有機質(zhì)生烴演化的階段性與生課件

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

在沉積盆地發(fā)展的地質(zhì)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，隨著相應沉積單元中生物化學條件、物理化學條件的變化，沉積有機質(zhì)的組構(gòu)、化學組成及生成的產(chǎn)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(zhì)的演化過程是一個逐漸變化的連續(xù)過程。但在有機質(zhì)不同的演化時期，有機質(zhì)的化學組成和結(jié)構(gòu)變化特征及其在相應地質(zhì)時期的產(chǎn)物組成特征是存在明顯差異的，從而使有機質(zhì)的演化表現(xiàn)出明顯的階段性。在不同演化階段，有機質(zhì)生烴演化屬性的總和構(gòu)成了烴源巖有機質(zhì)的生烴演化模式。1第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式在沉積盆地發(fā)第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

不同組成有機質(zhì)在地質(zhì)體中的演化是存在差異的，但在整個演化過程中有機質(zhì)的演化也存在一定的規(guī)律性。Tissot等（1984）總結(jié)了從成巖作用至有機質(zhì)的變質(zhì)作用過程中有機質(zhì)生烴演化作用的總體特征（右圖）。不難看出，圖中有機質(zhì)在不同演化階段所生成的烴類產(chǎn)物的特征是明顯不同的。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

2第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性不同組成有機質(zhì)在地第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

對有機質(zhì)演化階段性的認識，是和現(xiàn)代油氣成因理論的產(chǎn)生和發(fā)展聯(lián)系在一起的。用以劃分的依據(jù)是參照有機質(zhì)生烴作用的特點和有機質(zhì)的成熟度參數(shù)。不同的研究者，對有機質(zhì)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(zhì)的演化過程大體可分為三個主要演化階段，即：未熟階段、成熟階段和過成熟階段。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

3第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性對有機質(zhì)演化階段性的第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

有機質(zhì)成熟度的概念

有機質(zhì)成熟度，是指有機質(zhì)的熱演化水平，是有機質(zhì)在沉積有機質(zhì)在地溫升高的條件下有機質(zhì)化學性質(zhì)和物理性變化規(guī)律的總和。用以描述有機質(zhì)熱演化水平的各項物理的和化學的參數(shù)統(tǒng)稱為有機質(zhì)成熟度參數(shù)。有機質(zhì)成熟度參數(shù)是描述有機質(zhì)熱演化水平的度量和標尺。經(jīng)典的有機質(zhì)成熟度參數(shù)是有機質(zhì)鏡質(zhì)體反射率（Ro)。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

4第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性有機質(zhì)成熟度的概念第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

沉積有機質(zhì)的演化階段

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

5第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性沉積有機質(zhì)的演化階段第七章第一節(jié)有機質(zhì)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(zhì)結(jié)構(gòu)和化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，溫度范圍可在-10～105℃之間，壓力最高可達100MPa,pH值可在1～11之間變化，以6.5～8為主。由于微生物有非常強的適應性,因此，地質(zhì)體中的微生物數(shù)量大、繁殖快、種類多，微生物的生物化學作用過程也是無所不在的。

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

6第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性一、未熟階段在第一節(jié)有機質(zhì)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(zhì)中存在的游離氧，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)境中。作用的結(jié)果使環(huán)境的Eh值急劇下降、pH值稍有增加。也就是說，微生物的作用可使環(huán)境的還原性增加。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(zhì)結(jié)合可形成有機的硫化物。此外，在以陸源有機質(zhì)輸入為主的沉積單元中，細菌對有機質(zhì)的改造作用和細菌代謝產(chǎn)物的加入，可提高有機質(zhì)的富氫程度和“腐泥化”程度。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

7第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性一、未熟階段生第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

一、未熟階段

在有機質(zhì)的生物化學作用階段，地質(zhì)環(huán)境因素是制約和控制進入沉積物中有機質(zhì)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(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量。這里應存在下述雙重含意：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有機質(zhì)的結(jié)構(gòu)和數(shù)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(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量。充氧條件下的生物化學作用會導致有機質(zhì)的“腐敗作用”，使沉積物中有機質(zhì)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-無機組合面貌和介質(zhì)條件，這種條件下的生物化學作用結(jié)果可能會導致有機質(zhì)的生烴演化屬性和生烴演化產(chǎn)物的差別。也就是說，未熟階段有機質(zhì)所經(jīng)歷的生物化學和地球化學作用過程的差異，是影響有機質(zhì)生烴演化屬性的先天性因素。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

