油氣生成和烴源巖

1、關于油氣生成與烴源巖第一張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、油氣成因有爭議的原因二、兩大成因?qū)W派三、油氣無機成因說 四、油氣有機成因說 五、兩種成因?qū)W說的主要證據(jù)第一節(jié) 油氣成因概述第二張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月油氣成因油氣藏形成油氣分布規(guī)律石油地質(zhì)學的三大研究課題關系到有利的勘探區(qū)和有利層位的選擇根本性問題油氣生成必須首先解決盆地的油氣生成問題。第三張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月石油的成因是一個極為復雜的課題，至今還存在一些爭論。這主要原因是：1物態(tài)上：油氣是流體?？蛇\移。油氣產(chǎn)地（油氣藏）生成地2化學組成上：組份很復雜，且在運移和保存過程中

2、或其它條件的改變，其成份也在發(fā)生變化，其現(xiàn)今的組成并不代表其原貌。缺乏對石油及其原始母質(zhì)過渡形式的明確認識。原始母質(zhì)油氣？3涉及學科多：由于分離及鑒定手段的限制，目前對石油組份的了解尚不充分。石油的成因問題，關系到油氣的勘探方向，所以，多年來，它一直吸引著許多國家地質(zhì)學家、生物化學家和地球化學家。一、石油成因有爭議的原因第四張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、油氣成因分兩大學派無機成因論有機成因論第四章 石油和天然氣的形成 焦點與學派：第五張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）無機成因石油天然氣是在地下深處高溫、高壓條件下由無機物通過化學反映生成的。無機物（C，H、

3、O、Fe）油氣（）泛宇宙說 （）地球深部的無機合成說第六張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月泛宇宙說包括烴類在內(nèi)的有機質(zhì)化合物是在宇宙天體的演化過程中形成的，地球形成時就已存在。宇宙說：索柯洛夫（1889年，俄國）巖漿說：庫德梁采夫(1949,蘇聯(lián)）地幔脫氣說:T.gold(1993)第七張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 、 宇宙說：1889年俄國索柯洛夫：碳氫化合物是宇宙所固有的，在地球處于熔融階段時即已存在于氣圈這中了，以后地球冷卻被吸附凝結在地殼上部形成油氣藏。（一）油氣無機成因說第四章 石油和天然氣的形成 第八張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月地殼深

4、處無機質(zhì)合說：油氣是在地下深處，在高溫、高壓和催化濟作用下，由CO2、H2O、H2等簡單無機質(zhì)通過化學反映合成而成的。碳化說：門捷列夫(1876)高溫生成說：切卡留克(1971)耶蘭斯基：蛇紋石生油說(1971)費托合成地質(zhì)說：R.Robinson(1963)第九張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 、 碳化說：1876年俄國化學家門捷列夫：石油是地下深處的金屬碳化物與下滲的水相互作用所生成。生成的石油蒸氣在沖向地殼的過程中冷凝形成油氣藏。FemCn+4mH2OmFe3O4+C3nH3m 第十張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 、巖漿說：蘇聯(lián)庫德梁采夫(1949,10)，

5、在紀念宇宙說六十周年時突然由有機說的觀點轉變?yōu)闊o機說，認為地球深處的巖漿中，含有C、H，還有O、N、S及石油中其他灰分元素。在600012000下，C、H可形成甲基，到30004000可形成次甲基，隨著溫度降低，可形成甲基，最后形成甲烷，甲炔基可聚合形成各種烴，在溫度、壓力適合時形成石油。其證據(jù)是：巖槳巖、變質(zhì)巖中相繼發(fā)現(xiàn)油氣藏，基性巖槳發(fā)現(xiàn)了天然氣。 第四章 石油和天然氣的形成 第十一張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）有機成因說、十八世紀中葉，羅蒙諾夫提出“石油是煤在地下高溫蒸餾的產(chǎn)物蒸餾說、二十世紀初，發(fā)現(xiàn)石油中有卟啉化合物，石油有旋光性有機說盛行“植物說”、“動物說”、

6、混合說、脂肪說、碳水化合物說、蛋白質(zhì)說、“混成說”（1932年古勃金）：含有各種類型的分散有機質(zhì)的淤泥，在成巖早期產(chǎn)生分散狀態(tài)的石油，在壓實過程中和水一起進入儲層，形成油氣藏。 早期有機成因說第四章 石油和天然氣的形成 第十二張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月油氣有機成因說早期有機成因論 晚期有機成因論有機成因說：在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，由保存在沉積巖中的生物有機質(zhì)在一定理化條件下逐漸轉化而成。生物有機質(zhì)油氣早期說（淺成說）：淺層、成巖早期、生物化學作用晚期說:一定熱力催化劑作用（深成說）：第十三張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月、早期有機論（P.V.Smith，1952

