有機質生烴演化的階段性與生

1、1 在沉積盆地發(fā)展的地質歷史過程中，生物圈中的在沉積盆地發(fā)展的地質歷史過程中，生物圈中的生物遺體通過沉積水柱進入沉積層后，隨著相應沉積生物遺體通過沉積水柱進入沉積層后，隨著相應沉積單元中生物化學條件、物理化學條件的變化，沉積有單元中生物化學條件、物理化學條件的變化，沉積有機質的組構、化學組成及生成的產物等會發(fā)生相應的機質的組構、化學組成及生成的產物等會發(fā)生相應的變化。應當說，在熱力學條件增加的過程中，有機質變化。應當說，在熱力學條件增加的過程中，有機質的演化過程是一個逐漸變化的連續(xù)過程。但在有機質的演化過程是一個逐漸變化的連續(xù)過程。但在有機質不同的演化時期，有機質的化學組成和結構變化特征不同的

2、演化時期，有機質的化學組成和結構變化特征及其在相應地質時期的產物組成特征是存在明顯差異及其在相應地質時期的產物組成特征是存在明顯差異的，從而使有機質的演化表現出明顯的階段性。的，從而使有機質的演化表現出明顯的階段性。在不在不同演化階段，有機質生烴演化屬性的總和構成了烴源同演化階段，有機質生烴演化屬性的總和構成了烴源巖有機質的生烴演化模式。巖有機質的生烴演化模式。2第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 不同組成有機質在地質不同組成有機質在地質體中的演化是存在差異的，體中的演化是存在差異的，但在整個演化過程中有機但在整個演化過程中有機質的演化也存在一定的規(guī)質的演化也存在一定的

3、規(guī)律性。律性。TissotTissot等（等（19841984）總結了從成巖作用至有機總結了從成巖作用至有機質的變質作用過程中有機質的變質作用過程中有機質生烴演化作用的總體特質生烴演化作用的總體特征（右圖）。不難看出，征（右圖）。不難看出，圖中有機質在不同演化階圖中有機質在不同演化階段所生成的烴類產物的特段所生成的烴類產物的特征是明顯不同的。征是明顯不同的。 3第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 對有機質演化階段性的認識，是和現代油對有機質演化階段性的認識，是和現代油氣成因理論的產生和發(fā)展聯(lián)系在一起的。用以氣成因理論的產生和發(fā)展聯(lián)系在一起的。用以劃分的依據是參照有機質生

4、烴作用的特點和有劃分的依據是參照有機質生烴作用的特點和有機質的成熟度參數。不同的研究者，對有機質機質的成熟度參數。不同的研究者，對有機質演化階段的劃分存在一定的差異。演化階段的劃分存在一定的差異。油氣的形成過程或有機質的演化過程大體可分油氣的形成過程或有機質的演化過程大體可分為三個主要演化階段，即：為三個主要演化階段，即：未熟階段、成熟階未熟階段、成熟階段段和和過成熟階段過成熟階段。 4第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 有機質成熟度的概念有機質成熟度的概念 有機質成熟度，是指有機質的熱演化水平，是有有機質成熟度，是指有機質的熱演化水平，是有機質在沉積有機質在地溫升高的

5、條件下有機質化學性機質在沉積有機質在地溫升高的條件下有機質化學性質和物理性變化規(guī)律的總和質和物理性變化規(guī)律的總和。用以描述有機質熱演化。用以描述有機質熱演化水平的各項物理的和化學的參數統(tǒng)稱為有機質成熟度水平的各項物理的和化學的參數統(tǒng)稱為有機質成熟度參數。有機質成熟度參數是描述有機質熱演化水平的參數。有機質成熟度參數是描述有機質熱演化水平的度量和標尺。經典的有機質成熟度參數是有機質鏡質度量和標尺。經典的有機質成熟度參數是有機質鏡質體反射率（體反射率（Ro)。 5第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 早期 生物氣 凝 析 油 未熟油 未熟階段 過熟階段 熟 成 階 段 中期

6、晚期 正常原油 天然氣 Ro,% 0.5 1.0 1.5 0.7 1.3 成巖作用 階 段 深成作用 階 段 變質作用 階 段 2.5 2.0 2.5 沉積有機質的演化階段 6第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 一、未熟階段 在成巖作用早期，引起有機質結構和化在成巖作用早期，引起有機質結構和化學組成變化的主要媒介之一就是微生物的活學組成變化的主要媒介之一就是微生物的活動。微生物的生存環(huán)境較為寬松，溫度范圍動。微生物的生存環(huán)境較為寬松，溫度范圍可在可在- 10- 10105 105 之間，壓力最高可達之間，壓力最高可達 100MPa, pH 100MPa, pH 值可在值

7、可在 1 111 11 之間變化，以之間變化，以6.56.58 8 為主。由于微生物有非常強的適應性為主。由于微生物有非常強的適應性, , 因此，地質體中的微生物數量大、繁殖快、因此，地質體中的微生物數量大、繁殖快、種類多，微生物的生物化學作用過程也是無種類多，微生物的生物化學作用過程也是無所不在的。所不在的。 7第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 一、未熟階段 生活在沉積物最上層的需氧微生物消耗了介質中生活在沉積物最上層的需氧微生物消耗了介質中存在的游離氧，而厭氧細菌則以碳作為能源通過還原存在的游離氧，而厭氧細菌則以碳作為能源通過還原碳酸鹽得到所需的氧而存在于厭氧環(huán)境