8第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性一、未熟階段在第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

隨著深度增加，微生物逐漸減少,溫度的作用逐漸增強，由以生物化學作用為主逐漸轉(zhuǎn)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機質(zhì)的性質(zhì)和數(shù)量有關(guān)。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二氧化碳及其他氣體。一、未熟階段第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

9第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性隨著深度增加，微第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

二、成熟階段

相當于有機質(zhì)深成作用階段，對應的鏡質(zhì)組反射率范圍較大，在0.5%～2.0%。溫度范圍為50～150℃。有機質(zhì)生烴演化的成熟階段跨越沉積有機質(zhì)生成液態(tài)烴（包括凝析油）的全過程，也是烴源巖有機質(zhì)熱降解作用生成油氣的主要過程。根據(jù)不同時期有機質(zhì)生烴演化的特征，有機質(zhì)的成熟階段可進一步劃分為三個時期：即成熟作用早期、成熟作用中期的成熟作用晚期。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

10第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性二、成熟階段相當?shù)谝还?jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

二、成熟階段1．成熟作用早期

主要是指鏡質(zhì)組反射率為0.5%～0.7%的深成作用早期階段。對應的煤階為長焰煤-氣煤階段,溫度大致在50～80℃之間。國內(nèi)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（resourcesofimmatureoils&gases）的發(fā)現(xiàn)，這一階段有機質(zhì)演化的特殊性也慢慢得到了體現(xiàn)。眾所周知，未熟油是有機質(zhì)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(shù)語immatureoils足以在成因上區(qū)分與正常成熟原油的差異。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

11第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性二、成熟階段1．成熟作第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

二、成熟階段1．成熟作用早期

通過對全球范圍內(nèi)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（1995）的研究認為，鏡質(zhì)組反射率在0.70%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步區(qū)分未熟油或低熟油可能已沒有實際意義了。但現(xiàn)實的問題是，一方面，0.5%～0.7%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根也開始了一定的熱降解生烴作用。因此，將有機質(zhì)的成巖作用階段（Ro≤0.5%）對應于有機質(zhì)的未熟階段的話，對成熟作用早期階段有機質(zhì)生烴演化特征的認識是非常必要的。

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

12第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性二、成熟階段1．第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

二、成熟階段2．成熟作用中期相當于有機質(zhì)深成作用中期階段,是有機質(zhì)的主要生油階段，即所謂的有機質(zhì)生油主帶。對應的鏡質(zhì)組反射率大致在0.7%～1.3%之間,對應的煤階為氣煤一焦煤，經(jīng)歷的溫度一般為80～150℃。由于溫度較高,干酪根大量降解生成油氣,該階段生成的油氣可占干酪根總生油氣量的70%～80%以上。隨成熟度增加,油氣產(chǎn)率增加,一般在Ro為1.0%時液態(tài)油產(chǎn)率達到最大值。之后由于有機質(zhì)生油潛量的不斷消耗,油的產(chǎn)率不斷下降,天然氣的產(chǎn)率則不斷上升,氣油比不斷增加。該階段為正常原油形成階段。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

13第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性二、成熟階段第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

二、成熟階段

3．成熟作用晚期相當于有機質(zhì)深成作用階段后期,也叫高成熟作用階段。對應的鏡質(zhì)組反射率在1.3%～2.0%之間,相當于煤階的焦煤一貧煤階段,溫度大致為150～200℃。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，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Ro約1.5%、溫度約150℃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,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(jié)果,使天然氣的產(chǎn)率不斷升高。該階段氣油比高，天然氣主要為濕氣。故這一階段也稱為凝析油和濕氣生成階段。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

14第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性二、成熟階段3第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

