第3章 烃源岩地球化学特征
第3章 烃源岩地球化学特征
3.1 烃源岩生烃潜力
烃源岩是指含有有机质的、在埋藏过程中既有油气生产、又有油气排出的沉积岩，如果生成和排出的烃类足以形成商业性油气聚集，则称之为有效烃源岩。
根据有机质沉积埋藏堆积特征和泥岩成岩作用结果，一般把泥岩中的暗色泥岩，即灰色泥岩和深灰色泥岩，统计为烃源岩。
根据沙河街组资料统计，平面上，烃源岩主要发育在上古林—高沙岭一驴驹河一带，增福台地区和沈青庄地区(沙三后期)。剖面上，沙三期和沙一中期和晚期烃源岩相对较为发育，而沙二期沙岩相对较发育。 3.1.1 有机质丰度
据England等(1987) [16]研究，只有烃源岩中50%的孔隙为石油所润湿时，烃才能从源岩中排出。由此可见，有机质丰度是烃源岩生烃和排烃的物质基础，不仅直接决定其油气生成的数量，而且也影响其排出油气的潜力。
油气地球化学研究和油气勘探实践表明，表征有机质丰度的指标有残余有机碳含量(TOC，%)、氯仿沥青“A”含量(EOM，%)、总烃含量(HC，mg/g)、岩石热解生烃潜量(S1+S2，mg/g)等。
由于有机质在热演化过程中所生成的油气只有在满足岩石本身吸附的需要后，才可能向外运移，因而，烃源岩有机质丰度的下限值一直是人们关注的问题，不同学者提出不同的烃源岩有机质丰度评价标准[17~23],下表为我国目前较为通用的陆相泥质烃源岩有机质丰度评价标准。 （1）有机碳
根据每个区间当中不同层系对应有机碳的含量大小比较，对板桥凹陷574个样本进行有机碳含量分析（图3-1）表明， 在>2.0区间当中，沙一下段有机碳含量最高，基本上在这一区间当中是其他层系对应的3-14倍以上；在1.0-2.0区间当中，含量最高的则是沙一中段，在0.6-1.0以及0.4-0.6这两个区间当中，含量最高的均为沙一上段，而在最后<0.4区间当中，含量最高的则为沙二段。
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表3-1 我国陆相泥质烃源岩有机质丰度评价标准(引自黄第藩，1984） 项目 岩相 淡水—半咸水 咸水—超咸水 最好油源岩 深湖相 >2.0 >0.8 好油源岩 深湖—半深湖相 > 1.0~2.0 > 0.6~0.8 > 0.100~0.200 > 500~1000 >6~20 中等油源岩 半深湖—浅湖相 >0.6~1.0 >0.4~0.6 差油源岩 浅湖—滨湖相 0.4~0.6 0.2~0.4 非油源岩 河流相 <0.4 <0.2 < 0.015 < 100 有机碳含量(TOC，%) 氯仿沥青“A”含量(EOM，%) >0.200 总烃含量(HC，10-6) 产烃潜能(S1+S2，mg/g) >1000 >20 >0.050~0.100 0.015~0.050 >200~500 2~6 100~200 < 2 以上结果初步表明，在沙河街组不同层位当中，沙一下段有机质含量最高，沙一中段仅次之，沙一上段有机质含量中等偏差，沙二段有机质含量较差，而沙三段有机质含量最低。大小顺序大致为：Es1下>Es1中>Es1上>Es2>Es3。 （2）生烃潜力
当然，依据生烃潜力来判断不同层系地层有机质丰度的方式也是很好的（图3-2），在>20区间当中，沙一下段最高，在6-20区间当中，沙二段最高，在2-6区间当中，沙一中段与沙三段生烃潜能均衡，而在<2的区间当中，沙一上段最高，由此大致可以判断，沙一下段生烃潜能最大，沙一上段生烃潜能最差，沙二段生烃潜能次于沙一下段，之后依次是沙一中段，然后是沙三段。顺序大致为：Es1下>Es2>Es1中>Es3>Es1上。
图3-1 板桥凹陷沙河街组各段有机碳含量频率柱状分布图
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图3-2 板桥凹陷沙河街组各段生烃潜能频率柱状分布图
（3）氯仿沥青“A”