8、中。作用的結碳酸鹽得到所需的氧而存在于厭氧環(huán)境中。作用的結果使環(huán)境的果使環(huán)境的EhEh值急劇下降、值急劇下降、pHpH值稍有增加。也就是說，值稍有增加。也就是說，微生物的作用可使環(huán)境的微生物的作用可使環(huán)境的還原性增加還原性增加。在硫酸鹽相和。在硫酸鹽相和亞硫酸鹽相，硫酸鹽還原菌的作用可使環(huán)境中的低價亞硫酸鹽相，硫酸鹽還原菌的作用可使環(huán)境中的低價硫的含量大大增加，這些還原硫與年輕沉積物中存在硫的含量大大增加，這些還原硫與年輕沉積物中存在不飽和雙鍵的有機質結合可形成有機的硫化物。此外，不飽和雙鍵的有機質結合可形成有機的硫化物。此外，在以陸源有機質輸入為主的沉積單元中，細菌對有機在以陸源有機質輸入為

9、主的沉積單元中，細菌對有機質的改造作用和細菌代謝產物的加入，可提高有機質質的改造作用和細菌代謝產物的加入，可提高有機質的富氫程度和的富氫程度和 “ “腐泥化腐泥化”程度。程度。 8第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 一、未熟階段 在有機質的生物化學作用階段，在有機質的生物化學作用階段，地質環(huán)境因素地質環(huán)境因素是制約和控制是制約和控制進入沉積物中有機質演化特征和演化趨向的主要因素。一方面，進入沉積物中有機質演化特征和演化趨向的主要因素。一方面，環(huán)境因素決定了進入沉積物中有機質的數量和質量。這里應存在環(huán)境因素決定了進入沉積物中有機質的數量和質量。這里應存在下述雙重含意：其一

10、，環(huán)境因素決定了特定環(huán)境條件下活的生物下述雙重含意：其一，環(huán)境因素決定了特定環(huán)境條件下活的生物群的組合狀況和繁茂狀況，也就決定了最初可以進入沉積水柱中群的組合狀況和繁茂狀況，也就決定了最初可以進入沉積水柱中有機質的結構和數量；其二，環(huán)境因素決定了可以進入沉積地層有機質的結構和數量；其二，環(huán)境因素決定了可以進入沉積地層并得以保存的有機質的數量和質量。充氧條件下的生物化學作用并得以保存的有機質的數量和質量。充氧條件下的生物化學作用會導致有機質的會導致有機質的“腐敗作用腐敗作用”，使沉積物中有機質的含量少，富，使沉積物中有機質的含量少，富氫程度低；另一方面，一定的環(huán)境條件決定了沉積物中的有機氫程度低

11、；另一方面，一定的環(huán)境條件決定了沉積物中的有機- -無機組合面貌和介質條件，這種條件下的生物化學作用結果可能無機組合面貌和介質條件，這種條件下的生物化學作用結果可能會導致有機質的生烴演化屬性和生烴演化產物的差別。也就是說，會導致有機質的生烴演化屬性和生烴演化產物的差別。也就是說，未熟階段有機質所經歷的生物化學和地球化學作用過程的差異，未熟階段有機質所經歷的生物化學和地球化學作用過程的差異，是影響有機質生烴演化屬性的先天性因素。是影響有機質生烴演化屬性的先天性因素。 9第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 隨著深度增加，微生物逐漸減少隨著深度增加，微生物逐漸減少, , 溫度

12、的溫度的作用逐漸增強，由以生物化學作用為主逐漸轉作用逐漸增強，由以生物化學作用為主逐漸轉為以地球化學作用為主。該階段主要形成未熟為以地球化學作用為主。該階段主要形成未熟油與生物氣，生成油氣的相對量多少主要與有油與生物氣，生成油氣的相對量多少主要與有機質的性質和數量有關。該階段形成的天然氣機質的性質和數量有關。該階段形成的天然氣主要為生物甲烷氣，有一定量的氮氣和很少的主要為生物甲烷氣，有一定量的氮氣和很少的二氧化碳及其他氣體。二氧化碳及其他氣體。 一、未熟階段 10第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 二、成熟階段 相當于有機質深成作用階段，對應的鏡質組反射相當于有機質深成

13、作用階段，對應的鏡質組反射率范圍較大，在率范圍較大，在 0.5%0.5%2.0%2.0%。 溫度范圍為溫度范圍為5050150150。有機質生烴演化的成熟階段跨越沉積有機質。有機質生烴演化的成熟階段跨越沉積有機質生成液態(tài)烴（包括凝析油）的全過程，也是烴源巖生成液態(tài)烴（包括凝析油）的全過程，也是烴源巖有機質有機質熱降解熱降解作用生成油氣的主要過程。根據不同作用生成油氣的主要過程。根據不同時期有機質生烴演化的特征，有機質的成熟階段可時期有機質生烴演化的特征，有機質的成熟階段可進一步劃分為三個時期：即成熟作用早期、成熟作進一步劃分為三個時期：即成熟作用早期、成熟作用中期的成熟作用晚期。用中期的成熟作

