陸相生油理論

PAGEPAGE3石油與天然氣地質(zhì)學(xué)陸相生油實驗報告姓名:學(xué)號：日期：指導(dǎo)教師：目錄簡述……………………3陸相地層的特點…………………4陸相地層的生油原理……………5陸相生油與地球化學(xué)……………6陸相石油的特點…………………7陸相油氣生成的衍生熱點………8中國陸相生油理論的發(fā)展與實踐………………10參考文獻………………13一、陸相地層的特點陸相層序地層與被動大陸邊緣海相層序地層之間存在較大的差異。陸相盆地沉積受多種因素控制，而且不同類型盆地的主要控制因素又各不相同，造就了陸相盆地沉積類型多、相變快、橫向連續(xù)性差、縱向上層序厚度變化大，頻繁的湖侵湖退使湖盆沉積垂向上韻律變化快；因此陸相層序地層的形成、結(jié)構(gòu)和模式更為復(fù)雜，研究更為困難。在研究與實踐中，中國學(xué)者根據(jù)陸相盆地的邊界特征、體系域邊界特征、初始湖泛面和最大湖泛面、是否有坡折帶等因素，建立了符合中國盆地沉積實際的坳陷型盆地和斷陷型盆地層序地層格架和模式?？刂脐懴嗟貙訉有虬l(fā)育的因素主要是湖平面的變化、構(gòu)造、氣候、基準(zhǔn)面的變化和物源的供給，特別是構(gòu)造和氣候顯得十分重要，它們直接控制了湖平面的變化。陸相地層是由陸相環(huán)境下所形成的地層，如河流、湖泊、沖積扇等等，巖性上以碎屑巖最為多見（砂巖、礫巖、泥巖等）。一般地層厚度變化較大，橫向上分布不均勻。陸相盆地控制因素主要為構(gòu)造作用，構(gòu)造作用覺得了陸相盆地中斷裂多、分割強、坳陷小、近物源、多物源、沉積厚等特點；陸相盆地的另一重要控制因素為氣候，尤其是與外海溝通不暢的內(nèi)陸湖，受氣候控制，促成多沉積旋回的特點。陸相地層的層序由于構(gòu)造活動的大小不同有以下特點：幾何形態(tài)復(fù)雜，內(nèi)部各級構(gòu)造單元對沉積充填均有獨立的影響能力，在構(gòu)造活動強烈階段所發(fā)育的地層，由于沉積多中心，斷裂控相作用活躍，地層對比難以在區(qū)域上展開；陸相沉積環(huán)境通?？煞殖隽饔蚺璧?，匯水盆地兩大區(qū)域，流域盆地以沖積扇，河流沉積為主，內(nèi)部侵蝕作用較強；匯水盆地以湖泊三角洲，沼澤沉積為主，其沉積層序特征差異較多。二、陸相地層的生油原理從狹意的石油成因角度講(即不包括成藏),其核心是成油母質(zhì)的豐度、質(zhì)量及其向石油的轉(zhuǎn)化,其精髓即在70年代得以完善提出的干酪根熱降解成油理論。按此理論,只要在陸相地層中有足夠豐富的有機質(zhì),又具有在熱力作用下降解為油氣的地質(zhì)條件,則陸相生油和海相生油在本質(zhì)上是相同的,是無原則差異的。因此,討論陸相生油,或者更確切地說陸相能否形成大、中型油氣田是陸相沉積能否蘊含足夠豐富的有機質(zhì),這些有機質(zhì)能否具有可以轉(zhuǎn)化為油氣的特性,即在陸相條件上能否形成量豐質(zhì)優(yōu)的油氣源巖,如果可以是什么樣的條件,也就是說與海相生油相比,對陸相生油問題更為尖銳、更為明確地提出了陸相生油所必需的環(huán)境條件問題。中國豐富的陸相油氣資源是由陸相生油巖形成的。這些生油巖在空間展布上具有廣泛發(fā)育的特點,形成了晚二迭世、晚三迭世、早白堊世和早第三紀(jì)四個主要生油期。陸相生油巖的若干基本地質(zhì)特征是:大型沉積盆地是陸相沉積和生油巖系發(fā)育的廣闊場所；陸相沉積發(fā)育有多時代和多層組的生油巖系；陸相生油巖系具有多種生油建造類型；陸相沉積盆地內(nèi)的生油凹陷是油氣聚集的主要供給體。陸相生油巖的主要形成條件:古湖盆的存在和發(fā)育是生油巖系形成的首要前提；豐富的生油母質(zhì)是生油巖形成的物質(zhì)基礎(chǔ)；生油母質(zhì)的良好的保存和轉(zhuǎn)化是生油巖形成的必要條件。