岩石中有机碳含量反映的是总有机质的丰度，而氯仿沥青“A”含量反映的是可溶有机质的丰度。同时，它也反映了有机质向石油转化的程度，但当有机质的成熟度过高时，烃源岩中可溶有机质的含量即氯仿沥青“A”含量也会降低，因为这部分残留的可溶有机质也会进一步转化为烃类而排出源岩。
沙一段样本共有8个，氯仿沥青“A”含量变化范围在0.036%~0.4%之间，沙三段样本数则为15个，变化范围则分布在0.028%~0.307%之间，所有样本的含量均在0.015%~0.2%之间，至于非烃源岩等级区间(<0.015%)当中，则没有样本可以反映出来，很明显看出，无论是在哪一个分级段中，沙三段的含量始终大于沙一段的含量，并且在中等油源岩等级当中，含量又普遍高于好油源岩的等级含量（图3-4）。
对于氯仿沥青“A”超过0.1%的样本，沙一段有6个，占总数24%；沙三段则有10个，占总数40%。
图3-4 板桥凹陷沙河街组烃源岩氯仿沥青“A”含量统计直方图
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3.1.2 有机质类型 （1）显微组分法
有机质类型是衡量烃源岩的质量指标，不同类型的有机质有不同的生烃潜力且形成的产物也不同，生油门限值和生烃过程也有一定差别。评价有机质类型一般从不溶有机质和可溶有机质两方面进行。由于干酪根是沉积有机质的主体部分，它的类型可以代表有机质的类型。有机质类型一般通过干酪根元素分析、干酪根镜下鉴定、烃源岩热解、可溶组分演化及生物标志化合物等参数确定。
用光学显微镜可以直接观测到干酪根的有机碎片，它是研究干酪根最直接的方法之一，利用显微镜透射光，根据干酪根的透光色、形态及结构特征，可将干酪根划分为腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组等显微组分。
一般而言，在成熟度一致的前提下，腐泥组生油潜力最大，其次是壳质组，镜质组，惰质组基本上无生油潜力，仅仅提供少量热解干气。
干酪根主要是由C、H、O三种元素构成的复杂有机混合物，根据分析所得的33个样品中H/C、O/C之后，将样品在维伦图中投点（图3-5），基本上大多数样品点都位于II2型区域内，少数位于II1以及I型区域内。
图3-5 研究区干酪根类型划分图
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（2）T值法
干酪根生烃潜力大小与上述几段中提到的四种组分含量的关系可由下列公式3-1(T值法)来确定：
T?腐泥组含量??100??壳质组含量??50??镜质组含量???75??惰质组含量???100? (3-1)
100同样按照氯仿沥青“A”处理的方式，我们统一沙一段岩层，与沙三段作比较，来分析烃源岩显微组分划分，镜下划分依据如表3-2所示：
表3-2 干酪根镜下鉴定分类标准 指标 类型 I II1 II2 III 相对含量法 腐泥组+壳质组(%) >90 65-90 25-65 <25 镜质组(%) <10 10-35 35-75 >75 T值法 (%) >80 40-80 0-40 <0 对板桥凹陷沙一段及沙三段136个样本利用相对含量统计，统计结果如下： 沙一段(76个)样品中I型、II1型、II2型、III型分别占4%、12%、18%、22%； 沙三段(60个)样品中没有I型，其II1型、II2型、III型分别占0%、16%、18%、10%。 类型统计分布图如下所示（图3-6）：
图3-6 板桥凹陷烃源岩显微组分划分干酪根类型统计直方图
（3）热解法
热解法，即利用镜质体反射率R0与氢指数HI的相对关系[24]，来判断有机质的类型。根据140个热解样本(基本均为沙一段)进行分析，从图中可以看出基本上绝大多数点都
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