14、用晚期。 11第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 二、成熟階段1成熟作用早期成熟作用早期 主要是指鏡質組反射率為主要是指鏡質組反射率為0.5%0.5%0.7%0.7%的深成作用的深成作用早期階段。對應的煤階為長焰煤早期階段。對應的煤階為長焰煤- -氣煤階段氣煤階段, ,溫度大致溫度大致在在 50 5080 80 之間。國內學者稱之為低成熟階段。之間。國內學者稱之為低成熟階段。 近二十來，隨著勘探領域的擴展和未熟油氣資源近二十來，隨著勘探領域的擴展和未熟油氣資源（ resources of immature oils & gases resources of immatu

15、re oils & gases）的發(fā)現，）的發(fā)現，這一階段有機質演化的特殊性也慢慢得到了體現。眾所這一階段有機質演化的特殊性也慢慢得到了體現。眾所周知，未熟油是有機質通過低溫生物化學反應和低溫化周知，未熟油是有機質通過低溫生物化學反應和低溫化學反應所生成的。與干酪根晚期熱降解生成的正常成熟學反應所生成的。與干酪根晚期熱降解生成的正常成熟原油比較，其根本的差別在于其生烴演化機理的差別。原油比較，其根本的差別在于其生烴演化機理的差別。因此，術語因此，術語immature oilsimmature oils足以在成因上區(qū)分與正常成足以在成因上區(qū)分與正常成熟原油的差異。熟原油的差異。 12第一節(jié)第一節(jié)

16、 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 二、成熟階段 1成熟作用早期成熟作用早期 通過對全球范圍內未熟油的分布特征的統(tǒng)計和相通過對全球范圍內未熟油的分布特征的統(tǒng)計和相應烴源巖生烴機理的分析，王鐵冠等（應烴源巖生烴機理的分析，王鐵冠等（19951995）的研究）的研究認為，鏡質組反射率在認為，鏡質組反射率在0.70%0.70%以前是未熟油的形成時以前是未熟油的形成時期。從這一角度出發(fā)，在成因和生烴演化機理上進一期。從這一角度出發(fā)，在成因和生烴演化機理上進一步區(qū)分未熟油或低熟油可能已沒有實際意義了。但現步區(qū)分未熟油或低熟油可能已沒有實際意義了。但現實的問題是，一方面，實的問題是，一方面，0

17、.5%0.5%0.7%0.7%的階段可以是未熟的階段可以是未熟油生成過程的延續(xù)，同時，通過縮合作用形成的干酪油生成過程的延續(xù)，同時，通過縮合作用形成的干酪根也開始了一定的熱降解生烴作用。因此，將有機質根也開始了一定的熱降解生烴作用。因此，將有機質的成巖作用階段（的成巖作用階段（Ro0.5%Ro0.5%）對應于有機質的未熟階）對應于有機質的未熟階段的話，對成熟作用早期階段有機質生烴演化特征的段的話，對成熟作用早期階段有機質生烴演化特征的認識是非常必要的。認識是非常必要的。 13第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 二、成熟階段 2 成熟作用中期成熟作用中期 相當于有機質深成

18、作用中期階段相當于有機質深成作用中期階段, , 是有機質的主要生油階是有機質的主要生油階段，即所謂的段，即所謂的有機質生油主帶有機質生油主帶。對應的鏡質組反射率大致在。對應的鏡質組反射率大致在 0.7%0.7%1.3%1.3%之間之間, ,對應的煤階為氣煤一焦煤，經歷的溫度一般對應的煤階為氣煤一焦煤，經歷的溫度一般為為8080150 150 。由于溫度較高。由于溫度較高, ,干酪根大量降解生成油氣干酪根大量降解生成油氣, ,該階該階段生成的油氣可占干酪根總生油氣量的段生成的油氣可占干酪根總生油氣量的70%70%80%80%以上。隨成熟以上。隨成熟度增加度增加, , 油氣產率增加油氣產率增加,

19、,一般在一般在R Ro為為1.0% 1.0% 時液態(tài)油產率達到最時液態(tài)油產率達到最大值。之后由于有機質生油潛量的不斷消耗大值。之后由于有機質生油潛量的不斷消耗, , 油油的產率不斷下的產率不斷下降降, ,天然氣的產率則不斷上升天然氣的產率則不斷上升, ,氣油比不斷增加。該階段為正常氣油比不斷增加。該階段為正常原油形成階段。原油形成階段。 14第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 二、成熟階段 3成熟作用晚期成熟作用晚期 相當于有機質深成作用階段后期相當于有機質深成作用階段后期, ,也叫高成熟作用階段。對也叫高成熟作用階段。對應的鏡質組反射率在應的鏡質組反射率在 1.3%

20、1.3%2.0% 2.0% 之間之間, ,相當于煤階的焦煤一貧相當于煤階的焦煤一貧煤階段煤階段, , 溫度大致為溫度大致為 150 150200 200 。這一階段，一方面由于低分。這一階段，一方面由于低分子化合物的生成活化能或生成焓高于早期形成的高分子量烴類，子化合物的生成活化能或生成焓高于早期形成的高分子量烴類，干酪根通過熱降解作用生成部分短鏈的低分子烴類，同時在干酪根通過熱降解作用生成部分短鏈的低分子烴類，同時在RoRo約約1.5%1.5%、溫度約、溫度約150 150 時液態(tài)石油開始裂解并生成凝析油和濕氣時液態(tài)石油開始裂解并生成凝析油和濕氣, ,直到該階段末期直到該階段末期, ,形成原

