地质学：当前和未来发展

沉积有机质的概念，以及定义和不同有机相的含义已成为古环境研究的重要工具特征、盆地分析和化石燃料勘探。应用程序这是将显微镜技术整合到研究沉积岩中含有干酪根。本章旨在提供一个概述沉积有机质与应用技术的关系在地球科学领域，特别强调其对这两方面的贡献基础和应用科学知识。有机岩石学是地球的一个分支研究沉积层序中有机质的科学，尤其是在煤（浓缩有机物）中，并在沉积岩中精细分布（分散有机物-DOM），通常使用一套岩相方法结合各种地球化学分析技术。获得的参数岩石学研究对于确定有机相、地热和沉积盆地的古地理，为了研究地质结构地壳当前和过去的热状况，以帮助盆地分析评估煤炭开采和利用以及化石燃料勘探资源。所有这些都解释了有机岩石学的快速发展[1]。因此，基于沉积岩存在和富集的有机岩石学研究常规和非常规油气系统中的有机质近年来，成为描述沉积特征的有力工具古环境，以及用于评价含油和气体势。尽管有机岩石学的范围很广，但它只使用了几个基本原则，其中一个例子是有机物含量表征用于评估干酪根的类型、质量和热成熟度。

沉积层序中的分散有机质（DOM）来源于沉积盆地埋藏过程中的生物前兆和经验变化数百万年。有机岩石学是研究DOM的重要工具尽管有机物代表了化石燃料资源勘探的重要性沉积岩中含量最低的部分。研究有机质以及来源和沉积环境定义了有机质确定岩石烃源潜力的干酪根相和类型在常规油气和非常规油气勘探过程中资源。此外，还建立了光学参数来确定有机成熟度以及沉积层序的古温度历史，因为有机质是沉积岩中对温度最敏感的成分岩石。

油页岩的概念，沉积岩的必要条件油页岩及其主要油页岩矿床的分布和类型本章涉及全球范围。由于这一章是专门的一本书的一部分有机岩石学对常规和非常规研究的贡献碳氢化合物资源很大一部分用于岩石学油页岩的特征及其分析所涉及的困难。特别地与有机成分量化和成熟度水平相关的方面已详细介绍。目前，只有少数国家在进行商业开发油页岩既是燃烧的燃料，也是获取页岩油的手段。然而储量巨大，原位开采等新兴技术正在测试中。油价的波动性和确保能源安全的必要性是对鲜为人知的石油进行重新评估和表征的驱动力近年来页岩矿床有望为科学复兴做出贡献以及对油页岩研究的政治兴趣。

生油岩可以是湖相、海相页岩、海相碳酸盐岩或陆源/煤质，通常对应于I类、II类、II-S类和基于源岩筛选数据的III型干酪根TOC测定）绘制在修改的van Krevelen图中。Rock-Eval和类似产品热解技术相对便宜，可以分析许多样品。然而，热解方法可能存在问题，因为它提供了大量地球化学信息干酪根成分的数据，这可能导致不正确的干酪根分型。这是特别是对于混合干酪根成分的岩石或具有例如，由于有机物的轻微氧化，源电位恶化。入射白光和荧光诱导蓝光下的有机岩石学烃源岩中的显微组分增加了整体地球化学特征的粒度因此是表征干酪根的有力辅助工具。岩相检查尤其可以：（1）通过提供显微组分成分的定性或定量信息，包括易油腐泥和难熔干酪根的比例，（2）确定有机质类型或腐泥干酪根因还原而轻微氧化荧光强度，从而防止对干酪根的错误解释，（3）记录烃源岩内的横向和纵向有机相变化，以及（4）提供通过识别油滴、油膜、固体来证明石油生成沥青、渗出岩、云母或热解碳。尽管反射光显微镜比经典的地球化学方法更昂贵、耗时和复杂代表性或有问题的源岩样品的干酪根分型检验可能提供更好地理解源岩成分所需的缺失部分和质量。

