镜质体反射率抑制与烃源岩质量关系——以东营凹陷烃源岩为例

李志明1　徐旭辉2　秦建中1　刘文斌1　施伟军1　蒋宏1

（1.中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，无锡214151；2.中国石化石油勘探开发研究院，北京100083）

摘要 FAMM（fluorescence alteration of multiple macerals）技术是目前解决烃源岩镜质体反射率抑制问题的唯一有效方法。本文对东营凹陷不同类型烃源岩进行FAMM分析的同时，也进行了镜质体反射率测定。在此基础上，综合前人研究成果分析了镜质体反射率抑制与烃源岩质量关系。研究结果揭示，东营凹陷烃源岩镜质体反射率抑制程度与烃源岩质量关系密切，烃源岩质量越好，其镜质体反射率抑制程度越大。Ⅰ型烃源岩镜质体反射率一般抑制0.20%～0.35%，平均为0.30%；Ⅱ1型烃源岩镜质体反射率一般抑制0.15%～0.30%，平均为0.22%；Ⅱ2型烃源岩镜质体反射率一般抑制0.10%～0.18%，平均为0.15%；而Ⅲ型烃源岩的镜质体反射率一般不抑制或抑制程度很低，为0～0.05%。镜质体反射率受抑制的影响因素复杂，东营凹陷烃源岩镜质体反射率抑制程度与氢指数间具有显著的正相关性，表明东营凹陷烃源岩镜质体反射率受抑制主要与烃源岩富氢密切相关，这与烃源岩质量越好、镜质体反射率抑制程度越高相吻合。

关键词 镜质体反射率 抑制 烃源岩质量 FAMM 东营凹陷

Relationship between Vitrinite Reflectance Suppression and Source Rock Quality—A Case Study on Source Rocks from the Dongying Depression

LI Zhi-ming1，XU Xu-hui2，QIN Jian-zhong1，LIU Wen-bin1，SHI Wei-jun1，JIANG Hong1

（1.Wuxi Research Institute of Petroleum Geology，SINOPEC，Wuxi214151；2.Exploration ＆ Production Research Institute，SINOPEC，Beijing100083）

Abstract FAMM（fluorescence alteration of multiple macerals）technique is an only effective method for resolving vitrinite reflectance suppression of source rock at present.The FAMM and vitrinite reflectance of various type source rocks are determined in this paper.The relationship between vitrinite reflectance suppression and source quality is studied on the basis of measured data and combined with result of predecessors.The studied results show that the levels of vitrinite reflectance suppression are close related to source rocks quality.The level of vitrinite reflectance suppression is relatively higher with the source rock quality better.The level of vitrinite reflec tance suppression for the source rocks characterized by typeⅠorganic matter usually ranges from 0.20% to 0.35%，average 0.30%；for those characterized by type Ⅱ1，it usually ranges from 0.15% to 0.30%，average 0.22%；for those characterized by type Ⅱ2，it usually ranges from 0.10% to 0.18%，average 0.15%；and for those characterized by type Ⅲ，it usually ranges from 0to 0.05%，i.e.no suppression or slightly suppression.The vitrinite reflectance suppression is affected complexly by many factors.The levels of vitrinite reflectance suppression of the source rocks from Dongying depression having positive relationship with hydrogen index shows that vitrinite reflectance suppression is close related to relatively more perhydrous of source rocks.This is consistent with better quality source rocks with high level of vitrinite reflectance suppression.

Key words vitrinite reflectance suppression quality of source rock FAMM Dongying depression

镜质体反射率（Ro）是指在油浸条件下煤中均质镜质体或基质镜质体抛光表面的反射光强度与垂直入射光强度之比，用百分数表示，其是煤岩学中确定煤阶的最重要方法［1］。Teichmuller（1950）首次将镜质体反射率由煤阶的划分推广到确定沉积岩中分散有机质的成熟度，并获得了很大成功。随后这种方法在油气源岩有机质成熟度研究中得到了广泛的应用，成为目前国际上唯一可对比的成熟度指标，能够客观地反映晚古生代以来绝大多数烃源岩的有机质成熟度［2］。然而，随着研究的深入，镜质体反射率技术存在众所周知的不足［3］，其中两个主要问题是正确鉴定分散有机质中镜质体的难度大和镜质体反射率的抑制作用［4～8］，其结果导致镜质体反射率常出现失真现象。东营凹陷是济阳坳陷东南部的一个次级凹陷，是胜利油田勘探程度较高、油气资源较丰富的一个凹陷。已有的研究结果表明，东营凹陷有效烃源岩（沙河街组四段上亚段—沙河街组三段中亚段）镜质体反射率存在不同程度的抑制［9～11］，故实测的镜质体反射率实际上不能真实地反映烃源岩的成熟度。FAMM（fluorescence alteration of multiple macerals）技术是目前解决烃源岩镜质体反射率抑制问题的唯一有效方法［3，4］。本文利用无锡石油地质研究所新建立的FAMM技术对东营凹陷不同类型烃源岩镜质体进行FAMM分析的同时，也测定了镜质体反射率。结合前人测试成果，分析了东营凹陷烃源岩镜质体反射率抑制与烃源岩质量的关系，以便更正确、合理地认识镜质体反射率所蕴涵的成熟度信息。