21、油裂解氣。該階段為凝析油的主要形成形成原油裂解氣。該階段為凝析油的主要形成階段。干酪根的熱降解和原油熱裂解的結果階段。干酪根的熱降解和原油熱裂解的結果, ,使天然氣的產率不使天然氣的產率不斷升高。該階段氣油比高，天然氣主要為濕氣。故這一階段也稱斷升高。該階段氣油比高，天然氣主要為濕氣。故這一階段也稱為凝析油和濕氣生成階段。為凝析油和濕氣生成階段。 15第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 三、過熟階段 相當于有機質的變質作用階段。對應的鏡質組反射相當于有機質的變質作用階段。對應的鏡質組反射率率大于大于 2.0% 2.0%，相應的煤階為無煙煤階段相應的煤階為無煙煤階段, ,

22、 對應溫度在對應溫度在 200200300 300 左右。液態(tài)石油幾乎全部消失，天然氣的左右。液態(tài)石油幾乎全部消失，天然氣的生成主要是由于干酪根芳香核結構上連接的短烷基支鏈生成主要是由于干酪根芳香核結構上連接的短烷基支鏈的熱裂解作用。由于干酪根的生烴潛力已經非常低，該的熱裂解作用。由于干酪根的生烴潛力已經非常低，該階段形成的天然氣有限階段形成的天然氣有限, ,少部分天然氣通過液態(tài)石油裂少部分天然氣通過液態(tài)石油裂解而生成。天然氣主要由甲烷組成，重烴很少，主要為解而生成。天然氣主要由甲烷組成，重烴很少，主要為干氣。所以也稱為干氣階段。在干氣。所以也稱為干氣階段。在RoRo為為2.82.83.0%3

23、.0%時，有時，有機質的生烴潛力基本枯竭機質的生烴潛力基本枯竭，有機質達到所謂的生烴死亡，有機質達到所謂的生烴死亡線。線。 16第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 早期 生物氣 凝 析 油 未熟油 未熟階段 過熟階段 熟 成 階 段 中期 晚期 正常原油 天然氣 Ro,% 0.5 1.0 1.5 0.7 1.3 成巖作用 階 段 深成作用 階 段 變質作用 階 段 2.5 2.0 2.5 沉積有機質的演化階段 17第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 有機質（烴源巖）的生烴演化模式是有機質（烴源巖）的生烴演化模式是有機質在生烴演化過程中所表現的基本規(guī)有機質在生

24、烴演化過程中所表現的基本規(guī)律的總和。含油氣盆地中有機質生烴演化律的總和。含油氣盆地中有機質生烴演化模式的研究，是指導油氣勘探的重要理論模式的研究，是指導油氣勘探的重要理論基礎?；A。 18ABCD生生物氣化階學段熱油催氣化階生段熱析裂氣解階生段凝深生部氣高階溫段腐殖質干酷根156201001030405060708090abc殘?zhí)几乘岣环撬崽妓衔锇被犷愔衔?生物化學甲烷2原有瀝青、烴、非烴化合物3石油4濕氣、凝析氣5天然氣6未低熟油（注：還應包括2）Abc43沉積有機質重量,%19第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 一、一般生烴模式一、一般生烴模式 TissotTiss

25、ot等（等（ 1978 1978）在巴黎盆地、杜阿拉盆地、）在巴黎盆地、杜阿拉盆地、尤因塔盆地和洛杉磯盆地烴源巖有機質研究的基礎上尤因塔盆地和洛杉磯盆地烴源巖有機質研究的基礎上總結了烴類生成的一般模式。在有機質演化階段的討總結了烴類生成的一般模式。在有機質演化階段的討論中，對一般生烴模式中的地球化學特點作了概要描論中，對一般生烴模式中的地球化學特點作了概要描述。述。 20第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 1未熟階段生烴演化特征未熟階段生烴演化特征 該階段以低溫、低壓和微生物生物化學作用為主要特點。該階段以低溫、低壓和微生物生物化學作用為主要特點。 有機質成熟度低有機質成熟度低,

26、,有機質的變化以縮合作用為主，在成巖作用結有機質的變化以縮合作用為主，在成巖作用結束前形成干酪根。束前形成干酪根。 早期的生物化學作用過程主要形成甲烷氣體早期的生物化學作用過程主要形成甲烷氣體由由有機質有機質、尤其是富含纖維素的有機質尤其是富含纖維素的有機質在在厭氧細菌厭氧細菌的的發(fā)酵發(fā)酵過過程所程所產產生的生的有利的保存條件下也可形成生物氣藏。有利的保存條件下也可形成生物氣藏。 有少量的烴類來自于活的生物體有少量的烴類來自于活的生物體, , 大部分為大部分為 C C1515+ + 重重烴烴結構結構特征大部分與生物體中的生物類脂物接近特征大部分與生物體中的生物類脂物接近生物標志化生物標志化合物

