发布时间 : 星期五 文章烃源岩的定性评价更新完毕开始阅读
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2.有机质的类型
由于不同来源、组成的有机质成烃潜力有很大的差别（第五章），因此，要客观认识烃源岩的成烃能力和性质，仅仅评价有机质的丰度是不够的，还必需对有机质的类型进行评价。有机质（干酪根）类型是衡量有机质产烃能力的参数，同时也决定了产物是以油为主，还是以气为主。有机质的类型既可以由不溶有机质的组成特征来反映，也可以由其产物－可溶有机质及其中烃类的特征来反映。
2.1据有机质（干酪根）的显微组分组成鉴别有机质的类型 不同光学方法在研究显微组分确定类型上各有特色和长处：
透射光法（transmitted light）来源于孢粉研究。它对鉴定具结构的类脂-壳质组如藻类、孢子、花粉、角质体等是很有效的。无定型有机质在投射光下没有清晰的轮廓和形状，难以分出是富氢无定型、还是贫氢无定型。
反射光法（reflected light）来源于煤岩石学研究，它既可观测生油岩的光片，他可观测干酪根的光片。对于区分腐殖型有机质十分有效，尤其可区分具一定生油气潜力的镜质组和不具备生油潜力的惰质组及沉积有机质。
荧光（fluorescent light）分析和荧光光谱对于鉴别脂质组，尤其对于区分富氢无定型和贫氢无定型具有特殊作用。此外，用荧光还可辨认出次生的脂质体-沥青渗出体，这对煤成油研究很有意义。
干酪根是各种显微组分的混合物，因此根据各种显微组分的相对比例，可将跟老根分成相应的种类。
2.2据岩石（或干酪根）的Rock-Eval热解特征划分有机质的类型
无论是元素分析还是显微组分分析都需要制备干酪根，这一过程繁杂费时，利用Rock Eval烃源岩评价仪所得到的热解三分资料可快速经济地直接利用少量岩石获得许多参数（这项分析也可以对干酪根进行），其中不少包含有烃源岩中有机质类型的信息。
由该项分析所得到直接参数有：
S1：游离烃（mgHC/g岩石），为升温过程中300℃以前热蒸发出来的已经存在于源岩中的烃类产物；
S2：裂解烃（mgHC/g岩石），为300℃~500℃升温过程有机质裂解出来的烃类产物，反映干酪根的剩余成烃潜力；
S3：（mg CO2/g岩石）有机质热解过程中CO2的含量，反映了有机质含氧量的多少；
Tmax：最大热解峰温（℃），为热解产烃速率最高时的温度，对应着S2峰的峰温。 由此可以计算得到的参数：
氢指数（HI ，mgHC/gTOC）：＝S2 /TOC； 氧指数（OI， mg CO2/gTOC）：＝S3/TOC； 烃指数（HCI ，mgHC/gTOC）：＝S1/TOC；
生烃势（文献中常称为生油潜力）： S1＋S2，（mgHC/g岩石）； 产烃指数：S1/(S1+S2) 母质类型指数：S2/S3
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不难理解，在物理意义上，氢指数、氧指数分别与H/C、O/C原子比相近。因此，对成熟度较低的源岩而言，HI能较好地反映有机质生烃能力的高低，母质类型指数也可反映有机质氢、氧的相对富集程度，因而可成为良好的判识有机质类型的指标。事实上，这些参数已成为目前油田生产实践中最常用的判识有机质类型的指标之一。图1.5为以氢指数－氧指数关系图按三类四型方案划分有机质类型的图解。黄第藩等（1984）提出的判识有机质类型的X型图解及相应的分类标准主要就是依据氢指数及母质类型指数。
2.3依据红外光谱（官能团）特征划分有机质的类型
有机质的红外谱带可以分为脂族基团、芳香基团和含氧基团三大类。依据这些基团（谱带）的强度，可以选择许多比值来表征有机质的类型。石油天然气总公司1995年颁布的行业标准中就有由红外参数判识有机质类型的方案 。（图2.2）
