油气生成与烃源岩

油气生成与烃源岩第1页/共59页3.煤型气：煤系地层中分散有机质在热演化过程中所生成的天然气。（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‰。4.无机成因气：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。化学组成甲烷占优势，非烃含量较高；δ13C值大于-20‰。

牛牛文库文档分享第2页/共59页教学目的与教学思路教学重点难点掌握烃源岩及其地球化学研究及油源对比

烃源岩有机地球化学研究、油源对比

牛牛文库文档分享第3页/共59页第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第4页/共59页一、烃源岩的定义二、生油岩的岩石类型三、生油岩的有机地球化学研究第五节生油岩及其地球化学研究

牛牛文库文档分享第5页/共59页第五节生油岩及其地球化学研究

烃源岩：指富含有机质能生成并提供工业数量油气的岩石。如果只提供工业数量的石油，称生油岩，如果只提供工业数量的天然气，称生气母岩或气源岩。

一、烃源岩的定义第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第6页/共59页

由生油岩组成的地层叫生油层。在相同的地质背景下和一定的地史阶段中形成的生油岩与非生油岩的组合称为生油层系。如果生油层系中有储集层存在——含油层系

第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第7页/共59页二、生油岩的岩石类型

泥质岩类：泥岩、页岩等；

碳酸盐岩类：泥灰岩、生物灰岩以及富含有机质的灰岩等。

泥岩和泥灰岩是石油原始物质大量赋存的场所。

第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第8页/共59页

特征：粒度细——小于0.05mm，颜色暗——黑、深灰、灰绿、灰褐色等，富含有机质，偶见原生油苗，常见分散黄铁矿等。

岩性特征是确定生油岩最简便、最直观的标志。

第二章油气成因与烃源岩岩相特征

浅海相、三角洲相和深水—半深水湖相最有利。

牛牛文库文档分享第9页/共59页生油岩及其地球化学研究研究生油岩的目的,是要解决：哪里生油、怎么生油、生油多少的问题。

一般要从有机质的丰度、类型和成熟作用等三个方面开展工作，才能对生油岩进行定性、定量评价。

牛牛文库文档分享第10页/共59页三、生油岩的有机地球化学研究

第二章油气成因与烃源岩（一）有机质的丰度

1.总有机碳（TOC）:系指岩石中残留的有机碳，即岩石中有机碳链化合物的总称，以单位重量岩石中有机碳的重量百分数表示。

牛牛文库文档分享第11页/共59页第二章油气成因与烃源岩

生油岩有机碳的下限：细粒页岩为0.4%；而碳酸盐岩可低至0.3%，甚至0.1%。咸化环境形成的泥质生油岩可降低至0.3%。

牛牛文库文档分享第12页/共59页第二章油气成因与烃源岩2.氯仿沥青“A”和总烃含量

可视为石油运移后残留下来的原石油，二者的含量同时反映了有机质向石油转化的程度。氯仿沥青“A”下限值：0.025%—0.03%；总烃下限值：0.005%—0.01%。

250～300ppmHC=50～100ppm指岩石中可抽提有机质的含量包括沥青“A”中饱和烃和芳香烃组份含量的总和

牛牛文库文档分享第13页/共59页第二章油气成因与烃源岩陆相生油层评价标准（胡见义、黄第藩，1991）

生油层类别项目好生油层中等生油层差生油层非生油层岩相深湖一半深湖相半深湖一浅湖相浅湖一滨湖相河流相干酪根类型腐泥型中间型腐殖型腐殖型H／C1.7～1.31.3—1.01.0～0.51.0～0.5有机碳含量(％)3.5～1.01.0～0.60.6～0.4<0.4氯仿沥青“A”（％)>0.120.12～0.060.06～0.01<0.01总烃含量(ppm)>500500～250250～100<100总烃／有机碳(％)>66—33～1<1

牛牛文库文档分享第14页/共59页第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第15页/共59页第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第16页/共59页第二章油气成因与烃源岩孙虎地区有机质丰度评价表地区层位有机碳氯仿沥青A总烃烃潜量级别孙虎沙三段中

差差差差差沙四段非差差非非非差孔二段非差中差中非差前磨头沙三段好中差差中中差沙四段好差中中中

牛牛文库文档分享第17页/共59页第二章油气成因与烃源岩吐哈盆地煤系泥岩有机质丰度评价标准表(据陈建平等，1993)生油岩级别好中差非C(％)>3．03．0～1．51．5～0．75<0．75A(％)>0．060．06～0．030．03～0．015<0．015HC(ppm)>300300～120120～50<50总烃/有机碳(%)>6．06．0～2．02．0～0．5<0．5

