含油气系统课件.pptx

1、三、油气成藏理论及进展三、油气成藏理论及进展（一）石油天然气的聚集（二）石油天然气的成藏条件（三）油气的聚集成藏作用（四）含油气系统理论（五）成藏动力学系统含油气系统含油气系统在油气勘探中的应用在油气勘探中的应用含油气系统在油气勘探中的应用含油气系统在油气勘探中的应用一一 含油气系统概述含油气系统概述二二 含油气系统的研究内容含油气系统的研究内容三三 含油气系统的分类含油气系统的分类四四 含油气系统的成藏作用含油气系统的成藏作用Processes五五 含油气系统的识别与模拟含油气系统的识别与模拟六六 含油气系统研究的实例含油气系统研究的实例七七 对含油气系统的认识对含油气系统的认识一一 含油气

2、系统概述含油气系统概述1、含油气系统的由来及发展、含油气系统的由来及发展1 （1）石油地质学研究方法、思路上的巨大进步）石油地质学研究方法、思路上的巨大进步石油地质学的理论和研究思路、方法的变化和进步表现在以下四个方面：首先，研究的整体性 第二，研究的系统性 第三、研究的动态性 第四，研究的定量性 总之，石油地质学的发展已经使人们从静态的分别研究和评价一个地区的从静态的分别研究和评价一个地区的生、储、盖、运、圈、保等油气藏形成条件生、储、盖、运、圈、保等油气藏形成条件，发展到把一个地区的这些成藏条件把一个地区的这些成藏条件和生、运、聚的作用当作一个整体的动态演化发展的系统加以研究和生、运、聚的

3、作用当作一个整体的动态演化发展的系统加以研究，并运用多种模拟手段，力求从定量的角度进行评价，因而从理论上逐渐形成了“含油气系统”和“成藏动力学系统”的概念。Oil System和Petroleum System的译名各不相同，有译为石油成矿系统、石油系统、油气系统、成油体系、含油气系统，本文采用总公司系统的习惯译法含油气系统。1、含油气系统的由来及发展、含油气系统的由来及发展2 （2）含油气系统概念的提出和形成含油气系统概念的提出和形成-1 国内含油系统理论的发展国内含油系统理论的发展 中国是一个有丰富陆相油源的国家。晚古生界末期以来，海水从中国华北大陆退出，中二叠世以来，海水从中国南方退出。

4、在中新生代期间，湖相沉积在中国广泛发育，时间长、规模大、沉积厚、类型多，有机质丰度高、类型好，形成广泛分布的油气田。含油气系统概念的提出含油气系统概念的提出 早在1963年，我国大庆油田石油地质工作者在总结松辽盆地陆相大油气田形成和分布规律时就提出了“成油系统成油系统”这一概念。认为“油气藏的形成和分布，是地质发展历史的综合结果”，“必须将油必须将油藏形成的静止条件，即生、储、盖层和发展过程即生、运、聚统一综合分析比藏形成的静止条件，即生、储、盖层和发展过程即生、运、聚统一综合分析比较更符合实际较更符合实际”。他们提出的成油系统成油系统“是指某一地质时期，由统一的油气运是指某一地质时期，由统一

5、的油气运移、聚集过程联系在一起的油源、储集层、盖层、圈闭等四个成油要素所组成移、聚集过程联系在一起的油源、储集层、盖层、圈闭等四个成油要素所组成的整体。每一个成油系统有自已的特征和主导成油要素，有相对的独立性，并的整体。每一个成油系统有自已的特征和主导成油要素，有相对的独立性，并形成一个和数个油气聚集带形成一个和数个油气聚集带”。1、含油气系统的由来及发展、含油气系统的由来及发展3 （2）含油气系统概念的提出和形成含油气系统概念的提出和形成-2国内含油气系统理论的发展国内含油气系统理论的发展 源控论源控论 陆相含油气盆地成熟生油岩对油气藏形成、分布具有控制作用，油气田通常都分布于有成熟源岩的生

6、油洼陷周围油气田通常都分布于有成熟源岩的生油洼陷周围，因此在勘探布署上强调定洼（凹）的重要性。成油组合的概念成油组合的概念 1983年以来，陈发景、田世澄等同志在研究异常流体压力对油气分布的控制作用时注意到成熟源岩中的油气排出后沿两个异成熟源岩中的油气排出后沿两个异常高流体压力带间的砂层作侧向运移常高流体压力带间的砂层作侧向运移，因而提出排液组合和成油排液组合和成油组合组合的概念，并具体讨论了其对油气运移聚集和成藏的作用。复式油气成藏的概念复式油气成藏的概念 中国陆相断陷盆地具有多沉积旋回、多源层、多套生储盖组合、多圈闭类型、多期成藏，因而中国的油气田、油气聚集带具有复式成藏的特点。1、含油气