表1.6红外光谱陆相烃源岩有机质类型划分表（SY/T 5735-1995） 吸光度比 2920cm-1/1600cm-1 1460cm-1/1600cm-1 Ⅰ1 － － Ⅰ2 >4.3 >1.00 Ⅱ 4.3~1.6 1.00~0.40 Ⅲ1 <1.6~0.5 <0.40~0.15 Ⅲ2 <0.5 <0.15
2.4据干酪根的稳定碳同位素组成（δ13C）判识干酪根的类型
不同来源、不同环境中发育的生物具有不同的稳定碳同位素组成（δ13C）。干酪根作为生物有机质的演化产物，应该继承原始有机质的特征。因此，由干酪根的碳同位素组成应该可以反映其有机质的来源及有机质的类型。
有关碳同位素分布的研究成果表明，由于生物分馏作用（生物对轻碳同位素的选择性优先
利用），生物中的碳同位素明显较其利用的CO2偏轻；由于陆相生物所用大气碳源 (δ13C=－7‰)轻于海相生物所用海洋水中的碳源 (δ13C=0‰)，陆生植物与海洋水生生物的碳同位素值差异明显，陆生植物的δ13C分布范围为-10‰~-37‰(王大锐，2002)，典型值-24~-34‰(郑永飞，2000)；水生生物（海洋）为-4~-28%，湖生生物比海洋生物的δ13C偏负10‰左右(表2.3)。同时，同一种生物体中，类脂化合物往往比较富含轻碳同位素。
总体上讲，相同条件下，水生生物较陆生生物富集轻碳同位素，类脂化合物较其它组分富集轻碳同位素。因此，较轻的干酪根碳同位素组成一般反映较高的水生生物贡献和较多的类脂化合物含量，即对应着较好的有机质类型。表2.4列出了代表性的由干酪根的碳同位素组成鉴别干酪根类型的方案，其中第三列为1995年发布的石油行业标准。
表2.3 现代海洋、湖泊和陆地各种生物中碳同位素(δ13C，‰)(黄汝昌，1997) 环境 海相 高等植物 植物 -21.0~-30.0 -10.0~-20.0 浮游植物 植物类脂组 -30 -15~-20 -28.7~-32 -17.8~-22 藻类 -27~-32 -17~-28 浮游生物 -27.6~-32.6 -18.2~-28.5 陆相 -21.6~-26.7 -9.3~-15.8 表2.4 陆相干酪根的δ13C(‰) 与其类型的关系
三分法（王大锐，2002）
黄第藩（1991） SY/T 5735-1995 第 5 页
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典型腐泥型 -28.0~30.2 Ⅰ -27.0~29.3 Ⅱ -25.5~27.2 Ⅲ -21.0~26.0 标准腐泥型 Ⅰ1 -28.2~31.0 含腐殖腐殖型 Ⅰ2 -27.5~28.2 中间型或混合型 Ⅱ -26.0~-27.5 含腐泥的腐殖型 Ⅲ1 -24.5~-26.0 标准腐殖型 Ⅲ2 -20.0~-24.5 <-30 -30~-28.0 -28.0~-25.5 -25.5~-22.5 >-22.5
2.5据干酪根的热失重特征判识干酪根的类型
干酪根在受热过程中会发生裂解产生挥发性的产物，因此残余干酪根的重量会随着受热温度的升高而逐渐减少。热失重即是指受热前干酪根的重量－受热后干酪根的重量。不同的类型的干酪根由于产烃潜力不同，因而失重量也会不同。显然，对成熟度相近的样品，干酪根的类型越好（产烃潜力越大），相同条件下的失重量越大，即各类干酪根的热失重量顺序为I>II>III型。这三类干酪根的最大失重量分别可达到干酪根原始重量的80%,50%和30％左右。 2.6据可溶沥青的特征识别有机质类型 2.6.1氯仿沥青“A”及其族组成
