【石油地質(zhì)學(xué)】05-第四章-石油與天然氣的生成與烴源巖

第四章石油與天然氣的生成與烴源巖第四章石油與天然氣的生成與烴源巖第一節(jié)油氣成因理論發(fā)展概況第二節(jié)油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)第三節(jié)油氣生成的動(dòng)力條件第四節(jié)有機(jī)質(zhì)演化與生烴模式第五節(jié)天然氣成因類(lèi)型及判識(shí)第六節(jié)烴源巖第七節(jié)油源對(duì)比第一節(jié)油氣成因理論發(fā)展概況無(wú)機(jī)成因說(shuō)有機(jī)成因說(shuō)早期學(xué)說(shuō)晚期學(xué)說(shuō)現(xiàn)代油氣成因理論唯海相生油一、無(wú)機(jī)成因說(shuō)（inorganictheory）1.碳化物說(shuō)：地球內(nèi)部水與重金屬碳化物相互作用：

3FemCn+4mH2O→mFe3O4+C3nH8m2.宇宙說(shuō)：由碳、氫合成碳?xì)浠衔锸浅霈F(xiàn)在天體發(fā)展的早期階段，例如在溫度≤1000℃時(shí)，甲烷可按下列方式生成：CO+3H2CH4+H2OCO2+4H2CH4+2H2O3.巖漿說(shuō)（門(mén)捷列夫，1876）（索可洛夫，1889）（庫(kù)得梁采夫，1949）基性巖漿冷卻時(shí)碳?xì)浠衔锖铣?.高溫生成說(shuō)（切克留克，1971）H2O+CO2nC1-nC6FeO、Fe3O41500K,5000Mpa無(wú)機(jī)學(xué)說(shuō)在中國(guó)《論石油的無(wú)機(jī)成因》，張景廉等，2001，石油工業(yè)出版社張景廉，西北地質(zhì)研究所；發(fā)表無(wú)機(jī)成因說(shuō)相關(guān)論文數(shù)十篇。中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所一些學(xué)者，如：翁克難，肖萬(wàn)生，張惠之，汪本善等：1996：在金剛石壓腔（ＤＡＣ，溫度為800-1500℃，壓力略大于1GPa）中進(jìn)行了石墨和菱鐵礦分別與超臨界水反應(yīng)發(fā)現(xiàn)其中均有大量的甲烷生成，并伴有CO2和CO；此外還有少量其它烴類(lèi)。提出在地球深部高溫高壓條件下，含碳物質(zhì)與超臨界水反應(yīng)可能是一種新的、重要的成烴機(jī)制全面認(rèn)識(shí)無(wú)機(jī)成烴理論意義與實(shí)際價(jià)值缺陷：無(wú)法解釋自然界油氣分布特點(diǎn)無(wú)機(jī)成因氣的存在二、有機(jī)成因說(shuō)（organictheoryorhypothesis）1.支持石油有機(jī)成因的一些事實(shí)（1）世界上絕大部分的油氣都分布在沉積巖中（2）地層中石油分布與有機(jī)質(zhì)分布相吻合地質(zhì)年代表＊古近紀(jì)新近紀(jì)據(jù)統(tǒng)計(jì)，自寒武紀(jì)以來(lái)的6億年中，古生代擁有已知石油的11%，天然氣的20%，而中新生代卻有已知石油的89%，天然氣的72%。(3)含油氣層位總與富含有機(jī)質(zhì)的層位有依存關(guān)系，而不像無(wú)機(jī)的內(nèi)生礦床那樣與火成巖和變質(zhì)巖有關(guān)；(4)油氣的元素組成包括微量元素組成都與有機(jī)物質(zhì)和有機(jī)礦床相近；

物質(zhì)名稱(chēng)C%H%S+N+O%石油淡水泥質(zhì)沉積物中的有機(jī)質(zhì)浮游生物84.3276.744.213.5811.38.62.102.047.2（5）石油和煤的灰分具有相似性（6）油層溫度一般不超過(guò)150℃（8）近代沉積物中的可溶有機(jī)質(zhì)與石油類(lèi)似,,現(xiàn)代化的測(cè)試分析技術(shù)可從現(xiàn)代和古代沉積物中鑒定出各種油氣中的烴類(lèi)。

（9）實(shí)驗(yàn)室加熱有機(jī)質(zhì)可以生成石油（7）石油中存在很多生物標(biāo)志化合物；存在旋光性

墨西哥灣近代海洋沉積物所含烴類(lèi)與懷俄明州中新統(tǒng)石油的紅外光譜圖苯抽提物1—石油；

2—近代海洋沉積物所含烴類(lèi)2、有機(jī)成因?qū)W說(shuō)概況（1）早期成因說(shuō)（2）晚期成因說(shuō)（干酪根熱降解成因說(shuō)）原始有機(jī)質(zhì)成巖作用早期石油和天然氣原始有機(jī)質(zhì)干酪根成巖作用早期石油和天然氣成巖作用中晚期（3）油氣有機(jī)成因的新進(jìn)展未熟-低熟油(早期成因的石油)煤成油(集中有機(jī)質(zhì)生油)第二節(jié)油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)

？干酪根生物物質(zhì)油氣物質(zhì)名稱(chēng)C%H%S+N+O%石油淡水泥質(zhì)沉積物中的有機(jī)質(zhì)浮游生物84.3276.744.213.5811.38.62.102.047.2一、生烴原始有機(jī)物質(zhì)的化學(xué)組成油氣形成的原始有機(jī)質(zhì)：細(xì)菌、浮游植物、浮游動(dòng)物和高等植物由下列四類(lèi)生物化學(xué)聚合物構(gòu)成類(lèi)脂化合物蛋白質(zhì)碳水化合物木質(zhì)素浮游植物、細(xì)菌和高等植物：數(shù)量上最重要；浮游動(dòng)物(如有孔蟲(chóng)、放射蟲(chóng)、撓足類(lèi))和底棲生物：一定貢獻(xiàn)；高等動(dòng)物(如魚(yú)類(lèi))：微不足道的原始生物的類(lèi)型一、生烴原始有機(jī)物質(zhì)的化學(xué)組成1.類(lèi)脂化合物（Lipids）分布在動(dòng)物的皮下組織，植物的孢子、種子及果實(shí)脂肪酸、高級(jí)脂肪酸蠟、醇類(lèi)、甾類(lèi)和萜類(lèi)化合物脂肪酸去羧基加氫可以形成烴類(lèi)一、生烴原始有機(jī)物質(zhì)的化學(xué)組成是生物體維持生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)之一。2.蛋白質(zhì)(Protein)

