1-生物标志物1

油藏地球化学
石油大学：任拥军
二00七年四月
主要内容
一、 油藏地球化学简介
二、油藏地球化学描述现状、发展趋势
三、生物标志化合物
四、同位素地球化学 五、烃源岩研究和油源对比
六、包裹体地球化学 七、石油的地球化学成因、类型 和影响因素 八、油藏地球化学的基本原理和 基础研究 九、油藏地化在油气田勘探开发 中的具体应用
原油及烃源岩样品分析流程
1.岩石中可溶有机质抽提
可溶有机质：沉积物(岩)中可以被有机溶剂淬取 (抽提)出来的吸附或残留在岩石中的有机质。
研究原油生物降解程度：成藏以后油藏进入 细菌活动带，细菌会选择性地破坏一些生物 标志物，通过检测生物标志物被细菌降解的 情况，可以确定油藏形成以后演化的历史。
生物标志化合物
第一节 基本概念
一、生物标志化合物的概念及形成 二、生物标志化合物的研究意义 三、生物标志化合物的分析
三、生物标志化合物的分析
之后许多学者根据原பைடு நூலகம்组成非均质 性（Hillebrand和Leytheauser， 1992）、地层测试（Saigal等，1992） 和高压物性资料（England和Mackenzie， 1989；England和Mackenzie，1995）、 生物标志物成熟度参数（Horstad等， 1990）研究了油藏的充注系统。这些技 术和方法大大地促进了地球化学研究向 油藏评价和油田开发领域的延伸。
Bjorфy（1985，1992，1993）把热 蒸发（即热脱附）—气相色谱—火焰离 子检测（FID）或质谱（MS）技术引进地 球化学研究领域，为油藏地球化学研究 所需要的大量样品的扫描分析创造了条 件。CHEVRON公司Kaufman等（1990）利 用原油中大量化合物的“气相色谱指 纹”，研究多薄层油藏的连通性和产量 贡献取得成效。
第一节 基本概念
一、生物标志化合物的概念及形成 二、生物标志化合物的研究意义 三、生物标志化合物的分析
一、生物标志化合物的概念及形成
生物标志化合物：是沉积物（岩）、原油、 油页岩和煤中那些来源于活的生物体，在有 机质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 息的有机化合物。
2001年侯读杰等出版了“油藏及开发地 球化学导轮”。
第二部分：研究历程、现状
长期以来，石油地球化学的主要目标是面向 油气勘探，石油地球化学家的主要研究任务是鉴 别与评价含油气盆地的烃源岩、进行油源对比、 确定区域性的有机质成熟度和热演化史、计算生 油量（乃至资源量），为区域勘探决策提供依据。 对油气藏形成规律与油气藏中流体特征的研 究则较为薄弱，因此在区域勘探阶段之后，进入 油藏评价乃至滚动勘探开发和油藏开发阶段，有 机地球化学所发挥的作用是非常有限的。
促进油藏地球化学发展的驱动力：
许多石油公司朝着更为专事采油生产企业方向 发展的结果。 80年代中期以来，由于全球范围内未经石油勘 探开发的沉积盆地日趋缩小，海洋与荒漠地区勘探 费用日益高昂，加之世界石油市场油价下跌，导致 国际石油勘探市场渐趋萎缩。世界石油工业面临着 在勘探成熟盆地如何增储上产，确保下一世纪能源 需求的问题。一些石油公司把重点从区域性油气勘 探，转向专事油田开发生产，同时又面临现有油田 如何提高采收率的问题。
1993年王培荣主要采用Rock-eval岩石热解 和薄层色谱—火焰离子检测技术，对塔里木塔中 4号构造的3口井石炭系油藏进行有机地球化学描 述的初步尝试，研究了三个油藏的油源与主要充 注方向，检测出3个“沥青质或稠油富集层”， 标志3个不同深度的古、今油水界面，从而对油 藏演化与保存史有所认识。
1994—1995年王延栋和廖永胜等，引进全 烃地球化学分析技术，进行储层烃地球化学研 究，重点进行油源和油气运聚带的研究。 1995年，梅博文、张敏等对塔里木盆地哈 2—3构造作了油藏地球化学描述，并讨论了库 车油气系统油气藏聚集史。 1996年廖永胜、王庭栋等以渤海湾盆地埕 岛油田、曲堤地垒和四川盆地磨溪气田为例开 展了“油藏地球化学”专题研究。
主要参考文献
1．钟宁宁、张枝焕，石油地球化学进展，石油工 业出版社，1998，5 2．K.E.Peters、J.M.Moldowan著，姜乃煌等译， 生物标记化合物指南，石油工业出版社，1995，11 3．王大锐，油气稳定同位素地球化学，石油工业 出版社，2000.7 4．侯读杰、张 敏等，油藏及开发地球化学导论， 石油工业出版社，2001.6
80年代初、中期，国内外石油行业中兴起油藏
描述（或油藏表征）与“储层地球化学”研究热潮，
但这两项研究的重心仍强调储层物性空间变化规律 的研究。 自1985年以来，石油地球化学家的研究焦点也
日益明显地从勘探转向采油和与油藏有关的问题。
1984年B.Durand在一篇运移研究的综述性文
章中提出了“油气藏有机地球化学”（Organic
国外学者九十年代初开始关注“烃类流体侵 位与储层成岩作用”领域的研究。 一是由于早期烃类流体侵位有利于优质储层 形成。