7、1954）：石油是有機質(zhì)在沉積（埋藏成巖）早期生成的，是許多海相生物遺傳下來的天然烴的混合物。、晚期成油說（P.H.Abelson，1963）：石油是由沉積巖中占有機質(zhì)的不溶部分（干酪根）經(jīng)過一定的埋藏演化，在成巖作用晚期，經(jīng)熱解產(chǎn)生的。干酪根熱解成油說、液態(tài)窗（Pusey，1973）：液態(tài)烴分布規(guī)律，主要分布66.5148.9地溫間，高于此溫度大部分為凝析氣田、氣田、干氣田；低于此溫度則為生物成因氣。液態(tài)烴存在的溫度范圍稱為液態(tài)窗。表明石油的分布于溫度有關，存在于一定深度范圍，并不在地表，從而支持了晚期有機說。第四章 石油和天然氣的形成 第十四張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月有

8、機成因是油氣形成的主要機理。 其主要證據(jù)為：1世界上已發(fā)現(xiàn)的油氣田99.9%都分布在沉積巖中，只有極少數(shù)石油分布在巖漿巖和變質(zhì)巖中，且這少數(shù)石油也被證明是從沉積巖中運移而來的，而與沉積巖無關的地盾和巨大的結晶巖突起發(fā)育區(qū)，至今未找到油氣聚集。2石油在地層時代的分布上與煤、油頁巖及有機質(zhì)的分布狀況相吻合的，表明它們在成因上是有聯(lián)系的。3雖然世界上的石油沒有成份完全相同的，但所有石油的元素組成和化合物組成是相近的或相似的，說明它們的成因可能大致相同。第四章 石油和天然氣的形成 第十五張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4大量油田測試結果可知，油層溫度很少超過100，有些深部油層溫度可以高

9、達141，而當T超過250時，烴類就會發(fā)生急劇而徹底的裂解，生成石墨及H2，說明石油不可能在高溫下形成。5從目前發(fā)現(xiàn)的油氣藏分析看，石油生成、聚集成藏不需很長的時間，大約需不到一百萬年。6石油中含的卟啉化合物，異戊間二烯型化合物，甾醇類，石油的旋光性都證明石油是在低溫下，由生物有機質(zhì)生成的。第四章 石油和天然氣的形成 第十六張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月7石油地質(zhì)工作者對近代沉積的研究成果表明，在近代沉積中確實存在著油氣生成過程，且至今還在進行著，生成的數(shù)量也很可觀。并且，在實驗條件下，用有機質(zhì)進行地下條件模擬，轉化出了烴類，這為有機成因?qū)W說提供了有力的科學依據(jù)。 以上重要事實

10、的存在，大大促進了石油有機生成理論的發(fā)展。特別是近代物理、化學、生物、地質(zhì)學等基礎理論的發(fā)展，及色譜、光譜、質(zhì)譜、電子顯微鏡、同位素分析等先進技術手段的廣泛采用，為應用有機地球化學知識來解決油氣成因問題創(chuàng)造了條件，推動了石油生成現(xiàn)代科學理論的日臻完善。第四章 石油和天然氣的形成 第十七張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月石油有機成油理論晚期成油理論廣泛為國際石油界所接受，同時“未熟低熟”油（早期成油）不斷被發(fā)現(xiàn)，早期成油說和晚期成油說也結合起來，形成一個統(tǒng)一的油氣演化過程石油有機成油理論。近來，石油有機成油理論的又一進展是煤成烴理論的發(fā)展與完善。二十世紀六十年代以來，在世界各地相繼發(fā)

11、現(xiàn)了一批與中、新生代煤系地層有關的油氣田。這表明煤系地層不僅是天然氣的主要來源，而且也能形成相當數(shù)量的石油聚集和大油田。到了二十世紀八十年代，人們通過有機巖石學與地球化學相結合的方法和實驗模擬對煤成油問題進行了深入的理論探討，提出了煤系地層有機質(zhì)生烴機理和演化模式。這就更拓寬了油氣勘探領域。第四章 石油和天然氣的形成 第十八張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月油氣有機成因發(fā)展中值得指出的是：、在油氣勘探初期，石油大部分被發(fā)現(xiàn)于海相地層中，使得不少石油地質(zhì)家認為只有海相沉積才能生成油氣，特別是在我國清末、民初，國外在中國陸相盆地進行油氣勘探的失敗，使得“唯海相生油論”猖獗一時。對此，以

12、潘鐘祥為代表的我國老一輩地質(zhì)學家，通過對陜西、四川等地進行詳盡的油氣地研究，于1941年提出了陸相也能生油的理論，有力地駁斥了中國貧油論，極大地豐富了石油理論。、在油氣生成理論方面貢獻比較大的是法國著明地球化學家BPTissot，他在前人研究的基礎上提出了干酪根熱降解生烴演化模式，提出并完善了干酪根晚期生烴學說，揭示了油氣生成、演化與分布的規(guī)律。第四章 石油和天然氣的形成 第十九張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月盡管目前油氣有機成因理論日臻完善，并在油氣勘探實踐中發(fā)揮了重要作用，但并不能由此否定油氣無機成因理論的科學價值，特別是近年來無機學派也提出了一些證據(jù)：、實驗表明，無機物可合