三、過熟階段

相當于有機質(zhì)的變質(zhì)作用階段。對應的鏡質(zhì)組反射率大于2.0%，相應的煤階為無煙煤階段,對應溫度在200～300℃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(jié)構(gòu)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(jīng)非常低，該階段形成的天然氣有限,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，主要為干氣。所以也稱為干氣階段。在Ro為2.8～3.0%時，有機質(zhì)的生烴潛力基本枯竭，有機質(zhì)達到所謂的生烴死亡線。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

15第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性三、過熟階段第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

沉積有機質(zhì)的演化階段

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

16第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性沉積有機質(zhì)的演化階段第七章第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

有機質(zhì)（烴源巖）的生烴演化模式是有機質(zhì)在生烴演化過程中所表現(xiàn)的基本規(guī)律的總和。含油氣盆地中有機質(zhì)生烴演化模式的研究，是指導油氣勘探的重要理論基礎。

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

17第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式有機質(zhì)（烴源巖）的生烴演化1818第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

一、一般生烴模式

Tissot等（1978）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(zhì)研究的基礎上總結(jié)了烴類生成的一般模式。在有機質(zhì)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述。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

19第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式一、一般生烴模式第七章有機質(zhì)生烴第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

1．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。有機質(zhì)成熟度低,有機質(zhì)的變化以縮合作用為主，在成巖作用結(jié)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由有機質(zhì)、尤其是富含纖維素的有機質(zhì)在厭氧細菌的發(fā)酵過程所產(chǎn)生的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,大部分為C15+重烴結(jié)構(gòu)特征大部分與生物體中的生物類脂物接近

生物標志化合物。一、一般生烴模式第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

20第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式1．未熟階段生烴演化特征一、一般生第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

1．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轉(zhuǎn)化成烴類，也使得有機質(zhì)具有較強的早期生烴潛力。大量的有機質(zhì)通過縮合作用形成干酪根。干酪根是烴源巖成熟作用階段通過熱降解形成烴類的物質(zhì)基礎其化學組成特征取決于原始有機質(zhì)的類型、有機質(zhì)沉積環(huán)境及細菌改造作用的程度。一、一般生烴模式第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

21第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式1．未熟階段生烴演化特征一、一般生第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式2.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：成熟作用早期、成熟作用中期和成熟作用晚期。（1）成熟作用早期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(zhì)含量高、生物標志化合物含量豐富等為特點。（2）成熟作用中期隨著溫度持續(xù)上升,當有機質(zhì)通過成熟作用達到門限值時,干酪根便在熱催化下大量裂解形成液態(tài)烴及一定量的氣體烴類,是生油的主要階段。生烴的強度與有機質(zhì)的成熟度有關(guān)，通常在Ro約1.0時達到最大值，稱之為有機質(zhì)的生烴高峰。不同類型的有機質(zhì)，生烴高峰可能具有一定的差別。一、一般生烴模式第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

22第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式2.成熟階段生烴演化特征一、一般

這里應著重強調(diào)一下生烴門限的概念問題。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。W.C-Pusey提出的石油存在的“液態(tài)窗”就是對應這個生油主帶。他總結(jié)了世界上一些油田中石油產(chǎn)層的溫度分布狀態(tài),指出液態(tài)烴在65.6℃時開始大量形成,而在高于148.9℃時則被破壞,因此，他將這一溫度范圍稱之為液態(tài)烴窗口。一、一般生烴模式第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

23這里應著重強調(diào)一下生烴門限的概念問題。生烴門限是對應于第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

（一）未熟階段相當于有機質(zhì)的成巖作用階段，即干酪根的形成階段。沉積物埋藏淺，有機質(zhì)經(jīng)歷的溫度較低，<50～60℃，對應的干酪根Ro<0.5%，相當于煤階的泥炭一褐煤階段。早期埋藏階段的沉積物中，含有大量的水份、礦物、原地生長或外來的死亡有機質(zhì)和大量的微生物和經(jīng)微生物改造的有機質(zhì),所以，此階段的化學作用過程以生物化學作用為主，故該階段也叫有機質(zhì)的生物化學-地球化學作用階段，有機質(zhì)演化的結(jié)果是形成了干酪根。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

24第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性（一）未熟階段第七章第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

（二）成熟作用階段RO：0.5%～0.7%，50～80℃對應的煤階為長焰煤-氣煤階段。國內(nèi)學者稱之為低成熟階段。第一節(jié)有機質(zhì)生烴演化的階段性

