陳治軍，張亞雄，王永昌，王 希，葛宏選，高志亮，李子梁

1.長(zhǎng)江大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，武漢 430100；2.陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 研究院，西安 710075；3.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；4.中國(guó)石油集團(tuán) 渤海鉆探工程有限公司 定向井分公司，天津 300280

在烴源巖成烴有效性評(píng)價(jià)、原油性質(zhì)分析等方面，成熟度研究是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的成熟度評(píng)價(jià)方法有鏡質(zhì)體反射率法(Ro)和巖石熱解最高峰溫法(Tmax)等[1-3]。然而傳統(tǒng)的成熟度評(píng)價(jià)方法在實(shí)際應(yīng)用中存在著局限性，比如以烴源巖為基礎(chǔ)建立的上述方法無(wú)法應(yīng)用于原油成熟度研究，再比如由于海相烴源巖普遍缺乏鏡質(zhì)組而不能采用Ro法評(píng)價(jià)成熟度。

在有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程中，生物標(biāo)志化合物中熱穩(wěn)定性差的化合物會(huì)向熱穩(wěn)定性好的化合物轉(zhuǎn)化，使得生物標(biāo)志化合物成為成熟度評(píng)價(jià)的有效指標(biāo)，在烴源巖或原油成熟度研究方面有廣泛的應(yīng)用[1]。相對(duì)于常用于成熟度研究的飽和烴化合物，芳烴化合物具有含量較高、熱穩(wěn)定性較好等特點(diǎn)，在成熟度研究方面更具優(yōu)越性[3-8]。芳烴成熟度參數(shù)建立的理論依據(jù)為：在有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程中，芳烴化合物的甲基化、脫甲基化、甲基重排等作用均受控于熱穩(wěn)定性，伴隨熱演化程度的增加，熱穩(wěn)定性好的化合物的相對(duì)含量逐漸增加，而熱穩(wěn)定性差的化合物的相對(duì)含量會(huì)逐漸減少，相關(guān)化合物的含量比值對(duì)成熟度有很好的指示作用[1,3]。基于上述原理，前人建立了多種芳烴成熟度參數(shù)，這些參數(shù)被廣泛應(yīng)用于不同地區(qū)、不同類(lèi)型烴源巖成熟度的研究中，但應(yīng)用效果不一[9-13]。基于芳烴參數(shù)和成熟度的相關(guān)性分析，前人建立了一些利用芳烴參數(shù)計(jì)算視鏡質(zhì)體反射率(Rc)的關(guān)系式[7-10,13-14]。但這些定量評(píng)價(jià)公式都是基于單一的芳烴參數(shù)，且在其他區(qū)域運(yùn)用效果較差，甚至出現(xiàn)計(jì)算出的視鏡質(zhì)體反射率與實(shí)際地質(zhì)情況相矛盾的現(xiàn)象。如利用甲基菲指數(shù)MPI1計(jì)算Ro的定量評(píng)價(jià)關(guān)系式最早由RADKE等[7]建立，計(jì)算公式得到了廣泛應(yīng)用，但王輝[6]在利用該公式計(jì)算某一地區(qū)湖相烴源巖成熟度時(shí)，某一樣品的實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率(Ro)為1.47%，而計(jì)算出的Rc為2.30%或0.40%，數(shù)值相差甚遠(yuǎn)。而實(shí)際上，一些芳烴成熟度參數(shù)可能并非僅受成熟度控制，生源、沉積環(huán)境等因素對(duì)其也有很大的影響，烴源巖的區(qū)域差異性和芳烴參數(shù)影響因素的復(fù)雜性是芳烴成熟度參數(shù)及其定量評(píng)價(jià)關(guān)系式在很多區(qū)域應(yīng)用效果不佳的主要原因。越來(lái)越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)用芳烴參數(shù)定量評(píng)價(jià)烴源巖成熟度時(shí)，需要建立適合于研究區(qū)的定量評(píng)價(jià)關(guān)系式[1,5]。