13、成烴nCO2+2nH2=(CH)n+nH2O費托反應、火山噴出的氣體和熔巖流中含有烴類。、許多天體上存在有烴類（甚至有植烷、姥鮫烷、卟啉、旋光性）、石油的旋光性可由非旋光性物質(zhì)合成。石油中卟啉也可由無機合成，況且，這些成份還可從石油運移中從外界攫取。、生命起源于烴類，遠在生物存在前，石油就已存在。第四章 石油和天然氣的形成 第二十張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月、石油的分布常受斷達上地幔深大斷裂控制。斷裂是烴類向上運移的最好途徑。、有機說難以解釋儲量巨大的石油聚集。如加瓦爾油田的石油儲量有107109 t,加拿大西部瀝青砂巖中的重質(zhì)油石油儲量竟達一千億噸，可是其沉積巖的有機質(zhì)含量

14、低，烴含量更低，無法滿足諾大儲量的需求。、有機質(zhì)生油研究中使用溶劑抽提出來的烴類是干酪根破壞產(chǎn)物，抽提前不存在。、有機質(zhì)方案中的生油門限溫度，石油析出機制，石油聚集發(fā)生時間等方面，也都有不合邏輯之處。第四章 石油和天然氣的形成 第二十一張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月尤其是近20多年來，一些無機成因天然氣的發(fā)現(xiàn)，為無機成烴理論提供了依據(jù)，新理論和新手段的發(fā)展也為無機成油理論研究奠定了基礎。由于有機成油理論已經(jīng)成熟，而無機成油理論尚處在探討中，故本章介紹油氣有機成因理論。第四章 石油和天然氣的形成 第二十二張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月原始物質(zhì)的形成原始物質(zhì)的來源

15、二生油母質(zhì)干酪根 一 三 第二節(jié) 油氣有機成因的母質(zhì)第四章 石油和天然氣的形成 第二十三張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、生成油氣的原始物質(zhì) 1. 生物種類來源 沉積有機質(zhì)的生物種類來源首先是浮游植物，其次是細菌、高等植物、浮游動物。 2. 生化體有機組分 對沉積有機質(zhì)來源提供最多的生化組成是：類脂化合物、蛋白質(zhì)、碳水化合物和木質(zhì)素第四章 石油和天然氣的形成 原始來源：活的有機體及生命代謝的產(chǎn)物第二十四張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 天然有機質(zhì)與石油平均元素組成類脂物質(zhì)的特征是抗腐力較強，能在各種地質(zhì)條件下保存起來。其元素組成和分子結構最接近于石油烴，是生成油氣

16、的主要原始物質(zhì)。 第四章 石油和天然氣的形成 第二十五張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月原始物質(zhì)的形成原始物質(zhì)的來源 二生油母質(zhì)干酪根 一 三 1 油氣生成的原始物質(zhì)第四章 油氣生成與烴源巖第二十六張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、原始物質(zhì)的形成 沉積有機質(zhì)：通過沉積作用進入沉積物中并被埋藏保存下來的那部分有機質(zhì)稱為沉積有機質(zhì)。 、形成： 分解(化學、細菌) 小分子水溶散失 生物 死亡 吞食 保存于沉積物中（只占0.8%左右）第四章 石油和天然氣的形成 第二十七張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月、沉積有機質(zhì)來源： （1） 原地有機質(zhì)：主要來源的于盆地自身

17、。（）異地有機質(zhì)：經(jīng)河流、風等攜入盆地。（）再沉積有機質(zhì)：已有的有機質(zhì)由于巖石風化等因素再次沉積。第四章 油氣生成與烴源巖第二十八張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月、沉積有機質(zhì)分布和影響因素 (1) 分布：總量大，分布很不均衡。第四章 石油和天然氣的形成 不同巖性分布不均泥巖多.；砂巖.；碳酸鹽巖.不同時代分布不均?？傏厔荩旱貙釉嚼?，保存的沉積有機質(zhì)也少。第二十九張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 影響有機質(zhì)豐度因素：有機質(zhì)來源充足保存條件好沉積物中富含有機質(zhì)的地質(zhì)條件是：長期穩(wěn)定下沉的大地構造背景較快的沉積（堆積）速度足夠數(shù)量和一定質(zhì)量的有機質(zhì)來源溫濕、低能還原

18、性古地理環(huán)境生物產(chǎn)率高，有機質(zhì)來源充足。低能靜水，有機質(zhì)分解少，保存條件好。沉積物沉積速率大，粒度細。淺海封閉環(huán)境、半深湖深湖，前三角洲。第三十張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4、沉積有機物演變過程第四章 石油和天然氣的形成 第三十一張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十二張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月、古代沉積巖中分散有機質(zhì)的組成： 烴類：巖石中可溶于有機溶劑的有機質(zhì)。是有機體生化作用的產(chǎn)物。 瀝青：可溶于有機溶劑，是烴類和非烴類物質(zhì)的混合物?？煞譃橛唾|(zhì)、膠質(zhì)及瀝青質(zhì)，是有機質(zhì)向油氣轉化的中間產(chǎn)物。 干酪根：不能溶解于有機溶劑的固體分散有機質(zhì)。第四

