1.地层参数
模拟地层单元从下至上分别为中—新元古界、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗+白垩系、沙四段＋孔店组，沙三段—沙一段、东营组、馆陶组、明化镇组和第四系，控制生烃演化的印支期之后沉积相应的地质年龄及间断剥蚀期成果如表（表4-4-1）。
中—新元古代至中生代的时代界限和地层厚度利用本文研究成果，古近纪至第四纪时代划分和地层厚度利用《中国油气区第三系—华北东部油气区分册》（姚益民等，1994）的研究成果。
表4-4-1 模拟单元地质年代表
2.物性参数
岩石的孔隙度-深度关系是回剥法反演地层埋藏史的关键。由于目的层年代古老、岩性多样，且埋深不同，声波测井资料影响因素复杂，可采用各区块已有的统计关系，通过回归分析确定砂岩、泥岩及碳酸盐岩的孔隙度-深度关系。物性参数主要利用收集前人在各油田建立的孔隙度随埋深的变化方程（冯石等，1989 ；姜正龙，1997，2002 ；卢学军等，2002 ；于学敏，2002 ；谢文彦，2002）。
3.热力学参数
（1）大地热流值和地温梯度
根据华北地区大地热流值测定结果，渤海湾盆地热流值较高，为60～80mW/m2（邱楠生等，2002）。济阳坳陷现今地温梯度变化范围在1.8～4.2℃/100m之间，平均为3.49℃/100m；侏罗纪—白垩纪时期的古地温梯度为6.07℃/100m，从晚白垩世至今，地温梯度由高（6.07℃/100m）变低（东营组沉积时期，3.11℃/100m），再逐步回升（现今，3.55℃/100m），古生界—三叠纪基本保持低地温梯度的特征一般在2.5℃/100m左右。冀中坳陷现今平均地温梯度约为3.5℃/100m，基岩隆起区地温较高，凹陷区地温梯度低。临清坳陷地温梯度在1.9～3.6℃/100m之间，一般小于3.0℃/100m。东濮凹陷现今地温梯度一般在3℃/100m左右，高者可达3.63℃/100m。黄骅坳陷现今地温梯度在3.1～3.65℃/100m之间。渤海含油气区的平均地温梯度约为3.3℃/100m，地温梯度在不同地区的深度上变化范围为1.6～5.7℃/100m（蔡东升等，1999）。
（2）热演化史特征
华北东部前古近系受多次构造运动影响，在不同地区前古近系烃源岩生烃演化过程具有一定的差异性，根据岩石样品现今成熟度与构造运动相结合，可推测出不同地区前第三系烃源岩的生烃过程。如东濮凹陷北部石炭系—二叠系成熟度相对较低，Ro值大多分布于0.78%～0.94%之间，处于生油窗之内，南部成熟度明显偏高，Ro分布范围为1.17%～2.34%，以产气为主。印支期时期，石炭系—二叠系烃源岩Ro达0.5%～0.9%之间（表4-4-2），已进入成熟阶段，发生过一次生烃作用，随后受燕山运动影响，地壳抬升，生烃停止，随后在喜马拉雅期Ro有明显增加，发生了二次生烃作用。
表4-4-2 东濮凹陷石炭系—二叠系生烃作用分析
华北东部不同地区受构造运动影响程度不同，从而导致不同地区前古近系烃源岩的生烃过程均有一定差异，对不同地区的热演化史进行了相应的剖析。
4.生烃模式
由于以往热模拟实验所得生烃图版是通过人为地将各模拟点线性回归得到的，而通过生烃动力学所建立的图版为理论计算所得到的，各个点均为理论计算值，作者根据开放和封闭体系下不同干酪根类型的动力学参数所建立的生烃转化率图版（图4-3-8），对华北前古近系不同层系烃源岩取样进行热模拟实验生成烃类的总量进行计算校正，可得到适合于华北地区前古近系不同层系烃源岩实际的生烃图版，从而提高了资源评价的准确性。