牛牛文库文档分享第18页/共59页第二章油气成因与烃源岩（二）有机质的类型标准腐殖型Ⅲ2含腐泥腐殖型Ⅲ1腐殖腐泥型Ⅱ含腐殖腐泥型I2标准腐泥型I1H／C<0.80.8—1.01.0—1.31.3～1.5>1.50／C>0.300.30～0.250.25～0.150.15～0.10<0.10红外光谱1460／1600<0.200.20～0.350.35～0.80>0.80／2920／1600<0.650.65～1.251.25～3.25>3.25／δ13C(‰)>-22.5-22.5～-25.5-25.5～-28<-28／HI(岩石热解)<6565～260260～475>475／

牛牛文库文档分享第19页/共59页

1.元素分析法孙虎—前磨头地区源岩的H/C—O/C关系图

第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第20页/共59页烃源岩中含有尚未排出的残余烃类和未生成烃类的有机质(主要是干酪根)，将粉碎的烃源岩样品在特定加热炉中的惰性气体环境中，进行程序升温，在不同温度段内，会释放出不同的物质，记录这些物质的数量，从而得到岩样热解的谱图

2.热解法

由J.Espitalie等发展了一种研究生油岩特征的热解方法，即生油岩分析仪，可以直接从岩样测出其中所含的吸附烃（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（Tmax）。

第二章油气成因与烃源岩S1—已有烃类(游离/吸附)在中等温度下的挥发量；S2—更高温时热解生成的烃和似烃化合物；S3—CO2和水这些含氧挥发物；Tmax：烃类最大生成量时的温度(峰温)。

牛牛文库文档分享第21页/共59页前磨头地区源岩氢指数与氧指数

第二章油气成因与烃源岩

干酪根的类型可由氢指数(IH=S2/有机C)和氧指数(Io=S3/有机C)来鉴定，用IH和IO作范氏图可以很清楚地辨认出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类干酪根及其演化途径。

牛牛文库文档分享第22页/共59页3．正构烷烃第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第23页/共59页

来源于陆生高等植物的有机质气相色谱图上具有高分子量的正构烷烃，其碳数范围从C10～C40，主峰碳位置在nC27、nC29和nC31。

第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第24页/共59页

来源于海相的浮游植物和藻类的有机质气相色谱图上具有中等分子量的正构烷烃，主峰碳位置在nC15和nC17，为单峰型。

如台湾新竹的上第三系原油为海相原油，南海北部湾下第三系原油为陆相原油。第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第25页/共59页

若为混合来源的有机质，正构烷烃会出现前后两个峰，即为双峰型，如美国犹英他盆地始新统沉积物。

第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第26页/共59页4.甾萜烷第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第27页/共59页第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第28页/共59页孙虎—前磨头地区源岩三种甾烷组成的三角图

第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第29页/共59页（三）有机质的成熟度

第二章油气成因与烃源岩1.镜质体反射法

牛牛文库文档分享第30页/共59页

2.孢粉和干酪根颜色法

未成熟阶段为浅黄至黄色；成熟阶段为褐黄至棕色；过成熟阶段为深棕色至黑色。第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第31页/共59页3.岩石热解法第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第32页/共59页第二章油气成因与烃源岩成熟度指标未成熟生油凝析油湿气干气镜质体反射率<0．50．5～1．31．3～1．51．5～2．0>2．0TmaxI类<437437～460450～465460～490>490II类<435435～455447～460455～490>490Ⅲ类<432432～460445～470460～505>505我国生油岩的Tmax范围(邬立言，1986)

牛牛文库文档分享第33页/共59页

4.正烷烃第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第34页/共59页第二章油气成因与烃源岩

奇偶优势比即正烷烃中奇碳分子比偶碳分子的相对浓度，它有两种表示方法，即碳优势指数（CPI）和奇偶优势指数（OEP）。

牛牛文库文档分享第35页/共59页

5.甾族化合物

第二章油气成因与烃源岩

对于非环状体系，与碳原子连接的四个基团按质量大小依次为A、B、C、D，假定观测者位于质量最小的原子或原子团D的对面，A→B→C是顺时针方向排列时，则称为R型，逆时针方向排列时，称为S型。