27、。合物。一、一般生烴模式 21第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 1未熟階段生烴演化特征未熟階段生烴演化特征 在一些特定環(huán)境的條件下（如弱堿性的強還原環(huán)境）一些生在一些特定環(huán)境的條件下（如弱堿性的強還原環(huán)境）一些生物類脂物，如酯、酮、醇等易于以非烴或膠體腐殖酸鹽的形物類脂物，如酯、酮、醇等易于以非烴或膠體腐殖酸鹽的形式存在于沉積物中。這類組份在溫度適度增加的條件下即可式存在于沉積物中。這類組份在溫度適度增加的條件下即可轉化成烴類，也使得有機質具有較強的早期生烴潛力。轉化成烴類，也使得有機質具有較強的早期生烴潛力。 大量的有機質通過縮合作用形成大量的有機質通過縮合作用形成干酪根。干酪

28、根。干干酪酪根根是烴源巖成熟作用階段通過熱降解形成烴類的物質是烴源巖成熟作用階段通過熱降解形成烴類的物質基礎基礎其化學其化學組成組成特征特征取決于取決于原始原始有機質的類型有機質的類型、有機質沉積環(huán)、有機質沉積環(huán)境境及細菌改造及細菌改造作用作用的程度的程度。一、一般生烴模式 22第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 2. 成熟階段生烴演化特征成熟階段生烴演化特征成熟階段是石油形成的主要階段。可分為三個次一級階段：成熟階段是石油形成的主要階段?？煞譃槿齻€次一級階段：成熟成熟作用早期、成熟作用中期和成熟作用晚期作用早期、成熟作用中期和成熟作用晚期 。（1 1）成熟作用早期）成熟作用早期

29、對于那些具有早期生烴潛能的烴源巖而言，對于那些具有早期生烴潛能的烴源巖而言，由于干酪根并未開始大量的有效的生烴作用，這一階段仍是未熟由于干酪根并未開始大量的有效的生烴作用，這一階段仍是未熟油形成過程的延續(xù)。這一過程形成的石油仍以密度較高、非烴、油形成過程的延續(xù)。這一過程形成的石油仍以密度較高、非烴、瀝青質含量高、生物標志化合物含量豐富等為特點。瀝青質含量高、生物標志化合物含量豐富等為特點。（2 2）成熟作用中期）成熟作用中期 隨著溫度持續(xù)上升隨著溫度持續(xù)上升, , 當有機質通過成熟作用當有機質通過成熟作用達到門限值時達到門限值時, , 干酪根便在熱催化下大量裂解形成液態(tài)烴及一定干酪根便在熱催化

30、下大量裂解形成液態(tài)烴及一定量的氣體烴類量的氣體烴類, , 是生油的主要階段。生烴的強度與有機質的成熟是生油的主要階段。生烴的強度與有機質的成熟度有關，通常在度有關，通常在RoRo約約1.01.0時達到最大值，稱之為有機質的生烴高時達到最大值，稱之為有機質的生烴高峰。不同類型的有機質，生烴高峰可能具有一定的差別。峰。不同類型的有機質，生烴高峰可能具有一定的差別。一、一般生烴模式 23 這里應著重強調一下這里應著重強調一下生烴門限生烴門限的概念問題。生烴的概念問題。生烴門限是對應于干酪根晚期熱降理論的，是指沉積盆地門限是對應于干酪根晚期熱降理論的，是指沉積盆地中干酪根開始熱降解生烴作用的起始成熟度

31、或深度。中干酪根開始熱降解生烴作用的起始成熟度或深度?？缭竭@一成熟度或深度后，干酪根便開始有效的生烴跨越這一成熟度或深度后，干酪根便開始有效的生烴作用。顯然，生烴門限的概念不表示在低溫化學或是作用。顯然，生烴門限的概念不表示在低溫化學或是低溫生物化學反應形成未熟油的門限條件。低溫生物化學反應形成未熟油的門限條件。 W.C-Pusey W.C-Pusey 提出的石油存在的提出的石油存在的“液態(tài)窗液態(tài)窗”就是對就是對應這個生油主帶。他總結了世界上一些油田中石油產應這個生油主帶。他總結了世界上一些油田中石油產層的溫度分布狀態(tài)層的溫度分布狀態(tài), , 指出液態(tài)烴在指出液態(tài)烴在 65.6 65.6時開始大

32、量時開始大量形成形成, ,而在高于而在高于148.9148.9時則被破壞時則被破壞, , 因此，他將這一因此，他將這一溫度范圍稱之為液態(tài)烴窗口。溫度范圍稱之為液態(tài)烴窗口。一、一般生烴模式第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 24第一節(jié)第一節(jié) 有機質生烴演化的階段性有機質生烴演化的階段性 （一）未熟階段相當于有機質的成巖作用階段，即干酪根的形成階段。相當于有機質的成巖作用階段，即干酪根的形成階段。沉積物埋藏淺沉積物埋藏淺，有機質經歷的溫度較低，有機質經歷的溫度較低，50506060，對應對應的干酪根的干酪根Ro0.5%Ro15002000m,RO：0.7%1.3%, 80150，對應的

