【正文】 階段氣產(chǎn)率較高，但以產(chǎn)二氧化碳為主；后兩個(gè)階段則是以產(chǎn)烴氣為主；而后兩個(gè)階段恰好是煤型氣的主要產(chǎn)氣階段。 成 煤 作 用 煤 階 成氣階段 相應(yīng) RO值（ %） 泥炭化作用 泥 炭 第一階段 ＜ 煤 化 作 用 成巖作用 年青褐煤 年老褐煤 第二階段 ＞ — 變 質(zhì) 作 用 長(zhǎng) 焰 煤 氣 煤 第三階段 ＞ — 肥 煤 焦 煤 瘦 煤 貧 煤 第四階段 ＞ 腐植型有機(jī)質(zhì)成煤過(guò)程中成氣階段的劃分及相應(yīng)的煤階、 Ro值簡(jiǎn)表 煤系有機(jī)質(zhì)在成煤演化過(guò)程中不同煤階生成的天然氣成分和數(shù)量皆有所不同 煤的模擬生氣 (據(jù) ,1974) 可以將煤化作用階段劃分為 三個(gè)主要生氣期 。 煤化早期 （大致為褐煤至長(zhǎng)焰煤階）生氣量最多，以 CO2為主，甲烷居次，重?zé)N無(wú)。 煤化中期 （大致由氣煤至肥煤階）生氣量銳減， CO2和甲烷產(chǎn)量逐漸降至最低，重?zé)N產(chǎn)量最高。 煤化晚期 （大致在焦煤階以后）生氣量略有回升，甲烷成分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)， CO2居次，重?zé)N極少 煤型氣的產(chǎn)率 表示煤型氣生產(chǎn)率的大小時(shí)，可用煤氣發(fā)生率或視煤氣發(fā)生率來(lái)表示。 煤氣發(fā)生率 —— 是指從泥炭階段到某一煤階，每噸煤所生成的烴類(lèi)氣體的總量（體積）。又稱為總煤氣發(fā)生率。 視煤氣發(fā)生率 （ Ra） —— 是指從褐煤到某一煤階，每噸煤時(shí)所生成的天然氣的總量（體積）。 視煤氣發(fā)生率（ Ra）可視為煤型氣產(chǎn)率。 煤氣發(fā)生率與有機(jī)質(zhì)組分的性質(zhì)和豐度、煤階等因素有關(guān)。不同的煤有不同的煤氣發(fā)生率。 3 煤型氣的化學(xué)組成 煤化過(guò)程的不同階段，形成的產(chǎn)物組成不同。 煤型氣可含有相對(duì) 較高的非烴氣體 N2：通常在 716%； CO2：為 5%左右。 它們都是煤化作用中同甲烷一起產(chǎn)生的。 此外，煤型氣常 貧 H2S。 五、無(wú)機(jī)成因氣 無(wú)機(jī)成因氣 —— 指不涉及有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)的一切作用和過(guò)程所形成的氣體。它包括 地球深部巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用、無(wú)機(jī)礦物分解作用、放射作用以及宇宙空間所產(chǎn)生的氣體。 目前一般認(rèn)為，無(wú)機(jī)成因氣主要是來(lái)自地幔源的巖漿和變質(zhì)作用以及由此引起的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)熱分解作用所形成，有時(shí)可能發(fā)現(xiàn)由地表水滲入地殼深處而形成的大氣成因氣。 無(wú)機(jī)成因氣的分布常與深大斷裂活動(dòng)有關(guān)，特別是古地層。 （ 1）化學(xué)組成上常見(jiàn)少量到微量烯烴，且氫、氮、二氧化碳、一氧化碳及氦氣含量較高。 （ 2）烴氣中 δ13C1值變化范圍大，一般以 δ13C1值＞ 20‰ 作為無(wú)機(jī)成因氣的較可靠證據(jù)。 （ 3）惰性氣體的同位素組成。通常將 3He/4He（氣）＞3He/4He（大氣）作為無(wú)機(jī)成因氣的重要證據(jù)。 第六節(jié)、生油層研究與油源對(duì)比 生油（氣）巖 —— 把能夠生成石油和天然氣的巖石稱為生油巖或生油氣母巖、烴源巖。 生油層 —— 由生油（氣）巖組成的地層。 一、生油層研究 （一）地質(zhì)研究 （二）地球化學(xué)研究 （一）地質(zhì)研究 包括 生油層的巖性、巖相及厚度研究。 