生物體中一切組織的基本組成部分，是生物體賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。占生物體細(xì)胞除水外的80%。含氮化合物，由20多種氨基酸構(gòu)成。容易水解形成氨基酸

3.碳水化合物(carbohydrate):又稱(chēng)糖類(lèi)，是自然界分布極廣，是一切生物體中重要組成之一。Cx（H2O）y醣或糖類(lèi)4.木質(zhì)素(Lignin):都具有芳香結(jié)構(gòu)特征。是植物細(xì)胞壁的主要成分。高等植物具有芳香結(jié)構(gòu)主要出現(xiàn)在高等植物中成煤的重要有機(jī)組分不易水解，可被氧化為芳香酸和脂肪酸二、干酪根生物遺體在還原條件下保存于沉積物中，經(jīng)過(guò)一系列生物化學(xué)分解、水解于縮聚反應(yīng)形成的復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)。生物物質(zhì)（脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物和木質(zhì)素）縮聚作用高分子的腐植酸類(lèi)地質(zhì)聚合物縮聚作用細(xì)菌分解水解脂肪酸、氨基酸、糖，酚等生物化學(xué)單體CH4、CO2、NH3、H2S、H2O1.形成過(guò)程2.干酪根的成分和結(jié)構(gòu)是一種高分子聚合物，沒(méi)有固定的化學(xué)成分，主要由C、H、O和少量S、N組成，沒(méi)有固定的分子式和結(jié)構(gòu)。

元素組成（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）CHSNO碳水化合物446－－50木質(zhì)素6350.10.331.6蛋白質(zhì)53711722脂

類(lèi)7612－－12干酪根796528生物有機(jī)質(zhì)向地質(zhì)構(gòu)型有機(jī)質(zhì)干酪根轉(zhuǎn)化：去氧、富集碳、加硫（乏氧還原環(huán)境）①三維網(wǎng)狀系統(tǒng)③鏈狀橋交聯(lián)構(gòu)成核，含有多個(gè)核②脂肪族鏈狀結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)甚多④核被橋鍵和官能團(tuán)連接美國(guó)綠河頁(yè)巖干酪根B.P.Tissot等（1978）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沒(méi)有固定的分子式和結(jié)構(gòu)模型黃縣褐煤干酪根結(jié)構(gòu)（秦匡宗等，1990）干酪根結(jié)構(gòu)屬于三維網(wǎng)狀系統(tǒng)，具有多個(gè)芳香結(jié)構(gòu)的核，這些核被鏈狀橋、鍵和各種官能團(tuán)連接起來(lái)，核上連接著數(shù)量不等的具有脂肪族結(jié)構(gòu)的支鏈。3.干酪根的定義(1)J.M.Hunt（1979）:沉積巖中所有不溶于非氧化性的酸、堿和非極性有機(jī)溶劑的分散有機(jī)質(zhì)不溶于一般有機(jī)溶劑的沉積有機(jī)質(zhì)(2)Durand（1980）:兩個(gè)定義的區(qū)別：是否包括現(xiàn)代沉積物中的有機(jī)質(zhì)沉積巖中所有不溶于非氧化性的酸、堿和非極性有機(jī)溶劑的有機(jī)質(zhì)。包括沉積巖中的分散有機(jī)質(zhì)，也包括煤中的有機(jī)質(zhì)。巖石中有機(jī)質(zhì)的構(gòu)成總有機(jī)質(zhì)可溶有機(jī)質(zhì)總的巖石礦物分散有機(jī)質(zhì)<10%wt.總的巖石礦物富集型有機(jī)質(zhì)-煤>40%wt4.干酪根類(lèi)型干酪根類(lèi)型劃分的方法顯微組分鑒定干酪根元素分析干酪根的分離重液分離除去可溶有機(jī)質(zhì)除去碳酸鹽礦物除去硅鋁酸鹽礦物除去黃鐵礦等重礦巖石粉碎抽提鹽酸溶解氟氫酸溶解4.干酪根的類(lèi)型在顯微鏡透射光下觀測(cè)干酪根的構(gòu)成藻質(zhì)無(wú)定形草質(zhì)木質(zhì)煤質(zhì)干酪根的顯微組分鑒定絮狀或團(tuán)塊狀、薄膜狀4、干酪根的類(lèi)型(1)按干酪根的顯微組分分類(lèi)惰質(zhì)組：腐泥組：鏡質(zhì)組：殼質(zhì)組：①顯微組分類(lèi)型無(wú)定形體藻類(lèi)體包括無(wú)定形體和藻類(lèi)體，富氫組分腐泥組：主要來(lái)源于藻類(lèi)或藻類(lèi)被改造的殘余殼質(zhì)組樹(shù)脂體孢粉體木栓質(zhì)體來(lái)源于植物的孢子、角質(zhì)、表皮組織、樹(shù)脂、蠟質(zhì)等。包括孢子體、角質(zhì)體、樹(shù)脂體和木栓質(zhì)體，富氫組分鏡質(zhì)組結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體是植物的莖、葉和木質(zhì)纖維經(jīng)過(guò)凝膠化作用形成的各種凝膠體。是富氧組分。惰質(zhì)組絲質(zhì)體絲炭化組分。由木質(zhì)纖維素經(jīng)絲炭化作用而形成。屬穩(wěn)定組分，富含氧②類(lèi)型劃分Ⅰ型：主要由腐泥組構(gòu)成Ⅱ型：主要由殼質(zhì)組構(gòu)成Ⅲ型：主要由惰質(zhì)組、絲質(zhì)組構(gòu)成4、干酪根的類(lèi)型(1)按干酪根的顯微組分分類(lèi)Ⅰ型干酪根根據(jù)干酪根的顯微組成劃分類(lèi)型Ⅱ型干酪根Ⅱ型干酪根Ⅲ型干酪根根據(jù)干酪根的顯微組成劃分類(lèi)型4.干酪根的類(lèi)型(1)按干酪根的顯微組分分類(lèi)（2）劃分方法（定量計(jì)算）T=（100A+50B-75C-100D）/100A、B、C、D

