第四章 烃源岩及其地球化学研究

4. 正烷烃
第四章 石油和天然气的形成
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（OPE）。
随着有机质成熟度的 增加，CPI值和 OEP值愈 接近1，并趋于稳定。
第四章 石油和天然气的形成
5.甾族化合物
对于非环状体系，与手征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，反时针方向排列时，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。
第四章 石油和天然气的形成
环状体系 中就以 α 或 β 表示基团位置，当手征中 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）。
2920／ 1600
δ13C(‰)
HI(岩石热解)
第四章 石油和天然气的形成
2-可溶沥青有机质的类型 a.正构烷烃
第四章 石油和天然气的形成
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。
第四章 石油和天然气的形成
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ββC29/（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。
镜质体反射率
< 0．5
0．5～1．3
1．3～1．5
1．5～2．0
> 2．0
I类
< 437
437～460
450～465
460～490
> 490
Tmax
11类
< 435
435～455
447～460
455～490
> 490
Ⅲ类
< 432
432～460
445～470
460～505
> 505
第四章 石油和天然气的形成
生油层研究：地质研究和地球化学研究
第四章 石油和天然气的形成
二、生油层的地质研究
——岩性、岩相、厚度及分布范围
生油岩的岩石类型： 泥质岩类：泥岩、页岩、粘土岩等； 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。
第四章 石油和天然气的形成
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。
第四章 石油和天然气的形成
第五节 生油层层研究与油源对比
烃源岩：指富含有机质能生成并提供工 业数量油气的岩石。 生油岩：只提供工业数量的石油的岩石。 生气母岩或气源岩：如果只提供工业数量的 天然气的岩石。
第四章 石油和天然气的形成 生油层：由生油岩组成的地层。
生油层系：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。
岩性特征是确定生油岩最简便、最
直观的标志。
第四章 石油和天然气的形成 沉积环境或岩相：一般在利于生物大量繁
殖、保存，且利于生油岩发育的环境最有利。 这样的环境只有深水和半深水湖相及浅海相， 沼泽相则主要为成煤环境。
生油层的厚度及分布：分布面积越大，厚度越大，
有机质的总量越大，则生烃量越大。但单层厚度很大的块 状泥岩因往往欠压实，产生超压，会抑制生烃能力，不利 于排烃。粘土岩层厚30~40m，砂层单层厚10~15m，二者显 略等厚互层的地区，生储岩接触面积大，最利于石油的生 成与聚集。
＞50
＞800 ＜40 ＞3.0 ＞1.20 海生、湖生
10－50
800－500 60－40 ＞3.0 1.20－0.45 陆生 油气 ＜150 150－50 ＜0.4 ＜0.25 陆生
＜10
红外光谱 分析
陆生强氧化 或再循环无油、少量气
以油、油页岩、藻煤和残植 煤为主
以气和腐植煤为主
第四章 石油和天然气的形成
第四章 石油和天然气的形成
３、总烃（HC）含量
总烃为沥青“A”中的饱和烃+芳香烃含量。
第四章 石油和天然气的形成
生油层类别 项目 岩相 干酪根类型 H／C 有机碳含量(％) 氯仿沥青“A”（％) 总烃含量(ppm) 总烃／有机碳(％) 好生油层 深湖一半深湖相 腐泥型 1.7～1.3 3.5～1.0 > 0.12 >500 >6 中等生油层 半深湖一浅湖相 中 间型 1.3—1.0 1.0～0.6 0.12～0.06 500～250 6— 3 差生油层 浅湖一滨湖相 腐殖型 1.0～0.5 0.6～0.4 0.06～0.01 250～100 3～ 1 非生油层 河流相 腐殖型 1.0～0.5 < 0.4 < 0.01 <100 <1
第四章 石油和天然气的形成
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。
第四章 石油和天然气的形成
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。
第四章 石油和天然气的形成
b. 甾萜烷
第四章 石油和天然气的形成
C27甾 烷主 要来 自浮 游生 物
C29甾 烷主要 来自陆 源高等 植物
第四章 石油和天然气的形成
孙虎—前磨头地区源岩三种甾烷组成的三角图
第四章 石油和天然气的形成
（三）有机质的成熟度
——盆地中有机质热演化程度
干酪根的类型不同其各成熟阶段Ro值也有一定差别
第四章 石油和天然气的形成
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。
第四章 石油和天然气的形成
3. 岩石热解法
第四章 石油和天然气的形成
我国生油岩的Tmax范围(邬立言，1986)
成熟度指标 未成熟 生油 凝析油 湿气 干气
其它干酪根分类（中国陆相）
标准腐殖型 Ⅲ2 H／C 0／ C 红 外 1460／ 1600 < 0.8 > 0.30 < 0.20 < 0.65 > -22.5 < 65 含腐泥腐殖型 Ⅲ1 0.8—1.0 0.30～0.25 0.20～0.35 0.65～1.25 -22.5～ -25.5 65～260 腐殖腐泥型 Ⅱ 1.0—1.3 0.25～0.15 0.35～0.80 1.25～3.25 -25.5～ -28 260～475 含腐殖腐泥型 I2 1.3～1.5 0.15～0.10 > 0.80 > 3.25 < -28 > 475 标准腐泥型 I1 > 1.5 < 0.10 ／ ／ ／ ／
差 非 非 中
级别
差 非 差 差 中 差
沙四段
好
差
中
中
中
第四章 石油和天然气的形成
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
(％ )
> 3．0
3．0～1．5
1．5～0．75
< 0．75
A
(％ )
> 0．06
0．06～0．03
0．03～0．015
< 0．015
第四章 石油和天然气的形成
1000
Ⅰ
前磨头沙三段 前磨头沙四段
800
I H,mg / g
600
Ⅱ1
400
Ⅱ 2
200
Ⅲ
0 0 100 200 I O, mg / g 300 400
前磨头地区源岩氢指数与氧指数
第四章 石油和天然气的形成
烃源岩中的干酪根分类(据陈荣书，1989，补充)
孢粉学分类 显微组分 煤岩学分 类 藻 质 絮 质 壳 质 组 孢 粉 角质体 树脂体 木栓体 草 质 木 质 镜质组 结构镜质体 无结构镜质体 腐植型（Ⅲ） 腐植型（Ⅲ） 1.0－0.70 0.3－0.2 ＜2 煤 质 情质组 丝质体 微粒体 巩膜体 残余型（Ⅳ） 煤质型（Ⅳ） 0.60－0.50 0.3－0.25 ＜2
组成有机质的元素中C最多、最稳定，可反映有 机质数量。 实测Toc是烃源岩中油气生成后，残留下来碳含 量，又称残余（剩余）有机碳。 有机碳≠有机质。 一般：剩余有机质＝有机系数×剩余有机碳 有机系数为1.22或1.33
第四章 石油和天然气的形成
2.氯仿沥青“A”
氯仿沥青“ A” 是指岩石中可抽提的有机质含量 . 与有机质丰度、类型、成熟度有关。
（1）镜质组反射率（R0） 镜质组是一组富氧的显微组份，由泥炭成因有关的腐 殖质组成，具镜煤（或煤素质）特征，其结构为以芳香烃 为核，常有不同的支链烷基。在热演化过程中，链烷热解 析出，芳环稠合，出现微片状结构，芳环片间距逐渐缩小， 致使反射率增大，透射率减小，颜色变暗，这是一种不可 逆反应。镜质组反射率与成岩作用关系密切相关，热变质 作用愈深，镜质组反射率愈大。