利用泥岩（页岩）生产天然气在美国并不新鲜国家。自1821年以来，美国东北部的泥盆纪页岩一直在生产天然气，而第一个工业化规模的页岩气开发项目（肯塔基州大沙气田）《俄亥俄页岩》发生在20世纪20年代。页岩气勘探和生产始于20世纪90年代末，由德克萨斯州的巴内特页岩领导。在2014年，美国页岩气产量达到9.6 TCF（26 BCF/D），这与几乎占天然气总产量的40%。页岩气井快速递减曲线为了跟上需求。由于近年来天然气价格下跌，重点已转移到较浅的页岩油藏。在许多盆地中发现含有不同体积天然气的厚页岩序列页岩在性质上极不均匀，但在规模上不均匀一般考虑。主要挑战包括：筛选探索确定压裂增产和/或钻水平井的层段，以及预测生产率和欧元。开发页岩气模型非常复杂因为：a）没有两种页岩是相似的，b）有许多参数影响油气储存能力和生产能力，其中一些是不可控的。有机物的数量（以TOC含量表示）和质量（用岩石-火山岩热解的S2和HI参数表示）及其热成熟度（通过镜质组反射率VRo测量）很少非常重要，而且很容易评估–主要影响石油和天然气生产/储存能力的参数页岩源/储层中存在的微孔基质系统，通常称为“非传统”岩石。本章的目的是让读者更好地理解美国九个油气储层页岩中上述参数的变异性各州-（以下简称“壮丽的九州”）。特别强调的是考虑到有机岩石学在预测烃类类型中的作用（石油、湿气/凝析油液和干气）。这九个美国页岩地层是根据其热成熟度、有机质、丰度、干酪根类型、沉积环境、年龄和矿物学成分。他们是：尤蒂卡、马塞卢斯、伍德福德、巴肯、新奥尔巴尼、，Eagle Ford、Niobrara和Green River。第九组是Wolfberry被认为是一种“混合”游戏或非传统与传统的结合。希望本章的内容能为读者和学习成果可以直接应用于世界各地包含类似物的盆地岩石类型。

页岩油资源系统是细粒相油藏丰富的有机质（在许多情况下TOC>2%），低孔隙度（通常在4至14%），低渗透性（在微纳米达西范围内），含原位生成油或短距离运移油。它们产生轻质油或凝析油，通常产生于油窗中期至晚期。这些页岩油藏无法通过常规生产技术进行开采（垂直井）可能需要不同类型的先进完井和开发技术。从有机组成的角度来看，这些系统很复杂，因为它们含有初级有机物，但也含有热能产生的次级产物初级有机物的降解（开裂）。这里是有机岩石学通过识别和估计沉积了一种初级有机物（海洋或陆地的、藻类、孢子、，细菌木质残留物），以及次生有机产品是什么，无论是油还是固体沥青，并以这种方式传达有机物类型和程度的概念岩石中丰富的物质。此外，有机岩石学还评估了有机质达到的成熟度，结合有机物将定义在热过程中产生的流体类型（石油或天然气）进化。富含有机质白垩纪层序的上部地层（土仑-安东尼期）位于哥伦比亚马格达莱纳河谷中部（MMV）盆地这里描述为页岩油藏的一个例子，其中有机岩石学在评估系统、物源、古沉积环境和热成熟度。此外有机岩石学是确定该页岩沉积水平的唯一方法固体沥青含量高的油藏是该油田的关键有机组分有机孔隙发育。孔隙度的发展有助于路径碳氢化合物的迁移，在评估这些系统的质量、其保留碳氢化合物（油/气）的能力及其潜力可利用性。这一贡献还指出了有机岩石学通过其各种方法学、有机岩石学、干酪根和孢粉相的目视评价分析，以解决和澄清从使用的数据中可能产生的错误解释作为有机岩石学数据的代理。

入射光显微镜技术在有机岩石学中的应用高温热成因页岩气系统表明，固体沥青是主要有机物。固体沥青作为残余转化产物保留易含油干酪根裂解成烃类或由曾经的液体裂解而成机油。页岩气储层中不存在石油型I/II干酪根，已经有转化为碳氢化合物。III/IV型干酪根（镜质组和惰质组）是难熔的并在页岩气储层中持续到高成熟度，几乎没有形态变化除了冷凝和芳构化导致更高的反射率。有机岩石学应用对热成熟度测定和通过测定镜质体反射率和其他有机质（动物碎屑岩和/或固体）的镜质体反射率当量沥青）。通常不可能在天然气中确定沉积有机相热成熟窗；荧光显微镜并不像有机物那样有用不再自动荧光。扫描电子显微镜（SEM）的应用允许页岩气系统中相互连接的纳米级有机孔隙的观察无法识别有机物类型。页岩气的扫描电镜方法因此，油藏描述不应试图区分干酪根类型或干酪根与固体沥青鉴别，除非相关有机显微镜执行。以下是页岩气中使用的有机岩石学结果北美、欧洲和中国的系统，包括SEM应用，引用文献中最近的例子。