（1）海相碳酸盐岩烃源岩的生烃图版
中—新元古界烃源岩和奥陶系烃源岩均以I—Ⅱ1型为主（图4-4-5），其中中—新元古界烃源岩生烃潜力可达600kg/tTOC，奥陶系烃源岩生烃潜力可达550kg/tTOC，主要生烃阶段在Ro为0.65％～1.5%。
（2）石炭系—二叠系煤和泥岩的生烃图版
石炭系—二叠系煤系烃源岩分别建立了煤和泥岩的生烃图版（图4-4-6）。
（3）中生界烃源岩生烃图版
中生界烃源岩分为IIB型和III型暗色泥岩生烃图版（图4-4-7），石炭系—二叠系煤的生烃图版可用于中生界煤的计算。
图4-4-5 海相烃源岩生烃图版
图4-4-6 华北东部石炭系—二叠系烃源岩生烃图版
图4-4-7 中生代暗色泥岩生烃图版
5.不同类型有机质热演化总量损失的动力学研究
（1）碳酸盐岩残余有机质恢复研究现状
对碳酸盐岩有机质原始状态的恢复，目的是准确认识其有机质的本来面目，把握其生烃演化规律，对碳酸盐岩的生烃质量做出准确评价。20世纪80年代以来，我国学者提出的各种恢复模型和方法有10余种之多（陈子恩，1982；陈丕济，1985；庞雄奇等，1988；金强，1989；郝石生等，1996；程克明等，1996），对于原始有机质丰度的恢复，目前常用方法有残碳模型恢复法、物质平衡法、元素模型法和谱学模型法等。不同学者提出的恢复系数相差较大，最大的恢复系数超过5倍，王飞宇等（2001）认为恢复系数最大不超过1.8倍，钟宁宁等（2001）则主张碳酸盐岩有机质丰度不必恢复。钟宁宁（2001）对有机碳含量为0.15%～0.70%的岩石进行实验发现，无论是碳酸盐岩还是泥岩，在热模拟实验的生、排烃过程中，随温度的升高，生烃潜力和H/C都急剧下降，而有机碳含量却出人意料地几乎不变。这主要是由于在热模拟过程中，有机质总量减少，但源岩的体积同样也在减少。由此认为低有机质含量岩石的有机碳变化与成岩作用无关。在汇集了国内外不同地质时代、不同岩性烃源岩的一万余个有机碳含量数据，发现各类烃源岩的有机碳含量的变化与成熟度没有明显关系，只与烃源岩的沉积相有关。
干酪根热降解生烃理论是有机成油论的精髓，基于该理论，任何烃源岩只要生烃并排出，则该烃源岩内有机质的消耗是必然的，当烃源岩演化到一定阶段，残余有机质与原始有机质必定存在差异，至于是否需要恢复，一是取决于这种差异的大小，二是取决于对原始有机质认识所要求的精度。如果我们要更精确地了解烃源岩生排烃前的有机质丰度，则进行原始有机质的恢复是必要的，特别是对排烃效率较高、热演化处于高—过成熟的碳酸盐岩烃源岩更是如此。
（2）不同有机质热演化总量损失的动力学研究
前人对于有机质丰度的恢复主要建立在有机质热模拟实验的基础上的，而随热模拟体系的不同，所得出的结果也会有所差异。作者通过封闭体系、开放体系所得出的两套数据的对比研究，对不同条件下有机质丰度恢复进行研究，并讨论不同体系在地质条件下的适应情况。
基于干酪根热降解生烃理论和物质平衡原理，运用生烃动力学方法，探讨干酪根总量的恢复。烃源岩中干酪根总量的计算可通过单位体积烃源岩中干酪根质量与烃源岩体积的乘积来获得。而干酪根现有质量与排出烃类、水及其他无机气体质量之和即大致等于干酪根的原始质量。根据生烃动力学参数、热史资料及现有干酪根质量，即可获得原始干酪根总量，从而实现原始有机质总量的恢复，这种全新的方法可避开有机质与岩石同时变化的问题。
