分数称为油、气、水的饱和度。
油气圈闭:适于油气聚集，形成油气藏的场所叫闭圈。
其中聚集了油气的叫油气藏闭圈。
油气藏；是相当数量的油气在单一圈闭中的聚集，在一个油气藏内具有统一的压力系统和统一的油、气、水界面，是地壳中最基本的油气聚集单元构造圈闭（油气藏）:由于地壳运动使储集层顶面发生了变形或变位而形成的圈闭，称为构造圈闭. 在其中聚集了烃类之后就称为构造油气藏。
油源对比及运移地化指标参考1.1气相色谱（GC）气相色谱广泛用于油与沥青的筛选和对比研究。
气相色谱对于有机质输入，生物降解、热熟化等次生作用是很敏感的。
1.1.1老鲛烷／植烷（Pr/Ph）Powell和Mckirdy（1973）指出，非海相源岩生成的高蜡原油和凝析油，Pr/Ph比的范围为5到11，而海相源岩生成的低蜡原油，Pr/Ph的范围只有1到3。
Pr/Ph比值会随成熟作用增加而象征性地增加(Alexander 等，1981)有些老鲛烷和植烷在成岩作用期间还可能来自除植醇以外的一些母源（ten Haven ,1987）1.1.2类异戊二烯烷烃类／正石蜡烃类在开阔水体条件下沉积岩石生成的石油，Pr／nC17 小于0.5，而源于内陆泥炭－沼泽相沉积的石油，该比值小于1。
Pr／nC17和Ph／nC18都随石油热成熟度而增加。
这比值也容易受生物降解等次生作用的影响。
通常正构石蜡烃类要先于类异戊二烯烷烃类受到喜氧菌的吞食。
1.1.3气相色谱“指纹”正构烷烃的双峰群分布，以及偏nC23至nC30的正构烷烃分布，通常与陆生高等植物腊有关。
与碳酸盐岩生油岩有关的沥青和油，通常表现为偶碳数正构烷烃优势；而与泥岩（页岩）相关的沥青和油一般表现为低于nC20的奇数碳正构烷烃优势。
正构烷烃的奇数碳优势通常见于许多源于页岩类生油岩的湖相油和海相油。
包括生物降解作用、熟化作用和运移作用在内的一些次生过程很容易改变这些化合物。
正构烷烃的双峰群分布以及偶碳数或奇碳数优势，会随着热成熟度的增加而消失。
1.1.4稳定同位素（1）相关的石油之间，成熟度差异引起同位素的变化可达2-3‰（2）碳同位素差值大于约2-3％的油，一般来说是不同油源的（3）一般来说，沥青的13C含量要比源岩干酪根低0.5-1.5‰，同理，石油要比相应的沥青低0-1.5％。
一种元素由重同位素形成的键发生断裂所需要的能量要比轻同位素形成的键要多。
这是同位素动力学效应的基础。
222 第四节 油源对比一、不同类型烃源岩的油源贡献分析（一）油源对比参数的选择1．成熟度参数甾、萜类系列化合物中αααC 29甾烷20S/(20S+20R)、C 31升藿烷22S/（22S+22R ）、芳烃化合物MPI 、MP/P 等主要受成熟度的影响，能较好地反映原油的成熟度特征。
本区无论是烃源岩还是原油αααC 29甾烷20S/(20S+20R)与C 31升藿烷22S/（22S+22R ）均具有较好的相关性（图5-4-1）。
Ts/（Ts+Tm ）与αααC 29甾烷20S/(20S+20R)、C 31升藿烷22S/（22S+22R ）的相关性并不十分显著（图5-4-2），表明Ts /（Ts+Tm ）不完全取决于成熟度，还受到其它因素的制约。
2．烃源岩热演化作用对生物标志物参数的影响为了分析烃源岩中生物标志物参数与成熟度的关系，分别对主要生物标志物参数与具代表性的两个成熟度参数[C 31升藿烷22S/（22S+22R ）、αααC 29甾烷20S/(20S+20R)]作了相关图5-4-1 烃源岩及含油砂岩抽提物中αααC 2920S/（20R ＋20S ）与C 31升藿烷22S/（22S ＋22R ）相关图图5-4-2 烃源岩中αααC 2920S/（20R ＋20S ）与Ts/(Ts+Tm)相关图性分析。