分別為腐泥組、殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組的含量T>80Ⅰ型T=80-40Ⅱ1型T=40-0Ⅱ2型T<0Ⅲ型4.干酪根的類(lèi)型(2)干酪根類(lèi)型的元素組成分類(lèi)根據(jù)成分(C、H、O元素組成)對(duì)干酪根分為三種類(lèi)型：范·克雷維倫（D.W.VanKrevelen）圖解I型干酪根Ⅱ型干酪根Ⅲ型干酪根原始H/C1.25-1.750.65-1.250.46-0.93原始O/C：0.026-0.120.04-0.130.05-0.30不同干酪根的元素組成實(shí)例4.干酪根的類(lèi)型范·克雷維倫（D.W.VanKrevelen）圖解（1）Ⅰ型干酪根(TypeⅠ)①原始?xì)浜扛?，氧含量低②以脂肪族直鏈結(jié)構(gòu)為主，多環(huán)芳香結(jié)構(gòu)及含氧官能團(tuán)很少③主要來(lái)自藻類(lèi)堆積物，被細(xì)菌改造有機(jī)質(zhì)的類(lèi)脂殘留物④生油潛力很大4.干酪根的類(lèi)型范·克雷維倫（D.W.VanKrevelen）圖解（2）Ⅱ型干酪根(TypeⅡ)①原始?xì)浜枯^高，氧含量較低②含有脂肪族直鏈結(jié)構(gòu)，也含有較多的芳香結(jié)構(gòu)及含氧官能團(tuán)③主要來(lái)自浮游生物（浮游植物為主）④生油潛力中等4.干酪根的類(lèi)型范·克雷維倫（D.W.VanKrevelen）圖解（3）Ⅲ型干酪根(TypeⅢ)①原始?xì)浜康?，氧含量高②多環(huán)芳香結(jié)構(gòu)及含氧官能團(tuán)含量高，脂肪族直鏈結(jié)構(gòu)少③主要來(lái)自高等植物④生油潛力小，以生氣為主4.干酪根的類(lèi)型干酪根類(lèi)型的其他劃分方案：四分法和五分法五分法：Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅱ、Ⅲ1、Ⅲ2四分法：Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ5.干酪根的形成和演化生物化學(xué)作用氨基酸糖類(lèi)類(lèi)脂化合物木質(zhì)素聚合作用縮合作用黃腐酸腐殖酸腐黑物聚合縮合干酪根生物聚合體（biopolymer）地質(zhì)聚合體（geopolymer）(1)干酪根的形成蛋白質(zhì)碳水化合物類(lèi)脂化合物木質(zhì)素(2）干酪根的演化干酪根熱演化實(shí)驗(yàn)室模擬結(jié)果干酪根的熱失重和反射率的變化干酪根元素組成的變化紅外光譜反映的干酪根結(jié)構(gòu)變化5.干酪根的形成和演化不同干酪根熱演化與演化的階段性隨溫度增加，干酪根H/C和O/C降低，碳不斷富集；芳烴結(jié)構(gòu)不斷縮合；烷烴結(jié)構(gòu)減少(2)干酪根的演化①成巖作用階段