19、章 石油和天然氣的形成 第三十三張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月原始物質(zhì)的形成原始物質(zhì)的來源 二生油母質(zhì)干酪根 一 三 1 油氣生成的原始物質(zhì)第四章 石油和天然氣的形成 第三十四張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、生油母質(zhì)干酪根(Kerogen) 1.干酪根：指沉積巖中不溶于堿、非氧化的酸（HF、HCI）和非極性有機溶劑（CCl4、CHC13、笨、酒精）的分散有機質(zhì)（ 1979年，亨特）。 沉積有機質(zhì)包括：有機溶劑可抽提的瀝青； 不溶于有機溶劑的干酪根。 干酪根是有機碳的最重要形式。它比煤和儲集層中石油含量之和還要多上千倍，比非儲集層中瀝青和其它分散的石油多50倍。

20、在古代沉積巖中，有機質(zhì)的8099%是干酪根。 第四章 石油和天然氣的形成 第三十五張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2.干酪根形成第三十六張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月生 物 體(藻類、細菌、浮游生物和高等植物)死亡生物有機組分(類脂化合物、蛋白質(zhì)、糖類和木質(zhì)素)被其它生物吞食保存到沉積物（巖）中氧化分解沉積有機質(zhì)生物化學分解作用 可溶有機質(zhì)不溶有機質(zhì)(干酪根)干酪根的形成過程第三十七張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月干酪根的形成的以下三種途徑(大石渡良志,1976) ： (1) 不飽和化合物 中間產(chǎn)物 干酪根(2) 碳水化合物、蛋白質(zhì) 腐殖酸 干酪根

21、(3) 脂肪、碳水化合物、蛋白質(zhì) 腐殖酸 干酪根（氧化 聚合）（聚合）（聚合）（聚合）微生物作用（聚合）第四章 石油和天然氣的形成 第三十八張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 3.干酪根特征 從巖石中提純出來的干酪根呈黑色或褐色粉末，是復雜的有機高分子聚合物。在沉積巖中干酪根呈細微分散狀態(tài)，有時以局部富集的紋層存在于泥巖中。 第四章 石油和天然氣的形成 第三十九張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 4.干酪根組成復雜高分聚合物，無固定化學成分 干酪根的元素組成中以 C 為主。一般分布范圍是 C：7090%，H：310%，O：319%，N：0.44 %，S：0.25%（據(jù)T

22、issot，1984）。干酪根的元素組成跨有很大范圍，它的化學成分和結構會因原始物質(zhì)的類型和演化程度而變化。 第四章 石油和天然氣的形成 第四十張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月、干酪根結構：干酪根是一個由很多“橋鍵”交連的“核”組成，在核和橋上帶有各種官能團，類脂化合物可被聚集在核間的空隙中的立體大分子。第四章 石油和天然氣的形成 第四十一張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月干酪根的分類：原始有機質(zhì)和成礦方向不同：有機質(zhì)類型原始有機質(zhì)成礦方向腐泥型有機質(zhì)富含類脂的孢子和水生浮游生物石油、油頁巖、腐泥煤腐殖型有機質(zhì)富含木質(zhì)素和纖維素的高等植物甲烷氣、腐殖煤第四十二張，PP

23、T共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 .干酪根類型 (1)化學分類 Tissot（1974）根據(jù)干酪根的元素分析采用 H/C 和 O/C 原子比繪制相關圖，即范氏圖（Van Krevelen 圖），將其主要分為三大類 。 第四章 石油和天然氣的形成 第四十三張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 型干酪根：稱腐泥型，富含脂肪族結構，直鏈烷烴多，多環(huán)芳烴及含氧官能團很少.主要來源： 藻類、細菌類等低等生物.富氫貧氧， H/C高: 1.251.75 O/C低: 0.0260.12 生油潛能大: 生烴潛力為 0.40.7。第四章 石油和天然氣的形成 第四十四張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于

24、2022年6月 型干酪根：屬高度飽和的多環(huán)碳骨架，含中等長度直鏈烷烴和環(huán)烷烴很多，也含多環(huán)芳香烴及雜原子官能團。來源：浮游生物（以浮游植物為主）和微生物的混合有機質(zhì)。H/C 較高，約 1.31.5，O/C 較低，約 0.10.2，生油潛能中等：生烴潛力為 0.30.5。第四章 石油和天然氣的形成 第四十五張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 型干酪根：稱腐殖型。以含多環(huán)芳烴及含氧官能團為主，飽和烴鏈很少。來源：陸地高等植物 H/C 低，通常 1.0，O/C 高，可達 0.20.3 生油不利， 利于生氣。生烴潛力為 0.10.2。第四章 石油和天然氣的形成 第四十六張，PPT共一百一十

25、七頁，創(chuàng)作于2022年6月 國內(nèi)陸相有機質(zhì)由于分異性差，不能充分區(qū)分，常采用黃第藩（1986）的三類五分法。標準腐殖型2含腐泥腐殖型1腐殖腐泥型含腐殖腐泥型I2標準腐泥型I1HC 1.50C 0.300.300.250.250.150.150.10 0.10紅14601600 0.80外29201600 3.2513C() -22.5-22.5 -25.5-25.5 -28 -28HI(巖石熱解) 475第四章 石油和天然氣的形成 第四十七張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四章 石油和天然氣的形成 第四十八張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）光學分類方法：類型來源