在相關(guān)地區(qū)利用芳烴參數(shù)對(duì)烴源巖成熟度開(kāi)展定量評(píng)價(jià)時(shí)，發(fā)現(xiàn)利用單一芳烴成熟度參數(shù)建立的計(jì)算Rc的公式開(kāi)展成熟度定量評(píng)價(jià)時(shí)往往具有較大的誤差。筆者探索出了一種全新的利用芳烴參數(shù)定量評(píng)價(jià)烴源巖成熟度的方法，即利用多元回歸法建立適合研究區(qū)的多芳烴參數(shù)定量評(píng)價(jià)成熟度的模型，該方法在一定程度上提高了芳烴參數(shù)定量評(píng)價(jià)烴源巖成熟度的準(zhǔn)確度。

1 芳烴成熟度參數(shù)的理論基礎(chǔ)

1.1 萘系列參數(shù)

基于一些烷基取代的萘化合物與天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的類(lèi)似性，前人認(rèn)為萘系列化合物衍生于高等植物及細(xì)菌的倍半萜至三萜類(lèi)化合物[15]。萘系列化合物對(duì)有機(jī)質(zhì)成熟度指示作用的理論依據(jù)為：隨著有機(jī)質(zhì)熱演化程度的增加，多甲基萘系列中熱穩(wěn)定性強(qiáng)的異構(gòu)體含量升高，熱穩(wěn)定性差的異構(gòu)體含量降低，可用多甲基萘系列化合物的分布特征來(lái)研究有機(jī)質(zhì)的熱演化程度[15-16]。萘由2個(gè)苯環(huán)組成，2個(gè)苯環(huán)共用2個(gè)碳原子，由于α位電子云密度高于β位，α位活性大于β位，在甲基取代反應(yīng)中一般容易得到α位取代物[3,17-18](圖1)。故α位熱穩(wěn)定性比β位差，β位取代萘一旦形成就比較穩(wěn)定，β位取代萘與α位取代萘異構(gòu)體的比值可以表征烴源巖和原油的成熟度[16]。基于上述原理，前人建立的烷基萘類(lèi)成熟度參數(shù)有甲基萘參數(shù)(MNR)、二甲基萘參數(shù)(DNR-1—DNR-5)、三甲基萘參數(shù)(TMNr、TMNrl—TMNr3)等、四甲基萘參數(shù)(TeMNr)、五甲基萘(PMNr)等[3]，并確定了上述參數(shù)的表達(dá)式(表1)。如RADKE等[7]認(rèn)為隨著熱演化程度的增加，αα取代型的1，5-二甲基萘(1，5-DMN)經(jīng)甲基遷移和甲基重排重組為2，6-DMN、2，7-DMN等ββ取代型的異構(gòu)體，參數(shù)DNR-1的表達(dá)式為[(2，6-DMN+2，7-DMN)/1，5-DMN]，其與Ro有很好的相關(guān)性[7]。

圖1 萘、菲和二苯并噻吩碳骨架型式據(jù)文獻(xiàn)[15,18]修改。

表1 芳烴成熟度參數(shù)

然而這些參數(shù)對(duì)于不同地區(qū)的應(yīng)用效果不一，體現(xiàn)出烴源巖的區(qū)域差異性和參數(shù)影響因素的復(fù)雜性。如前人認(rèn)為三甲基萘指數(shù)與成熟度具有持續(xù)的正相關(guān)關(guān)系，但劉亞洲等[4]運(yùn)用這些指數(shù)對(duì)鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7烴源巖成熟度進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了與實(shí)際情況有很多相矛盾之處，指出三甲基萘指數(shù)可能受生源、沉積環(huán)境等其他因素影響較大。因此，有學(xué)者指出烷系列化合物在甲基遷移、甲基重排等作用的過(guò)程中并不是只受熱動(dòng)力學(xué)作用控制，黏土等礦物的催化作用、母質(zhì)來(lái)源、生物降解等也對(duì)烷基萘成熟度參數(shù)有很大的影響[3,18-19]。因此，在運(yùn)用萘系列參數(shù)評(píng)價(jià)烴源巖成熟度時(shí)，要特別注意其他因素對(duì)參數(shù)的影響。

1.2 烷基菲系列參數(shù)

