烃源岩生物标志化合物的探究

摘要：随着我国经济的快速发展，对于油气能源的需求越来越大，因此尽快找到新的石油资源或替代能源，来保证能源的供给，烃源岩展布与油源是两大紧密相连的基本问题，直接关系着油气资源量的预测和勘探方向与策略的选择。因此研究烃源岩及其地球化学方面及生物标志化合物的研究对石油勘探具有重要的意义。

关键词： 烃源岩 地球化学 生物标志化合物

一、前言

烃源岩是能生成和排出烃类的岩石，生成液态烃（油）为主的源岩为油源岩生成气态烃（气）为主的源岩为气源岩，形成的烃类应足以形成油气藏。利用地球化学手段深入研究烃源岩的沉积环境和生烃条件对于探索油气富集规律和指导油气勘探具有十分重要的意义。同时对于进一步发展完善低熟油气有机成因理论和拓宽油气勘探领域具有重要的理论和现实意义。

二、烃源岩的有机地球化学研究

1、有机质丰度

确定和评价烃源岩的关键因素之一是有机质丰度下限值的标定， 一般认为有机质丰度下限值为 0.4%或 0.5%。对于碳酸盐岩，所使用的有机质丰度下限值则分歧较大，下限值变化范围很大，从 0.05%～0.5%，这是因为影响有机质丰度下限值的因素较多，诸如有机质类型、成熟度、岩石的矿物组成、时间和古地温、水文地质条件、生储盖组合关系等都对烃源岩的排烃效率存在影响，进而影响了有机质丰度的下限值。

表征烃源岩有机质丰度的参数有总有机碳（TOC）、氯仿沥青“A”、总烃含量、生烃潜量（S1+S2）等参数，但由于氯仿沥青“A”、总烃、生烃潜量等参数受烃源岩演化程度的影响较大，尤其是对于演化程度较高的烃源岩，这些参数变得很低，难以划分与评价烃源岩，因此，对于烃源岩有机质丰度的评价主要用残余总有机碳这一指标。

（1）有机碳（TOC）：系指岩石中残留的有机碳，即岩石中有机碳链化合物的总称，以单位重量岩石中有机碳的重量百分数表示。组成有机质的元素中C最多、最稳定，可反映有机质数量。

实测Toc是烃源岩中油气生成后，残留下来碳含量。

有机碳≠有机质。

一般：剩余有机质=有机系数×剩余有机碳

有机系数为1.22或1.33

（2）.氯仿沥青“A”和）总烃（HC）含量

氯仿沥青“A”是指岩石中可抽提的有机质含量.，与有机质丰度、类型、成熟度有关；总烃为沥青“A”中的饱和烃+芳香烃含量。

氯仿沥青“A”和总烃含量可视为石油运移后残留下来的原石油，二者的含量同时反映了有机质向石油转化的程度。

2、烃源岩有机质的类型

有机质类型是决定烃源岩生烃潜力和油气资源结构的主要因素之一，是评价烃源岩的质量指标。用于研究有机质类型的方法可分为有机岩石学法（干酪根镜鉴和全岩光片有机显微组分分析）和有机地球化学法（热解、有机元素分析、干酪根碳同位素、正构烷烃结构组成特征等）两大类。

（1）元素分析法

可有三类作为分析研究：

a. H/C高（1.5-1.7），O/C低（0.05-0.1），即H高O低型，以连撞结构为特征，富有类脂和蛋白质分解产物，其主要来源是低等植物和水生动物，主要生油；

b. H/C为0.65-1.25，O/C为0.04-0.13；含有大量中等长度直链结构，环烷核较多，含有芳香族核，主要来源于浮游生物、植物、细菌等混合有机物；其生油气潜能较高，为最常见的烃源岩有机质类型。