结果表明，（孕甾烷＋升孕甾烷）/αααC29甾烷、三环萜烷/藿烷、规则甾烷/藿烷、降藿烷/降莫烷等参数受成熟度影响较大（图5-4-3）；有机质热演化程度对Ts/（Ts+Tm）、（降藿烷＋降莫烷）/（藿烷＋莫烷）等参数有一定的影响（图5-4-4a、b）；伽马蜡烷/C30藿烷、Pr/Ph及C30重排藿烷/C29Ts和ααα20R甾烷C28/C29等参数受成熟度影响比较小（图5-4-4c-f），有些参数（如规则甾烷/藿烷、三环萜烷/藿烷）既与成熟度参数有相关性，又与其他参数有较好的相关性（图5-4-5、6）。
油源对比参数（指标）的选择与评价在进行油源对比时，由于仪器方面的限制，只能依靠油气的总体物理化学性质，如密度、粘度、凝固点等，这些参数获得较为简单，但它们容易受到外界次生因素的影响，以至于造成油源对比的错误。
近年来随着石油地球化学理论的深入发展以及分析试验技术的不断改进，不仅能较科学的解释油气的形成和变化规律，而且也提供了一些新的地球化学对比指标，是油源对比有了新的突破。
造成原油组成差异的原因十分复杂，那么在进行油油对比或油气族组群划分时，必须充分考虑多种地质与地球化学因素。
可以从原油的各种烃类和非烃中选择对比参数，原油中甾烷系列与萜烷系列化合物生物标志物的组成特征可以反映原油的有机质母源输入条件、沉积环境和热演化程度等，影响原油中三萜烷系列化合物的分布特征的关键因素为生源条件，并且生物标志物在原油中的分布是相对稳定的，轻度到中等程度的生物降解作用对其没有明显的影响，运移效应对大部分生物标志物参数也没有明显的影响。
因此，生物标志物参数是划分对比原油族群的最理想的参数，可以根据其指纹特征的差异对原油进行族群划分对比。
根据地质背景和对比对象的不同，可以分别采用轻烃、重烃、饱和烃、芳烃、正构烷烃和异构烷烃，以及非烃和同位素的组成等参数来进行油源对比。
下面简要的介绍一下目前广泛应用的一些对比参数，这些参数有些适于油油对比，有些适于油源对比。
1、轻烃组成对于凝析油或轻油（>50API）缺少C15+以上的烃类物质，那么利用生物标志物进行油源对比就比较苦难，那么利用轻烃对比参数可以很好的解决凝析油与烃源岩以及凝析油与稠油之间的对比。
由于这些轻烃化合物在样品采集，保存和测量时容易蒸发，使用这些参数进行油源对比时，必须给予充分注意，Nora等（2003）研究了这些轻烃化合物的不同蒸发率，为精确的应用这些轻烃参数提供了有效地方法。
①轻烃对比星图进行原油对比选择轻烃对比参数时必须满足以下两点，第一，该类化合物具有较强的抗蚀变能力；第二来自相同的烃源岩的原油之间（同一族群不同组群原油之间），该类化合物具有一定的稳定性。
油源对比的前提是源岩沥青与其对比的石油成熟度相同或相近。
进行油油对比时应注意：
所选择的参数不受生物降解和热成熟等次生过程的影响。
在许多场合下，油油对比可是只是简单的“宏观参数”，诸如气相色谱的“指纹”（如姥鲛烷/植烷）、碳或硫稳定同位素的比值，或V/Ni的含量。
轻质油和凝析油存在着特殊的对比问题。
凝析油中生物标记化合物低含量，会使得同一源岩生成的凝析油与成熟度低些的“正常”油之间的相互关系模糊不清。
再者，在运移的过程中，凝析油还会溶解成熟度较低的岩石中的生物标记化合物，污染的生物标记化合物不利于包括相关性、母源有机质输入和成熟度等方面的解释。
用于油源对比的参数主要包括：
1.非生物标志化合物参数：
（1）Pr/Ph 通常用于油源对比。
对成熟度低的样品，建议不用Pr/Ph来描述古环境。
对生油窗内的样品，高Pr/Ph比（>3.0）指示着陆源条件下陆源有机质输入，低比值（<0.6）代表缺氧的通常是超盐度环境。
对于Pr/Ph比值在0.8至2.5范围内的样品，如无确凿资料，不要把Pr/Ph比作为古环境的标志。
从原油Pr/Ph比值推测的源岩沉积条件，应与硫含量或C35升藿烷指数等其它指标一致。