菲系列化合物在各類(lèi)沉積有機(jī)質(zhì)及化石燃料中廣泛分布，且豐度較高，并在中—高成熟階段顯示出最高的豐度，因此在烴源巖或原油成熟度評(píng)價(jià)方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，也是應(yīng)用于成熟度研究較早的芳烴化合物[14,18]。菲系列化合物的碳骨架型式見(jiàn)圖1，由3個(gè)苯環(huán)相連而組成，β位取代基較α位取代基穩(wěn)定，隨著有機(jī)質(zhì)熱演化程度的增加，α位取代的異構(gòu)體的相對(duì)含量逐漸降低，β位取代的異構(gòu)體的相對(duì)含量逐漸增加，β位異構(gòu)體與α位異構(gòu)體的比值可以表征成熟度[3,20-22]?；谶@一理論基礎(chǔ)，前人建立的烷基菲系列成熟度參數(shù)有甲基菲指數(shù)MPI1—MPI3、甲基菲比值MPR、甲基菲分布分?jǐn)?shù)F1和F2、二甲基菲指數(shù)DPR和DPR2等[1-2,5,9](表1)。

這些參數(shù)被廣泛應(yīng)用于不同地區(qū)烴源巖或原油的成熟度研究中，但在應(yīng)用中也存在部分參數(shù)并非主要受成熟度控制、對(duì)某些參數(shù)隨成熟度的變化規(guī)律存較大的爭(zhēng)議、一些參數(shù)的定量評(píng)價(jià)應(yīng)用效果不佳等問(wèn)題，這可能由烴源巖存在區(qū)域差異性、參數(shù)影響因素存在復(fù)雜性、化驗(yàn)分析存在誤差性等原因所致。如前人[4]利用KVALHEIM等[9]建立的關(guān)系式計(jì)算出的某一地區(qū)的烴源巖樣品的甲基菲分布分?jǐn)?shù)F2為0.22～0.28，按照已有的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[23](低熟階段F2<0.27，成熟階段F2=0.27～0.35，高熟階段F2>0.35)，這些烴源巖以低成熟烴源巖為主，而實(shí)際上這些烴源巖為成熟—高成熟烴源巖，這種矛盾表明對(duì)于研究區(qū)甲基菲比值可能受到成熟度以外的其他因素的影響較大。基于此，前人認(rèn)為應(yīng)用烷基菲參數(shù)定量評(píng)價(jià)成熟度，需建立適合于研究區(qū)的關(guān)系式[1,6]。

1.3 烷基二苯并噻吩系列參數(shù)

二苯并噻吩類(lèi)化合物廣泛存在于沉積有機(jī)質(zhì)中，由于分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱(圖1)，該類(lèi)化合物具有較高的穩(wěn)定性[4,11]。二苯并噻吩系列化合物在有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程中也存在著甲基化和甲基重排作用，同樣由于熱穩(wěn)定性的差異，一些熱穩(wěn)定性強(qiáng)的化合物的相對(duì)含量越來(lái)越大，而一些熱穩(wěn)定性差的化合物的相對(duì)含量越來(lái)越小，相關(guān)化合物的比值可以指示成熟度。這些參數(shù)在不同地區(qū)的應(yīng)用中有很好的效果，且這些參數(shù)在較廣的成熟度范圍內(nèi)對(duì)成熟度均有較好的響應(yīng)，在高成熟度下更具持續(xù)、穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)[11]?，F(xiàn)有研究已建立了很多烷基二苯并噻吩成熟度參數(shù)，如甲基二苯并噻吩參數(shù)MDR[12-13]、甲基二苯并噻吩分布指數(shù)MDBI[14]、二甲基二苯并噻吩參數(shù)DMDBT1、DMDBT2、DMDBT3、DMDBT4、DMDBT5[10-12]等(表1)。如HUGHES[13]認(rèn)為4-甲基二苯并噻吩(4-MDBT)的熱穩(wěn)定性好于1-甲基二苯并噻吩(1-MDBT)，建立了甲基二苯并噻吩參數(shù)MDR，認(rèn)為隨熱演化程度增加該值應(yīng)該逐漸增大。魏志彬等[14]提出了甲基二苯并噻吩分布指數(shù)MDBI，并驗(yàn)證了Ro在0.67%～1.22%范圍內(nèi)，MDBI與Ro有很好的正相關(guān)關(guān)系。CHAKHMAKHCHEV等[10]研究發(fā)現(xiàn)2，4-二甲基二苯并噻吩(2，4-DMDBT)和4，6-二甲基二苯并噻吩(4，6-DMDBT)的相對(duì)含量隨著熱演化程度的增加而增大，而1，4-二甲基二苯并噻吩(1，4-DMDBT)相對(duì)含量隨著熱演化程度的增加而減小，提出了一系列二甲基二苯并噻吩成熟度參數(shù)。