1）金管封闭体系。不同类型干酪根在地质条件下具有不同的生、排烃特点，因此，应当根据干酪根类型采用适当的热模拟体系。对于Ⅰ、Ⅱ型干酪根，生成的烃类在适当的条件下会及时排出，而Ⅲ型干酪根生烃量少，烃源岩极性产物所占比例较高，具有较强的吸附能力，使大多数烃类束缚在烃源岩层，接受进一步热作用，以气态烃的形式排出。所以，对于Ⅰ、Ⅱ型干酪根而言，金管封闭体系与实际地质演化过程差异较大。但对于有机质丰度较低，在生烃高峰期无法排出烃类的泥岩、碳酸盐岩有机质而言，金管封闭体系仍具有重要的借鉴意义。其原因在于低丰度有机质生成的烃类无法排出，在继续接受热作用发生裂解作用的同时，有一部分有机质聚合成干酪根，从而导致干酪根总量的增加。而在以往的研究中，注意力都集中在高成熟、低丰度有机质的原始有机质丰度的恢复上，忽略了高、过成熟阶段未排出烃由于聚合作用导致增碳的过程。
由图4-4-8可见，在封闭体系中，Ⅰ型干酪根随成熟度增加干酪根总量呈先减后增。说明干酪根生成的烃类不能排出，在较高温度段生成的烃类逐渐聚合生成干酪根。Ⅱ型干酪根总量变化趋势与Ⅰ型干酪根相同，但干酪根总量仅略有增加，也就是说Ⅱ型干酪根可溶有机质在封闭条件下再次聚合成干酪根的能力明显小于Ⅰ型干酪根。Ⅰ型干酪根在取样范围内由最低约550mg/g逐渐增加到655mg/g，可溶有机质再聚合成干酪根的量为105mg/g；而Ⅱ型干酪根总量最低值为634mg/g，最高值为699mg/g，可溶有机质再聚合成干酪根的量为65mg/g。Ⅲ型干酪根总量在取样范围内则持续降低，基本不受可溶有机质再次聚合生成干酪根作用的影响。干酪根总量由818mg/g降低到672mg/g，在此阶段生烃转化率为146mg/g。分析认为Ⅰ型干酪根具有最高的可溶烃转化率，同时干酪根降解生成的有机质具有碳链较长，支链较少的特点，因此在更高温度段有利于芳构、环构作用的发生，从而为聚合作用提供较好的条件。Ⅱ型干酪根降解率明显低于Ⅰ型干酪根，碳链相对较少、支链相对较多，因此聚合成干酪根的作用相对较弱。Ⅲ型干酪根，生成烃类的特征为短链、多支链，且以气态烃为主，无法进行环构、芳构化作用，因此干酪根有机质持续减少。但以上仅为初步研究结果，毕竟碳酸盐岩中分散有机质聚合作用可能远没有这么明显，但生成烃类聚合作用仍是一个不得不考虑的因素。
图4-4-8 不同类型干酪根热演化总量损失率变化曲线
将不同升温速率的样品热解温度转换成有机质成熟度，可以发现封闭体系3种升温速率的样品有机质残渣总量与成熟度关系曲线基本是重合的，由此可见，封闭体系有机质的聚合作用符合动力学规律。因此，由这一结果可以得知地质条件近似为封闭体系条件下，有机质生烃、聚合的大致情况。对于煤系地层、有机质丰度低于有机质排烃下限的碳酸盐岩的研究具有重要意义。
2）Rock-Eval开放体系。对于有可能排出烃类的有机质丰度较高的碳酸盐岩而言，采用开放体系进行生排烃热模拟更为合理。
采用不同的升温速率（5℃/min、15℃/min、25℃/min）对不同类型的干酪根进行了不同温度点的热解实验，有机质总量损失变化如图4-4-8b，由图可见，开放体系有机质总量基本不出现由于聚合作用使有机质总量随温度升高而增加的趋势。但不同类型干酪根热解过程中有机质总量的变化趋势存在明显的差异，干酪根类型越好，有机质总量损失越大。