c. H/C低（0.46-0.93），O/C高（0.05-0.30），即H低O高，以芳香结构多为特征，主要来源于高等植物，生油潜能低，但是成气的主要母质。

（2）热解法

是一种研究生油岩特征的热解方法，即生油岩分析仪，可以直接从岩样测出其中所含的吸附烃、干酪根热解烃和二氧化碳与水等含氧挥发物，以及相应的温度。

（3）正构烷烃

烃源岩中正构烷烃的分布不仅可以指示烃源岩的成熟度，而且可以反映其生源组合面貌。已有的研究表明，正构烷烃构成曲线呈单前峰型、主峰碳出现在碳数较低的范围内（主要在 nC15和 nC17上），反映为腐泥型有机质生源组合特征，以陆生高等植物为主要生源的烃源岩的正构烷烃构成曲线呈单后峰型，主峰碳出现在高碳数范围内（nC25、nC27、nC29），混合型生源的烃源岩的正构烷烃构成曲线则呈现为双峰型。

三、烃源岩生物标志化合物的研究

生物标志化合物是沉积有机质，原油、油页岩、煤中那些来源于活的生物体，在有机质演化过程中具有一定稳定性，基本保留了原始生化组分的碳骨架。受热演化，运移等作用影响的。记载了原始生物母质的特殊分子结构信息的有机化合物。从烃源岩中可以鉴别出丰富的具有不同生源或演化意义的生物标志化合物。

1、正构烷烃

正构烷烃又称为饱和的直链烃， 研究发现：正构烷烃主要来源于活的生物体，脂肪酸、蜡质等脂类化合物。同生物标志物有关的正构烷烃，碳数分布广，从nC13～nC40，甚至到nC50，一般在nC15～nC35范围。

2、异构和反异构支链烷烃

异构和反异构支链烷烃也是生物合成的烃，其主要特征是2-碳位上含甲基取代基（异构）和3-碳位上含甲基取代基（反异构）。

低分子量的异构及反异构脂肪酸也见于海洋有机体的类脂化合物中。在近代沉积物和古代沉积物以及石油中，都见有异构和反异构支链烷烃存在，被认为是生物成因的特征。

3、无环的类异戊二烯烃类

异戊二烯型烃具特殊结构。其中按异戊二烯单元连接的顺序可分规则和不规则的两类。不规则的类异戊二烯烷烃是指头头相连和尾尾相连的链状分子，也就是在头—尾系列中有一个头一头相连的键，两端有时带有饱和环或芳香环。

4、萜类和甾类化合物

（1）萜类化合物

现已从石油和岩石中检出多种类型的三环二萜和五环三萜化合物。目前应用较广的主要是五环三萜中的霍烷系列的化合物。

倍半菇烷类：C14-C16补身烷系列是一类具有细菌生源意义的倍半菇类生物标志物。

三环菇烷和四环菇烷类：三环菇烷碳数范围为C19-C26，四环菇烷一般检测到C24成员，且常与C26三环菇烷共逸出，由于这类生物标志物具有微生物的生源意义，较高含量三环菇烷和四环菇烷标志物的存在，无疑是微生物贡献的可靠标志。

五环三萜化合物： 由五个六元环或四个六元环和一个五元环组成，一般含有30个碳原子，除分布于植物中外，在动物中也有分布，其中藿烷最为典型，属五环三萜系列化合物。

（2）甾类化合物

甾烷是从甾醇和甾酸衍生而来的，在现代生物体和近代沉积物中，甾族化合物常以醇、酮、酸等形式存在，碳数范围一般在C27～C30 部分来自动物、部分来自植物。

5、芳香烃化合物

生物体和近代沉积物中，芳烃的浓度很低。在石油和古代沉积物中低分子芳烃浓度较高。大致可分为两大类：（1）分烷基和环烷基苯，烷基和环烷基菲，

即低芳环数的取代芳烃；（2）芳环数在三环之上的非取代多环芳烃，种类多十分复杂，在沉积物中相对较为丰富。

四、结论

综上所述，烃源岩的有机地球化学和生物标志化合物的分析研究对油气勘探提供理论指导，对各大油田都加大勘探力度寻求在陆相地层的突破提供了重要的信息。

参考文献

[1]张厚福，方朝亮，高先志等著.石油地质学[M].北京：石油工业出版社，1999.

[2]程克明，王铁冠，钟宁宁等.烃源岩地球化学[M].北京：科学出版社，1995.