7、系统的由来及发展、含油气系统的由来及发展4 （2）含油气系统概念的提出和形成含油气系统概念的提出和形成-3 国外含油气系统理论的形成和发展国外含油气系统理论的形成和发展 1972年W.G.Dow在 AAPG年会上论述海相威尼斯顿盆地油源岩相关性在油气勘探中的应用时首先提出了“Oil System”石油系统的概念;1980年 Perrodon A首先应用了“Petroleum System”含油气系统的概念;1992，1994年，Magoon和Dow发表了“含油气系统从源岩到圈闭”一文，对含油气系统的概念，鉴定特征，研究方法及其在勘探上的应用作了系统的总结。作者作者名称及意义名称及意义时间时间D

8、ow.W.G.Oil System 石油系统1972，1974PerrodonPetroleum system 含油气系统1980,1983,1984DemaisonGenerative basin 产油盆地（有效烃源岩覆盖的地区，称产油拗陷，一个或多个产油拗陷称产油盆地）1984MeinssnerHydrocarbon machine 石油生成器（包括烃源岩中油气生成之后的运移聚集过程中所有基本要素的层系、统称为自然地质条件下的石油生成器）1984UlmishekIndependent petroliferous system 独立含油气系统1986MagoonEssential eleme

9、nts 基本要素（首次使用了基本要素，保存时间）1987M a g o o n&DowThe Petroleum system:from source to trap.Processes 成藏作用（对此问题作了总结）1992国国外外含含油油气气系系统统理理论论发发展展简简况况 2、含油气系统的概念、含油气系统的概念 定义：Magoon等人（1994年）把含油气系统定义为是“一个自然的系一个自然的系统，它包含活跃的烃源岩及与该源岩有关的所有已形成的油、气，并包含油统，它包含活跃的烃源岩及与该源岩有关的所有已形成的油、气，并包含油气藏形成时所必不可少的一切地质要素及作用的天然系统气藏形成时所必不可

10、少的一切地质要素及作用的天然系统”。（1）所谓活跃的烃源岩活跃的烃源岩是指地质历史中曾经活跃的油气源岩，但现在也许已不再活跃或者说已消耗殆尽；（2）所谓“油气油气”一词，包括高度聚集赋存于常规储层的任何烃类物质、天然气水合物以及致密储集层、裂缝性页岩和煤层中的热成因及生物成因的天然气；储集在硅质碎屑岩、碳酸盐岩中的凝析油、原油、重油及固态沥青；（3）地质要素地质要素包括油气源岩、储集岩、盖层及上覆岩层这些静态因素；（4）地质作用地质作用包括圈闭的形成及烃类的生成、运移和聚集这一动态的发展过程。（5）所谓“系统系统”一词描述相互依存的各地质要素和地质作用，这些地质要素和作用组成了形成油气藏的功能

11、单元。这些基本要素和作用必须有适当的时空配置，才能使源岩中的有机质转化为油气，进而形成油气藏。3、含油气系统在油气勘探中的地位、含油气系统在油气勘探中的地位1 Magoon将沉积盆地、含油气系统、油气沉积盆地、含油气系统、油气聚集带、勘探目标聚集带、勘探目标看作是石油调查中的不同阶段，也可看作是油气研究的四个等级。沉积盆地沉积盆地 的研究是描述地层层序和沉积岩的构造样式；含油气系统含油气系统 研究强调源岩和油气藏之间的成因关系；油气聚集带油气聚集带 的研究着眼于现在存在的一系列圈闭的相似性；勘探目标勘探目标 的研究是针对单一圈闭，是要决定其是否有经济价值和开采是否可有可利用的技术和工具。四个研

12、究层次的研究内容不同，决定其研究方法和侧重点也有所区别。沉积盆地含油气系统油气聚集带勘探目标与经济条件无关与经济条件有关研究对象内容方法侧重点圈闭指示圈闭含油气性及地质风险分析，估算资源量，优选钻探目标对地质要素的地质、地球物理分析 现在存在的圈闭的研究油气聚集带对一类有成因联系的圈闭进行含油气性、分布规律及地质风险分析以及资源量计算对地质要素的地质、地球物理分析圈闭之间的内在联系、分布规律分析沉积盆地分地类型及其形成演化，沉积岩类型及体系对地质要素的地球物理、地质及地球化学分析盆地类型、沉积岩厚度、分布范围、各地质要素的定性描述和定量半定量分析含油气系统是否有油气，有多少油气，是油还是气，油

13、气生成运聚过程及控制因素地质、物理、化学综合分析源岩层段在时空上的分布，关键时刻的确定以及各地质要素和作用在时空上的变化规律油气研究不同等级的研究内容、方法及侧重点对比油气研究不同等级的研究内容、方法及侧重点对比 3、含油气系统在油气勘探中的地位、含油气系统在油气勘探中的地位2二二 含油气系统的研究内容含油气系统的研究内容含油气系统有其特定的区域、地层展布及时间范围；其研究内容包括：其研究内容包括：含油气系统的关键时刻、展布范围、基本要素、持续时间、保存时间、可靠性等级及命名。用来描述含油气系统的图件有四种用来描述含油气系统的图件有四种：含油气系统的埋藏史图；含油气系统在关键时刻的平面展布图和