在油氣有機生成學(xué)說中，存在著早期生油說與晚期生油說兩種觀點。前者主張沉積物所含原始有機質(zhì)在成巖過程中逐步轉(zhuǎn)化為石油和天然氣，并運移到鄰近的儲集層中去；后者認為沉積物埋藏到較大深度，到了成巖作用晚期或后生作用初期，沉積巖中的不溶有機質(zhì)（即干酪根）達到成熟，熱降（裂）解生成大量石油和天然氣。古氣候和構(gòu)造因素的復(fù)合疊加,構(gòu)成一種有利生物繁衍,形成豐富的有機體的堆積,適宜的沉積條件下有利于生物有機體的埋藏、保存和向油氣轉(zhuǎn)化無疑是陸相油氣形成的基本環(huán)境要素?？梢哉J為干酪根降解成油強調(diào)的是油氣形成的熱力學(xué)和化學(xué)機制,而陸相、潮濕、拗陷、一類理論強調(diào)了環(huán)境對陸相油源層的控制意義,也許可以將陸相大、中型油氣形成的地學(xué)構(gòu)架之一表述為“環(huán)境控源,源控藏”。三、陸相生油與地球化學(xué)石油成因理論的主體仍是干酪根熱降解成油,從這個角度出發(fā)就應(yīng)當(dāng)定量地確定陸相有機質(zhì)質(zhì)量上是否為有效的成分,數(shù)量上不僅可以從烴源中排出并可提供形成大、中型油田的量。B.Tissot根據(jù)干酪根的H,C,O元素的組成和原子比例將其分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型,Ⅰ、Ⅱ型為有利于生油的母質(zhì),其組分相對富含氫,我國黃第藩等基于中國情況,為更有利于陸相烴源巖評價將干酪根分為3類5種,即標(biāo)準(zhǔn)腐泥型(Ⅰ1)、含腐殖的腐泥型(Ⅰ2)、中間型或混合型(Ⅱ)、含腐泥腐殖型(Ⅲ1)、標(biāo)準(zhǔn)腐殖型(Ⅲ2),并提出了干酪根巖石熱解分析類型指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。研究表明,陸相沉積中同樣可以存在成油潛力很大的Ⅰ、Ⅱ型干酪根。與國外研究相似,在評價生油巖的優(yōu)劣時最主要的幾項指標(biāo),通常以有機碳對全巖所占百分數(shù)為標(biāo)準(zhǔn),同時討論巖石中可溶有機質(zhì)氯仿瀝青“A”和其中總烴的數(shù)量。四、陸相石油的特點從世界范圍看，有兩個基本事實：一是大多數(shù)含油氣盆地的生油巖是海相沉積地層；二是世界上產(chǎn)油量多，儲量規(guī)模最大，最豐富的含油區(qū)在中東地區(qū)，石油產(chǎn)量、儲量占世界石油總產(chǎn)量、儲量的70％以上，而這一地區(qū)生油巖也都是海相地層。這兩個事實清楚地說明，世界范圍內(nèi)海相生成的石油十分廣泛，一般情況下也最豐富，而陸相生成的石油較具局限性。沉積物中有機質(zhì)得以保存的關(guān)鍵因素是環(huán)境的缺氧程度。一般來說，海洋的咸水環(huán)境相比陸相淡水環(huán)境更有利于有機質(zhì)的保存（即便是海洋咸水環(huán)境下，沉積物中的有機質(zhì)也只能保存原始有機質(zhì)的0.1％）。當(dāng)陸相湖泊達到半深水、深水湖泊環(huán)境時，同樣也有利于有機質(zhì)的堆積與保存，但一般情況下總體規(guī)模不如海相盆地。以陸源高等植物為主的陸相沉積地層中的有機質(zhì)以木質(zhì)類纖維素為主，含類脂物少。當(dāng)陸相沉積層發(fā)育了深水湖泊為主的盆地時，其有機質(zhì)性質(zhì)也會改變，大量的湖生生物得到繁殖，使有機質(zhì)類脂成分增加，形成較豐富的石油。陸相沉積盆地多分布在山前、山間活動區(qū)域，規(guī)模相對較小，并常受造山活動、斷裂活動等的影響，油藏保存條件不夠理想。陸相石油以石蠟型為主，部分為石蠟-環(huán)烷型，飽和烴占石油的60-90%，芳烴占總烴的10-20%。