1、成熟作用早期25第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式（二）成熟作用相當于有機質(zhì)深成作用中期階段,是有機質(zhì)的主要生油階段，即所謂的有機質(zhì)生油主帶。>1500~2000m,RO：0.7%～1.3%,80～150℃，對應的煤階為氣煤一焦煤由于溫度較高,干酪根大量降解生成油氣,該階段生成的油氣可占干酪根總生油氣量的70%～80%以上。隨成熟度增加,油氣產(chǎn)率增加,一般在Ro為1.0%時液態(tài)油產(chǎn)率達到最大值。之后由于有機質(zhì)生油潛量的不斷消耗,油的產(chǎn)率不斷下降,天然氣的產(chǎn)率則不斷上升,氣油比不斷增加。該階段為正常原油形成階段。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

2、成熟作用中期26相當于有機質(zhì)深成作用中期階段,是有機質(zhì)的主要生油階段，即所相當于有機質(zhì)深成作用階段后期,也叫高成熟作用階段。>3500~4000m，RO：1.3%～2.0%,150～200℃，相當于焦煤一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Ro約1.5%、溫度約150℃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,形成原油裂解氣。為凝析油的主要形成階段。干酪根的熱降解和原油熱裂解

天然氣的產(chǎn)率不斷升高

氣油比高，天然氣主要為濕氣

凝析油和濕氣生成階段。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

3、成熟作用晚期27相當于有機質(zhì)深成作用階段后期,也叫高成熟作用階段。第七章有第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

（三）過熟階段生烴演化特征

烴源巖有機質(zhì)經(jīng)歷成熟階段的降解作用后,干酪根上絕大部分可以斷裂的側(cè)鏈和基團基本消失,已不再具有形成長鏈液態(tài)烴的能力。殘余的少量烷基側(cè)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。干酪根的結(jié)構(gòu)進一步縮聚形成富碳的殘余物質(zhì)，并最終石墨化。因此，該階段也稱為干氣階段。在Ro約2.8～3.0%時生烴潛力基本枯竭，為生烴死亡線一、一般生烴模式第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

28第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式（三）過熟階段生烴演化特征一、一第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

在烴源巖有機質(zhì)的生烴演化模式中，用以描述有機質(zhì)生烴演化進程的是有機質(zhì)的成熟度。在有機質(zhì)進入沉積地層到生烴演化結(jié)束（有機質(zhì)不具生烴活性，鏡質(zhì)組反射率Ro>2.7～3.0%）的整個階段，不同的演化時期，其生成的產(chǎn)物的物理性質(zhì)和化學組成均存在較大的差異。總體變化趨勢是：隨有機質(zhì)成熟度的增加，生成的石油物質(zhì)的密度降低，顏色變淺?；瘜W組成中，雜原子化合物（NOS化合物）豐度下降，低碳數(shù)化合物豐度增加，碳穩(wěn)定同位素δ13C變重，氣油比（GOR）增加。不同演化階段生成產(chǎn)物的產(chǎn)率和組成的差異，是有機質(zhì)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程中繼承性非均質(zhì)性的根本原因。二、生烴演化模式中生烴產(chǎn)物組成的變化特征

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

29第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式在烴源巖有機質(zhì)的生烴演化模式第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

二、生烴演化模式中生烴產(chǎn)物組成的變化特征

生烴模式中隨成熟作用加強有機質(zhì)生成的油氣性質(zhì)的變化特征

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

30第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式二、生烴演化模式中生烴產(chǎn)物組成的變第二節(jié)有機質(zhì)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(zhì),是由不同結(jié)構(gòu)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質(zhì)是由不同結(jié)構(gòu)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(zhì)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。程克明(1990)、趙長毅等(1996)曾根據(jù)煤系地層不同顯微組分的生烴演化特征,提出了不同顯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(zhì)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(zhì)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表不同地質(zhì)環(huán)境的沉積單元中有機質(zhì)生烴模式的差異，更不能滿足油氣勘探和科研工作的需要。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

31第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式三、不同類型干酪根的生烴模式第二節(jié)有機質(zhì)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（據(jù)程克明，1990；趙長毅等，1996）第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