如Pr/Ph<1、高硫含量（1.6%，重量）、高C35升藿烷指数是一种典型的缺氧条件。
（2）类异戊二烯烷烃类/正石蜡烷烃类之比 Pr/nC17或Ph/nC18有时也会用于油源对比，但两比值都随石油成熟度的增加而增加。
Alexander（1981）建议用（Pr+nC17）/（Ph+nC18）之比。
（3）气相色谱“指纹”正构烷烃的双峰群分布，以及偏nC23至nC30的正构烷烃分布，通常与陆生高等植物蜡有关；与碳酸盐岩生油岩相关的沥青和油，通常表现为偶碳数正构烷烃有事；而与泥岩（页岩）相关的沥青和油一般表现为低于nC20的奇碳数正构烷烃优势。
局限性：包括生物降解作用、热化作用和运移在内的一些次生过程很容易改变正构烷烃和无环类类异戊二烯烷烃。
（4）稳定同位素比值碳、硫和氢的稳定同位素组成，与生物标记化合物一起用来对沥青和原油进行分组。
稳定碳同位素类型曲线的形状和趋势,对于确定石油,沥青和干酪根之间的指纹关系,其用途与气相色谱相同（见图1）。
类型曲线的应用是基于13C在原油的不同馏分中非均匀的分布。
在相关性研究中，稳定碳同位素类型曲线的形态是一种有用的特征，可用于油-油和油-源相关性的评价。
由于包括热熟化作用、运移作用、脱沥青作用等次生作用对每一馏分的同位素成分都有影响，所以许多稳定碳同位素类型曲线的趋向是不规则的。
图1 XX稳定碳同位素类型曲线图
2.生物标记化合物参数：
（1）萜烷m/z191指纹可专用作油源对比和沉积环境研究。
应用于划分源岩及原油类型时，主要是根据m/z191质量色谱图的形态以及某些具体指标的含量。
某些生物标志化合物的存在还具有环境指示意义，如伽马蜡烷可指示超盐环境、奥利烷的存在说明地层的地质时代为白垩纪或者更年轻。
（2）升藿烷指数或分布常被用于作为一种海相沉积物在成岩作用阶段的氧化还原性指标，但也受成熟度的影响。
C35-升藿烷指数（简称升藿烷指数）即为C35/（C31至C35升藿烷）之比，一般用百分数表示。
成熟度相近的油和沥青中，与低碳数同系物相比较高丰度的C31、C34或C35升藿烷，指示着一种无有效游离氧的强还原海相沉积环境。
升藿烷的分布可用于油源对比（如图2）：
图2 XX升藿烷分布图
（3）奥利烷指数（奥利烷/C30藿烷）是经常应用的指标，对白垩系或更年轻地层中高等植物输入有很强的专属性。
Ekweozor和Telnaes(1990)提出，奥利烷比值一般从未成熟岩石中的低值，在生油窗的上部增加到一最大值，然后在更大深度保持相对稳定。
因此，不要使用奥利烷指数在未熟和成熟样品之间比较高等植物的相对输入情况。
当用成熟样品中的奥利烷解释陆源与海源的输人强度时，应补充使用其它参数。
例如，常常利用奥利烷指数对C35-升藿烷指数或对C30-甾烷指数（海相输入）作图（见图3）。
图3 XX奥利烷指数与C30藿烷指数关系图
（4）伽马蜡烷指数对超盐环境具高特效性，其在某些源于碳酸盐岩或蒸发岩的海相石油中也是丰富的（Rohrback，1983；Moldowan等，1985；Mello 等，1988a和b；Moldowan等，1992）。
尽管具高伽马蜡烷比值(如伽马蜡烷/αβ-藿烷)常能表征超盐度沉积环境，但这样的环境并不总是高伽马蜡烷比值
(Moldowan等，1985)。
根据高伽马蜡烷和其他地球化学辅助资料（如C27-C29甾烷三角图），也可以对原油进行分类。
（5）规则甾烷/17α（H）-藿烷在规则甾烷/17α（H）-藿烷比值中，规则甾烷包括C27、C28及C29ααα（20S+20R）和αββ（20S+20R）化合物，而17α（H）-藿烷包括C29至C33的假同系物（包括C31至C33的22S和22R 异构体，C29到C30化合物没有22S或22R异构体）。