含蠟量高是陸相石油的基本特征之一。世界上高蠟石油都產(chǎn)于陸相環(huán)境中。根據(jù)我國陸相石油的分析資料，含蠟量普遍大于5%，一般為10-30%，個別可達40%以上。陸相石油一般為低硫石油。含硫量主要與蒸發(fā)鹽或碳酸鹽母巖的沉積環(huán)境（主要是鹽度）有關(guān)。因此個別鹽湖或湖相蒸發(fā)巖系中的石油，也可以是高硫石油。陸相石油中釩、鎳含量較低，且V/Ni＜1。陸相石油富含鎳卟啉。陸相石油的δ13C值一般小于-29‰。五、陸相油氣生成的衍生熱點陸相沉積中的有機質(zhì)由于有足夠豐度和具有成油成氣的組分,從而在中新生代陸相地層廣布的我國發(fā)現(xiàn)了一批大、中型陸相油氣田,而陸相有機質(zhì)的物質(zhì)特性使得陸相油氣生成在近20余年間衍生出油氣地質(zhì)學(xué)的3個熱點領(lǐng)域,即煤成氣、煤成油和未熟-低熟油氣。煤主要形成于陸相和海陸交互相。煤和油氣有一定相關(guān)性，但作為陸相天然氣資源重要來源的認識在我國則始于70年代末80年代初。目前我國將探明儲量大于100億立方米的氣田劃為大、中型氣田,至1997年底已探明的大、中型氣田屬煤型氣田者達23個,占全部探明的大、中型氣田總儲量的63.1%。作為陸相沉積油氣生成理論的衍生熱點之一,煤成氣的理論對生產(chǎn)實踐的指導(dǎo)功不可沒。煤系中常伴生有油,即煤可以形成石油,但能否形成并經(jīng)排驅(qū)儲聚達大、中型油田規(guī)模,則存在不同認識。主要疑點在于成煤環(huán)境和成油環(huán)境是有差異的。油源巖形成于還原性較強的條件,煤系多形成于氧化性較強的環(huán)境,而還原性環(huán)境對于有利于成油母質(zhì)的堆積、保存和其后向石油的轉(zhuǎn)化都是具有關(guān)鍵意義的。一個更大的疑點是煤系有機質(zhì)特別是煤系中的煤,由于煤的強吸附性,在煤形成烴類后是否可以有效地排出并達到足以形成工業(yè)儲聚的量。研究表明從干酪根分類的角度,煤系有機質(zhì)是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根的復(fù)合體,只是不同煤系有機質(zhì)中干酪根的復(fù)合比例不同而已。煤系泥巖和煤有的就屬較好的生油巖。未熟-低熟油氣的形成及其成藏是油氣地學(xué)前緣領(lǐng)域之一,也是陸相成油母質(zhì)特性所決定的陸相生油理論的衍生熱點之一。干酪根熱降解成油理論的成油的主峰大致在Ro≈0.7%～1.1%之間,這個區(qū)間即所謂液態(tài)窗,在生油門限所形成的是正常的成熟原油。此區(qū)間值主要是根據(jù)海相生油和陸相正常的湖泊型源巖所形成油的地質(zhì)實際資料所獲得。它實際與這些成油母質(zhì)的主體為水生生物,為藻類等物質(zhì)相關(guān),研究表明,該類物質(zhì)在熱力作用下降解為烴類其所需的活化能,以熱演化標(biāo)尺Ro表示時,主生油階段大致相當(dāng)于Ro≈0.7%～1.1%的范圍。實際上不同有機質(zhì)熱降解成烴所需的活化能是不同的,在陸相沉積條件下,陸源有機質(zhì)是成油母質(zhì)的重要來源,有時甚至是主要來源,而陸源有機質(zhì)的成分是較復(fù)雜的,其成烴特性也差異很大。六、中國陸相生油理論的發(fā)展與實踐據(jù)M.T.哈爾布蒂等人對國外260多個大油田的統(tǒng)計資料,幾乎全是在海相沉積地層中找到。并且其中有92%是與中新生代海相地層分不開的。然而,翻開我國大陸地質(zhì)演變的歷史,古生代末期的海西運動,秦嶺一昆侖山以北和東南廣大地區(qū),幾乎全部隆起成陸或褶皺成山,海水退到了西藏、西南一帶。到了中生代,由于三疊紀(jì)印支運動,基本上結(jié)束了南海北陸的局面,使我國南、北陸地連成一片。從而進入了一個以陸相沉積為主的新的地質(zhì)發(fā)展階段。