盡管烷基二苯并噻吩系列成熟度參數(shù)被廣泛應(yīng)用，但他們的影響因素可能更為復(fù)雜。周葉駿等[11]的研究表明，二苯并噻吩類(lèi)的烷基化程度在咸水湖相、海相、淡水湖相中呈現(xiàn)較為明顯的分異，認(rèn)為鹽度差異相對(duì)于海陸原始有機(jī)物組成差異是主導(dǎo)二苯并噻吩類(lèi)化合物烷基化程度的更為重要的因素。前人建立了一些利用烷基二苯并噻吩系列成熟度參數(shù)計(jì)算Rc的關(guān)系式，但基本都是針對(duì)于中—低成熟度烴源巖，對(duì)于高—過(guò)成熟度烴源巖還處于探索階段[1]。這主要是因?yàn)橐恍┩榛讲⑧绶韵盗谐墒於葏?shù)與烴源巖實(shí)測(cè)Ro的關(guān)系更為復(fù)雜，存在變化不明顯、甚至反轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，使得建立定量評(píng)價(jià)關(guān)系式變得較為困難[11,14]。

2 方法介紹

由于芳烴化合物成熟度參數(shù)的影響因素比理論中更為復(fù)雜，且烴源巖存在著區(qū)域差異性，使得利用單一參數(shù)定量評(píng)價(jià)烴源巖成熟度的做法會(huì)出現(xiàn)較大誤差。這就需要我們?cè)趯?shí)際研究中做到以下兩點(diǎn)：一是針對(duì)不同地區(qū)、不同類(lèi)型的烴源巖，套用他區(qū)已建立的關(guān)系式可能會(huì)達(dá)不到理想的應(yīng)用效果，需要建立適合研究區(qū)的芳烴參數(shù)定量評(píng)價(jià)關(guān)系式；二是在利用芳烴成熟度參數(shù)定量評(píng)價(jià)成熟度時(shí)，要盡量避免利用單一參數(shù)，采用多參數(shù)綜合分析可能會(huì)減少誤差。

基于上述考慮，筆者在相關(guān)研究中探索出了一種提高芳烴參數(shù)定量評(píng)價(jià)烴源巖成熟度準(zhǔn)確度的方法。該方法基于研究區(qū)一定數(shù)量的烴源巖芳烴色譜—質(zhì)譜(GC-MS)分析數(shù)據(jù)，通過(guò)開(kāi)展各芳烴成熟度參數(shù)與Ro的相關(guān)性分析，分別在3大類(lèi)芳烴成熟度參數(shù)(烷基萘系列、烷基菲系列和烷基二苯并噻吩系列)中找出1個(gè)對(duì)成熟度最敏感(相關(guān)系數(shù)最大)的參數(shù)，利用數(shù)值分析軟件對(duì)這幾個(gè)參數(shù)和Ro進(jìn)行多元線性回歸，擬合出一個(gè)利用多參數(shù)定量計(jì)算Rc的關(guān)系式。