二是储层成岩记录有助于重构油气成藏过程。
我国的研究标志： 1996年林壬子教授等人编译了“油藏地 球化学进展” ； 1997年王铁冠教授等人编译了“油藏地 球化学”； 1997年蔡春芳等人出版了“塔里木盆地 流体—岩石相互作用研究”， 1998年林壬子教授等人主编了“油气勘 探与油藏地球化学” 。

在这个背景下，油藏地球化学应运而生。
八十年代以来，首先是西北欧的地球化学 家从北海的勘探开发过程中存在的问题入手， 结合勘探卫星油藏和服务于油田开发，率先开 展地球化学描述，研究油藏注入聚集成藏历史， 揭示油气混合成藏模式，以至进行油藏开采过 程的生产监测，改进采油工艺，从而奠定了油 藏地球化学的基础。
无机地球化学的研究重点则总是与沉积学相结合， 其焦点则总是瞄准油层质量，并且大部分无机地球化学 研究专一地涉及岩石基质，这在描述和定量评价岩石性 质方面发挥着重要的作用。
忽略了油藏流体中包含的地质学和地球化学信息，
从而忽略了对油气藏中流体的研究，这也就不可避免地 限制了无机地球化学的在油气田勘探、开发中的作用。
如果说70年代和８０年代石油地球化学的热门 话题是干酪根学说和生物标志化合物理论的话，那 么，90年代是油气成藏的地球化学机制以及油气田 开发的地球化学技术。因此这次战略转移必然带来 几个变化：
首先，主要的研究对象已经不是烃源岩而 是储集岩； 其次，不再局限于有机地球化学问题，而 是广泛地涉及到许多无机地球化学的问题； 第三，是必须采用一系列新的分析技术和 新的指标体系。
油藏地球化学是80年代中后期国际上新兴的一门 地球化学分支，也是地学与石油工程学之间的边缘 交叉学科。实际上它是传统的有机和无机地球化学 与与油藏工程、石油工程密切结合的产物。
油藏地球化学采用现代地化分析技术，结合各项 工程作业资料直接研究油藏流体（油气水）的非均 质性形成机理和分布规律及其与岩石矿物的相互作 用，探索油气充注、聚集历史与定位成藏化学机制。 在理论上它与含油气系统、油源灶和油气运移研 究接轨，在实践中，与油田勘探、油藏描述与评价、 油田开发与采油工艺等领域关系密切。
我国：“七五”中期，梅博文、殷凤祥、陈丽 华等最先开展油田水有机酸分析，研究“生油层— 储层的有机—无机相互作用”对储层物性的影响， 这也应当是油藏地球化学的研究范畴。
1992年洪志华等采用热解分析、荧光光谱、族 组成、碳同位素、元素、红外光谱、气相气谱等常 规地球化学分析技术，对塔里木盆地东河11井石炭 系储层原油进行地球化学研究，在识别油层与认识 其含油性方面取得进展。
在上述油藏地球化学的探索性研究进展 的基础上，一个主要由英国纽卡斯尔大学和 挪威奥斯陆大学的地球化学家和沉积学家等 参与的国际合作研究项目，将油藏流体地球 化学描述与成岩作用研究相结合，成功地剖 析了北海Ula油田的油藏聚集史，将油藏地球 化学研究提高到一个新的水平（Larter等， 1991）。
Geochemistry in Reservoir on Migration）。 Dahl和Speer（1986）最早注意并检测到北 海Osberg油田石蜡基原油油藏的古、今油水界面
处的焦油席，并探讨了其形成机理及其对注水采
油的影响。
England等（1987）通过Fortiers油田的地球化学 研究，首次将人们早已认识到的油藏流体非均质性现象 与成藏研究结合起来，提出了油藏充注与原油混合模式， 并首次阐明了油藏地球化学的概念，从而奠定了油藏地 球化学的理论基础。 England1990年并进一步论述了石油注入油藏后的 混合作用机理，在一篇讨论油气运聚和混合作用的文章 中除了用“油藏有机地球化学”（Organic Geochemistry of Petroleum Reservior）标题外， 在关键词中还用了“油藏地球化学”（Reservoir Geochemistry）这一术语。
油源对比:为原油及其油源岩的成因联系、油-油、 气-油、气-岩成因联系提供一系列参数 和指标。 是含油气系统、油气成藏机理研究的重要内容. 恢复沉积环境：不同环境有不同的生物组合、不 同的生物标志物，利用原油或烃 源岩中生物标志物组成特征，可 以查明烃源岩及其盆地沉积环境 特征。
油气运移提供证据:烃源岩和疏导层对油气运 移起到色层效应，利用这种效应可以追溯油 气运移路径和方向.
生 物 标 志 物 的 类 别
正构烷烃 无环类异戊二烯烷烃 二环－四环异戊二烯烷烃 藿烷系列 甾烷 芳香烃 含氮化合物、卟啉
第一节 基本概念
一、生物标志化合物的概念及形成 二、生物标志化合物的研究意义 三、生物标志化合物的分析
二、生物标志化合物的研究意义
生物标志化合物在有机质热演化过程中： 一方面在各种作用下，发生一定的结构变化， 以达到热力学上的稳定性。这些变化包括失去不 稳定的官能团，不饱和的链加氢变为饱和的结构， 发生芳构化以及异构化和分子的重排等。 结构上的“变异性”使其能够用于追溯有 机质的演化历程。 另一方面仍然保留其母体基本碳骨架 正是这种结构上的继承性使其具有标志 有机质来源及沉积环境的作用。