陸相沉積是我國中新生代重要地質(zhì)特點。正是由于在世界主要油田形成的中新生代,我國廣泛發(fā)育著陸相沉積,而缺乏海相沉積。所以一些西方學(xué)者斷定“中國貧油”。但是,我國的石油工業(yè)正是在陸相地層中發(fā)現(xiàn)油氣田開始的。1907年清政府雇用外國鉆井隊,在延長油田鉆井采油,這是中國近代石油工業(yè)的開始。1938年地質(zhì)學(xué)家孫健初沿著玉門附近的石油河追索而上,發(fā)現(xiàn)了老君廟油田。同年,在有泥火山油氣苗的新疆準(zhǔn)噶爾盆地南緣,發(fā)現(xiàn)了獨山子油田。我國的陸相生油理論正是在勘探找油實踐過程中產(chǎn)生和發(fā)展的,它的產(chǎn)生和發(fā)展也有力地指導(dǎo)了我國石油勘探工作的開展?；仡欔懴嗌屠碚摰陌l(fā)展,在我國大致經(jīng)歷了三個階段:四十年代推斷階段;五十至六十年代地質(zhì)分析論證階段;七十年代以來屬于有機地球化學(xué)研究階段。潘鐘樣早在1941年根據(jù)我國西北及四川地區(qū)陸相沉積地層中發(fā)現(xiàn)的油氣田,提出了“石油不僅來自海相地層,也能夠來自淡水沉積物”。接著,1943年黃極清指出新疆主要生油巖系是侏羅系和第三系下部,屬陸相沉積了,王尚文認為老君廟油田生油巖系是陸相沉積的白圣系。1950年高振西列舉了甘肅、青海、新疆等地石油生成與湖相白奎系地層的關(guān)系,認為“凡湖相白蟹紀(jì)地層分布之區(qū),均應(yīng)為探尋石油之對象”。五十年代以后,隨著石油工業(yè)的發(fā)展,我國陸相生油研究有了重大進展,從一般地質(zhì)推斷,進入到從地質(zhì)演變?nèi)胧?給合巖石化學(xué)分析資料進行生油條件研究的地質(zhì)分析階段。隨著在西北地區(qū)陸相沉積盆地中不斷發(fā)現(xiàn)新油田,五十年代后期,不少人對于陸相生油的一些基本特點和生油條件進行了探討和初步總結(jié)。如田在藝等人分析了準(zhǔn)噶爾、塔里木、鄂爾多斯、四川、柴達木、酒泉等盆地的油氣形成的地質(zhì)條件,認為陸相生油巖系形成的基本特征是,下降幅度大的中、新生代沉積坳陷,湖水?dāng)U大的地質(zhì)條件,盆地封閉的沉積條件,濕潤氣候下的湖沼相沉積。1959年中國科學(xué)院侯德封及蘭州地質(zhì)研究所,總結(jié)了中國西北地區(qū)陸相油氣田形成條件。指出了陸相生油與海相生油一樣,取決于三個條件:一是有機質(zhì)的數(shù)量,二是有機質(zhì)堆積的地質(zhì)條件和沉積環(huán)境,三是有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為石油的條件。陸潮濕坳陷中的淡水湖泊是石油生成的源地。蘭州地質(zhì)研究所等單位并從六十年代初期開始對青海湖進行現(xiàn)代沉積的考察,在第四紀(jì)沉積物中發(fā)現(xiàn)有瀝青的形成,證明了在近代陸相沉積中有烴類新生作用存在，對西北地區(qū)陸相生油的認識,有力地指導(dǎo)了我國東部地區(qū)的石油勘探。1959年在松遼中新生代陸相沉積盆地中發(fā)現(xiàn)了大慶油田。第一次證實了在陸相沉積地層中,不僅能生油,而且能夠生成大量的油,形成大油田。胡朝元、胡見義等人利用巖石地球化學(xué)等分析資料最早分析了大慶油田石油生成問題,認為陸相同海相一樣,生油母質(zhì)的富集是石油生成的先決條件,穩(wěn)定的還原環(huán)境是有機物發(fā)生轉(zhuǎn)化的必要條件,而有機物轉(zhuǎn)化成石油卻必需依賴壓力和溫度的因素。這樣,在五十年代到六十年代,在我國中新生代陸相沉積地層中找到了一個又一個油田在石油勘探過程中,我國石油地質(zhì)工作者從地質(zhì)演變特點結(jié)合地球化學(xué)分析資料,先后總結(jié)了陸相生油的基本條件,明