生油巖 一般是粒細(xì)、色暗、富含有機(jī)質(zhì)和微體生物化石，常含有原生分散裝潢鐵礦，偶見(jiàn)原生油苗。 常見(jiàn)的生油層： 粘土巖類(lèi) 和 碳酸鹽巖類(lèi) 粘土巖類(lèi)生油層 主要包括 泥巖、頁(yè)巖、粘土 等，是在一定深度的穩(wěn)定水體中形成的。 環(huán)境安靜乏氧，浮游生物和陸源有機(jī)膠體能夠伴隨粘土礦物質(zhì)大量堆積、保存并向油氣轉(zhuǎn)化。 碳酸鹽巖類(lèi)生油層 多呈灰黑、深灰、褐灰及灰色； 隱晶 — 粉晶結(jié)構(gòu)，顆粒少，灰泥為主； 多呈厚層 ~塊狀，水平層理或波狀層理發(fā)育；含黃鐵礦及生物化石； 見(jiàn)原生油苗，有時(shí)吹即可聞見(jiàn)瀝青臭味。 以低能環(huán)境下形成的富含有機(jī)質(zhì)的 石灰?guī)r、生物灰?guī)r和泥灰?guī)r為主 ； 我國(guó)的陸相生油層系基本上有四種剖面類(lèi)型： 泥巖型 夾油頁(yè)巖泥巖型 含碳泥巖型 含膏泥巖型 最有利的生油巖相是 淺海相 、 三角洲相 和 深水湖相 在 陸相盆地 中， 深水湖泊 是最有利的生油巖相，其中，又以 近海地帶深水湖盆的泥巖型 剖面生油條件更佳。 在 空間上 生油最有利的地區(qū)是 湖盆中央的深水地區(qū)。 在 時(shí)間上 ， 生油最有利的時(shí)間是沉積旋回中的持續(xù)沉降階段。 （二）生油巖的地球化學(xué)研究 主要的地球 化學(xué)指標(biāo) 有機(jī)質(zhì)的豐度 有機(jī)質(zhì)的類(lèi)型 有機(jī)質(zhì)成熟度 在一個(gè)沉積盆地中只有具有有效的生油巖才能形成油氣聚集。而生油巖必須具備足夠數(shù)量的有機(jī)質(zhì)、良好的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以及一定的有機(jī)質(zhì)演化史。 有機(jī)質(zhì)的豐度 巖石中有足夠數(shù)量的有機(jī)質(zhì)是形成油氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，是決定巖石生烴能力的主要因素。 有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo) ： 有機(jī)碳含量（ TOC）、 巖石熱解參數(shù)、 氯仿瀝青“ A”、 總烴（ HC）含量 在有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成油氣過(guò)程中，只有很少的有機(jī)質(zhì)被轉(zhuǎn)化，大部分仍殘留在生油層中，而碳又在有機(jī)質(zhì)中占有很大比例，其穩(wěn)定性又好，所以剩余有機(jī)質(zhì)碳含量能夠代表生油巖內(nèi)的有機(jī)質(zhì)的數(shù)量。 （ 1）有機(jī)碳含量 有機(jī)碳含量 —— 指巖石中殘留的有機(jī)碳含量。 在沉積巖中，碳以 碳酸鹽碳 和非碳酸鹽碳 兩種形式存在。 中國(guó)陸相泥質(zhì)生油巖生油條件與有機(jī)碳含量的關(guān)系 特征 生油條件 巖 性 巖 相 地球化學(xué)相 有機(jī)碳（ %） 最 好 以黑色泥頁(yè) 巖為主 較深 深湖相 還原 強(qiáng)還原 ＞ 1 好 — 較好 灰 灰黑色泥巖、頁(yè)巖為主夾灰綠色砂泥巖 淺湖 較深湖相 還 原 — 1 較好 — 較差 以灰 灰綠色泥巖為主 沼澤 淺湖相 弱還原 還原 — （地礦部無(wú)錫中心實(shí)驗(yàn)室， 1980 ） 并非有機(jī)碳含量越高的生油巖越好。 因?yàn)樯土康拇笮∵€取于有機(jī)質(zhì)向石油的轉(zhuǎn)化，所以還需結(jié)合氯仿抽提物及總烴含量才能正確評(píng)價(jià)生油巖的有機(jī)質(zhì)數(shù)量。 （ 2）氯仿瀝青“ A”和總烴含量 氯仿瀝青“ A”—— 是指巖石中可抽提有機(jī)質(zhì)的含量 總烴 —— 包括瀝青“ A”中飽和烴和芳香烴組分含量的總和。 是對(duì)巖樣用氯仿作溶劑在索氏抽提器內(nèi)連續(xù)抽提一定時(shí)間所獲得的 可溶有機(jī)質(zhì)總量 。 氯仿抽提物由飽和烴、芳烴、非烴和瀝青質(zhì)組成。其中飽和烴與芳烴之和稱為 總烴量 。 由于氯仿抽提物的族組成與石油組成相似，總烴則更是石油的基本組成 ，因此比有機(jī)碳更具現(xiàn)實(shí)意義。 氯仿抽提物 /有機(jī)碳 和 烴 /有機(jī)碳 （烴在每克有機(jī)碳中的毫克數(shù)）來(lái)表示有機(jī)質(zhì)的豐度。 為什么要用氯仿來(lái)提取呢 ？ 國(guó)內(nèi)外依據(jù)氯仿抽提物含量和總烴量劃分生油巖標(biāo)準(zhǔn)不一 抽提物及總烴的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)志 類(lèi)型 有機(jī)碳 （ ppm） C15+抽提物 （ ppm） C15+總烴含量（ ppm） 烴類(lèi)轉(zhuǎn)化率 （烴 /有機(jī)碳） 海相碳酸鹽巖 1000 100 60 1 — 5 陸相 泥頁(yè)巖 好 的 ＞ 10000 ＞ 1000 ＞ 500 ＞ 5 中 等 5000 — 1000 500 — 1000 100 — 500 1 — 5 差 的 3000 — 5000 200 — 500 60 — 100 ＜ 1 （據(jù)地礦部石油地質(zhì)中心實(shí)驗(yàn)室） 生油巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（石油部全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)） 項(xiàng) 目 生油巖類(lèi)別 有機(jī)碳（ %） 氯 仿“ A”（ %） 總 烴（ ppm） 非生油巖 ＜ ＜ ＜ 100 生 油 巖 差 — — 100 — 200 較好 — — 200 — 500 好 — — 500 — 1000 最好 ＞ ＞ ＞ 1000 通常將氯仿抽提物含量 250300ppm和總烴含量 50100ppm定為生油巖的下限值。 （ 3）巖石高溫?zé)峤饪偀N產(chǎn)率（ S1+S2） 熱解 是通過(guò)加熱使一種化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N化合物的過(guò)程。 高溫?zé)峤饪墒共粨]發(fā)的高分子聚合物（如生油巖中的干酪根）加熱裂解為揮發(fā)性產(chǎn)物（烴類(lèi)等），巖樣熱解所得到的游離烴（ S1）裂解烴（ S2）之和，即 熱解總烴產(chǎn)率 。 它更本質(zhì)地反映了巖石中干酪根熱解的生烴潛力，用以表示有機(jī)質(zhì)豐度更具實(shí)用價(jià)值。 巖樣熱解分析的記錄和應(yīng)用 (Espitalie等， 1974) 據(jù)（ S1+S2）的生油巖劃分標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn) 等級(jí) 好的 中等 差的 S1+S2 （ kg烴 /t巖石） ＞ 6 2 — 6 ＜ 2 ( 據(jù) Tissot,1978) 熱解總烴產(chǎn)率 與其它有機(jī)質(zhì)豐度標(biāo)志一致，而且還揭示了不同類(lèi)型生油巖的生油潛力。 有機(jī)質(zhì)的類(lèi)型 有機(jī)質(zhì)類(lèi)型不同，其性質(zhì)不同；其生烴潛力、產(chǎn)烴類(lèi)型及門(mén)限深度（溫度）都有一定的差異。 因此對(duì) 有機(jī)質(zhì)類(lèi)型的研究 成為評(píng)價(jià)生油巖的重要內(nèi)容之一。 