14、剖面图；含油气系统事件图。1、含油气系统基本要素、含油气系统基本要素1 （1）基本要素基本要素 含油气系统的基本要素包括源岩、源岩、储集岩、盖层及上覆岩层储集岩、盖层及上覆岩层。图1为Deer-Boar*含油气系统的埋藏史图，图的左边横坐标以绝对年龄表示的是所研究的各套沉积层的时代，纵坐标是埋藏深度，图内的各条曲线表示各套地层的埋藏历史以及生油窗顶底的深度和关键时刻的部位。图的中间是表示各个层位的岩性厚度名称，图的右边是表示成油要素发育的层位及相互关系。图中显示了Deer-Boar*含油气系统的地层展布及关键时刻的关键时刻的源岩、储集岩、盖层及上覆岩层等基本要素的空间关系源岩、储集岩、盖层及上

15、覆岩层等基本要素的空间关系。生油窗顶之下的源岩为活跃生油岩活跃生油岩，之上为未成熟生油岩未成熟生油岩，油气赋存于储集岩中，上面有盖层起封闭作用。1、含油气系统基本要素、含油气系统基本要素2 （2）基本要素研究的主要内容基本要素研究的主要内容 烃源岩描述烃源岩描述 烃源岩发育的有利岩相带、有效分布区、生烃富集层、关键层段、烃源岩质量(TOC、干酪根类型等)及其平面变化，烃源岩热演化程度及其生排烃量，可用相关图件(如有效烃源岩平面分布图、TTI图、产烃量图等)进行表述；油油、气气、油(气)源对比及物质平衡计算也是烃源岩描述的内容。储集岩描述储集岩描述 储层沉积相类型及宏观展布、储层类型及空间展布、

16、储集性能及影响因素、有利储集层段、成岩作用及储层地球化学作用，储集体预测、建模及评价等。盖层描述盖层描述 区域盖层层位、岩石类型及空间展布，局部盖层的空间展布及封盖能力、过渡层(“假盖层”)厚度及展布。上覆岩层上覆岩层 上覆岩层研究是查明烃源岩曾经历的最大古埋深，它与地温特征的结合是确定源岩是否达到生排烃门限、何时生排烃以及生排烃状态的关键，对上覆岩层的研究包括上覆岩层的主要层位、厚度及空间展布、不整合面次数、剥蚀厚度、剥蚀时间与范围，剥蚀量的定量计算等，对上覆岩层进行描述可为研究油气的生、运、聚、保作用提供大量信息。2、关键（临界）时刻、持续时间、保存时间、关键（临界）时刻、持续时间、保存时

17、间1（1）关键（临界）时刻关键（临界）时刻 关键时刻 是指含油气系统中大部分油气生成生成运移运移聚集聚集的时间。通常以源岩处于以源岩处于最大埋深稍晚的时刻最大埋深稍晚的时刻为关键时刻。它以地层的埋藏史图为依据，通过计算时温指数(TTI值)来显示大部分烃类的生成时间，从地质角度看，油气的运移和聚集发生在短暂的时间段内。（2）持续时刻持续时刻 是指形成一个含油形成一个含油气系统所需的时间气系统所需的时间。含油气系统需要经过足够的地质时期方能具备所有的基本要素和完成形成油气藏所必要的那些地质作用。如果源岩源岩是沉积的最初要素，且源岩成熟源岩成熟所需的上覆岩层是最后要素，那么最初和最后最初和最后要素之

18、间的时间差要素之间的时间差就是该含油气系统的持续时间。持 续 时 刻持 续 时 刻保 存 时 刻保 存 时 刻图图4为为Deer-Boar*含油气系统事件图，图中显示八种不同的事件：含油气系统事件图，图中显示八种不同的事件：上部四种事件记录了几个基本要素的地层沉积时间，接下两个事件记录了含油气系统形成过程的时间:圈闭的形成时间圈闭的形成时间是根据地球物理资料、各种地质数据和构造地质分析来确定；油气的生成运移聚集或者说含油气系统的形含油气系统的形成时间成时间是根据地层和油气地球化学研究及埋藏史图来确定的。2、关键（临界）时刻、持续时间、保存时间、关键（临界）时刻、持续时间、保存时间2 （3）保存

19、保存时间时间 是指烃类在该系统内被保存、改造或被破坏的时间段指烃类在该系统内被保存、改造或被破坏的时间段，它在油气生成运移聚集作用完成之后开始。在保存时间内发生的作用包括油气的再次运移、物理或生物降解作用油气的再次运移、物理或生物降解作用及至烃类完全被破坏及至烃类完全被破坏。在保存时间内，再次运移(三次运移)的油气可聚集在持续时间之后沉积的储集层中，若保存时间内构造活动轻微，则油气藏仍保留其原来的位置，只有在保存时间内发生褶皱、断裂、抬升或剥蚀作用才会出现油气的再次运移。如果所有的油气及其基本要素在保存时间内遭到破坏，就没有含油气系统存在过程的证据；如果含油气系统中的油气生成、运移、聚集一直延