該方法的具體實(shí)施步驟是：(1)選取研究目標(biāo)，對(duì)具有代表性的烴源巖進(jìn)行取樣。研究目標(biāo)區(qū)應(yīng)為同一盆地或同一凹陷。目標(biāo)層系選擇參照沉積體系，如可將海相沉積體系、湖相沉積體系和海陸過(guò)渡相沉積體系中的1個(gè)沉積體系所包含的烴源巖作為研究目標(biāo)層系。烴源巖樣品具有代表性體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：一是樣品的數(shù)量多，為開(kāi)展相關(guān)性分析，樣品數(shù)量要求大于3個(gè)，當(dāng)然樣品數(shù)量越多越好；二是成熟度范圍大，最好涵蓋未成熟、低成熟、成熟、高成熟、過(guò)成熟等所有熱演化階段；三是樣品在各演化階段均有較為均勻的分布。在獲取烴源巖樣品后，對(duì)所有烴源巖樣品開(kāi)展干酪根Ro測(cè)定，對(duì)瀝青抽提物的芳烴餾分開(kāi)展GC-MS分析，也可收集研究目標(biāo)區(qū)前期的相關(guān)資料。(2)計(jì)算每個(gè)樣品的芳烴成熟度參數(shù)，參數(shù)的名稱和計(jì)算公式參照表1。開(kāi)展各芳烴成熟度參數(shù)與Ro的相關(guān)性分析，分別在烷基萘類(lèi)、烷基菲類(lèi)和烷基二苯并噻吩類(lèi)3大類(lèi)芳烴成熟度參數(shù)中找出1個(gè)對(duì)成熟度最敏感的參數(shù)，對(duì)成熟度最敏感體現(xiàn)在該參數(shù)在該系列所有參數(shù)中與Ro的相關(guān)系數(shù)最大。運(yùn)用數(shù)值分析軟件(如SPSS等)，對(duì)所確定的3個(gè)成熟度參數(shù)和Ro進(jìn)行多元回歸，擬合出一個(gè)利用多參數(shù)定量計(jì)算Rc的多元關(guān)系式。(3)對(duì)建立的多元關(guān)系式開(kāi)展有效性評(píng)價(jià)，即利用所建立的模型計(jì)算所有樣品的Rc，對(duì)Rc和Ro開(kāi)展相關(guān)性分析。如果相關(guān)系數(shù)高(如相關(guān)系數(shù)R2>0.9)、且相比于單一芳烴成熟度參數(shù)與Ro的相關(guān)系數(shù)有大幅度提高，說(shuō)明定量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度有明顯的提高，建立的模型適合在研究區(qū)推廣或作為相關(guān)研究的參考。如果相關(guān)系數(shù)不高(如相關(guān)系數(shù)R2<0.9)，但相比于單一芳烴成熟度參數(shù)與Ro的相關(guān)系數(shù)有大幅度提高，說(shuō)明選取的目標(biāo)研究區(qū)不合理(即選擇的區(qū)域太大、或目標(biāo)層系所包含的沉積體系過(guò)多)，需要調(diào)整縮小研究目標(biāo)，再次嘗試該方法，直到定量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度有明顯的提高。如果相關(guān)系數(shù)較低(如R2<<0.9)、且相比于單一芳烴成熟度參數(shù)與Ro的相關(guān)系數(shù)也沒(méi)有大幅度提高，說(shuō)明芳烴成熟度參數(shù)在研究區(qū)的影響因素較為復(fù)雜，不適合開(kāi)展芳烴成熟度參數(shù)定量評(píng)價(jià)烴源巖成熟度。

該方法提供了一種全新的利用芳烴參數(shù)定量評(píng)價(jià)烴源巖成熟度的研究思路，在很大程度上提高了芳烴參數(shù)定量評(píng)價(jià)烴源巖成熟度的準(zhǔn)確度，研究目標(biāo)區(qū)所建立的評(píng)價(jià)模型對(duì)該區(qū)相關(guān)研究有很好的參考意義。同時(shí)，該方法具備很好的可操作性，對(duì)于各種勘探研究區(qū)塊均值得推廣。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 烴源巖地球化學(xué)特征

以銀額盆地哈日凹陷中生界湖相烴源巖為例(圖2)，驗(yàn)證該方法的應(yīng)用效果。哈日凹陷中生代為斷陷湖盆的全面發(fā)展期，主要發(fā)育湖泊沉積體系[24-27]。中生代的沉積地層主要有下白堊統(tǒng)和上白堊統(tǒng)，下白堊統(tǒng)自下而上有巴音戈壁組、蘇紅圖組和銀根組，上白堊統(tǒng)僅有烏蘭蘇海組[27-30]。該區(qū)中生界烴源巖較為發(fā)育，烴源巖巖性主要有深灰色—黑色含灰泥巖、灰色—深灰色泥巖、灰色灰質(zhì)泥巖、灰色白云質(zhì)泥巖、灰色泥質(zhì)白云巖等[27-28,31]。

圖2 銀額盆地哈日凹陷構(gòu)造位置及相關(guān)取樣井

本次研究的烴源巖樣品來(lái)自于H1井—H6井(圖2)，數(shù)量為69個(gè)，樣品巖性為灰質(zhì)泥巖、含灰泥巖、含云泥巖等。對(duì)所有烴源巖樣品開(kāi)展有機(jī)地球化學(xué)測(cè)試分析，由長(zhǎng)江大學(xué)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成；對(duì)所有烴源巖樣品的瀝青抽提物的芳烴餾分開(kāi)展色譜—質(zhì)譜(GC-MS)分析，相關(guān)測(cè)試分析也是由長(zhǎng)江大學(xué)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成，分析儀器及流程見(jiàn)文獻(xiàn)[27]。