1 FAMM 技术原理简述与分析方法

1.1 FAMM 技术原理简述

FAMM技术由澳大利亚CSIRO石油资源研究所Wilkins博士及其科研组成员在1989～1991年期间开发，该技术主要用于解决如下3个问题：①烃源岩样品的镜质体反射率受抑制（和增强）；②烃源岩样品中镜质体难以识辨；③烃源岩样品中镜质体丰度低。FAMM分析中具有决定性作用的技术支持是利用能激发488nm蓝色激光的氩离子激光器，在625nm的检测波长下测定显微组分随激光束辐射时间而变化的荧光强度。激光束的能量在0～25mW范围内可调，激光束经由光学纤维传导至显微镜，在50倍物镜下聚焦到样品表面，能形成仅约1～2μm大小的束斑［4］。这意味着用它几乎可以对任何显微镜下可分辨的显微组分颗粒进行微区分析。该技术的原理已有文献进行了详细论述［3，4，12］，故本文就其原理仅作简要的论述。

图1 显示正常镜质体标定曲线和抑制校正等值线的荧光变化图解

（据参考文献［5］资料修改）

Davis等［13］和Pradier等［14］的研究成果表明，有机显微组分的荧光变化特征由两种同时进行且对抗的光化学氧化反应确定，一种反应导致荧光强度随时间减弱，另一种反应导致荧光强度随时间增强，实际荧光变化曲线形态是两种荧光发射随时间变化的总和。在恒定的实验条件下，其荧光变化曲线与显微组分成分和成熟度有关。Wilkins等［4，5］研究发现荧光变化比（最终荧光强度/初始荧光强度，目前取400s时的荧光强度作为最终荧光强度I400）主要与烃源岩的成熟度有关，在正常镜质体反射率小于1.25%时，荧光变化比随烃源岩成熟度增高而减小；而最终荧光强度主要受显微组分类型和成分控制，随显微组分富氢程度增高而增大。由此在大量样品分析测试研究的基础上，建立了显示“正常镜质体”标定曲线和抑制校正等值线的荧光变化图解（图1）。

1.2 FAMM 分析方法

（1）样品制备：将研究样品粉碎至1.0～0.5mm之间，并用环氧树脂胶结制成光片，光片按镜质体反射率测定要求进行抛光。抛光后尽快进行FAMM分析，否则应置于真空密闭干燥器中保存，以避免氧化。

（2）设备与分析条件：FAMM分析获得的成熟度参数用等效镜质体反射率（EqVR）表示，其反映烃源岩的真实成熟度，图1中的虚线为不同等效镜质体反射率的等值线。本文实测FAMM分析结果在中石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究实验研究中心完成，使用的设备为：RANISHAW inVia型激光拉曼光谱仪，配备Ar+激发488nm激光器、Leica DMLP偏光显微镜。分析条件为对显微组分颗粒进行612～625nm波长进行间断定态光谱扫描，曝光次数140次，曝光时间1.00s/次，激光功率设置为30%，间隔0.5s，样品表面功率（75±5）μW。

（3）结果提取：提取625nm的检测波长下测定镜质体随激光束辐射时间而变化的荧光强度变化曲线（图2）；再根据荧光强度变化曲线，提取初始荧光强度、400s时的荧光强度，并计算荧光变化比，把所测得的镜质体的FAMM结果落到图1中，就可以确定烃源岩等效镜质体反射率并获知镜质体反射率的校正值范围。等效镜质体反射率与实测镜质体反射率（Ro）之差，即代表镜质体反射率的抑制程度。