20、续至今，则无保存时间，可以认为大部分石油都被保存，而只有少量石油被降解或破坏。3、含油气系统展布范围、可靠性等级及命名、含油气系统展布范围、可靠性等级及命名 1 （1）含油气系统展布范围含油气系统展布范围图为Deer-Boar*含油气系统在关键时刻古生代末的平面图，位于生油、气窗之内的为活跃烃源岩活跃烃源岩，其外为未成熟的烃源岩未成熟的烃源岩，含油气系统的区域展布范围由一条线来圈定，这条线圈定了活跃烃这条线圈定了活跃烃源岩及所有有关的已源岩及所有有关的已发现的油气显示发现的油气显示。关键时刻含油气系统区域展布范围由活跃烃源岩及所有来自该源由活跃烃源岩及所有来自该源岩的常规和非常规油、气藏、油气

21、显示的界线所圈定岩的常规和非常规油、气藏、油气显示的界线所圈定。3、含油气系统展布范围、可靠性等级及命名、含油气系统展布范围、可靠性等级及命名 2 （2）可靠性等级及命名可靠性等级及命名 Magoon根据生油洼陷生油并形成聚集的可靠性可将含油气系统分为三个级别：已知（！）、假定（已知（！）、假定（*）和推测（？）和推测（？）。可靠性等级实际上是一个油源可靠性问题，它指明了一个油气藏中的油气来源于某一成熟源岩的可靠程度。已知的含油气系统（！）：已知的含油气系统（！）：油气藏中的油气与源岩之间的地球化学指标具良好的可比性；假想的含油气系统（假想的含油气系统（*）：）：地化资料可确定源岩，但油气藏中

22、的油气与源岩之间不具可比性；推测的含油气系统（？）：推测的含油气系统（？）：源岩和油气藏都是根据地球物理资料来推测的。对其命名则是以生油岩的名称、储集岩名称再加上上述定性符号。如塔里木盆地库车坳陷侏罗第三系(!)油气系统等。三三 含油气系统的分类含油气系统的分类1、国外分类、国外分类 1 （1）以盆地动力学背景为依据的分类以盆地动力学背景为依据的分类 Perrodon(1992)根据沉积盆地的动力学背景，按含油气盆地的性质将含油气系统分为三种三种主要类型：主要存在于大陆裂谷盆地中的大型裂谷型含油气系统大型裂谷型含油气系统；主要存在于一些简单克拉通盆地或离散边缘盆地中的台地型含油台地型含油气系统

23、；气系统；挤压区和活动边缘盆地中特别是弧前盆地和前陆盆地的前渊中弧前盆地和前陆盆地的前渊中的造山型含油气系统。的造山型含油气系统。1、国外分类、国外分类 2 （2）含油气系统的成因分类含油气系统的成因分类1 从含油气系统成因的角度出发，它包括以下三种地质因素的作用：充注因素：充注因素：以源岩的原始丰度和成熟生油岩体积估算，考虑运移过程的散失量，可分为过充注，过充注，正常充注和欠充注正常充注和欠充注三种。运移排烃方式：运移排烃方式：受构造和地层格架控制，从盆地的区域构造及地层格架进行预测，可分为垂直排垂直排烃和侧向排烃烃和侧向排烃。捕集方式：捕集方式：阻止油气大量排出散失的物理阻力程度，取决于构

24、造变形程度和封闭的有效性，可分为高阻捕集和低阻捕集高阻捕集和低阻捕集两种形式。含油气系统生成子系统运移捕集子系统充注因素充注因素 过充注过充注 正常充注正常充注 欠充注欠充注运移排烃方式运移排烃方式垂向运移垂向运移侧向运移侧向运移捕集方式捕集方式高阻高阻低阻低阻选定限制因素对含油气系统分类选定限制因素对含油气系统分类1000)(21SShSPI Demaison和Huizing(1994)应用油气充注、运移和圈闭油气充注、运移和圈闭三要素对油气系统进行分类。充注要素考虑了源岩原始丰度和成熟源岩体积源岩原始丰度和成熟源岩体积，将其综合为源岩潜量指数源岩潜量指数(SPI)。SPI，是指地下，是指地

25、下1平方米面积的源岩柱内能生成油气的最大量平方米面积的源岩柱内能生成油气的最大量(图3-2)，这样就可以将源岩的净厚度和丰度有效地合并成一个参数SPI。1、国外分类、国外分类 2 （2）含油气系统的成因分类含油气系统的成因分类2 h：源岩净厚度；：源岩净厚度；：平均生油潜力；：平均生油潜力；：源岩密度，：源岩密度，t/m3；S1：1岩石加热出的油气；岩石加热出的油气；S2：1岩石中干酪根热解产生的油气。岩石中干酪根热解产生的油气。21SS 表3-1 为世世界界上上一一些些盆盆地地生生烃烃潜潜能能指指数数 通过对世界上诸多含油气系统的研究发现，在油气以垂向运垂向运移移为主，SPI5时，为低时，为

26、低(或欠或欠)充注；充注；5SPI15时，为超充注时，为超充注。在油气以侧向运移侧向运移为主，SPI2时，为低充注；时，为低充注；2SPI7时，为超充时，为超充注。注。当油气运移为侧向与垂向联合侧向与垂向联合时时，油气系统充注情形介于上述值之间。据SPI值以半定量半定量地描述一个含油气系统内可被捕获的油气总量，也可据此进行含油气系统的比较研究（图3-3）。（通常见于垂向排烃系统）（通常见于侧向排烃系统）图3-3 初步的源岩潜力指数（初步的源岩潜力指数（SPI）分类）分类 据上述三个因素可对一个含油气系统进行分类(表3-2)，如阿拉斯加北坡超充注、侧向运移、超充注、侧向运移、高阻抗高阻抗含油气系