32第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式三、不同類型干酪根的生烴模式不同第二節(jié)有機質(zhì)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產(chǎn)物特征(Snowdon,1982)

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

33第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式三、不同類型干酪根的生烴模式不同第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

三、不同類型干酪根的生烴模式

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

34第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式三、不同類型干酪根的生烴模式第七第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

三、不同類型干酪根的生烴模式

根據(jù)以上分析可以看出，目前建立的不同生烴母質(zhì)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(chǎn)烴率不同；(3)不同類型干酪根在不同演化階段的產(chǎn)物中的氣油比（GOR）不同；(4)不同類型有機質(zhì)的演化階段的劃分也存在差異。

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

35第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式三、不同類型干酪根的生烴模式根據(jù)第二節(jié)有機質(zhì)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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型有機質(zhì)的藻類體、孢子體和鏡質(zhì)體等一些富氫組份，造成了不同的沉積盆地有機質(zhì)類型的差別較大。中國陸相烴源巖的不同類型有機質(zhì)生烴模式的比較（據(jù)楊萬里等，1980）

成熟階段第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

36第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式三、不同類型干酪根的生烴模式第二節(jié)有機質(zhì)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Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ型干酪根，隨著有機質(zhì)類型的變差，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(xiàn)的順序是：Ⅱ2類、Ⅲ類、Ⅱ1

類和Ⅰ類；（2）模式中的生烴強度用干酪根產(chǎn)烴率表示，四個模式中最大生烴強度分別為43%、28%、20%、7%，Ⅰ類和Ⅱ1類的最大生烴強度位置在生油主峰附近,而Ⅱ2類和Ⅲ類的最大生烴強度位置在干氣階段；(3)模式中的Ⅰ類和Ⅱ1類生成的產(chǎn)物中油多氣少,Ⅱ2類和Ⅲ類氣多油少

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

37第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式三、不同類型干酪根的生烴模式不同第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)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足的進步，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(xiàn)優(yōu)勢分布時，烴源巖的生烴模式則同樣表現(xiàn)出較強的特殊性

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

38第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

1）富含木栓質(zhì)體烴源巖有機質(zhì)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這種富含木栓質(zhì)體的烴源巖。木栓質(zhì)體平均含量為4%,最高達13.5%,占富氫組份組成的40-80%，成為主要富氫組分之一。

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

39第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．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(shù)栓質(zhì)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(zhì)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。Khorasani(1987,1991)從木栓質(zhì)體熒光演化特征及富木栓質(zhì)體煤的熱解實驗兩方面證實了木栓質(zhì)體在Ro約0.35%～0.50%時，顯微熒光光譜發(fā)生迅速而明顯的紅移現(xiàn)象，指示劇烈的化學組成變化；Ro<0.60%時，木栓質(zhì)體和富木栓質(zhì)成分的干酪根有能力生成大量C12

+脂肪烴和芳烴，并且約50%的木栓質(zhì)體的生烴潛力在達到傳統(tǒng)上確定的常規(guī)成熟石油“生油窗”之前，就已經(jīng)消耗掉了。在有機質(zhì)的成熟演化階段，參與熱降解生烴作用的僅有極少量的木栓質(zhì)體和其它生烴的富氫組份。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

40第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

2）富含樹脂體烴源巖有機質(zhì)早期生烴機理

加拿大波弗特-馬更些三角洲第三系烴源巖中樹脂體含量達5～15%(Snowdon,1980;Snowdon和Powell,1982)。我國東部沿海地區(qū)第三紀煤系中也均有較高的樹脂體含量，普遍占全巖體積的5%以上（王鐵冠，鐘寧寧，1990；王鐵冠，1992）。在山東沾化凹陷墾東地區(qū)和東海盆地的西湖凹陷第三系烴源巖中樹脂體含量也較高，并在相關(guān)的瀝青與原油中檢測出相當數(shù)量的二萜類樹脂生源的烴類標志物(王鐵冠、鐘寧寧等，1995)。說明富含樹脂體的烴源巖的分布較為普遍，而且生烴作用過程明顯。