26、結構藻質(zhì)海、湖水浮游生物藻類形態(tài)無定形多孔狀、無結構、非晶型、無定形的云霧狀，沒有清晰的輪廓草質(zhì)大部分來源于陸地：組分由孢子、花粉、角質(zhì)層、葉子表皮和植物細胞構造所組成木質(zhì)陸地高等植物呈易辯認的長形木質(zhì)構造的纖維狀物質(zhì)煤質(zhì)天然碳化的植物物質(zhì)和再沉積的碳化物質(zhì)生油氣潛能按藻質(zhì)無定形草質(zhì)木質(zhì)煤的順序依次減少。a、孢粉學分類：方法：用鹽酸和氫氟酸除去無機礦物質(zhì)后，將有機質(zhì)殘渣放在顯微鏡下透射光觀測.第四十九張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月b、煤巖學家分類： 方法：在顯微鏡下放大2550倍的油浸物鏡，在反射光下觀測煤或干酪根的顯微組分，第四章 石油和天然氣的形成 第五十張，PPT共一百一

27、十七頁，創(chuàng)作于2022年6月目前還比較流行著巖石熱解參數(shù)劃分干酪根類型，用生油巖評價儀測定生油巖中的游離烴（S1）、熱解烴（S2）、CO2（S3）和最大熱解峰溫（Tmax），用這些參數(shù)直接或間接劃分有機質(zhì)類型。較常用的是氫指數(shù)IH和氧指數(shù)IO，產(chǎn)率指數(shù)IP來劃分。其中 IH=S2有機碳含量，IO=S3有機碳含量 （）巖石熱解參數(shù)分類第四章 石油和天然氣的形成 第五十一張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 油氣生成的因素兩大要素：生物有機質(zhì)的存在及其數(shù)量的多少，是油氣生成的內(nèi)在物質(zhì)基礎；要生成大量的油氣還要靠外部條件。這主要是指地質(zhì)環(huán)境和物化條件。一、油氣生成的地質(zhì)環(huán)境有利于有機

28、質(zhì)堆積、保存、轉化的地質(zhì)環(huán)境必須要有：、長期穩(wěn)定下沉（V沉積V 沉降）的大地構造背景、足夠數(shù)量和一定質(zhì)量的原始有機質(zhì)、低能、還原性巖相古地理環(huán)境（淺海封閉環(huán)境，半深深湖、前三角洲）、適當?shù)氖軣岷吐癫厥返谒恼?石油和天然氣的形成 第五十二張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）大地構造環(huán)境 三種構造環(huán)境： 過補償 水體變淺 欠補償 水體變深 補償 保持一定水體深度第四章 石油和天然氣的形成 第五十三張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）生成油氣的地質(zhì)環(huán)境：1.大地構造條件長期、持續(xù)穩(wěn)定下降的沉積盆地沉積速度沉降速度 水體迅速變淺，盆地上升為陸地沉積物暴露于地表不利于有機

29、質(zhì)堆積、保存沉積速度沉降速度 水體急劇變深，有機質(zhì)容易遭巨 厚水體所含氧的破壞不利于有機質(zhì)保存沉積速度沉降速度 豐富的沉積有機質(zhì)、埋藏深度大、地溫梯度大、生儲廣泛接觸迅速向油氣轉化的地質(zhì)環(huán)境第五十四張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 為了確保有機質(zhì)不斷堆積、長期處于還原環(huán)境，并提供足夠的熱能供有機質(zhì)熱解需要，地殼必須有一個長期持續(xù)下沉，以及沉積物得到相應補償?shù)臉嬙飙h(huán)境。只有盆地的下降速度與沉積速度大致相當時有機質(zhì)才有可能大量堆積和保存，才有利于有機質(zhì)轉化為油氣。 第四章 石油和天然氣的形成 第五十五張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月這種大地構造環(huán)境主要分布在： 板塊的邊

30、緣活動帶 板塊內(nèi)部的裂谷、坳陷 造山帶的前陸盆地、山間盆地。 第四章 石油和天然氣的形成 第五十六張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）巖相古地理環(huán)境 第四章 石油和天然氣的形成 第五十七張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月濱海 淺海（陸棚） 半深海（陸坡）深海（深海平原） 高能環(huán)境、海水進退頻繁，沉積物粗不利于繁殖、堆積和保存。水體營養(yǎng)豐富，陽光充足、水體較安靜，最有利于生物大量繁殖。水體營養(yǎng)不足、生物不發(fā)育，生物遺體下沉經(jīng)歷巨厚水體大部分遭到氧化，而且陸源有機質(zhì)很少。波斯灣、墨西哥灣含油氣盆地第五十八張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月陸相環(huán)境：濱湖沼澤區(qū)

31、淺湖區(qū)半深湖區(qū)深湖 水體較深，水體表層處于動蕩回流狀態(tài)，其底部水流停滯，由于水底有機質(zhì)的分解，氧氣又得不到及時補充，便形成穩(wěn)定的還原環(huán)境，是有利的生油區(qū)。 第四章 石油和天然氣的形成 松遼、渤海灣第五十九張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）古氣侯環(huán)境溫暖、潮濕的氣候有利于生物的繁殖和發(fā)育。大地構造條件是根本的，它控制著巖相古地理及古氣候特征第六十張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、油氣生成的理化條件（一）細菌活動特點分布廣，淺層。喜氧、厭氧、通性細菌。厭氧細菌在還原條件下，可將有機質(zhì)中的O、S、N、P等元素分離出來，使碳、氫，特別是氫富集起來，產(chǎn)生CH4、H2、C