結(jié)果表明，樣品的總有機(jī)碳(TOC)含量為0.05%～6.91%，平均為1.47%；熱解生烴潛量(S1+S2)為0.03～77.87 mg/g，平均為6.40 mg/g。從TOC的分布頻率來(lái)看(圖3a)，有機(jī)質(zhì)豐度較低的非烴源巖(TOC小于0.4%，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)據(jù)文獻(xiàn)[32-33]，下同)占總樣品的33.3%，差烴源巖(TOC為0.4%～0.6%)占8.7%，中等有機(jī)質(zhì)豐度烴源巖(TOC為0.6%～1.0%)占17.4%，好的烴源巖(TOC為1.0%～2.0%)占15.9%，極好的烴源巖(TOC大于2.0%)占24.6%。從S1+S2的分布頻率同樣也可以看出本次研究樣品有機(jī)質(zhì)豐度的多樣性，部分烴源巖的生烴潛力較大，但較小生烴潛力的烴源巖也有很大的占比(圖3b)。

圖3 銀額盆地哈日凹陷中生界湖相烴源巖樣品的TOC(a)、S1+S2(b)分布頻率直方圖

巖石熱解參數(shù)氫指數(shù)(IH)、氧指數(shù)(IO)、最高熱解峰溫(Tmax)對(duì)烴源巖的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型有很好的指示作用[27,32-33]，分類(lèi)結(jié)果顯示烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為混合型(Ⅱ1—Ⅱ2型)，也有少量有機(jī)質(zhì)類(lèi)型較好的Ⅰ型和較差的Ⅲ型存在，樣品具有典型的湖相烴源巖特征(圖4)。樣品的Ro為0.52%～2.35%，平均為0.95%。其中低成熟烴源巖(Ro為0.50%～0.70%，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)據(jù)文獻(xiàn)[32-33]，下同)樣品占總樣品的36%，成熟烴源巖(Ro為0.70%～1.30%)樣品占總樣品的47%，高成熟烴源巖(Ro為1.30%～2.00%)樣品占總樣品的9%，過(guò)成熟烴源巖(Ro大于2.00%)樣品占總樣品的8%。

圖4 銀額盆地哈日凹陷中生界湖相烴源巖樣品有機(jī)質(zhì)類(lèi)型劃分

總的來(lái)說(shuō)，本次研究的烴源巖樣品數(shù)量多，有機(jī)質(zhì)豐度具有多樣性，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型豐富，有機(jī)質(zhì)成熟度跨度大，且烴源巖在低成熟、成熟、高成熟、過(guò)成熟等熱演化階段有較為均勻的分布，具有很好的代表性，適合運(yùn)用該方法進(jìn)行研究。

3.2 芳烴宏觀組成

前人研究表明，烴源巖生源特征、沉積環(huán)境、成熟度等均會(huì)對(duì)芳烴的組成產(chǎn)生影響。如1，2，5-三甲基萘和1，2，5，6-四甲基萘可能來(lái)源于高等植物生源的五環(huán)三萜香樹(shù)素或樹(shù)脂生源的二環(huán)二萜刺柏酸，較高的1，2，5-三甲基萘和1，2，5，6-四甲基萘含量預(yù)示著較高的陸源高等植物輸入[5,33-34]?！叭獭毕盗谢衔锏南鄬?duì)組成可以指示烴源巖和原油的沉積環(huán)境，陸相淡水或微咸水湖相下的烴源巖/原油中芴的含量較高，鹽湖相和海相碳酸鹽巖烴源巖/原油中硫芴(二苯并噻吩)含量較高，在沼澤相煤或煤成油中氧芴(二苯并呋喃)含量較高[35-36]。芳烴化合物的宏觀組成對(duì)成熟度也有一定的指示作用，未成熟—低成熟度原油，芳烴化合物中四環(huán)、五環(huán)化合物含量較高；中—高成熟度的原油，芳烴化合物中二環(huán)或三環(huán)化合物占優(yōu)勢(shì)[5,21]。