33、煤階為，對應的煤階為氣煤一焦煤氣煤一焦煤由于溫度較高由于溫度較高, ,干酪根大量降解生成油氣干酪根大量降解生成油氣, ,該階段生成的油氣該階段生成的油氣可占干酪根總生油氣量的可占干酪根總生油氣量的70%70%80%80%以上。以上。隨成熟度增加隨成熟度增加, , 油氣產率增加油氣產率增加, ,一般在一般在R Ro為為1.0% 1.0% 時液態(tài)油產時液態(tài)油產率達到最大值。率達到最大值。之后由于有機質生油潛量的不斷消耗之后由于有機質生油潛量的不斷消耗, , 油油的產率不斷下降的產率不斷下降, ,天然氣的產率則不斷上升天然氣的產率則不斷上升, ,氣油比不斷增加。氣油比不斷增加。該階段為正常原油形成階

34、段。該階段為正常原油形成階段。 2、 成熟作用中期成熟作用中期27相當于有機質深成作用階段后期相當于有機質深成作用階段后期, ,也叫高成熟作用階段。也叫高成熟作用階段。35004000m，RO：1.3%2.0% , 150200 ，相當于焦煤一，相當于焦煤一貧煤階段貧煤階段由于低分子化合物的生成活化能或生成焓高于早期形成的高分由于低分子化合物的生成活化能或生成焓高于早期形成的高分子量烴類，干酪根通過熱降解作用生成部分短鏈的低分子烴類，子量烴類，干酪根通過熱降解作用生成部分短鏈的低分子烴類，同時在同時在RoRo約約1.5%1.5%、溫度約、溫度約150 150 時液態(tài)石油開始裂解并生成凝時液態(tài)石

35、油開始裂解并生成凝析油和濕氣析油和濕氣, ,直到該階段末期直到該階段末期, ,形成原油裂解氣。形成原油裂解氣。為凝析油的主要形成階段。為凝析油的主要形成階段。干酪根的熱降解和原油熱裂解干酪根的熱降解和原油熱裂解天然氣的產率不斷升高天然氣的產率不斷升高氣油氣油比高，天然氣主要為濕氣比高，天然氣主要為濕氣凝析油和濕氣生成階段。凝析油和濕氣生成階段。 3、成熟作用晚期、成熟作用晚期28第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 （三） 過熟階段生烴演化特征 烴源巖有機質經歷成熟階段的降解作用后烴源巖有機質經歷成熟階段的降解作用后, , 干酪根干酪根上絕大部分可以斷裂的側鏈和基團基本消失上絕大部分

36、可以斷裂的側鏈和基團基本消失, , 已不再具已不再具有形成長鏈液態(tài)烴的能力。殘余的少量烷基側鏈通過熱有形成長鏈液態(tài)烴的能力。殘余的少量烷基側鏈通過熱降解或熱裂解作用可形成一定量的以甲烷主為的氣體。降解或熱裂解作用可形成一定量的以甲烷主為的氣體。干酪根的結構進一步縮聚形成富碳的殘余物質，并最終干酪根的結構進一步縮聚形成富碳的殘余物質，并最終石墨化。因此，該階段也稱為干氣階段。石墨化。因此，該階段也稱為干氣階段。 在在RoRo約約2.82.83.0%3.0%時生烴潛力基本枯竭，為時生烴潛力基本枯竭，為生烴死亡線生烴死亡線一、一般生烴模式 29第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 在烴源巖

37、有機質的生烴演化模式中，用以描述有機質在烴源巖有機質的生烴演化模式中，用以描述有機質生烴演化進程的是有機質的成熟度。在有機質進入沉積地生烴演化進程的是有機質的成熟度。在有機質進入沉積地層到生烴演化結束（有機質不具生烴活性，鏡質組反射率層到生烴演化結束（有機質不具生烴活性，鏡質組反射率Ro2.7Ro2.73.0%3.0%）的整個階段，不同的演化時期，其生成的）的整個階段，不同的演化時期，其生成的產物的物理性質和化學組成均存在較大的差異?？傮w變化產物的物理性質和化學組成均存在較大的差異?？傮w變化趨勢是：趨勢是：隨有機質成熟度的增加，生成的石油物質的密度隨有機質成熟度的增加，生成的石油物質的密度降低

38、，顏色變淺?；瘜W組成中，雜原子化合物（降低，顏色變淺?；瘜W組成中，雜原子化合物（NOSNOS化合化合物）豐度下降，低碳數化合物豐度增加，碳穩(wěn)定同位素物）豐度下降，低碳數化合物豐度增加，碳穩(wěn)定同位素1313C C變重，氣油比（變重，氣油比（GORGOR）增加。）增加。不同演化階段生成產物不同演化階段生成產物的產率和組成的差異，是有機質生烴演化模式的基本特征，的產率和組成的差異，是有機質生烴演化模式的基本特征，同時，烴源巖生、排烴的基本模式，也是造成油藏充注過同時，烴源巖生、排烴的基本模式，也是造成油藏充注過程中繼承性非均質性的根本原因。程中繼承性非均質性的根本原因。 二、生烴演化模式中生烴產物組