有机质在热演化过程中，C、H、O等元素具有不同的变化规律，有机质总量所包含的意义也较为复杂，因此，这里仍利用有机碳指标进行有机碳总量损失和恢复系数的讨论。由图4-4-9可见，I型干酪根在有机质成熟度达到1.7%左右时，有机碳的总量损失率最高达0.82，即大约有80%的有机碳排出干酪根，具有最大的恢复系数，25℃升温条件下最大恢复系数达到5.57，15℃升温时恢复系数达到4.95，5℃升温时恢复系数达到4.25，也就是说随升温速率的降低，有机碳的恢复系数会有所降低。因此，地质条件下有机碳的恢复系数可能不会超过5。对于II型干酪根在有机质成熟度高于1.3%以后，恢复系数基本不变，一般稍高于1.8，不可能超过2。对于III型干酪根来讲，其排烃模式更接近于封闭体系，基本不用恢复。同时在有机碳损失率的关系图上可以明显看出，Ⅰ型干酪根高温阶段仍然有聚合作用的发生，从而导致有机碳损失率的下降。
图4-4-9 开放体系不同成熟阶段干酪根有机碳损失率与恢复系数
总体来看，利用生烃动力学研究Ⅰ型和Ⅱ干酪根有机质总量的损失率，根据不同干酪根的C、H、O原子比计算2种类型干酪根有机碳的损失率得到的有机碳恢复系数在2～5之间，这与实际利用热压模拟实验所得到的奥陶系岩石样品有机碳恢复图版相近（图4-4-10），考虑到奥陶系热演化程度绝大多数＞1.0%，将恢复系数平均值定为3，应用时根据烃源岩实际成熟度进行相应调整。
图4-4-10 华北东部奥陶系有机碳恢复图版
6.动态评价参数
通过对烃源岩生烃特征和有机质丰度恢复方法的研究，可以认为利用残余有机质丰度对烃源岩生烃能力的评价存在偏差，同时，生烃能力不等同于生烃贡献。因此，烃源岩对油气成藏的贡献取决于它的不同时期生烃量的多少。可以采用“作用决定地位”或“贡献决定地位”的思路进行评价。评价参数可选用“体积生烃率”、“阶段体积生烃率”。
（1）体积生烃率
“体积生烃率”指单位体积的烃源岩所生成的烃类，反映单位烃源岩的生烃贡献。计算公式为：
体积生烃率=V岩石×ρ岩石×TOC×生烃率/V岩石=ρ岩石×TOC×生烃率 （4-4-20）
（2）阶段体积生烃率
“阶段体积生烃率”指不同时期单位体积的烃源岩所生成的烃类，反映单位烃源岩在不同阶段的生烃贡献。计算公式为：
阶段体积生烃率=ρ岩石×TOC×阶段生烃率 （4-4-21）
如果考虑不同阶段的生烃作用对成藏的贡献的差异话，可以用阶段生烃的权系数a(i)相乘，上式变为：
阶段体积生烃率=a（i）×V岩石×ρ岩石×TOC×阶段生烃率 / V岩石=a（i）×ρ岩石×TOC×阶段生烃率（4-4-22）
针对华北东部前古近系烃源岩多期生烃的特点，而且不同阶段生成的烃类对油气藏成藏的贡献不一样，印支期和燕山期生成的油气多遭受破坏，目前发现的油气藏基本上为喜马拉雅期形成。因此，单位岩石的总生烃量只能表示烃源岩的生烃作用，尤其是燕山期生烃作用强烈的地区。“体积生烃率”和“阶段体积生烃率”意义不同，在评价时可以互相补充，从不同角度对烃源岩进行客观的评价，在资源评价和区带评价中，具有较强的实用性。
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