生油巖的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型，可從可溶有機(jī)質(zhì)（瀝青）和不溶有機(jī)質(zhì)（干酪根）的結(jié)構(gòu)及組成來(lái)區(qū)分。 其中主要是根據(jù)干酪根的元素成分將其分為 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 乃至 Ⅳ 型。 有機(jī)質(zhì)的成熟度 成熟度 是表示有機(jī)質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化的熱演化程度。 其程度可用有機(jī)質(zhì)的某些物理性質(zhì)和化學(xué)組成的變化特點(diǎn)來(lái)判斷，并劃分有機(jī)質(zhì)演化階段。 在生油巖研究中，測(cè)定生油巖有機(jī)質(zhì)成熟度的 方法包括 ： 鏡質(zhì)組反射率、 熱變指數(shù)、 干酪根的顏色、 H/C— O/C原子比、 巖石熱解參數(shù)、孢粉碳化程度、可溶抽提物的化學(xué)組成特征、飽和烴的成分、自由基含量、生物標(biāo)志等，都可用來(lái)判別有機(jī)質(zhì)的熱演化程度。 （ 1）干酪根的演化特征 ① 鏡質(zhì)組反射率 鏡質(zhì)組 —— 是一組富氧的顯微組分，由同泥炭 成因有關(guān)的腐殖質(zhì)組成（被鏈絞合的縮合芳環(huán) 束），具有鏡煤的特征。 隨著成熟度的增加，芳環(huán)束就逐漸結(jié)合成更大的和更規(guī)則的縮合芳香頁(yè)片，隨縮合芳香頁(yè)片的逐步加大，定位排列增強(qiáng)，就導(dǎo)致反射率的升高；并在縮合過(guò)程中析出氫，并形成甲烷。 鏡質(zhì)組反射率會(huì)隨著成熟度增加而升高，其原因主要在于 其分支結(jié)構(gòu)的變化 。 反應(yīng)速率隨溫度以指數(shù)形式增加的不可逆化學(xué)反應(yīng)，決定著由分子結(jié)構(gòu)的變化所引起的隨溫度的線性增加反射率呈指數(shù)升高。 實(shí)驗(yàn)室加熱褐煤時(shí)反射率隨溫度以指數(shù)形式升高 (據(jù) Ting,1975) Ro＜ %為 成巖作用階段 ， 生油巖未成熟 ； %＜ Ro＜ %為 深成作用階段 早中期， 成油主帶 即“油窗” %＜ Ro＜ 2%為 深成作用階段晚期 ， 濕氣和凝析氣帶 ； Ro＞ 2%為 準(zhǔn)變質(zhì)作用階段 ， 干氣帶，只有甲烷 。 注意因干酪根類(lèi)型不同而有所差別，但差別不大 。 ② 熱變指數(shù) 熱變指數(shù) —— 是一種在顯微鏡下通過(guò)透射光觀測(cè)到的由熱引起的孢粉、藻類(lèi)等顏色變化的標(biāo)度。 根據(jù)顏色變化確定有機(jī)質(zhì)的演化變質(zhì)程度 。 在顯微鏡透射光下，孢子、花粉及其它微化石結(jié)構(gòu)，隨成熟作用增強(qiáng)而顯示不同顏色。 最初是黃色，然后是桔黃色或褐黃色（成巖作用階段），褐色（深成作用階段），最后是黑色（準(zhǔn)變質(zhì)作用階段）。 劃分的五個(gè)級(jí)別： 1級(jí) —— 未變化，有機(jī)殘?jiān)庶S色； 2級(jí) —— 輕微熱變質(zhì)，呈桔色； 3級(jí) —— 中等熱變質(zhì)，呈棕色或褐色； 4級(jí) —— 強(qiáng)變質(zhì)，呈黑色； 5級(jí) —— 強(qiáng)烈熱變質(zhì)，除有機(jī)殘?jiān)屎谏?，另有巖石變質(zhì)現(xiàn)象。 有機(jī)質(zhì)成熟作用相 大致的溫度℃ （ oF） 成熟指數(shù) 干酪根顏色 成熟度 期望產(chǎn)物 30(86) 50(122) 100(212) 150(301) 175(347) ＞ 200(＞392) 2+.輕度轉(zhuǎn)化 淺黃 黃 橙 褐 褐黑 黑 未成熟 成熟 變質(zhì) 干氣 干氣，重油 油，濕氣 凝析物，濕氣 干氣 干氣乃至無(wú)氣 (據(jù) ,1979) ③ 干酪根的顏色變化估測(cè)其成