27、统，蕴含了普拉德霍湾巨型油田。从盆地充填的构造与地层格盆地充填的构造与地层格架架可确定油气运移的两种基本方式：垂向运移垂向运移(常以断层和裂缝为运移通道)和侧向运移侧向运移（常以不整合面和薄的运载层为运移通道），据此可推测油气富集带相对于成熟烃源岩的位置。构造格架、盖层的存在及有效性决定了圈闭样式，反映了阻止油气分散的能力阻止油气分散的能力，相应地有高阻抗与低阻抗捕集高阻抗与低阻抗捕集之分。2、国内分类、国内分类 1 （1）以盆地类型为依据的分类以盆地类型为依据的分类 李德生按时代时代把我国含油气系统进行分类，如把渤海湾盆地分为下下古生代、上古生代、中生代、第三系古生代、上古生代、中生代、第三

28、系四个含油气系统。胡见义根据构造构造提出了我国含油气系统类型划分的意见，把我国的含油气系统分为裂陷型、拗陷型、挤压型裂陷型、拗陷型、挤压型，并提出了超系统的概念。2、国内分类、国内分类 2 （2）含油气系统成因分类方案含油气系统成因分类方案 赵文智提出一种含油气系统的综合分类方案，包含 三方面三方面 的含义：其一是对表3-3中的基本因素进行类比，找出制约这些油气系统内油气富集程度的关键所在；其二是比较含油气系统的油气地质储量或丰度，或比较可采率、生聚率(GAE)等指标以确定影响这些油气系统的关键要素或作用；其三是通过上述两方面的比较，对这些含油气系统的每一因素的效度(或贡献)进行评价，从而将评

29、价结果引入圈闭组合或圈闭地质评价与油气资源评价之中。3、简单型含油气系统与复杂型含油气系统、简单型含油气系统与复杂型含油气系统 一个油气区或盆地往往并不只有一个含油气系统，例如，中国东部就有下第下第三系含油气系统、中生界三系含油气系统、中生界含油气系统、上古生界含含油气系统、上古生界含油气系统、下古生界含油油气系统、下古生界含油气系统气系统等四个含油气系统叠置的情况。因此这些含油气系统(以两个含油气系统为例)在空间与时间上常具有多种组合型式：并列型并列型、交叉型交叉型、叠叠置型置型、侧接型、侧接型、同时型、连同时型、连续型、续型、间断型间断型、分段型分段型。四四 含油气系统的成藏作用含油气系统

30、的成藏作用Processes 油气生成、运移和在圈闭中聚集成藏是成藏作用的全过程，油气生成、运移和在圈闭中聚集成藏是成藏作用的全过程，也是石油天然气地质学研究的主体内容。也是石油天然气地质学研究的主体内容。（一）有机质在成岩作用、后生作用、变生作用中的成烃作用和演化（一）有机质在成岩作用、后生作用、变生作用中的成烃作用和演化 有机质在成岩作用、后生作用和变生作用中的变化，是碳循环中发生的三个连续不可逆转的转换阶段，构成了有机质的热成熟演化过程，各个阶段都有其独特的地质和地球化学特点和产物，掌握这一变化及其产物，在油气勘探中具有重要意义 1 成岩作用阶段干酪根的形成成岩作用阶段干酪根的形成成岩作

31、用发生于沉积历史的早期，建立了生物圈与岩石圈之间的联系。成岩作用阶段是指地球表面松散的沉积物经深埋、脱水、硬结成岩的过程。对于有机质来说是指水生和（或）陆生生物残骸蚀变和（或）由生物和低温化学反应降解的蚀变过程的早期阶段。蚀变作用开始于水体环境，持续经过松散沉积物阶段，直到沉积岩压实以后（典型情况为Ro0.5%,T50）。其主要的作用是干酪根形成和继承性的生物标志化合物选择性的保存。主要的产物有生物作用的甲烷气，二氧化碳和水。干酪根的形成干酪根的形成干酪根主要是由有机质经成岩反应形成和直接由生物体包括孢子花粉细胞壁等保存下来而形成。（1）微生物作用）微生物作用沉积有机质沉积后首先遭受微生物的降

32、解。微生物作用在沉积物和水体的交界面及浅埋深度上活动最为强烈，它使高含量的原始沉积有机质降解为简单分子，如CO2，N2和H2O（有氧环境）以及NH 2，H2S和CH4（无氧环境）。微生物降解的主要残余物是三种化学上未明确定义的大分子物质组成，即：富里酸、腐殖酸和腐殖质，三者都可认为是干酪根的潜在母体，有机质经细菌等微生物作用形成氨基酸，糖和酚，它们经随机的再聚合和浓缩过程，形成富里酸和腐殖酸。酚也形成于蛋白质、多糖和木质素的微生物分解过程（Stevenson,1974）。这些过程均已在实验室进行过模拟(Maillard,1913;Hoering,1973;Hedges,1978;Rubinsz