32、O2、有機酚和其它碳氫化合物 。主要發(fā)生在沉積末期至成巖早期。、作為養(yǎng)料，被微生物菌解、氧化CO2、H2O;、細菌作用CO2、H2O、CH4（生物成因氣）、聚合、縮合干酪根、少量油第六十一張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）催化作用催化作用在于催化劑與分散有機質(zhì)作用，使后者的原始結構破壞，促使分子重新分布，形成結構穩(wěn)定的烴類。主要發(fā)生在中淺層125催化劑主要有：無機鹽類和有機酵母無機鹽類催化劑 :分布粘土礦物中，蒙脫石粘土催化能力最強，高嶺石粘土最弱。作用：可以使酒精和酮脫去水或使脂肪酸去羧基，都可以產(chǎn)生類似石油的物質(zhì)。成巖中晚期。有機酵母催化劑：能加速有機質(zhì)的分解。當有酵母存

33、在時，有機質(zhì)的分解比在細菌活動時還要快很多。但不耐高溫。成巖早期第四章 石油和天然氣的形成 第六十二張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月無機最主要的是粘土礦物：蒙脫石、伊利石等有機酵母：動植物與微生物產(chǎn)生的一種膠體物質(zhì)， 催化作用強，但不耐高溫。有機質(zhì) 脂肪酸脫去羧基 類似石油的物質(zhì)150250粘土蛋白質(zhì) 酵 母 氨基酸碳水化合物 單糖催化作用主要發(fā)生在中淺層，地溫125。第六十三張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）放射性（非主要因素）放射性作用可能是促使有機質(zhì)向油氣轉化的能源之一。主要放射性元素有鈾、釷和鉀。在砂巖和礫巖中的重礦物組份中，這些放射性元素含量高；鉀K4

34、0在化學鹽類含量高；鈾和釷在頁巖、粘土巖、泥灰?guī)r及其它含大量膠體團塊的巖石中含量最大。索可夫認為，放射元素釋放出的射線可以產(chǎn)生氫和氧2H2O2H2+O2，O2+CCO2，4H2+CO2CH4+2H2O。甲烷在射線轟擊下發(fā)生聚合作用產(chǎn)生長鏈烴類。（四）壓力一般認為，高壓對于裂解反應是不利的，它可以阻止液態(tài)烴裂解為氣態(tài)烴。如華盛頓油田、巴爾湖油田地層溫度均超過200，仍為油藏。可見壓力對油氣的形成及轉化可以起到某些作用。第四章 石油和天然氣的形成 第六十四張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（五）溫度和時間最主要作用、溫度 化學動力學定律的一級反應方程： 阿氏方程求得：速度常數(shù)k由 E：

35、為活化能，與鍵強度成正比，同溫下，E越大，反應越慢；只有超過E值，才能反應，相應的溫度為門限溫度，與有機質(zhì)類型有關。 T：為絕對溫度，決定其活化分子數(shù)和碰撞幾率，同活化能條件下，溫度增高，速度增加。 A：為頻率因子。 R：氣體常數(shù)。 第四章 石油和天然氣的形成 第六十五張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月、時間 一級反應方程積分： 阿氏方程取對數(shù)： 上式代入下式整理得： 反應時間的對數(shù)與反應溫度成反比，表明反應溫度和時間可互補。 第四章 石油和天然氣的形成 第六十六張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 從以上化學定律的原理可以得出： 有機質(zhì)在反應過程中，溫度起決定作用，時間

36、有補償作用； 時間的補償是有限的，溫度所產(chǎn)生的熱量應超過活化能E。 壓力大阻礙有機質(zhì)轉化，但影響不大。 第四章 石油和天然氣的形成 第六十七張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月生成油氣的物理化學條件 在有機質(zhì)向油氣轉化的過程中，不同物化條件的作用強度不同。細菌和催化劑都是在特定階段作用顯著，加速有機質(zhì)降解生油、生氣；放射性作用則可不斷提供游離氫的來源；只有溫度與時間在油氣生成全過程中都有著重要作用。 所以，有機質(zhì)向油氣的轉化，是在適宜的地質(zhì)環(huán)境里，多種因素綜合作用的結果。第六十八張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月有機質(zhì)成烴模式有機質(zhì)的演化過程 二生油理論的新進展 一 三

37、第四節(jié) 有機成烴演化與成烴模式油氣生成的影響因素 四第四章 石油和天然氣的形成 第六十九張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月沉積有機質(zhì)的成烴演化 第七十張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月熱模擬實驗中型干酪根元素組成的變化(據(jù)Tissot等，1974) 埋藏過程中型干酪根元素組成的演化 （據(jù)Tissot & Welte,1984）干酪根演化過程第七十一張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月干酪根演化過程通常隨埋深，Kerogen演化程度增強，其H/O，O/C，元素向富C方向收縮。其演化過程可分為三個階段：a、O/C急?。s原子鏈破裂）CO2、H2O雜原子化合物。b、

