未熟—低熟烃源岩地球化学指标分析
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[摘要]有机地球化学的指标经过近几十年的研究，已能较好地指导油气勘探工作。本文通过对未熟-低熟烃源岩及原油与成熟烃源岩及原油的有机地球化学指标的比较，着重论述了未熟-低熟油、源中可用的指标系列及内涵。
[关键字]有机地球化学 未熟-低熟 烃源岩
[中图分类号] P59 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-90-1
未熟—低熟油是指有非干酪根晚期热降解成因的各类低温早熟的非常规石油，即源岩中某些有机质在埋藏升温达到干酪根生烃高峰阶段以前相应的镜质组，反射率Ro值大体上在0.3%～0.7%，经由不同生烃机制的生物化学反应或低温化学反应，生成并释放的液态烃类，包括重油、原油、轻质油和凝析油，有时还伴生有低熟天然气。近30年来，油气地球化学的判识取得了可喜的成果，成为指导油气勘探的强有力工具。不仅指导着常规油气的勘探开发，而且发现并指导勘探开发了未熟—低熟油，为创立未熟—低熟油理论奠定了基础。
1有机地球化学指标的几点展望
1.1 镜质组反射率
镜质组反射率（Ro）是大家公认的成熟度判识参数，但有一些误差，主要是反射率被含氢组分压抑而偏低。近年来出现多组分荧光变化技术（FAMM），可用来校正Ro。日本秋田盆地4000m深处测得的Ro为0.7%，成熟度不够，远景评价偏低，经FAMM校正后的等值Ro为0.9%，远景评价大大提高。
1.2 正构烷烃及异构烷烃
正构烷烃和异构烷烃是石油的主要组分，是生物体的分解产物，原有的生物信息已经模糊化。Collister等应用数理统计方法（多元向量分析）结合图像识别专家Ehrlich，处理了俄罗斯Timen-Pe-chora盆地烃源岩抽提物和原油C10～C28正构烷烃和异构烷烃信息，发现它们按碳数排列的相对丰度分布图可用于判别各种生源的贡献；共识别出五种原油和烃原岩。这一成果使我们认识到：不只是甾萜烷才能作为生物标记化合物，正构烷烃和异构烷烃应该突破原有的生物信息已模糊化的观念；应该突破这两种烷烃是许多生源分解物的混合物，以及只要干酪根类型好都可以对原油做出贡献的观念；只有少数特定生物组分才对原油做出了重要贡献或干酪根的其他组分只是对生气做出了贡献；可以用其他学科如数学来研究他。
1.3 甾烷、藿烷和芳甾烷
这三种烷类经过20多年的研究已经可以用一个特定的化合物识别一种特定的生物群体，三环萜烷标志了绿藻，新胆甾烷标志了硅藻，奥利烷标志了被子植物等。这一组化合物的不足之处是它们都是石油中的微量组分，尚不足以定量地判别各种生物群体对石油的相对贡献。
2 未熟-低熟烃源岩及原油的生物标志化合物系列
2.1 成熟度特征判识的生物标志化合物组合
2.1.1 甾烷ΑΑΑC2920S/（20S+20R）和C2920RΒΒ/（ΑΑ+ΒΒ）参数
C29甾烷C20上一对差向立体异构体的丰度随埋深增加而发生明显的变化。C29甾烷主要以从生物先驱物甾醇那里继承来的ΑΑΑ-20R的立体化学形式存在，而相对更稳定的地质构型的ΑΑΑ-20S异构体相对分度很低。随成熟度的增加，生物构型的ΑΑΑ-20R逐渐向地质构型的ΑΑΑ-20S异构体转变，20S/（20S+20R）值逐渐升高；同时，热不稳定的ΑΑ-构型向Β-构型C29甾烷转变，C2920RΒΒ/（ΑΑ+ΒΒ）值也逐渐升高，达到平衡状态时此值变化缓慢。加热实验表明，C2920RΒΒ/（ΑΑ+ΒΒ）值受岩石类型的影响。所以对未熟-低熟烃源岩及原油来说，20S/（20S+20R）更为有效。