Diagenisis

氧的消耗②退化作用階段

Catagenesis

氫的消耗③變生作用階段（交替作用階段）

Metagenesis

碳高度富集3）干酪根演化與干酪根數(shù)量和生成物的變化隨演化程度增加，干酪根數(shù)量越來(lái)越少，形成油氣的數(shù)量則越來(lái)越多。早中期主要形成油，晚期主要形成氣相當(dāng)于埋深增加5.干酪根的形成和演化（據(jù)D.W.Waples，1985，修改）沉積物和沉積巖中有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化(4）干酪根演化程度的確定5、干酪根形成與演化演化程度：演化程度又稱(chēng)成熟程度，簡(jiǎn)稱(chēng)成熟度(maturity)指干酪根結(jié)構(gòu)變化程度，反映干酪根生成油氣的程度，分五種演化程度：不成熟/未成熟、低成熟、成熟、高成熟、過(guò)成熟與溫度、持續(xù)受熱時(shí)間有關(guān)有多種表示干酪根成熟度的方法/參數(shù)，常用2種：（1）干酪根的顏色（2）鏡質(zhì)組反射率(4）干酪根演化程度的確定①干酪根的顏色隨干酪根演化程度的增加，其顏色會(huì)逐漸變暗；由黃色、淡褐色、褐色向暗褐色、深暗褐色、黑色改變干酪根顏色與干酪根的H/C-O/C原子比有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系干酪根成熟度的表達(dá)方法/參數(shù)，(4）干酪根演化程度的確定①干酪根的顏色(4）干酪根演化程度的確定②鏡質(zhì)體反射率（vitrinitereflectance）在顯微鏡下用放大25-50倍的油浸物鏡，在反射光下測(cè)定鏡質(zhì)組的反射率。記:Ro反射率：指光線垂直入射時(shí)，反射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的百分比。單位：%鏡質(zhì)體反射率的變化特點(diǎn)鏡質(zhì)體反射率隨演化程度增加而增加Ro具不可逆性。Ro是溫度和有效受熱時(shí)間的函數(shù)在連續(xù)沉積剖面中，鏡質(zhì)體反射率的對(duì)數(shù)值與深度呈線性關(guān)系鏡質(zhì)體反射率的對(duì)數(shù)值與深度呈線性關(guān)系干酪根演化程度的反射率界限①未成熟(immature)②成熟(mature)③高成熟(high-mature)④過(guò)成熟(over-mature)Ro<0.5%Ro=0.5%-1.2%Ro=1.2%-2.0%Ro>2.0%干酪根的結(jié)構(gòu)干酪根的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：芳香結(jié)構(gòu)的核、脂肪族鏈狀結(jié)構(gòu)的支鏈、連接核與支鏈的橋和鍵化學(xué)鍵的斷裂主要受溫度和時(shí)間的控制，可以用化學(xué)動(dòng)力學(xué)的一級(jí)反應(yīng)來(lái)描述干酪根生油的化學(xué)實(shí)質(zhì)：橋、鍵斷裂，支鏈和側(cè)鏈從核上脫落的過(guò)程第三節(jié)干酪根生油氣的動(dòng)力學(xué)條件第三節(jié)干酪根生油氣的動(dòng)力學(xué)條件實(shí)驗(yàn)室熱模擬表明，不僅溫度對(duì)干酪根演化有作用，加溫持續(xù)時(shí)間對(duì)干酪根生烴過(guò)程（反應(yīng)）也有明顯作用。干酪根生烴過(guò)程符合化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一級(jí)反應(yīng)定律隨溫度增加，干酪根H/C和O/C降低，碳不斷富集；芳烴結(jié)構(gòu)不斷縮合；烷烴結(jié)構(gòu)減少一、一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及溫度、時(shí)間的作用一級(jí)反應(yīng)(Firstorderreaction):反應(yīng)的速度與反應(yīng)物濃度的一次方成正比式中：t為反應(yīng)時(shí)間，s；C為反應(yīng)物的濃度；k為反應(yīng)速度常數(shù)。（1）阿倫紐斯方程：式中：k0稱(chēng)為頻率因子E為活化能R為氣體常數(shù)T為絕對(duì)溫度（2）反應(yīng)速度常數(shù)k可用阿倫紐斯方程描述代表單位時(shí)間單位容積內(nèi)粒子碰撞的次數(shù)，它與容積內(nèi)粒子的大小、濃度及運(yùn)動(dòng)快慢有關(guān)。代表欲使化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，必須由粒子碰撞提供的最低能量℃+273℃8.3144J/mol·kC為在時(shí)刻t反應(yīng)物的濃度。C0是反應(yīng)開(kāi)始時(shí)（t=0）反應(yīng)物的濃度，（3）式積分，得：（1）對(duì)C為在時(shí)刻t反應(yīng)物的濃度。C0是反應(yīng)開(kāi)始時(shí)（t=0）反應(yīng)物的濃度，（3）②溫度和時(shí)間具有互補(bǔ)性，高溫短時(shí)間和低溫長(zhǎng)時(shí)間可以達(dá)到相同的反應(yīng)程度。①反應(yīng)程度與溫度呈指數(shù)關(guān)系，與時(shí)間呈線性關(guān)系分析（3）式可以得到兩個(gè)重要結(jié)論：溫度的倒數(shù)（1/T）與時(shí)間的對(duì)數(shù)（lnt）具有線性關(guān)系對(duì)兩邊取對(duì)數(shù)，得：隨著埋藏深度的增大和溫度的增高，干酪根開(kāi)始大量生烴的溫度稱(chēng)為干酪根的成熟溫度或生油門(mén)限，這個(gè)成熟溫度所在的深度稱(chēng)為成熟點(diǎn)生油門(mén)限（threshold）2.生油門(mén)限和成熟點(diǎn)在干酪根熱降解生烴反應(yīng)條件中，溫度是決定性的。時(shí)間的作用是有條件的，只有溫度達(dá)到一定時(shí)，時(shí)間才起作用。注意：實(shí)際地質(zhì)資料同樣證明：溫度與時(shí)間的互補(bǔ)性①溫度的影響呈指數(shù)關(guān)系，時(shí)間的影響呈線性關(guān)系②溫度和時(shí)間的作用是相互補(bǔ)償?shù)模荒甏^新，門(mén)限溫度則較高。②時(shí)代越新，門(mén)限溫度越高②時(shí)代越新，門(mén)限溫度越高二、細(xì)菌的生物化學(xué)作用分為喜氧細(xì)菌、厭氧細(xì)菌和通性細(xì)菌三類(lèi)CH3COO－+H+CH4+CO2產(chǎn)甲烷菌CO2和乙酸來(lái)源：細(xì)菌對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解1.乙酸發(fā)酵2.二氧化碳還原CO2+3H2CH4+H2O輔酶M第三節(jié)干酪根生油氣的動(dòng)力學(xué)條件三、催化作用催化劑是一種加速化學(xué)反應(yīng)速度而本身并不消耗的物質(zhì)2.無(wú)機(jī)鹽類(lèi)催化劑粘土礦物(蒙脫石)：吸附有機(jī)質(zhì)①降低有機(jī)質(zhì)的成熟溫度②加速長(zhǎng)鏈分子的斷裂③改變產(chǎn)物的組成：第三節(jié)干酪根生油氣的動(dòng)力學(xué)條件1.有機(jī)酵母催化劑有機(jī)酵母催化劑的作用：加速有機(jī)質(zhì)的分解四、放射性作用1。水在α射線轟擊下產(chǎn)生游離氫；2。熱源第四節(jié)有機(jī)質(zhì)的演化與生烴模式一、有機(jī)質(zhì)演化階段的劃分干酪根的演化①成巖作用階段主要表現(xiàn)為氧的消耗②退化作用階段主要表現(xiàn)為氫消耗③變生（交替）作用階段碳高度富集1.根據(jù)油氣生成機(jī)理和產(chǎn)物類(lèi)型劃分①生物化學(xué)生氣階段②熱催化生油氣階段③熱裂解生濕氣階段④深部高溫生氣階段2.根據(jù)有機(jī)質(zhì)成熟度進(jìn)劃分成熟度(maturity):在溫度的作用下有機(jī)質(zhì)的熱演化程度鏡質(zhì)體反射率Ro：鏡質(zhì)體反射光的能力①未成熟階段(immature)②成熟階段(mature)③高成熟階段(high-mature)④過(guò)成熟階段(over-mature)未成熟階段成熟階段高成熟階段過(guò)成熟階段一、有機(jī)質(zhì)演化階段的劃分生物化學(xué)生氣階段熱催化生油氣階段熱裂解生凝析氣階段深部高溫生氣階段未成熟成熟高成熟過(guò)成熟有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化模式未熟-低熟油成熟油凝析氣甲烷二、有機(jī)質(zhì)演化的基本特征1.生物化學(xué)生氣階段（未成熟階段）①范圍：Ro<0.5%

溫度：10～60℃

深度：0～2000m②機(jī)理：生物化學(xué)作用③產(chǎn)物：生物甲烷氣、CO2、H2O，干酪根，少量高分子液態(tài)烴——未熟油.生物降解作用（形成生物化學(xué)單體）;

生物聚合作用（形成地質(zhì)聚合物）；厭氧細(xì)菌作用（形成氣體（CH4)）。生物化學(xué)單體沉積有機(jī)質(zhì)被選擇性分解，轉(zhuǎn)化為分子量更低的生物化學(xué)單體(如苯酚、氨基酸、單醣、脂肪酸等等)，部分有機(jī)質(zhì)被完全分解成CO2、NH3和H2O等簡(jiǎn)單分子。生物CH4氣；厭氧細(xì)菌還原小分子的乙酸、CO2,形成生物CH4氣；未熟-低熟油。后期，在特定的生源構(gòu)成和適宜環(huán)境條件下可生成一定數(shù)量的未熟-低熟油。干酪根沉積有機(jī)質(zhì)大部分轉(zhuǎn)化成干酪根生物化學(xué)作用階段所形成的產(chǎn)物未熟油低熟油成熟油未熟-低熟油氣特點(diǎn)未熟-低熟油氣：指所有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。生成階段：Ro＝0.3%-0.7%生成機(jī)理：低溫的化學(xué)反應(yīng)和低溫生物化學(xué)反應(yīng)原始物質(zhì)：聚合度較低的特殊的有機(jī)物質(zhì)。Δ未熟-低熟油未熟-低熟油氣特點(diǎn)定義:非干酪根晚期熱降解生成的油形成條件：RO0.3%-0.7%,特殊的有機(jī)質(zhì),包括:樹(shù)脂體、木栓質(zhì)體、藻類(lèi)、類(lèi)脂物、富硫有機(jī)質(zhì)細(xì)菌改造過(guò)的陸源有機(jī)質(zhì)地球化學(xué)特征：在正烷烴C22—C34范圍內(nèi)有明顯的奇數(shù)碳優(yōu)勢(shì)；富含高分子量飽和烴環(huán)烷烴中1-6環(huán)均有，但四環(huán)分子顯畸峰；芳香烴亦以高分子量化合物為主，顯示萘和多核芳香烴雙峰。有時(shí)雜原子化合物較多。物理性質(zhì)：密度有輕、有重。二、有機(jī)質(zhì)演化的基本特征2.熱催化生油氣階段（成熟階段）①范圍：Ro=0.5%～1.2%