39、成的變化特征 30第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 二、生烴演化模式中生烴產物組成的變化特征 未熟低成熟 油氣生成帶 生油主帶 天然氣天然氣 油油 顏色變淺，凝固點降低 成熱降解 運動粘度下降 成熱降解 密度降低 成熱降解 氣油體積比增加 成熱降解 非烴、瀝青質含量下降 成熱降解 總烴含量增加 成熱降解 碳穩(wěn)定同位素變重 成熱降解 低分子量化合物含量增加 成熱降解 成巖作用 成熱降解 深成熱降解作用 成熱降解 物理性質變化 化學組成變化 生烴模式中隨成熟作用加強有機質生成的油氣性質的變化特征生烴模式中隨成熟作用加強有機質生成的油氣性質的變化特征 31第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式

40、有機質的生烴模式 三、不同類型干酪根的生烴模式 生成油氣的母質生成油氣的母質, ,是由不同結構的顯微組分組成的。不同的顯是由不同結構的顯微組分組成的。不同的顯微組分，其生烴潛力和生烴特征是不同的。而不同烴源巖中的有機微組分，其生烴潛力和生烴特征是不同的。而不同烴源巖中的有機質是由不同結構的有機顯微組分組成，因而不同烴源巖的生烴潛力質是由不同結構的有機顯微組分組成，因而不同烴源巖的生烴潛力和生烴特征也就不同。因此，從這層意義上講，烴源巖有機質的生和生烴特征也就不同。因此，從這層意義上講，烴源巖有機質的生烴模式，是烴源巖中具有不同生烴潛力的單組份生烴模式的加和。烴模式，是烴源巖中具有不同生烴潛力的

41、單組份生烴模式的加和。程克明程克明 (1990) (1990)、趙長毅等、趙長毅等 (1996) (1996) 曾根據煤系地層不同顯微組分曾根據煤系地層不同顯微組分的生烴演化特征的生烴演化特征, ,提出了不同顯微組分的生烴演化模式?？梢姡惶岢隽瞬煌@微組分的生烴演化模式?？梢?，不同顯微組分的油氣生成相對量有一定的、甚至是較大的差別，大量同顯微組分的油氣生成相對量有一定的、甚至是較大的差別，大量生油生氣時期也有差異，有的生油窗范圍寬，有的則較窄。反映了生油生氣時期也有差異，有的生油窗范圍寬，有的則較窄。反映了母質類型對生烴模式的重要影響。這也就預示著，不同沉積盆地的母質類型對生烴模式的重要影響

42、。這也就預示著，不同沉積盆地的不同沉積單元中，顯微組份組成的千差萬別也會造成有機質生烴模不同沉積單元中，顯微組份組成的千差萬別也會造成有機質生烴模式的千差萬別。因此，一般的生烴模式，往往不能全面地概括或代式的千差萬別。因此，一般的生烴模式，往往不能全面地概括或代表不同地質環(huán)境的沉積單元中有機質生烴模式的差異，更不能滿足表不同地質環(huán)境的沉積單元中有機質生烴模式的差異，更不能滿足油氣勘探和科研工作的需要。油氣勘探和科研工作的需要。 32第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 三、不同類型干酪根的生烴模式 不同顯微組份生烴演化模式的比較不同顯微組份生烴演化模式的比較（據程克明，（據程克明，1

43、9901990；趙長毅等，；趙長毅等，19961996） 33第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 三、不同類型干酪根的生烴模式 不同類型干酪根生烴不同類型干酪根生烴產物特征產物特征 (Snowdon,1982)(Snowdon,1982) 34第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 三、不同類型干酪根的生烴模式 35第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 三、不同類型干酪根的生烴模式 根據以上分析可以看出，目前建立的不同生烴母質的生烴模式的差別主要在于：(1) 不同類型干酪根或烴源巖生油門限存在較大差別；(2) 各類干酪根的最大產烴率不同；(3)不同類型干酪根在不同

44、演化階段的產物中的氣油比（GOR）不同； (4) 不同類型有機質的演化階段的劃分也存在差異。 36第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 三、不同類型干酪根的生烴模式 我國是陸相烴源發(fā)育的國家。由于陸相烴源巖中通常包含有不同的典型的分屬、型有機質的藻類體、孢子體和鏡質體等一些富氫組份，造成了不同的沉積盆地有機質類型的差別較大。 中國陸相烴源巖的不同類型有機質生烴模式的比較（據楊萬里等，1980） 成成熟熟階階段段 37第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 三、不同類型干酪根的生烴模式 不同類型的干酪根，其生烴模式的主要差別：(1)對應于 、1、2、型干酪根，隨著有機質類型的變

45、差，生烴模式中的生油門限深度（或成熟度）逐漸增加；而生油主峰由早而晚的出現的順序是：2類、類、 1 類和類 ；（2）模式中的生烴強度用干酪根產烴率表示，四個模式中最大生烴強度分別為 43%、28% 、20%、7%，類和1類的最大生烴強度位置在生油主峰附近, 而2類和類的最大生 烴強度位置在干氣階段；(3) 模式中的類和1類生成的產物中油多氣少, 2類和類氣多油少 38第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 四、特殊類型有機質的生烴模式 近十年來，一些特殊成因類型油氣的勘探工作取得了長近十年來，一些特殊成因類型油氣的勘探工作取得了長足的進步，如低熟油、煤成油等。這些特殊成因類型原油成足的