2 结果

据本文对东营凹陷烃源岩样品的FAMM实测分析结果和郭汝泰等［11］的结果，东营凹陷不同类型烃源岩样品镜质体的典型荧光变化图解如图3 和图4 所示，各样品的FAMM分析结果及相应的镜质体反射率值和有机质类型如表1所示。

图2 测定的镜质体颗粒及其625nm检测波长下镜质体随激光束辐射时间的荧光强度变化曲线（上）

表1 东营凹陷烃源岩FAMM分析等效镜质体反射率（EqVR）与镜质体反射率结果对比

续表

注：参考文献［11］中的FAMM分析结果由Wilkins博士在澳大利亚CSIRO石油资源研究所完成。

图3 东营凹陷典型Ⅰ型、Ⅱ1型烃源岩荧光变化图解

a—样品54564（Wang54），3241.4m，Ⅰ型，EqVR=0.81%；b—样品54566（Wang57），3423.22m，Ⅰ型，EqVR=0.92%；c—样品675934（Bo11），2593m，Ⅱ1型，EqVR=0.75%；d—样品54557（Chun371），2757.8m，Ⅱ1型，EqVR=0.78%

由不同有机质类型烃源岩的镜质体典型荧光变化图解（图3，图4）可见，除Ⅲ型有机质类型的烃源岩样品外，其他所有样品的镜质体反射率均没有落在正常镜质体标定曲线附近，其中Ⅰ型有机质类型的烃源岩，其镜质体反射率一般落在0.30%校正等值线附近；Ⅱ1型有机质类型的烃源岩，其镜质体反射率一般落在0.20%校正等值线附近；Ⅱ2型有机质类型的烃源岩，其镜质体反射率一般落在0.15%校正等值线附近。这表明东营凹陷Ⅰ型、Ⅱ1型和Ⅱ2型有效烃源岩的镜质体反射率确实存在不同程度的抑制，并且有机质类型越好其抑制程度越大。根据表1所示的37个烃源岩样品FAMM分析获得的等效镜质体反射率（EqVR）与镜质体反射率（VRo）结果对比可知，Ⅰ型烃源岩，镜质体反射率抑制程度范围一般为0.24%～0.35%，平均为0.30%；Ⅱ1型烃源岩，镜质体反射率抑制程度范围一般为0.16%～0.30%，平均为0.22%；Ⅱ2型烃源岩，镜质体反射率抑制程度范围一般为0.13%～0.18%，平均为0.15%；而Ⅲ型烃源岩的镜质体反射率一般不抑制或抑制程度很低，约为0.02%左右。可见，东营凹陷烃源岩的镜质体反射率抑制程度与烃源岩质量关系密切，镜质体反射率抑制程度越大，烃源岩的质量越好。这意味着东营凹陷仅Ⅲ型烃源岩的镜质体反射率可正确反映烃源岩的成熟度，而其他类型烃源岩的镜质体反射率均比实际成熟度偏低，故对于质量好的烃源岩，不能直接利用镜质体反射率来厘定其成熟度，否则，会产生错误的认识，直接影响石油成因判断和盆地油气远景的评价。

图4 东营凹陷Ⅱ2型、Ⅲ型烃源岩典型荧光变化图解

a—样品S197（T73），3377m，Ⅱ2型，EqVR=0.82%［1］；b—样品S192（T73），2497m，Ⅱ2型，EqVR=0.60%［1］；c—Niu38，2790m，Ⅲ型，EqVR=0.65%；d—Liang225，2024.2m，Ⅲ型，EqVR=0.54%

镜质体反射率受抑制的影响因素复杂，但普遍认为主要与镜质体相对富氢程度有关［2～6］。东营凹陷烃源岩镜质体反射率抑制程度与氢指数间具有显著的正相关性（图5），表明东营凹陷烃源岩镜质体反射率受抑制也主要与烃源岩富氢程度密切相关，这与烃源岩质量越好、镜质体反射率抑制程度越高相吻合。

图5 东营凹陷烃源岩镜质体反射率抑制程度与氢指数关系图解

3 结论

东营凹陷烃源岩镜质体反射率抑制程度与烃源岩质量关系密切，镜质体反射率抑制程度越大，烃源岩的质量越好，镜质体反射率抑制主要与烃源岩富氢程度有关。

致谢 研究工作得到澳大利亚 CSIRO 石油资源研究所 Sherwood 博士的指导与帮助，表示衷心的感谢。

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