2.1.2 Ts/Tm值
此值是指三降藿烷的一对异构体的比值。Tm指17ΑH-22，29，30-三降藿烷，Ts指18ΑH-22，29，30-三降藿烷。在非煤系地层中，Ts/Tm是较好的成熟度参数，Ts的分子能较Tm低，因此Ts具较稳定的化学结构，且随成熟度的升高Ts/Tm值增大。Tm的相对浓度受成熟度的影响，而Ts是一个来源指标，并不受成熟度的影响，因此，当原油生油岩的母质相同或者含有类似有机质类型时，Ts/Tm即可作为有机质成熟度的指标。
2.2 母质来源生物标志化合物组合
（1）甾烷动物和植物都含有甾族化合物，但是在水生浮游动物中以胆甾醇为主（即C27），而高等植物主要是Β-谷甾醇C29、豆甾醇C29、麦角甾醇C28和菜油甾醇C28。甾醇、甾酮、甾酸广泛分布在真核生物细胞中，藻类中尤为富集。虽然在某些甲烷菌中也能合成4-甲基甾醇，但它主要与湖相或海相的浮游藻类，尤其是甲藻类有明显的成因联系。
所以，常用C27甾烷、C28甾烷及C29甾烷分别判识水生环境、水生与陆源混合环境及陆源环境，用4-甲基甾烷判识甲藻生源输入的贡献，而且这些指标都比较可靠。
（2）支链烷烃主要为异构烷烃（2-甲基链烷烃）、反异构烷烃（3-甲基链烷烃）、单甲基中间支链烷烃。在毛细柱气相色谱图上，这些支链烷烃峰均在同碳数的正烷烃同系物之前，出峰次序依次为单甲基中间支链烷烃-异构烷烃-反异构烷烃。通常异构烷烃的含量明显高于反异构烷烃。异构和反异构烷烃一般不具奇偶优势，这种分布特征指示细菌蜡质生源的输入。
3 未熟-低熟烃源岩及原油与成熟烃源岩及原油的对比分析
3.1 成熟度分析
未熟-低熟烃源岩及原油与常规油气的最大区别是成熟度特征。未熟-低熟烃源岩的Ro为0.2%～0.7%，成熟烃原岩的Ro>0.7%，Ro总体上随烃源岩埋深的增加而有规律地增大，不同地区Ro与埋深的关系不尽相同，但在同一地区不管烃源岩显微组分的组成和沉积环境的具体差别，Ro值都比较客观地反映有机质随埋深增加的早期热演化规律。在烃源岩富氢组分中，孢子体的显微荧光变化最具规律性，荧光光谱参数Kmax值和Q值的增加以及相对荧光强度I546值的递减表征有机质热演化程度的增加。在未熟烃源岩埋深范围内，其热解峰温tmax约为400～450℃。油气和源岩的成熟度归根到底体现于烃类分子的化学成分、结构与构型等方面，因此与之有关的分子级参数是判别油气和源岩的最佳指标。
3.2 母质来源分析
藻类体、孢子体和角质体等组分通常是I、II型干酪根的主要显微组分，生油演化范围与常规油气的“液态窗”吻合。镜质体生烃范围宽，生油门限略早，主要生成气体烃类，代表III型干酪根的主要组成。唯独树脂体、木栓质体、高等植物蜡，藻类生物类脂物及含硫大分子等的生烃贡献明显早于其他富氢显微组分，成为低温早熟油气的主要母质。
参考文献
[1]施继锡，余孝颖.未熟-低熟油流体特征-以济阳坳陷古近系为例[J].矿物岩石地球化学通报， 2003，22 （ 4） ： 314- 318.
[2]王铁冠，钟宁宁.低熟油气形成机理与分布[M].北京：石油工业出版社，1995.168-223.