溫度：60℃～180℃②機(jī)理：熱降解作用熱催化作用③產(chǎn)物：液態(tài)石油和伴生氣（石油伴生氣）生成的石油的特點(diǎn)：正烷烴奇碳優(yōu)勢(shì)消失，環(huán)烷烴和芳香烴的碳數(shù)減少生油的主要階段巴黎盆地下托爾階頁(yè)巖II型干酪根演化的紅外光譜特征溫度作用為主，干酪根化學(xué)鍵斷裂支鏈從核上斷裂，主要為C-H、C=O鍵，形成烴類(lèi)干酪根中脂肪鏈狀結(jié)構(gòu)減少，芳香結(jié)構(gòu)相對(duì)含量增加催化劑粘土礦物對(duì)有機(jī)組分具有不同的吸附性能脂肪酸、瀝青質(zhì)、非烴集中在內(nèi)部，烴類(lèi)在外部，依次為芳香烴、環(huán)烷烴和正構(gòu)烷烴隨埋深增加干酪根由不成熟到成熟，石油組成的變化（實(shí)例）與熱催化生油氣階段有關(guān)的幾個(gè)概念1.生油門(mén)限和成熟點(diǎn)（前面已講）2.生油窗“生油窗”：地下液態(tài)石油形成的深度范圍干酪根生液態(tài)石油的主要時(shí)期所對(duì)應(yīng)的溫度范圍或深度范圍。從生油門(mén)限開(kāi)始到基本停止形成液態(tài)石油為止

Ro=0.5%-1.2%3.石油窗地下液態(tài)石油賦存的范圍，即能夠保持液態(tài)的范圍。二、有機(jī)質(zhì)演化的基本特征3.熱裂解生濕氣階段（高成熟階段）①范圍：Ro=1.2%～2.0%

溫度：180℃～250℃③機(jī)理：熱裂解作用，（C-C鍵的斷裂）②產(chǎn)物：凝析油和濕氣液態(tài)石油的裂解干酪根的裂解包括：熱裂解生濕氣作用包括：

干酪根裂解

液態(tài)油裂解石油裂解生濕氣具重要地位凝析油的特點(diǎn)地面條件下為密度較小的液態(tài)油，密度小于0.8（0.78)；在地層溫壓下溶于氣體，形成單一氣態(tài)（地下為氣藏）。成分相當(dāng)于汽油，即35-190℃的餾分，由C6-C11構(gòu)成主體在地下需要有大量小分子氣態(tài)烴同時(shí)存在，地表狀態(tài)氣油比不小于600-800m3/m3凝析油與石油相比，其含有的雜質(zhì)要少的多，可不經(jīng)加工直接用于內(nèi)燃機(jī)的燃料。二、有機(jī)質(zhì)演化的基本特征4.深部高溫生氣階段（過(guò)成熟階段）①范圍：Ro>2.0%

溫度：>250℃②機(jī)理：熱裂解、熱變質(zhì)③產(chǎn)物：干氣、固體瀝青，次石墨二、有機(jī)質(zhì)演化的基本特征小結(jié)：二、有機(jī)質(zhì)演化的基本特征小結(jié)：濕氣、凝析油三、不同有機(jī)質(zhì)生烴（模式）的差異性1.不同有機(jī)質(zhì)各階段界限差異差別：生油門(mén)限生油高峰2、不同有機(jī)質(zhì)生烴性質(zhì)和數(shù)量的差異生液態(tài)烴的數(shù)量和油氣的總量I和II型均高于III型三、不同有機(jī)質(zhì)生烴（模式）的差異性3、煤的生烴問(wèn)題煤是由多種類(lèi)型有機(jī)質(zhì)（不同顯微組分）構(gòu)成；生烴模式是其各組分的疊合結(jié)果，煤的類(lèi)型不同，形成液態(tài)油和油氣總量就不同煤具有早期生油特點(diǎn)生油能力取決于其脂質(zhì)組和基質(zhì)鏡質(zhì)體的含量三、不同有機(jī)質(zhì)生烴（模式）的差異性四、生烴演化模式的意義預(yù)測(cè)盆地油氣資源的類(lèi)型未熟-低熟油資源正常成熟油資源凝析油和天然氣資源干氣資源上述各種或幾種資源（1）不同盆地由于地質(zhì)演化和地溫梯度的不同，達(dá)到各演化階段的溫度和深度可能有很大差異。五、應(yīng)用有機(jī)質(zhì)生烴模式的注意問(wèn)題180Ma70Ma50Ma12Ma（2）一個(gè)盆地存在多套生油地層，其中干酪根可能分別處于不同的演化階段五、應(yīng)用有機(jī)質(zhì)生烴模式的注意問(wèn)題15002500300040005000未成熟階段成熟階段高成熟階段過(guò)成熟階段深度井RO（3）受盆地升降影響，可能出現(xiàn)不同演化階段五、應(yīng)用有機(jī)質(zhì)生烴模式的注意問(wèn)題基巖①對(duì)于只進(jìn)入未成熟和成熟階段的盆地可以找到生物氣、未熟－低熟石油和正常的石油②在經(jīng)過(guò)抬升的盆地中，可能只殘留了成熟度較高的層系，尋找凝析油氣和裂解干氣③抬升再埋藏的盆地中，可能缺失中間的演化階段2.01.3五、應(yīng)用有機(jī)質(zhì)生烴模式的注意問(wèn)題（４）地層中的有機(jī)質(zhì)在地質(zhì)歷史上可能經(jīng)歷了不同階段五、應(yīng)用有機(jī)質(zhì)生烴模式的注意問(wèn)題（５）受盆地升降歷史影響，可能出現(xiàn)“二次生烴”過(guò)程二次生烴定義：干酪根在埋藏過(guò)程中，受到地層抬升和再沉降過(guò)程的影響，經(jīng)歷了地層抬升干酪根生烴過(guò)程停止，而地層再次沉降干酪根再次生烴的現(xiàn)象發(fā)生二次生烴過(guò)程的條件：不同埋藏史與生烴過(guò)程地質(zhì)年齡埋藏深度再次沉降作用的干酪根埋深（溫度）超過(guò)前期沉降時(shí)的埋深（溫度）再次沉降之前，干酪根曾經(jīng)達(dá)到過(guò)生烴門(mén)限前期的生烴過(guò)程干酪根沒(méi)有全部轉(zhuǎn)化成油氣（６）在平面上，不同位置相同層位中的有機(jī)質(zhì)可能處于不同演化階段；也可能經(jīng)歷了不同的熱演化歷史