33、tain等，1984)。不饱和类脂化合物（如某些藻类中发现的）可以直接聚合也可以通过硫原子以相似的方式聚合成大分子有机物。富里酸和腐殖酸既见于水体中（Stuermer和Harvey，1974），也见于沉积物中（如Rashid和King,1969;Orem等，1986），它们是所有类型的官能团化合物的地球化学“转换器”，如蜡酸和蜡醇来自于植物角质层（Larter等，1983），异戊间二烯化合物来自于叶绿素a（Larter等，1979）、原始细菌的膜成分（Michaelis和Albrecht，1979）和维生素E（Goossens等，1984）。随着成岩作用的发展，富里酸和腐殖酸的浓度不断下降，这

34、是伴随成岩作用发生的累进混合作用的结果，同时随干酪根逐渐生成，使杂原子成分减少，如N2，H2O和CO2（Huc&Durand,1977）。干酪根的形成过程一直到成岩作用的末期才逐渐完成。腐植酸和富里酸的浓度也降至最低。（2）生物体继承作用）生物体继承作用另一部分干酪根是由保存完好的稳定的细胞壁组成，而不是成岩作用过程中形成的。多见于腐殖质中，包括形态完好的和不完好的结构植物碎片、孢子、花粉、菌核等，以及一些极细的具有一定形态的细胞壁碎屑。这些均可从显微镜和电子显微镜下观测到。（3）影响干酪根类型的因素）影响干酪根类型的因素影响干酪根类型的因素主要是原始有机质的成份和沉积时的环境，它们共同影响着

35、成岩反应形成的和直接保留下来的干酪根的比例，影响干酪根的类型。气候和生物组成的差异导致原始生物群组成差异，影响了稳定的生物聚合物和其它细胞物质之间的比例，有机质生物降解能力的差异也会造成非水解成份的选择性保存。而沉积环境的差异，导致了最终保存下来的沉积有机质的差异。在强还原条件下，即使那些对降解作用抵抗力较弱的植物成分（如纤维素），只要有充足的浓度，在部分降解后也可能形成富里酸和腐殖酸，并对干酪根的形成做出较大的贡献。相反，同样的初始物质也可能在饱含氧水中的抵抗力强形成富含生物聚合物的干酪根，该过程可发生于硅质碎屑和碳酸盐烃源岩的沉积和早期成岩作用阶段。通常认为，成岩作用带相当于未成熟带，但也

36、有例外。我国开展的未成熟油的研究已取得丰硕成果。富硫干酪根和某种类型的陆生植物有机质可在低热成熟度情况下生油。因为大多数海相干酪根含有降解藻和细菌残骸，而湖相干酪根含有孢子体、镜质体和角质体，较重的早期石油生成开始于成岩作用晚期，常见于碳酸盐岩、蒸发盐岩、磷灰岩和硅质岩（硅藻岩）中。相互交联的硫原子桥形成于早期成岩作用阶段，在碳碳键开始裂开之前就已经破裂。这样就容易形成富沥青质和胶质的重沥青，最终形成可流动的石油。与此相似，当富含树脂体的有机质在产生凝析汪时，早期的油气生成已经开始。同样地，形成于陆生植物木栓组织的木栓质体在成岩作用中经历过较大的结构转化阶段，显然也可以生油。2 成岩作用中的可

37、溶有机质与生物标志化合物成岩作用中的可溶有机质与生物标志化合物成岩作用中的可溶有机质来源成岩作用中的可溶有机质来源沉积有机质中有一小部分是可溶有机质，含有类脂化合物，这些类脂物有的是从生物母体有机物中直接继承下来的，有的是由于水解使大的细胞组织，如细胞壁或细胞膜破裂而来的。大多为官能团化的极性类脂物，在早期成岩阶段经历过脱羧基作用和脱水作用，形成凝析油产生了生饱和烃及烯烃类物质，后一种烃在成岩作用中将进一步还原（氢化）为饱和烃。生物标志化合物生物标志化合物从生物母体继承下来的烃，在粘土矿物催化作用下有一些碳格架重组，但基本上仍有与它们的官能团化前的生物母体相似的碳格架和立体构型。这些保留了它们

38、生物起源特性的碳格架，就是生物标志物，对于油源对比极为有用，它们所经历的进一步立体化学上的变化也是确定热历史极有价值的标志。1）n烷烃奇数碳原子的强大优势在成岩过程中从高等植物蜡中见到的高值大大减低（如碳优势指数CPI降低）(Eglisnton 和Hamilton,1963)，主要是因为含偶碳原子数的醇类和脂肪酸被还原但却保留了它们的碳格架的反应(Bray和Evans,1961;Brooks和Smith,1967)。2）叶绿素a的中央镁离子在成岩作用最早期失去，形成暗色脱镁叶绿酸或被其它金属离子置换，特别是被Ni2+或VO2+置换(Baker和Louda,1986)。从绿素类到卟啉类的脱氢作用