38、H/C快，（C-C）破裂石油、濕氣。c、O/C、H/C繼續(xù) 天然氣（CH4、CO、CO2、H2O） 次石墨第七十二張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月氯仿瀝青“A”和總烴的演化第四章 石油和天然氣的形成 第七十三張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月沉積有機質(zhì)：可溶有機質(zhì)與干酪根演化第四章 石油和天然氣的形成 第七十四張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四章 石油和天然氣的形成 第七十五張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月有機質(zhì)成烴模式有機質(zhì)演化過程 二生油理論的新進展 一 三 油氣生成的影響因素 四第四節(jié) 有機成烴演化與成烴模式第四章 石油和天然氣的形

39、成 第七十六張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四章 石油和天然氣的形成 一、第七十七張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月生物有機質(zhì)隨沉積物沉積后，隨埋深加大，地溫不斷升高，在還原條件下，有機質(zhì)逐步向油氣轉化。由于在不同深度范圍內(nèi)，各種能源顯示不同的作用效果，致使有機質(zhì)的轉化反應性質(zhì)及主要產(chǎn)物都有明顯區(qū)別，表明有機質(zhì)向油氣的轉化具明顯的階段性。第四章 石油和天然氣的形成 第七十八張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、油氣生成的階段性及特征 門限溫度：隨著埋藏深度的增加，當溫度升高到一定的數(shù)值，有機質(zhì)才開始大量轉化為石油，這個溫度界限稱為門限溫度。 門限深度：與

40、門限溫度相對應的深度稱為門限深度。第四章 石油和天然氣的形成 第七十九張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 有機成烴是個連續(xù)過程分四個階段：A、生物化學生氣階段B、熱催化生油氣階段C、熱裂解生凝析氣階段D、深部高溫生氣階段 第四章 石油和天然氣的形成 第八十張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 1. 生物化學生氣階段A成巖作用階段深度1500米，T1500-25003500m， 溫度：50-60180 有機質(zhì)轉化最活躍的因素是熱催化作用：粘土礦物作為催化劑，對有機質(zhì)的吸附能力加大，加快了有機質(zhì)向石油轉化的速度，降低有機質(zhì)成熟的溫度。 熱催化作用結果： 長鏈烴類裂解成小分子烴

41、烯烴含量相對減少，異構烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴含量相對增多 其中蒙脫石對干酪根熱解烴組成和產(chǎn)率的影響最大，伊利石、高嶺石的影響較弱。 第四章 石油和天然氣的形成 第八十二張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月熱催化作用使干酪根熱降解：雜原子（O、H、S）鍵破裂產(chǎn)生CO2、H2O、NH3、H2S等揮發(fā)性物質(zhì)逸散，同時獲得大量低分子液態(tài)烴和氣烴，是主要生油時期。國外稱為“生油窗”或“液態(tài)窗口”。有機質(zhì)進入油氣大量生成的最低的溫度界限，稱為生烴門限或成熟門限，所對應的深度稱為門限深度。干酪根熱力催化劑進入生油門限大量石油Ro ：0.51.3%原油伴生氣：濕氣殘余干酪根：H/C，O/C第四章 石油

42、和天然氣的形成 第八十三張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月產(chǎn)生的烴類：正烷烴碳原子數(shù)及分子量遞減，奇數(shù)碳優(yōu)勢消失；環(huán)烷烴及芳香烴碳原子數(shù)遞減，多環(huán)及多芳核化合物顯著減少。需要指出的是：有機質(zhì)成熟的早晚跟有機質(zhì)的類型有關，相同條件下，樹脂體和高含硫的海相有機質(zhì)成熟早，腐殖質(zhì)成熟晚，且以生氣為主。第四章 石油和天然氣的形成 第八十四張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 3、熱裂解生凝析氣階段 H：35004000m，T：180250。有機質(zhì)特征： 高溫下，剩余的干酪根和已經(jīng)形成的重烴繼續(xù)熱裂解。主要產(chǎn)物及特征：大量CC鏈斷裂及環(huán)烷烴的開環(huán)和破裂，液態(tài)烴急劇減少， C25以上趨

43、于零， C1C8的輕烴將迅速增加。溫度超過了烴類物質(zhì)的臨界溫度，在地下呈氣態(tài)，采到地上反凝結為液態(tài)輕質(zhì)油，并伴有濕氣，這是進入了高成熟期。 第八十五張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月、深部高溫生氣階段 H60007000m, T250 有機質(zhì)特征： 石油潛力枯竭，殘余的少量烷基鏈，已經(jīng)形成的輕質(zhì)液態(tài)烴和重質(zhì)氣態(tài)烴在高溫下繼續(xù)裂解形成大量的熱力學上的最穩(wěn)定的甲烷。 干酪根的結構進一步縮聚形成富碳的殘余物質(zhì)碳瀝青或石墨 。 主要產(chǎn)物及特征： 熱裂解甲烷。 第四章 石油和天然氣的形成 第八十六張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四章 石油和天然氣的形成 第八十七張，PPT共一