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

41第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

2）富含樹脂體烴源巖有機質(zhì)早期生烴機理樹脂隨分泌樹脂的母體植物埋藏地下后石化成樹脂體。在化學成分與分子結(jié)構(gòu)上，樹脂體是由揮發(fā)性與非揮發(fā)性萜類餾分組成。揮發(fā)性餾分包括單萜、倍半萜和某些二萜烯類；非揮發(fā)性餾分主要為二萜烯酸類和三萜烯酸類，此外還有還有醇類、醛類、酯類和樹脂素等。樹脂酸類化合物的化學結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，樹脂體仍然繼承了各種樹脂酸的基本分子骨架類型。樹脂酸作為含羧基的非烴生物類脂物，其化學組成、分子結(jié)構(gòu)和聚合程度都比干酪根簡單得多，樹脂酸脫羧基、加氫轉(zhuǎn)化成環(huán)狀烴類的化學反應所需的活化能和熱力學條件也較縮合程度較高的干酪根熱降解生烴的條件低得多。因此，當干酪根仍處于未熟-低熟階段時，樹脂體可能在低溫條件下率先早期生烴（Lane和Jackson,1980；Snowdon和Powell,1982；Snowdon,1991)。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

42第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

3）經(jīng)細菌改造的陸源有機質(zhì)早期生烴機理

生物化學作用階段，對以陸源有機質(zhì)輸入為主的烴源巖而言，細菌對有機質(zhì)的改造過程可能是具有普遍意義的過程。沉積-成巖作用階段，在適宜的介質(zhì)環(huán)境條件下，大量陸源有機質(zhì)的存在可以為細菌繁衍提供充足的碳源和能源，而細菌作用結(jié)果又對陸源有機質(zhì)進行降解改造。細菌代謝產(chǎn)物的加入，可反過來改變陸源有機質(zhì)的結(jié)構(gòu)，增大其H/C原子比，提高有機質(zhì)的富氫程度與“腐泥化”程度，并使有機質(zhì)熱降解或熱聚集、脫官能團以及加氫生烴反應所需的活化能降低，從而有利于生成低熟油氣。在一些沉積單元，強烈的細菌改造作用或細菌代謝產(chǎn)物的加入，甚至使原本以陸源有機質(zhì)為主的烴源巖具有了“腐泥型”有機質(zhì)具有的生烴演化趨向。

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

43第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

3）經(jīng)細菌改造的陸源有機質(zhì)早期生烴機理我國黃驊拗陷板橋凹陷第三系、景谷盆地的第三系烴源巖有機質(zhì)均具有這種特點。這些烴源巖中的孢子體、藻類體均有明顯的降解現(xiàn)象，可溶有機質(zhì)中富含細菌改造高等植物的生源標志物，如果8,14-斷三萜類、不同芳構(gòu)化程度的脫A-三萜類等。來源于細菌的異構(gòu)烷烴、反異構(gòu)烷類和不同結(jié)構(gòu)的單甲基烷烴也十分豐富，標志細菌對陸源有機質(zhì)生烴作用的雙重貢獻。

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

44第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

4）富含生物類脂物烴源巖有機質(zhì)的早期生烴機理陸相湖盆常見有低等生源有機質(zhì)與高等植物有機質(zhì)混源的沉積有機質(zhì)。某些藻類（如叢粒藻、盤星藻、顆石藻和螺旋藻等）富含以脂肪酸、醇和烴類形式存在的生物類脂物。在化學成分上，所有藻類均以蛋白質(zhì)和脂肪物質(zhì)含量較高為特征。藻類活體和近代沉積物中的藻類含有極豐富的nC16和nC18脂肪酸，并富集同碳數(shù)的不飽和脂肪酸，此外還有相當豐富的藻甾醇第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

45第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

4）富含生物類脂物烴源巖有機質(zhì)的早期生烴機理

藻類死亡埋藏后，其細胞有機質(zhì)和細胞內(nèi)類脂物聚合成藻類體，成為干酪根的重要成分，而游離的油狀物質(zhì)則作為藻的生物類脂物演化為可溶性的非烴-瀝青質(zhì)混合物，存在于未熟的有機藻或藻類體內(nèi)(Bazhenova和Arefiev,1990)。