生物体中单一的异构化变成两种热稳定性相似的异构体的混合物，如甾族形成在C-20位置上R型和S型异构体的混合物。

牛牛文库文档分享第36页/共59页第二章油气成因与烃源岩

环状体系中就以α或β表示基团位置，当中心上的原子或原子团在环平面下边（即指向纸内）为α，用虚线表示，相反，在环平面上边（即指向纸外）为β，用实线表示。

两种构型一般具有不同的热稳定性，生物体中是低稳定型，地质体中是高稳定型，如藿烷的C-17和C-21位置上的H，由17β（H）21β（H）转化为17α（H）21β（H）。

牛牛文库文档分享第37页/共59页第二章油气成因与烃源岩

随成熟度的增大，甾烷系列中表现出S构型向S和R构型混合演化，低稳定型的ββ型向稳定型的βα型演化，常用的指标有甾烷系列中的ααα-C2920S/20（S+R）C29甾烷和ββ-C29/（ββ+αα）-C29甾烷。这些指标与沉积环境的关系密切，只能在母质类型相同时使用。

牛牛文库文档分享第38页/共59页第二章油气成因与烃源岩

ββ—C29/（ββ+αα）—C29甾烷

ααα-C2920S/20（S+R）C29甾烷

牛牛文库文档分享第39页/共59页（四）有机质的转化指标

采用氯仿沥青/有机碳、总烃/有机碳、总烃/氯仿沥青、饱和烃/芳烃、总烃/非烃等比值可以进一步了解有机质的转化率。第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第40页/共59页哪里生油，怎么生油？哪里生油？满足上述条件（有机质丰度、类型、成熟度等）的，一般为暗色、细粒沉积发育的生油凹陷，因为相对于隆起而言，其沉积性质、有机质成熟度等具有优势。怎么生油？不同类型有（无）机质，具有不同的生油、生气机理。随着分析、测试技术的提高（分子级），不同显微组分的生烃机理的刻画越来越精细。

牛牛文库文档分享第41页/共59页举例：青海湖（生烃凹陷）柴达木盆地N2－N1岩石抽提物的烷烃特征参数分布沉积类型有机碳含量

牛牛文库文档分享第42页/共59页一、油源对比的意义二、常用指标第六节油气地球化学对比

牛牛文库文档分享第43页/共59页第六节油气地球化学对比

油源对比包括油—岩、油—油、气—气、油—气—岩的对比，实际上地化对比的核心问题就是油—岩和气—岩的对比以及天然气的成因分类。第二章油气成因与烃源岩一、油源对比的意义其主要意义是：

1.查明盆地内含油层与生油层的关系，确定生储盖组合的产能及分布特征。

2.了解油气运移的方向和途径。

牛牛文库文档分享第44页/共59页某油藏中的原油生油层D生油层C生油层B生油层A原油来自某一层，还是几层的混合？以哪一层为主？对比内容：油－源（岩）、油－油、油－气、油－气－源（岩）对比等

牛牛文库文档分享第45页/共59页二、常用指标

对比的原则：性质相同的两种油气应源于同一母岩；母岩排出的石油应与母岩中残留的石油相同，实际上油气在运移过程中会受到各种因素的影响，因此，相似即同源。指标应选择在生油岩和原油中共同含有的，不受运移、热变质作用所影响的化合物。

第二章油气成因与烃源岩作为对比指标，必须满足两个条件方可使用：①在成油过程中具有很好的稳定性；②在运移过程中没有或很少有来自不同生油层的油气混杂。因此，生物标志化合物（“地球化学化石”）最符合上述条件，其次有C同位素、正构烷烃和一般环烷径。

牛牛文库文档分享第46页/共59页1.正烷烃分布曲线

第二章油气成因与烃源岩二、常用指标

牛牛文库文档分享第47页/共59页2.微量元素

常用钒和镍，V/Ni<1为陆相环境，V/Ni>1为海相环境，而且，V/Ni随年代越老，比值越小，可能由于V较Ni不稳定。第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第48页/共59页3.生物标志化合物

第二章油气成因与烃源岩

牛牛文库文档分享第49页/共59页鄂尔多斯盆地延安组、延长组类异戊二烯型烷烃对比表对比发现：

T3y原油/T3y泥岩、J1y原油/T3y泥岩>75%从而确定：两层的石油均来自延长组T3y

牛牛文库文档分享第50页/共59页第二章油气成