46、進步，如低熟油、煤成油等。這些特殊成因類型原油成因理論的發(fā)展和相應生烴機理和生烴模式的研究，是對石油因理論的發(fā)展和相應生烴機理和生烴模式的研究，是對石油干酪根晚期熱降解成因理論及其生烴模式的完善和補充。干酪根晚期熱降解成因理論及其生烴模式的完善和補充。有機組成中某有機組份呈現優(yōu)勢分布時，烴源巖的生烴模式有機組成中某有機組份呈現優(yōu)勢分布時，烴源巖的生烴模式則同樣表現出較強的特殊則同樣表現出較強的特殊性 39第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 四、特殊類型有機質的生烴模式 1幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理 1 1） 富含木栓質體烴源巖有機質早期生烴機理

47、富含木栓質體烴源巖有機質早期生烴機理 我國吐哈盆地下保羅統(tǒng)八道灣組煤系中存在我國吐哈盆地下保羅統(tǒng)八道灣組煤系中存在這種富含木栓質體的烴源巖。木栓質體平均含量這種富含木栓質體的烴源巖。木栓質體平均含量為為4%,4%,最高達最高達 13.5%, 13.5%,占富氫組份組成的占富氫組份組成的40-80%40-80%，成為主要富氫組分之一。成為主要富氫組分之一。 40第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 四、特殊類型有機質的生烴模式 1幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理 樹皮中的栓化層是由軟木脂層和蠟間互層疊加而成。作為術樹皮中的栓化層是由軟木脂層和蠟間互層疊加

48、而成。作為術栓質體的前身物，具有聚合度低和長鏈類脂物多的特點，也決定栓質體的前身物，具有聚合度低和長鏈類脂物多的特點，也決定了木栓質體可在較低的熱力學條件下發(fā)生低活化能的化學反應，了木栓質體可在較低的熱力學條件下發(fā)生低活化能的化學反應，生成并釋放以鏈狀為主的烴類。生成并釋放以鏈狀為主的烴類。Khorasani(1987,1991 )Khorasani(1987,1991 )從木栓從木栓質體熒光演化特征及富木栓質體煤的熱解實驗兩方面證實了木栓質體熒光演化特征及富木栓質體煤的熱解實驗兩方面證實了木栓質體在質體在 Ro Ro約約 0.35% 0.35%0.50%0.50%時，顯微熒光光譜發(fā)生迅速而明

49、顯的時，顯微熒光光譜發(fā)生迅速而明顯的紅移現象，指示劇烈的化學組成變化；紅移現象，指示劇烈的化學組成變化；Ro 0.60%Ro 0.04S/C0.04時，可稱為富硫干酪根。我國的低熟源巖的時，可稱為富硫干酪根。我國的低熟源巖的“干酪根干酪根”的含硫量一般達不到這一標準。但這些成熟的含硫量一般達不到這一標準。但這些成熟度較低的烴源巖中都富含含硫的可溶有機質，如臨清坳度較低的烴源巖中都富含含硫的可溶有機質，如臨清坳陷德南洼陷低熟烴源巖中，一些類脂的硫化物陷德南洼陷低熟烴源巖中，一些類脂的硫化物( (長鏈烷長鏈烷基噻吩、長鏈烷基四氫噻吩和長鏈烷基噻烷類等基噻吩、長鏈烷基四氫噻吩和長鏈烷基噻烷類等) )

50、可占可占芳烴餾分的芳烴餾分的73.2%73.2%86.8%(86.8%(王鐵冠、鐘寧寧等，王鐵冠、鐘寧寧等，1995)1995)。另外，這類烴源巖的非烴和瀝青質含量高。富硫大分子另外，這類烴源巖的非烴和瀝青質含量高。富硫大分子降解時，最初生成的石油含硫最高，隨著成熟度增高，降解時，最初生成的石油含硫最高，隨著成熟度增高，生成的石油中硫含量不斷降低。生成的石油中硫含量不斷降低。 52第二節(jié)第二節(jié) 有機質的生烴模式有機質的生烴模式 四、特殊類型有機質的生烴模式 1幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理 5 5）富含富硫大分子有機質的早期降解生烴機理）富含富硫大分子有機質的

51、早期降解生烴機理 富硫有機質的生烴演化機理一方面可能具有生物類脂物的生富硫有機質的生烴演化機理一方面可能具有生物類脂物的生烴特點，即在一定的條件下，生物類脂物通過與還原硫的反應烴特點，即在一定的條件下，生物類脂物通過與還原硫的反應形成硫醇、硫醚、長鏈烷基噻吩、長鏈烷基四氫噻吩和長鏈烷形成硫醇、硫醚、長鏈烷基噻吩、長鏈烷基四氫噻吩和長鏈烷基噻烷類等低分子量的類脂硫化物（圖基噻烷類等低分子量的類脂硫化物（圖10-910-9）；同時，在有機）；同時，在有機質縮合過程中形成富硫大分子，并導致富硫干酪根（質縮合過程中形成富硫大分子，并導致富硫干酪根（-S-S干酪干酪根）的形成。根）的形成。S-CS-C和和 S-S S-S 鍵的斷裂特征，使這些富硫大分子在鍵的斷裂特征，使這些富硫大分子在溫度較低時即可通過降解作用形成烴類。因此，富硫有機質在溫度較低時即可通過降解作用形成烴類。因此，富硫有機質在低溫階段的生烴