39、伴随有含氧官能团的损失或还原，是下一步的反应(Barwise和Roberts,1984)，并持续到成岩作用末期当Ni-或VO-的脱氧叶红素初卟啉（DPEP）占优势为止。3）姥鲛烷（C19）和植烷（C20）及一些低碳数类异戊间二烯化合物为饱和烃类，形成于成岩作用早期。姥鲛烷与植烷比值常做为沉积条件（氧化还原电位）的标志。认为碳格架是植醇（C20，来自于叶绿素a的侧链）在缺氧环境下转化过程中保存下来的，姥鲛烷形成于脱羧酸失去一个碳原子的氧化反应过程。这一方案对超咸环境不实用，因为植烷如原古细菌类脂物的替代来源也必须考虑进去。4）甾类和藿烷类，其在成岩作用过程中所发生的化学反应、中间产物和最终产物已

40、了解很多，上百种化合物已有所研究。在成岩阶段，甾类经历了一系列脱官能团化作用、异构化作用芳构化作用。当大多数反应都包含不饱和甾烯时，它们的饱和烃同类物将在成岩作用末期的沉积物中占主导地位。而当不直接牵涉到双键异构化反应时，甾烷的奇拉尔中心仍然具有生物母体分子的立体构型。在芳香烃馏分中，单环芳香烃甾类将是主要的。同甾类一样，藿烷类含氧生物母体的脱官能团化作用可导致藿烯加氢形成饱和藿烷，藿烷类重要的主体化学反应在成岩作用阶段比甾类要早。3 后生作用后生作用 紧随成岩作用之后的后生作用是生油过程中的主要阶段。它的定义是镜质体反射率Ro为0.5%2.0%，特点为干酪根热降解，伴随形成石油。生油窗Ro为

41、0.5%Ro1.3%，生气窗Ro为1.3%Ro4.0%，湿气到干气的门限为2.0%。1、后生作用阶段干酪根的成烃演化、后生作用阶段干酪根的成烃演化后生作用阶段，由于温度的升高，干酪根发生热降解作用，干酪根结构中各组分逐渐丧失的先后取决于键力的大小，弱键总是先于强键断裂。不同类型的干酪根热降解开始的门限不同。后生作用阶段早期，未成熟的富硫型干酪根，由于弱碳硫键的存在，它的油气潜能分布比正常型干酪根的平均活化能低，因此在后生作用早期，硫随着这些键的断裂从干酪根中失去。型、型干酪随着温度的升高而发生不同组份的热降解。这一点可从岩石热解峰温Tmax随着热成熟度提高而升高可以看出。型干酪根的油气潜力分布

42、于一个很窄的活化能范围内，比型干酪根有更高的生油门限。型干酪根也具有相对较高的整体稳定性。在干酪根降解过程中，首先是脂族成份减少，型干酪根CH3/CH2比值增加，而芳香成分有所增加，其绝对值取决于干酪根的类型。随着热成熟度增加，Ro也随之增加，热解产物和低分子量芳香烃也随之增加，发生了芳构化作用。苯酚结构减少与H2O，CO2（CH2）n和CH4从镜质体中脱出有关。随着干酪根中化学键的破裂，油气的大量生成，干酪根稳定的原子基的浓度提高。随着后生作用的进行，三种类型干酪根中氢含量逐渐减少，挥发组分逐渐枯竭、残渣或“死”碳比例增加。在后生作用的成烃演化过程中生成的未经蚀变的原油在总体成份上的差异，包

43、括原油中石腊族、环烷族、芳香族和沥青族组分的巨大差异主要是来自干酪根母体结构的类型有很大的差异。石油与干酪根热解物之间存在着经验成份关系。这种关系可以用于评价源岩是生凝析油，高、低腊混合基原油（石腊族环烷族芳香族）以及高、低腊石腊原油的潜力。但由于地下原油的成份受地质条件的影响和相态的变化，要建立起一个确定的关系还十分困难。新的研究表明，许多藻类干酪根平均碳链长度在热成熟度较大范围内基本保持不变。而平均碳链长度的缩短在绿河页岩的干酪根中仅发生于热成熟的早期。在元古界，古生界烃源岩的热解产物中，生物有机质遗留下来的长链成份甚至可以保持到变生作用阶段，这一方面表明，长链成份是油油对比，油源对比的好

44、工具，另一方面也为高成熟区认识原始生油潜力提供一个工具。同时生油窗的底界可以由长链成分的衰竭来确定，这种衰竭比通常的油相阶段(Ro=1.3%)发生得早。另一值得注意的是，关于石腊基原油中的奇偶优势，过去认为母体是蜡脂或产生于树叶角质层的自由烃。由于大多数热成熟烃源岩和“海相”原油的碳数优势接近统一，故有理由认为高蜡原油形成于低热成熟度条件。这也适用于一些煤岩。然而，植物角质薄膜的脂族生物聚合物所产生的正烷烃具有明显的奇数碳优势，甚至到热转化的很高程度亦如此，这表明高蜡油的母体并非只有一种，而且它还可以生成于后生作用晚期。2、成烃演化中分子成熟度参数、成烃演化中分子成熟度参数干酪根成烃演化的进程