五、應(yīng)用有機(jī)質(zhì)生烴模式的注意問(wèn)題生油門(mén)限深度a.同一構(gòu)造單元內(nèi)，埋藏深度/溫度不同b.不同構(gòu)造單元，埋藏過(guò)程不同，埋藏深度/溫度經(jīng)歷不同小結(jié)①巖層中的有機(jī)質(zhì)在地質(zhì)歷史上多經(jīng)歷了不同熱演化階段③盆地不同部位同一層位的有機(jī)質(zhì)可以處于不同的演化階段②同一盆地不同層位的有機(jī)質(zhì)經(jīng)歷的演化階段是不相同的④盆地有機(jī)質(zhì)的演化特征決定盆地的油氣資源類(lèi)型第五節(jié)天然氣成因類(lèi)型及判識(shí)一、天然氣的生成特點(diǎn)1.生氣物質(zhì)的多元性原始有機(jī)質(zhì):未成干酪根之前,細(xì)菌分解,沼氣各種類(lèi)型的干酪根:I、II、III

煤：煤層瓦斯可溶有機(jī)質(zhì)：熱解和裂解生氣液態(tài)烴：高溫裂解無(wú)機(jī)物質(zhì)：比如CaCO3分解成CO2，

CO2細(xì)菌下還原成CH4第五節(jié)天然氣成因類(lèi)型及判識(shí)2.成氣機(jī)理的多樣性：微生物生物化學(xué)作用(有機(jī)質(zhì)分解、CO2還原）熱降解熱裂解無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)：CaCO3分解成CO2

核反應(yīng)3.成氣環(huán)境的廣泛性：地表環(huán)境、不同深度的地下環(huán)境、水體、地殼深部、太空4.天然氣和石油形成條件的對(duì)比第五節(jié)天然氣成因類(lèi)型及判識(shí)二、天然氣的成因類(lèi)型

分類(lèi)原則：

②成氣作用的機(jī)理①成氣物質(zhì)的來(lái)源(有機(jī)物\無(wú)機(jī)物?)1.無(wú)機(jī)成因氣2.有機(jī)成因氣3.混合成因氣無(wú)機(jī)成因氣宇宙氣、幔源氣、巖漿巖氣、變質(zhì)巖氣、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)分解氣有機(jī)成因氣

熱成熟度母質(zhì)類(lèi)型未熟階段成熟階段過(guò)熟階段腐泥型天然氣（油型氣）生物氣腐泥型生物氣（油型生物氣）熱解氣油型熱解氣原油伴生氣裂解氣腐泥型裂解氣（油型裂解氣）凝析油伴生氣腐殖型天然氣（煤型氣）腐殖型生物氣（煤型生物氣）煤型熱解氣

成熟氣凝析油氣腐殖型裂解氣（煤型裂解氣）1.無(wú)機(jī)成因氣（inoganicgas）泛指各種環(huán)境下由無(wú)機(jī)物質(zhì)形成的天然氣。(1)宇宙氣宇宙空間中放散性反應(yīng)、核反應(yīng)及化學(xué)反應(yīng)生成的天然氣，以含He和H2為特征(2)巖漿巖氣巖漿噴發(fā)或侵入過(guò)程中由高溫化學(xué)作用形成的天然氣，以含CO2和H2為特征(3)變質(zhì)巖氣變質(zhì)過(guò)程中高溫作用形成的天然氣1.無(wú)機(jī)成因氣（inoganicgas）(4)無(wú)機(jī)鹽分解氣沉積巖中由無(wú)機(jī)鹽類(lèi)的化學(xué)分解形成的氣體，以含CO2和H2S為特征(5)幔源氣指地?；驈牡蒯Ｍㄟ^(guò)不同方式上升到沉積圈中的天然氣包括與火山噴發(fā)有關(guān)的天然氣，部分溫泉?dú)庖约把厣畲髷嗔鸦蜣D(zhuǎn)換斷層上升的高溫氣或低溫氣2.有機(jī)成因氣（oganicgas）泛指沉積有機(jī)質(zhì)所形成的天然氣，包括分散或集中有機(jī)質(zhì)（煤、儲(chǔ)層中的油）形成的天然氣(1)按成氣物質(zhì)的來(lái)源劃為分二個(gè)亞類(lèi)①油型氣(oil-typegas)②煤型氣(coal-formedgas)由腐泥型母質(zhì)，即Ⅰ型或Ⅱ1型干酪根形成的天然氣由腐殖型母質(zhì)，即Ⅲ型或Ⅱ2型干酪形成的天然氣（2）按成氣機(jī)理或外營(yíng)力作用劃分①生物成因氣（biogeneticgas）指有機(jī)質(zhì)在未成熟階段(Ro<0.5%),在低溫條件下經(jīng)厭氧細(xì)菌的生物化學(xué)作用形成的天然氣油型生物氣、煤型生物氣②熱降解氣（pyrolysisgas)有機(jī)質(zhì)在成熟和高成熟階段經(jīng)有機(jī)質(zhì)的熱降解作用(包括一部分石油的熱裂解作用)形成的天然氣油型熱解氣：原油伴生氣、凝析油伴生氣煤型熱解氣③熱裂解氣（crackinggas）指過(guò)成熟階段(Ro>2.0%)由已形成的液態(tài)烴或殘余干酪根經(jīng)高溫?zé)崃呀庾饔眯纬傻奶烊粴庥托土呀鈿饷盒土呀鈿?.混合成因氣（multi-geneticgas）：無(wú)機(jī)氣與有機(jī)氣的混合無(wú)機(jī)成因氣、生物成因氣、煤型氣、油型氣三、主要類(lèi)型天然氣的基本特征1.無(wú)機(jī)成因氣(1)組成：CH4含量低，以非烴氣體為主，CO2常見(jiàn)(2)同位素：富集重碳同位素δ13C1>-30‰，絕大多數(shù)δ13C1>-20‰2.生物成因氣(1)組成：(2)同位素：CH4占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，可高達(dá)98%，重?zé)N含量低（<2%)，干燥系數(shù)高,干氣富集輕的碳同位素，δ13C1<-55‰富含有機(jī)質(zhì)的開(kāi)闊海沉積物微生物代謝作用的生化環(huán)境剖面圖(據(jù)Rice&Claypool,1981)地區(qū)或氣田儲(chǔ)層時(shí)代深度(m)C1(%)C2+(%)CO2(%)N2(%)δ13C1(‰)中國(guó)長(zhǎng)江三角洲第四紀(jì)8～35.590.62～94.610.11～0.891.85～4.041.47～3.35-73.6青海柴達(dá)木澀北第四紀(jì)79.4～114198.940.09/0.97-66.4吉林紅崗白堊紀(jì)370～39093.630.210.442(包括H2S)5.63-56.3俄羅斯烏連戈伊白堊紀(jì)1117～112898.500.100.211.10-59.0俄羅斯麥德維熱白堊紀(jì)1122～113298.600.360.220.73-58.3美國(guó)基奈上新-中新世112899.700.18//-57.0美國(guó)庫(kù)克灣北上新-中新世128098.700.230.1340.9-60.7世界部分地區(qū)生物化學(xué)氣的組成(據(jù)包茨,1984)3.油型氣概念:指Ⅰ型和Ⅱ1型干酪根進(jìn)入成熟階段以后所形成的天然氣包括:生油過(guò)程形成的濕氣、高成熟和過(guò)成熟階段由干酪根和液態(tài)石油裂解形成的凝析油伴生氣和裂解干氣分類(lèi):原油伴生氣和凝析油伴生氣、裂解氣（過(guò)成熟階段生成的氣）