圖5 銀額盆地哈日凹陷中生界湖相烴源巖樣品芳烴系列相對(duì)含量

3.3 芳烴參數(shù)與Ro相關(guān)性分析

前人建立的烷基萘成熟度參數(shù)多達(dá)12個(gè)，由于本次GC-MS分析未能檢出1，8-二甲基萘(1，8-DMN)，相關(guān)參數(shù)DNR-2、DNR-3、DNR-4和DNR-5未能求取，繪制出其他8個(gè)烷基萘類(lèi)成熟度參數(shù)與Ro的交會(huì)圖(圖6a-h)，并分別開(kāi)展線性回歸和相關(guān)性分析?？梢钥闯?，烷基萘成熟度參數(shù)整體與Ro的相關(guān)性差別很大。甲基萘參數(shù)MNR、二甲基萘比值DNR-1、三甲基萘指數(shù)TMNr3和五甲基萘指數(shù)PMNr在本次研究的成熟度范圍內(nèi)(Ro為0.52%～2.35%)與Ro相關(guān)性較差或者幾乎無(wú)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R2僅為0.000 4～0.110 1(圖6a，b，f，h)，表明對(duì)于湖相烴源巖，這些參數(shù)可能受沉積環(huán)境、生源等其他因素影響較大。三甲基萘指數(shù)TMNr、TMNr1、TMNr2和四甲基萘指數(shù)TeMNr等參數(shù)雖然在中低成熟度階段(Ro<1.00%)值較為分散，但整體與Ro相關(guān)性較好，R2為0.281 1～0.550 3(圖6c-e，g)。烷基萘成熟度參數(shù)中參數(shù)TMNr的R2最大，說(shuō)明研究區(qū)烷基萘類(lèi)成熟度參數(shù)中TMNr為對(duì)Ro最敏感的參數(shù)。

同樣，繪制出8個(gè)烷基菲成熟度參數(shù)與Ro的交會(huì)圖(圖6i-p)，并開(kāi)展線性回歸分析?？梢钥闯觯瑓?shù)DPR、DPR2與Ro的相關(guān)性較差，因?yàn)樗鼈兣cRo的相關(guān)系數(shù)R2分別僅為0.068 6和0.013 5(圖6o，p)。除了參數(shù)DPR和DPR2，其他參數(shù)與Ro的相關(guān)性顯著，R2為0.674 4～0.923 7，表明烷基菲成熟度參數(shù)對(duì)于湖相烴源巖有很好的適用性。其中，參數(shù)MPR的R2最大，為0.923 7，預(yù)示著研究區(qū)烷基菲類(lèi)成熟度參數(shù)中MPR對(duì)Ro最敏感。

圖6 銀額盆地哈日凹陷中生界湖相烴源巖芳烴參數(shù)與Ro相關(guān)關(guān)系

烷基二苯并噻吩類(lèi)7個(gè)成熟度參數(shù)與Ro的線性回歸分析結(jié)果表明，除了參數(shù)MDR、MDBI與Ro的相關(guān)性不顯著外(R2分別為0.089 9和0.213 2)，其他烷基二苯并噻吩成熟度參數(shù)與Ro的相關(guān)性均較好(圖5q-u)，R2為0.808 5～0.904 5，其中參數(shù)DMDBT1與Ro的相關(guān)系數(shù)R2最大，為0.9045，說(shuō)明研究區(qū)烷基二苯并噻吩類(lèi)成熟度參數(shù)中DMDBT1對(duì)Ro最敏感。

3.4 模型的建立與應(yīng)用效果分析

基于以上芳烴參數(shù)與Ro的相關(guān)性分析，確定的研究區(qū)烷基萘類(lèi)、烷基菲類(lèi)和烷基二苯并噻吩類(lèi)芳烴成熟度參數(shù)中對(duì)成熟度最為敏感的參數(shù)分別為T(mén)MNr、MPR和DMDBT1。對(duì)TMNr、MPR和DMDBT1和Ro進(jìn)行多元線性回歸，用SPSS軟件擬合出的利用這3個(gè)參數(shù)計(jì)算視鏡質(zhì)體反射率(Rc)的關(guān)系式：

Rc=0.316 8×TMNr-0.291 3×MPR+

0.167 3×DMDBT1+0.395 6

(1)