45、，也就是它的热成熟度，可以用一系列分子成熟度参数来描述，从正构烷烃的OEP，CPI到复杂的生物标志化合物的变化，总的来说，生油的早期和高峰期多用饱和烃系列的参数，而高成熟度阶段多用芳烃系列的参数。1）正构烷烃正构烷烃大多数情况下，随机热解所产生的正烷烃无奇偶碳优势。由于这类新生化合物的增加，它们将冲淡成岩作用阶段保存下来的生物遗传奇碳优势。干酪根裂解也有利于生成姥鲛烷，故而当热成熟度升高后，姥鲛烷与植烷比值也相应增大。与此相似，由于正烷烃的优势生成姥鲛烷/n-C17和植烷/n-C18却随成熟度提高而下降。这些参数仅适用于具有几乎完全相同的原始有机质的地层层序中，因为干酪根的类型变化对成熟度控制

46、的变化机理具有影响。2）甾族化合物的同分异物和芳构化甾族化合物的同分异物和芳构化甾类烃的同分异构比是应用最广的生物标志热成熟参数。当初期建立这些参数时，还认为甾烷在C20侧链上经历了差向异构反应，因而将生物成因的20R构型转换成地质上的20S构型。该反应一直到平衡系数达到0.54才结束。与此相似，甾烷C14和C17环系的生物形态在反应中明显改变，形成了热动力极其稳定的甾烷同分异构体：5（H），14（H），17（H）甾烷（20S+20R）（Mackenzie等，1980）。后来发现，甾烷同分异构比并不是总与热成熟度相关，它们还依赖于干酪根的相态。这是因为有一些特定的母体分子形成了早期的地质差向异

47、构体。这种现象在碳酸盐岩和蒸发盐岩烃源岩中特别重要，它们的甾烷同分异构比不能做为热成熟指标。与此相反，甾类的芳构化作用，如单环甾类芳烃向三环甾类芳烃转化似乎与干酪根相无关，这种作用已成功地用做碳酸盐岩烃源岩和成因上有联系的原油的热成熟指标。无论甾烷的同分异构化还是芳构化反应，人们对其反应机理的认识都还远不充分，有些观察到的系统变化的化学基础比先前想象的复杂得多，因而，有关的热成熟度参数应该谨慎应用，很显然它们是标定热史的一个重要方法。3）藿烷的热成熟度指标讨论藿烷的热成熟度指标讨论后生作用阶段烃源岩中藿烷的成分变化包括17（H）藿烷与莫烷比值的提高和22，29，30三降新藿烷相对于它的C271

48、7（H）藿烷对应物在数量上的增加。这两个参数不仅依赖于热成熟度，而且还随有机相的不同表现出极大的差异。另一方面，由于扩展藿烷（C31C35）的差向异构化作用在后生作用开始之前就已经停止。因而它无法用做热成熟度指标。4）卟啉的热成熟度指标卟啉的热成熟度指标过去一直认为卟啉在较低温度下是稳定的，在较高温度下就会解体，五员同环丧失。现在研究认为在这个过程中DPEP卟啉逐渐转化为初卟啉，这一参数在生油窗之外是有用的。5）芳香烃成熟度参数芳香烃成熟度参数芳香烃成熟度参数可检测甲基化联苯、萘和菲的同分异构体分布中的热感应变化。这些参数已经由煤岩或者含陆源有机物的沉积岩进行过标定。应用范围可延伸至Ro为1.

49、5%或更高。与镜质体反射率的相关性对煤有机质最好，因而这种分子参数常用于计算镜质体反射率的相应参数。尽管在某些场合已有成功应用的实例，但这些参数用于海相有机质还有问题。4 变生作用阶段变生作用阶段变生作用带，可延伸到绿片岩变质作用的开始。最终的产物是甲烷、氢和高碳化固体有机物（2.0%Ro4.0%）。生气窗为1.3%Ro4.0%，在变生作用阶段，芳香烃不断累加，芳构化作用不断增加。主要产物已是甲烷干气。H2S或N2可分别由碳酸盐岩和煤岩的杂环干酪根生成。总之，热成熟作用的研究对绝大多数油气勘探人员都是相当熟悉的，因为它是圈定成熟烃源岩的一个最重要的标准。热成熟参数，如镜质体反射率仍用于日常评价

50、现今成熟度分区，而一些术语，如成岩作用、后生作用及变生作用，另外还有生油窗和生气窗等，已广泛用于描述热蚀变的范围。干酪根分类的重要性也应重视，至少已查明，型干酪根在油或气潜力上，整体存在一定的差异。这些基本概念在很大程度上经受了时间的考验，人们对热成熟的认识也有不断的提高，已将这些认识应用于勘探，以降低勘探风险。许多石油公司都采用动力学和物质平衡模型进行定量评价，成熟历史的研究可以不考虑现今的成熟程度，仅通过生物标志物的反应动力学特性（对热史标定起关键作用）就能确定，另外，要认清干酪根母体和产物之间的关系有助于上述研究的进行。使用固定的镜质体反射率来确定生油阶段的始末有很大的局限性。必须考虑不