油田或油區(qū)天然氣組成主要參數(shù)δ13C1

(‰,PDB)CH4重?zé)N氣C1/C2+C1/∑C大慶油田(石油伴生氣)53.9～95.612.64～38.511.40～36.220.58～0.975-37.72～-49.97東濮凹陷(凝析油伴生氣)71.04～87.4310.63～26.913.21～20.30.75～0.96-38.9～-45.1板橋凝析氣田82.8816.295.420.844川東相國(guó)寺氣田(熱裂解干氣)98.150.89110.30.991-33.55（1）原油伴生氣和凝析油伴生氣組成：重?zé)N氣含量高，一般超過(guò)5%，有時(shí)可達(dá)20%～50%原油伴生氣：δ13C1=-55‰～-45‰凝析油伴生氣：δ13C1=-50‰～-40‰碳同位素：δ13C1=-55‰～-40‰（2）裂解氣（過(guò)成熟階段生成的氣）碳同位素：δ13C1=-40‰～-35‰組成：以CH4為主（干氣），重?zé)N氣<2%4.煤型氣概念:指腐殖型有機(jī)質(zhì)（Ⅱ2型、III型干酪根和煤）進(jìn)入成熟階段以后所形成的天然氣煤層氣：指主要以吸附狀態(tài)存在于煤層中的煤型氣組成：甲烷CH4含量較高，重?zé)N氣含量較低，一般<20%碳同位素：δ13C1=-42‰～-25‰，多數(shù)大于-35‰氣田名稱(chēng)

產(chǎn)層時(shí)代

氣源層時(shí)代天然氣組成(%)δ13C資料來(lái)源C1C2+N2CO2(‰,)格羅寧根拉策爾達(dá)盧姆P1P1P1C2C2C281.289.986.063.486.100.4414.40.87-36.6-29.2-22.0～-25.4Stahl，1977圣胡安KK-42.0轉(zhuǎn)引自Stahl,1983庫(kù)珀盆地圖拉奇9號(hào)木姆巴9號(hào)P1P1P1P166.0271.760.6711.6233.2714.40-28.8-36.3Rigby,1981東濮文留22井E2C-P96.352.35-27.9朱家蔚等，1983陜甘寧劉慶1井任4井P1xP1xC-P95.092.520.646.974.130.490.01-30.47王少昌，1983

四川中壩4井四川中壩7井T3XT3XT3XT3X90.887.338.2012.230.170.410.400.03-34.8-35.9～-36.0陳文正,1982國(guó)內(nèi)外若干煤型氣組成特點(diǎn)第五節(jié)天然氣成因類(lèi)型及判識(shí)三、不同成因類(lèi)型天然氣的鑒別1.有機(jī)氣與無(wú)機(jī)氣的鑒別無(wú)機(jī)氣的特點(diǎn)：富含重碳同位素13CCH4含量低，以CO2為主(2)除一些高過(guò)成熟的煤型氣外，

δ13C1>-30‰的CH4均為無(wú)機(jī)甲烷(1)δ13C1>-10‰的CH4均是無(wú)機(jī)甲烷無(wú)機(jī)氣的碳同位素值δ13C1最大，δ13C1>-30‰生物氣的碳同位素值δ13C1最小，δ13C1<55‰油型氣和煤型氣的值δ13C1介于中間(2)除一些高過(guò)成熟的煤型氣外，