利用公式(1)計(jì)算所有樣品的Rc，并對(duì)Rc和Ro開(kāi)展相關(guān)性分析，新模型計(jì)算出的Rc和Ro之間的相關(guān)系數(shù)R2高達(dá)0.96(圖7)。

圖7 銀額盆地哈日凹陷中生界湖相 烴源巖樣品新模型計(jì)算的Rc與Ro相關(guān)關(guān)系

本應(yīng)用實(shí)例所有樣品的23個(gè)芳烴成熟度參數(shù)與Ro的相關(guān)系數(shù)R2為0.000 4～0.923 7。雖然有極少數(shù)單一參數(shù)與Ro的相關(guān)系數(shù)較高，如MPR與Ro的R2為0.923 7(為最高)，DMDBT1與Ro的R2為0.904 5，這幾個(gè)參數(shù)在一定程度上能夠滿足烴源巖成熟度評(píng)價(jià)的精度要求，但地質(zhì)定量評(píng)價(jià)研究中的精度越高往往會(huì)得到更為客觀的結(jié)論。且絕大多數(shù)單一參數(shù)與Ro的相關(guān)系數(shù)均較小，如所有單一參數(shù)中與Ro的相關(guān)系數(shù)R2小于0.8的占81%。相比于單一芳烴參數(shù)與Ro的相關(guān)系數(shù)，新模型計(jì)算出的Rc與Ro的相關(guān)系數(shù)有了大幅度提高。如分別選取樣品中成熟度較低和較高的2個(gè)樣品，實(shí)測(cè)Ro分別為0.56%和2.31%，利用單一芳烴參數(shù)中與Ro的相關(guān)系性最好的MPR參數(shù)建立的模型計(jì)算出的Rc分別為0.66%和2.14%，而新模型計(jì)算出的Rc分別為0.54%和2.23%，可見(jiàn)新模型計(jì)算出的Rc精度明顯較高。

以上表明利用多芳烴參數(shù)建立定量計(jì)算Rc的方法具有明顯的優(yōu)越性，體現(xiàn)在相對(duì)于單因素定量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度能有大幅度地提高。本研究應(yīng)用實(shí)例的研究對(duì)象為湖相烴源巖，代表了最重要的、最廣泛的一類(lèi)烴源巖類(lèi)型，用本方法建立的公式(1)對(duì)于銀額盆地中生界烴源巖具有很好的適用性，對(duì)于其他區(qū)域的湖相烴源巖的相關(guān)研究也能提供參考。

4 結(jié)論

(1)基于熱穩(wěn)定性的差異性，前人建立了30余個(gè)芳烴成熟度參數(shù)，但實(shí)際上一些參數(shù)可能并非僅受成熟度控制，生源特征、沉積環(huán)境等因素對(duì)其也會(huì)有很大影響，導(dǎo)致一些參數(shù)在某些研究區(qū)的應(yīng)用效果并不理想，且前人基于單一參數(shù)建立的計(jì)算Rc的模型在其他地區(qū)也并不適用。

(2)本研究探索出了一種提高芳烴參數(shù)定量評(píng)價(jià)烴源巖成熟度準(zhǔn)確度的方法。該方法基于研究區(qū)一定數(shù)量的烴源巖芳烴色譜—質(zhì)譜(GC-MS)分析數(shù)據(jù)，通過(guò)開(kāi)展各芳烴成熟度參數(shù)與Ro的相關(guān)性分析，分別在3大類(lèi)芳烴成熟度參數(shù)(烷基萘系列、烷基菲系列和烷基二苯并噻吩系列)中找出1個(gè)對(duì)成熟度最敏感(相關(guān)系數(shù)最大)的參數(shù)，利用數(shù)值分析軟件對(duì)這幾個(gè)參數(shù)和Ro進(jìn)行多元線性回歸，擬合出一個(gè)利用多參數(shù)定量計(jì)算Rc的關(guān)系式。

(3)本方法在銀額盆地哈日凹陷中生界湖相烴源巖研究中取得了很好的應(yīng)用效果，用本方法擬合出的關(guān)系式計(jì)算所有樣品的Rc，結(jié)果Rc和Ro相關(guān)系數(shù)R2高達(dá)0.96，相對(duì)于單一芳烴參數(shù)，相關(guān)系數(shù)有了大幅度的提高，表明該方法具有較好的適用性和較強(qiáng)的可操作性，在相關(guān)研究中值得推廣。