根据有机质的性质变化和油气生成沉积有机质的成烃演化可划分为三个阶段:成岩作用阶段、深成作用阶段和准变质作用阶段;相应地又按有机质的成熟程度将有机质成烃演化划分为未成熟阶段、成熟阶段和过成熟阶段,镜质体反射率Ro与有机质的成烃作用和成熟度有良好有的对应关系。
门限温度:随着埋藏深度的增加,当温度升高到一定数值,有机质才开始大量转化为石油,这个温度界限称门限温度。
门限深度:与门限温度相对应的深度称门限深度。
①成岩作用阶段—未成熟阶段:该阶段以低温、低压和微生物生物化学为主要特点,主要形成的烃是生物甲烷气,生成的正烷烃多具明显的奇偶优势。成岩作用阶段后期也可形成一些非生物成因的降解天然气以及未熟油。该阶段Ro小于0.5%。
②深成作用阶段—成熟阶段:为干酪根生成油气的主要阶段。按照干酪根的成熟度和成烃产物划分为两个带。
生油主带:Ro为0.5~1.3%,又叫低—中成熟阶段,干酪根通过热降解作用主要产生成熟的液态石油。该石油以中—低分子量的烃类为主,奇碳优势逐渐消失,环烷烃和芳香烃的碳数和环数减少。
凝析油和湿气带:Ro为1.3~2.0%,又叫高成熟阶段,在较高的温度作用下,剩余的干酪根和已经形成的重烃继续热裂解形成轻烃,在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值时,发生逆蒸发,形成凝析气和更富含气态烃的湿气。
③准变质作用阶段—过成熟阶段:该阶段埋深大、温度高,Ro>2.0%。已经形成的轻质液态烃在高温下继续裂解形成大量的热力学上的最稳定的甲烷,该阶段也称为热裂解甲烷(干)气阶段。
干酪根的类型--生油还是生气?
Tissot(1974)根据干酪根的元素分析采用H/C和O/C原子比绘制相关图,即范氏图(Van Krevelen图),将其分为三大类:
Ⅰ型干酪根:是分散有机质干酪根中经细菌改造的极端类型,或称腐泥型,富含脂肪族结构,富氢贫氧,H/C高,一般为1.5~1.7,而O/C低,一般小于0.1,是高产油的干酪根,生烃潜力为0.4~0.7。
Ⅱ型干酪根:是生油岩中常见干酪根。有机质主要来源于小到中的浮游植物及浮游动物,富含脂肪链及饱和环烷烃,也含有多环芳香烃及杂原子官能团。H/C较高,约1.3~1.5,O/C较低,约0.1~0.2,其生烃潜力较高,生烃潜力为0.3~0.5。
Ⅲ型干酪根:是陆生植物组成的干酪根,又称腐殖型。富含多芳香核和含氧基团。H/C低,通常小于1.0,而O/C高,可达0.2~0.3,这类干酪根生成液态石油的潜能较小,以成气为主,生烃潜力为0.1~0.2。
烃源岩热演化过程可以分为成岩作用、深成热解作用和后成作用3个阶段, 在烃源岩成岩作用阶段, Ⅰ 型有机质有极高的氢指数和极低的氧指数, Ⅱ 型有机质有较高的氢指数和较高的氧指数, Ⅲ 型有机质有极低的氢指数和极高的氧指数[1, 2, 6, 10]。
参考:
1、第二章 油气生成与烃源岩-长江大学地球科学学院
2、柳广弟主编.石油地质学(第四版)——第四章.石油工业出版社.2009年3月.
3、烃源岩何时才能成熟? - 知乎
4、腐泥型烃源岩生排烃模拟实验与全过程生烃演化模式
5、成熟—过成熟烃源岩有机质类型识别