44、百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月對不同的沉積盆地而言，由于其沉降歷史、地溫歷史及原始有機質(zhì)類型的不同，可能只進入了前二或三個階段，并且每個階段的深度和溫度界限也可能略有差別。在一些地質(zhì)發(fā)展演化史較復雜的盆地，由于某種原因歷經(jīng)多次大的構造運動，生油巖中的有機質(zhì)可能由于在埋藏較淺尚未成熟就被抬升，后來再度沉降埋藏到相當深度后，方達到成熟溫度，有機質(zhì)可以大量生石油，即所謂“二次生油”。此外，由于源巖有機顯微組成的非均質(zhì)性，不同顯微組成的化學成分和結構的差別，決定了有機質(zhì)不可能有完全統(tǒng)一的生烴界線，不同演化階段可能存在不同的生烴機制。第四章 石油和天然氣的形成 第八十八張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于

45、2022年6月第四章 石油和天然氣的形成 第八十九張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四章 石油和天然氣的形成 第九十張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四章 石油和天然氣的形成 第九十一張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、有機成油理論的新進展（一）未低熟油的成因機理未低熟油：系指非干酪根晚期熱降解成因的各種低溫早熟的非常規(guī)油氣。包括在生物甲烷生烴高峰后，在埋藏升溫達到干酪根晚期熱降解大量生油之前（Ro0.7%），經(jīng)由不同生烴機制的低溫生物化學或低溫化學反應生成并釋放出來的液態(tài)和氣態(tài)烴。低熟油生烴高峰對應的源巖鏡質(zhì)組反射率Ro大約為0.20.7%。相當于干

46、酪根生烴模式的未熟和低熟階段。第四章 石油和天然氣的形成 第九十二張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二十世紀七十年代以來，許多國家和地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了低熟油氣。我國東部渤海海灣、泌陽、江漢、百色、松遼、蘇北、柴達木、準噶爾等盆地均發(fā)現(xiàn)了低熟油氣資源。 、其主要成油環(huán)境及成油機理 強還原咸化環(huán)境藻類成烴 鹽湖相沉積有機質(zhì)在低溫條件下轉化成烴 含煤巖系特殊的富氫顯微組分早期成烴 內(nèi)因：有機質(zhì)類型 外因：局部咸化環(huán)境、較高的地溫梯度第四章 石油和天然氣的形成 第九十三張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1樹脂體早期生烴2木栓質(zhì)體早期生烴3細菌改造陸源有機質(zhì)早期生烴4高等植物蠟質(zhì)早期

47、生烴5藻類類脂物早期生烴其中以王鐵冠等人的研究結果最具代表性。他們通過研究，提出了六種不同有機質(zhì)類型的生烴機理。 6富硫大分子有機質(zhì)早期降解生烴第四章 石油和天然氣的形成 第九十四張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四章 石油和天然氣的形成 第九十五張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四章 石油和天然氣的形成 第九十六張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四章 石油和天然氣的形成 第九十七張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.煤成烴的形成 煤成烴：煤系地層的有機質(zhì)在不同的演化階段，其富氫組分所生成的氣態(tài)和液態(tài)烴類。兩種演化途徑：向煤演化稱為煤化作

48、用，向生液烴方向演化，稱為瀝青化作用。瀝青化作用結果是產(chǎn)生石油和天然氣，另一方面是固體殘余物進行芳構化和縮聚作用。煤成烴特點：一般具有飽和烴含量高、非烴和瀝青質(zhì)含量低的特點。煤成烴最明顯的特征是具有姥鮫烷優(yōu)勢。其它特征還有高碳數(shù)峰更突出，CPI值較高；富含三萜烷，具明顯的藿烷類和C29甾烷優(yōu)勢；含豐富的各種芳香烴類；碳同位素組成以高13C值為特征，一般為-27.00-25.00。多數(shù)出現(xiàn)在-26.50-26.00之間。第四章 石油和天然氣的形成 第九十八張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月生烴模式 煤的不同顯微組分瀝青化作用在時間上是不一致的，其生烴特征和演化模式存在差異，所以煤中液

49、態(tài)烴的生成具多階段性使不同演化階段各種顯微組分對生烴的貢獻有別。第四章 石油和天然氣的形成 第九十九張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四章 石油和天然氣的形成 第一百張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4 天然氣的成因類型 天然氣按成因可分為四種類型： 生物成因氣、油型氣、煤型氣 和無機成因。第四章 石油和天然氣的形成 第一百零一張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、生物成因氣 生物成因氣是指成巖作用階段早期，在淺層生物化學作用帶內(nèi)，沉積有機質(zhì)經(jīng)微生物的群體發(fā)酵和合成作用形成的天然氣，主要是甲烷氣及部分 CO2 和少量 N2。有時也混有早期低溫降解形成的烴氣。 1. 生物成因氣的形成 第四章 石油和天然氣的形成 第一百零二張，PPT共一百一十七頁，創(chuàng)作于2022年6月可歸納為：沉積有機質(zhì) 微生物喜氧呼吸 產(chǎn)生有機酸、二氧化碳、水 硫酸鹽、碳酸鹽巖 還原帶的厭氧呼吸 H2 兩帶產(chǎn)氫菌的活動 H2 甲烷生成菌的活動 甲烷 腐殖質(zhì) 地質(zhì)聚合 干酪根第四章 石油和天然氣的形成 第一百零三張，PP