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

46第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

4）富含生物類脂物烴源巖有機質(zhì)的早期生烴機理高等植物富含蠟質(zhì)。蠟質(zhì)主要覆蓋于植物的莖、葉、花和果實表面，呈蠟狀薄層。在化學組成上，蠟質(zhì)主要是一元長鏈脂肪酸和一元長鏈脂肪醇所形成的醋類，此外還包含有C21～C27

奇碳數(shù)正構(gòu)烷烴、C24～C34偶碳數(shù)游離脂肪酸、長鏈單酮、C22～C32偶碳數(shù)和奇碳數(shù)伯醇和仲醇（圖10-9）以及β羥酮等。蠟脂類易于水解形成長鏈脂肪酸和長鏈脂肪醇(圖10-9)。在弱堿性的強還原環(huán)境，可水解成長鏈脂肪酸鹽和脂肪醇。一方面長鏈脂肪酸鹽的形成可大大提高生物類脂物的水溶性，同時所有含羧基、羥基和酮基官能團的長鏈化合物，經(jīng)脫官能團形成原油中的C22+

正構(gòu)烷烴，這類化學反應過程無需高活化能，可以在低溫階段完成。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

47第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

4）富含生物類脂物烴源巖有機質(zhì)的早期生烴機理我國蘇北盆地金湖、洪湖凹陷第三系烴源巖、黃驊拗陷北塘凹陷第三系烴源巖、江漢盆地潛江凹陷的部分第三系烴源巖就屬這類類脂物較為豐富的烴源巖。這些烴源巖可溶有機質(zhì)的的Pr/Ph普遍小于1，在有機質(zhì)成熟度極低時均有極高的瀝青“A”含量，且瀝青“A”中烴類和非烴含量豐富，說明有機質(zhì)在低溫階段經(jīng)歷了較充分的生烴過程。第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

48第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

5）富含富硫大分子有機質(zhì)的早期降解生烴機理生物體中不含富硫和含硫化合物。富硫大分子（包括非烴、瀝青質(zhì)和富硫干酪根）的形成一般歸結(jié)于早期成巖作用階段無機還原硫與有機分子的加成過程，并且要求具有強還原的沉積環(huán)境，沉積盆地水體咸化至硫酸鹽階段，沉積物中缺少Fe。沉積物中細菌還原硫酸鹽提供一定數(shù)量的還原硫(H2S或無素S)，與具有兩個雙鍵的有機分子起加成反應，形成含有硫無素的硫化物。這類硫化物主要是由細菌、藻類和高等植物中不飽和羧酸、烯醇和醇等形成的硫醇、硫醚、噻吩、四氫噻吩、噻烷等結(jié)構(gòu)單元有機硫化物。(SinningheDamste和deLeeuw,1990)第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

49第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

5）富含富硫大分子有機質(zhì)的早期降解生烴機理

在沉積-成巖階段形成的富硫有機大分子(非烴、瀝青質(zhì)和干酪根),由于其中的S-C和S-S鍵的分解鍵能(275kj/mol和250kj/mol)明顯低于C-C鍵的平均分解鍵能(350kj/mol)，故容易在較低熱力學條件下發(fā)生降解，成為早期生烴的一種重要母質(zhì)。臨清坳陷德南洼陷和江漢盆地第三系烴源巖是我國陸相湖盆中富含富硫大分子有機質(zhì)的烴源巖的典型實例。烴源巖和原油中含硫芳烴均占絕對優(yōu)勢。

第七章有機質(zhì)生烴演化的階段性與生烴模式

50第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式1．第二節(jié)有機質(zhì)的生烴模式

四、特殊類型有機質(zhì)的生烴模式

1．幾類特殊有機組成烴源巖的生烴機理

5）富含富硫大分子有機質(zhì)的早期降解生烴機理Orr(1986)曾指出，干酪根中有機硫含量達8%～14%或S/C>0.04時，可稱為富硫干酪根。我國的低熟源巖的“干酪根”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(zhì)，如臨清坳陷德南洼陷低熟烴源巖中，一些類脂的硫化物(長鏈烷基噻吩、長鏈烷基四氫噻吩和長鏈烷基噻烷類等)可占芳烴餾分的73.2%～86.8%(王鐵冠、鐘寧寧等，1995)。另外，這類烴源巖的非烴和瀝青質(zhì)含量高