氯仿沥青“A”是各种烃类和非烃类的混合物，出于研究的需要通常将其进一步分离成饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质4个族组分。不同类型干酪根所生成的氯仿沥青“A”的族组成存在一定的差异，Ⅰ型干酪根的氯仿抽提物中含有更多的饱和烃；同时，由于藻类等水生生物的正构烷烃一般以较低碳数（ 峰型特征 饱和烃特征 主峰碳 Ⅰ1 Ⅱ1 Ⅱ2 Ⅲ 后高单峰型 前高单峰前高双峰后高双峰型 型 型 前C17、前C19 C17 C19 C17 C19 C25 C27 C29 后C21、后C23 C27 C29 <40~30 3.0~1.6 >40~60 55~35 25~35 2.0~1.2 <30~20 1.6~1.0 >60~70 35~20 >35~45 1.2~0.8 <20 <1.0 >70~80 <20 >45~55 <0.8 “A”族组成 饱和烃 ％ 40～60 >3 饱/芳 非烃＋沥青质％ 20~40 5α-C27 % 5α-C29 % 5α-C27/5αC29 >55 <25 >2.0 生物标志物 5α(C27+C28+C29)=1 2.6.2氯仿沥青“A”及原油的碳同位素 第 6 页 吉林大学地球科学学院 氯仿沥青作为干酪根的演化产物，应该在一定程度上继承了先质的特征，但由于成烃反应中的碳同位素分馏作用（12C优先富集于反应产物中），氯仿沥青的碳同位素组成略轻。由于在石油从生油层向储集层运移过程中的碳同位素分馏作用和组分分馏作用，储层中聚集的石油的碳同位素组成也往往较氯仿沥青略轻。通常存在如下关系（王大锐，2002） δ13C干酪根-δ13C沥青“A”=0~1.5‰ δ13C沥青“A”-δ13C石油=0~1.5‰ 一般情况下，氯仿沥青的族组分之间存在 δ13沥青质>δ13C非烃>δ13芳烃>δ13饱和烃 如果泥岩受到运移来烃类的浸染，则δ13C干酪根与δ13C沥青“A”远背离上述关系，使得δ13C沥青“A”所应代表的母质类型信息失去意义。 2.6.3单体烃同位素组成 单体烃同位素是指原油或沥青中单一烃类化合物碳同位素。由GC-C-MS (气相色谱—氧化燃烧炉—同位素质谱)或称在线同位素分析仪完成。该技术使液态石油烃的稳定碳同位素研究与天然气中C1~C4、CO2的碳同位素分析一样，进入了分子级水平。单体烃同位素分析仪，于上世纪80年代初实现商品化，我国90年代初引入。经过20余年的发展，单体烃同位素研究已经取了长足进步，可以测定正构组分、异构组分及生物标志化合物。但总的来看，还属于新兴技术，对单体烃的地球化意义认识还不够深入，许多理论问题尚未明晰。 正构组分单体烃碳同位素有随分子量增加而变烃的趋势(鹿洪友等，2003；耿安松等，1999；谢文彦等，2004)。用正构组分的正构组分的单体烃同分布可以区分油的来源。 2.6.4据生物标记化合物分布特征判识有机质类型 关于生物标记化合物的基本概念及其地质意义，第十章已做了较为详细的介绍。饱和烃色谱(GC)、色谱—质谱(GC-MS)技术已是研究原油和岩石抽提沥青中生物标记化合物的常规手段。色谱可以提供有机质组成全貌图，色谱－质谱可对其中的细节进行分辩，二者的结合可以提供大量的信息，对于揭示石油和沥青的母质类型、演化程度、经历的次生变化及原油的混源情况有重要作用，这些信息在油—油对比、油—源对比，研究沉积环境等有很大用途。这里主要介绍它在识别母质类型方面的应用。 另一个应用更为广泛的判识有机质类型的生标指标是依据C27、C28、C29甾烷的相对组成，它可以区分不同源岩的石油或相同源岩不同有机相的原油(Peters and Moldowan，1995)，这主要是基于它们在来源上存在差异。C27甾烷主要来源于水生生物，而C29甾烷则主要来源于高等植物。这对我国陆相盆地可能更适用。而对海相生油，尤其是高等植物尚未大量出现的泥盆纪以前的海相原油中也存在丰富的C29甾烷则不好解释(Peters and Moldowan，1995)。针对我国的情况曾宪章等(1989)提出ααα20R-C27、C28、C29三种生物构型甾烷来区分母质类型（图2.6）。从理论上讲，使用四种异构体之和更合理。但实际上在质谱图C27、C28的(除ααα20R之外的)另外三种构型有时存在与其化合物共逸现象，易受干扰。生物构型的C27、C28、C29甾烷具有相同的热演化速率，这使它们的相对含量不受或很少受成熟度的影响，故能够反映原始母质中C27、C28、C29甾烷的比例， 第 7 页