不同成熟度但相关的油落在甾烷与藿烷含量坐标图中的一条曲线上，不相关的油可能落在，也可能不落在这条线上。
（6）C27-C28-C29甾烷是常用的很特征的对比指标。
常作图件是C27-C28-C29甾烷三角图，其主要用途是区分不同源岩的石油或相同源岩不同有机相的原油。
作图数据一般采用原油中通过GCMSMS分析获得的C27、C28和C29甾烷的四种主要构型：5α，14α，17α20S和20R以及5α,14β，17β20S和20R的总和。
C27-C28-C29三角图很少用来区分不同沉积环境源岩生成的油，用单芳甾类三角图来区分各种不同沉积环境来源的油会更有效(MoldoDwan等，1985)。
（7）C30甾烷指数（C30/（C27-C30）甾烷）是海相有机质输入的非常特征的标志参数，但当石油中C30甾烷的浓度低时应慎用。
C30/(C27-C30)甾烷比值与奥利烷/藿烷比值组成的图比它们之中任一个参数单独使用能更好地评价海相和陆相有机质对石油的输入(图3)。
Moldowan等(1992)利用C30/(C27-C29)甾烷比值与C34或C35/(C31-C35)升藿烷比值关系图发现低盐度到高盐度泻湖相中沉积的生油岩所生成的原油比那些开阔海相环境生油岩生成的油具有较低的C30/(C27-C30)甾烷比值。
如果原油的C30甾烷值为零，一般来说是非海相油。
（8）C27-C28-C29重排甾烷是常用的很有效的对比参数。
重排甾烷三角图所使用的指标有[C27-13β,17α(20S+20R)重排甾烷]/[C27+C28+C29-13β,17α(20R+20R)重排甾烷],以及类似的C28和C29与所有重排甾烷的比值。
所用数据通常用GCMSMS测得，它可以用来对表征油和沥青来源的关系的甾烷同系物三角图提供支持性的解释。
C27、C28和C29-重排甾烷的分布特征与甾烷差不多相同。
通常，当甾烷三角图不可靠时，就用重排甾烷三角图，反之亦然。
C27、C28、C29重排甾烷图最重要的用途是:(1)严重生物降解的油,这种油中
的甾烷已被转化,而重排甾烷保持不变；(2)一些高成熟原油和凝析油、甾烷含量较低,而重排甾烷含量则较高。
一些由贫粘土源岩生成的石油中规则甾烷含量高,由于重排甾烷含量低,而不被用于对比。
（9）重排甾烷/规则甾烷雪佛龙公司所用的重排甾烷/规则甾烷比值是通过GCMSMS分析测定C27、C28以及C29甾烷的[13β,17α(H)20S+20R]/{[5α,14α,17α(H)20S+20R]+[5α,14β,17β(H)20S+20R]}而得到的。
重排甾烷/甾烷比值普遍被用来鉴别原油是来自碳酸盐岩还是源于碎屑岩生油岩(如Mello等,1986)。
原油中低的重排甾烷/甾烷比值(m/z217)指示着缺氧,贫粘土的碳酸盐岩生油岩的存在。
高的重排甾烷/甾烷比值是原油来源于富含粘土生油岩的典型特征。
某些原油具有高重排甾烷/甾烷比值是由于高成熟度和（或）严重生物降解作用所导致的。
（10）C27-C28-C29C环单芳甾烃类作为对比指标有很强的专属性，是真核生物输入的标志。
C27-C28-C29C环单芳甾烃（MA）的三角图可表示各类型的物源输入。
原油的C27-C28-C29单芳甾类三角图所画出的不同区域代表着陆相、海相或湖相输入，尽管不同有机质的分布有所重叠(Moldowan等，1985)。
海相碳酸盐岩原油比海相页岩原油含有较高的C29-单芳甾类，虽然它们之间有较大的重叠。
陆源原油缺乏C27和C28单芳甾类。
非海相页岩单芳甾类的C28/(C28+C29)值小于0.5（Peters等，1989)。
单芳甾烃的三角图最显著的用途是鉴定来源于非海相页岩油还是海相页岩油。
海相页岩油所含的C29单芳甾烃一般比非海相原油少，一般说来，非海相源岩比海相源岩含有更多的陆相有机质。