早三叠世蒙尼组是世界级致密气藏加拿大西部沉积盆地，主要由粉砂岩组成。大多数蒙尼粉砂岩中的有机质由固体混合土组成。这个代表迁移到较大的古粒间带的前液态油相孔隙空间。油中的物理化学变化导致沥青沉淀骨料。然后将这些沥青集料固结成固体混合料同时遭受热开裂（或热成熟度较高的焦沥青）。盆地钻芯样品的岩石物理测量有机地球化学和岩相观察表明蒙尼致密气受到普遍存在的孔隙堵塞的强烈影响固体migrabitumen。固体migrabitumen阻碍孔隙度和流体流动，以及因此，与孔隙度和孔喉尺寸。沥青饱和度是填充粒间古孔隙网络。这是对孔喉尺寸和绝对渗透率。在Montney致密天然气球道的经济部分，粉砂岩的孔隙度在3%至7%之间。传统的孔隙度和渗透率的决定因素，如粒度、分选、粘土含量和胶结作用对储层质量的影响较小孔隙度范围大于沥青饱和度。

煤炭在传统和非传统领域占据独特地位有机质中的烃类系统构成了岩石的主体。内部气体在基本原理中，煤具有主要的吸附储存机制有机物质的结构，而不是作为压缩气体的常规状态晶间空间或溶解在液态烃中。气体构成一个整体部分煤物质。多阶段产气是一种规范，其结果是气体含量与有机岩石学之间的复杂关系。产热气体在正常埋藏变质过程中产生。生物气体是产生于最早的煤化作用以及煤化作用后的隆起。理解有机物的可变性是理解气体含量和气体成分的可变性。煤的类型在泥炭阶段确定对煤的力学性质、气体的数量和类型有很大影响生成、气体生成时间和存储容量。需要研究煤炭类型在宏观层面通过岩石类型分析；在微观层面通过显微组分分析和；地球化学。首选通过镜质体反射率进行等级研究超体积地球化学技术并提供对时间和生成的见解产热气体。岩相研究也可用于检测火成岩侵入，影响气体成分和储存能力。这个个别详细的盆地研究的重要性怎么强调也不过分。尝试由于起始材料的复杂性，全局概括通常会失败再加上独特的地质历史。

在这项工作中，有机岩石学在重建古石油系统的演化，其源岩已耗尽证明了由于其过成熟状态而产生碳氢化合物的能力。而地球化学筛选通常用于表征未成熟到成熟烃源岩，在过成熟废烃源岩的情况下，有机岩石学用于确定岩石中最初含有的有机物的类型和数量。在这个本文以卡梅罗斯盆地（西班牙中北部）为例进行了研究。通过方式在镜质体反射率测量中，成熟度存在显著差异确定整个流域。不成熟到油窗的热条件是到达盆地南部，而过熟至干热在中部和北部地区观察到了情况。在北部地区由于盆地演化过程中的热液循环。在一些过成熟单元、矿物中存在云母残留物、framboid黄铁矿基质和大量固体沥青表明这些岩石最初是含有丰富的有机质，碳氢化合物在盆地的热演化。因此，这些存款可以被视为卡梅罗斯盆地石油系统的原始烃源岩。证据烃类的运移经常以垂直裂缝的形式出现通过有机物富集层传播。油气聚集由这些岩石形成的焦油砂岩矿床可能位于盆地的南部。

常规和非常规石油系统评估包括对发电过程中涉及的组件和过程的详细分析和石油储存。该评估的关键是有机物的特性物质及其热成熟度。干酪根类型和热成熟度评估需要使用多种技术来全面评估岩石学和地球化学与勘探与生产（E&P）前景和区块相关的风险。A类视觉和化学技术的结合为阐明与发现和生产商业数量石油相关的各种风险。干酪根表征的可视化技术提供了无法提供的信息严格根据化学数据得出。同样，化学数据增强了有机岩石学家。干酪根类型评估最好由目视干酪根提供分析和各种化学分析，如热解气相色谱法。详细的热解气相色谱和实验室成熟技术等分析例如微型密封容器分析提供了详细的化学成分和不同热成熟度的产品类型。成像技术促进了对石油来源储存的理解岩石和矿物学变异性。需要有机物的进一步投入岩石学家了解有机和无机基质的全部复杂性。热成熟度最好通过视觉和化学的结合来解决技术。最常用的技术和行业标准是镜质体反射率。然而，在海相页岩源岩上，镜质体通常只存在于少量数量和形态与沥青相似或热成熟度较高，焦沥青。解决这个难题的方法是进行镜质组反射率页岩储层中页岩或含煤有机质的井下测量利息。确定合理的有机物含量和更易混合成气体的有机物该物质提供了更适合镜质体反射率的钻孔样品指示分析。然后，如果埋藏历史是可以理解的。热成熟度的澄清可以通过利用来解决化学技术，尤其是定量芳香烃。必须提供勘探与生产团队解释的干酪根和热成熟度数据。否则，数据的复杂性很容易混淆专家和管理层不熟悉这种分析的特点。并非所有数据都可以考虑由于各种限制（例如特定分析的样本选择）而相等。