δ13C1>-30‰的CH4均為無(wú)機(jī)甲烷(1)δ13C1>-10‰的CH4均是無(wú)機(jī)甲烷1.有機(jī)氣與無(wú)機(jī)氣的鑒別δ13C1>-30‰的煤型氣:如何排除這一部分δ13C1>-30‰的煤型氣①地質(zhì)分析法：煤型氣與煤系伴生，無(wú)機(jī)氣產(chǎn)于地?zé)釁^(qū)②δ13C1-CH4含量圖解法：CH4>35%通常為煤型氣CH4<16%通常為無(wú)機(jī)氣(3)有機(jī)氣的烷烴碳同位素系列隨碳數(shù)增加而變重，無(wú)機(jī)氣則相反有機(jī)烷烴氣：δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4無(wú)機(jī)烷烴氣：δ13C1>δ13C2>δ13C3東海天外天構(gòu)造天1井無(wú)機(jī)氣δ13C1=-17‰；δ13C2=-22‰：δ13C3=-29‰（4）無(wú)機(jī)成因氣的δ13CCO2〉-10‰我國(guó)有機(jī)與無(wú)機(jī)成因天然氣的二氧化碳碳同位素我國(guó)有機(jī)與無(wú)機(jī)成因天然氣的二氧化碳碳同位素2.生物氣與油型氣的鑒別（1）生物氣δ13C1<-55‰（2）生物氣CH4含量高，干氣（3）生物氣不與油共生，伴生氣與油共生。3.油型氣與煤型氣的鑒別（1）δ13C1-Ro關(guān)系Stahl的回歸公式煤型氣：δ13C1=14lgRo-28油型氣：δ13C1=17lgRo-42①不論油型氣，還是煤型氣，其δ13C1均隨源巖Ro值的增大而增大，即天然氣的成熟度越高，越富集重的碳同位素②在相同的源巖熱演化程度下，煤型氣的δ13C1值較油型氣的δ13C1值大，即煤型氣較油型氣更富集重碳同位素戴金星(1985)油型氣：δ13C1=15.8lgRo-42.0煤型氣：δ13C1=14.12lgRo-34.39主要類(lèi)型天然氣的組成和碳同位素特征4.天然氣成因類(lèi)型鑒別圖版(1)δ13C1-δ13Cco2分類(lèi)圖版（據(jù)ГуцаΛо，1981）第Ｉ區(qū):無(wú)機(jī)成因氣區(qū)第II區(qū):生物化學(xué)氣區(qū)第III區(qū):有機(jī)質(zhì)熱裂解氣區(qū)4.天然氣成因類(lèi)型鑒別圖版(2)δ13C1-RO分類(lèi)圖版Stahl的回歸公式煤型氣：δ13C1=14lgRo-28油型氣：δ13C1=17lgRo-42戴金星(1985)油型氣：δ13C1=15.8lgRo-42.0煤型氣：δ13C1=14.12lgRo-34.394.天然氣成因類(lèi)型鑒別圖版(3)δ13C1-C1/C2+3分類(lèi)圖版生物氣原油伴生氣油型裂解氣無(wú)機(jī)氣無(wú)機(jī)氣和煤成氣煤成氣凝析油伴生氣和煤成氣油型裂解氣和生物氣δ13C1,‰C1/C2+3第六節(jié)烴源巖一、烴源巖（sourcerock）的概念：①烴源巖（sourcerock）：富含有機(jī)質(zhì),在地質(zhì)歷史時(shí)期或正在生成油氣，并能排出油氣的巖石稱(chēng)為烴源巖。（油源巖，氣源巖）②烴源層或源巖層（sourcebed）：由烴源巖組成的地層稱(chēng)為烴源層③源巖層系：在一定地質(zhì)時(shí)期內(nèi)，具有相同巖性－巖相特征的若干烴源層與其間非烴源層的組合稱(chēng)為源巖層系。第六節(jié)烴源巖二、烴源巖類(lèi)型和地質(zhì)特征1．烴源巖的類(lèi)型和巖性一般巖性特征：粒細(xì)、色暗、富含有機(jī)質(zhì)和微體古生物化石、常含分散狀的黃鐵礦(1)粘土巖類(lèi)烴源巖的泥巖和頁(yè)巖灰黑、深灰、灰及灰綠色暗色松遼盆地白堊系、渤海灣盆下第三系(2)碳酸鹽巖類(lèi)烴源巖灰黑色、深灰色、褐灰色、灰色石灰?guī)r，生物灰?guī)r，泥灰?guī)r，常含泥質(zhì)成分四川盆地、華南、塔里木、波斯灣盆地侏羅系(3)煤系烴源巖煤和煤系地層中的暗色泥巖,特殊的煤（富含富氫顯微組分的煤）也可以生油煤系可以生氣吐哈盆地侏羅系2.烴源巖的巖相特征淺海相三角洲相深水-半深水湖相沼澤相3.烴源巖形成的大地構(gòu)造背景長(zhǎng)期穩(wěn)定持續(xù)沉降的大地構(gòu)造環(huán)境欠補(bǔ)償型盆地：沉降速率>>沉積速率超補(bǔ)償型盆地：沉降速率<<沉積速率補(bǔ)償型盆地：沉降速率≈沉積速率只有補(bǔ)償型盆地有利于烴源巖的形成三、烴源巖的地球化學(xué)特征烴源巖地球化學(xué)特征：有機(jī)質(zhì)豐度、類(lèi)型、成熟度1.有機(jī)質(zhì)豐度（organicmatterabundance）常用于表示豐度的參數(shù)：有機(jī)碳含量氯仿瀝青“A”含量，抽提物中總烴含量巖石的生烴潛力（1）有機(jī)碳含量(TOC)(TotalOrganicCarbonContent）總有機(jī)碳含量：干酪根中的有機(jī)碳加上可溶有機(jī)質(zhì)中的碳；剩余有機(jī)碳含量：巖石中殘留的有機(jī)碳的含量有機(jī)碳含量與有機(jī)質(zhì)含量之間的關(guān)系:1.22倍單位：%，占巖石的重量百分比(H.M.Gehmen,1962)不同巖性中的有機(jī)碳含量不同泥巖平均：1.14%（Gehmen，1962)；1.2％(Hunt,1961)碳酸鹽巖：0.24%（Gehmen，1962)；0.17％(Hunt,1961)為什么泥巖的有機(jī)碳含量高于石灰?guī)r的有機(jī)碳的含量？①泥質(zhì)烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)TOC(%)非烴源巖<0.5差烴源巖0.5-1.0中等烴源巖1.0-2.0好烴源巖>2.0渤海灣盆地的沙三段(下第三系漸新統(tǒng))：1-3%松遼盆地青山口組，嫩江組(下白堊系)：2.2%-2.4%蘇北盆地阜寧組四段，二段(第三系漸新統(tǒng))：1.2%-1.6%泌陽(yáng)凹陷核桃園組(下第三系)1.66%②碳酸鹽巖烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)碳酸鹽巖的有機(jī)碳平均含量比泥巖低得多一般，碳酸鹽巖作為油源巖：TOC>0.5%

碳酸鹽巖作為氣源巖：(TOC>0.2%)有機(jī)碳含量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)咸湖-半咸化環(huán)境可降低評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)注意：烴源巖中的有機(jī)碳分布（縱向、橫向）存在非均質(zhì)性②碳酸鹽層系中，泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r中的泥質(zhì)條帶，縫合線中有機(jī)碳豐度相對(duì)較高③有機(jī)碳含量平面上有變化①頁(yè)巖韻律層(季節(jié)變化、水提深度變化）影響有機(jī)質(zhì)豐度滿(mǎn)東1英南2（2）氯仿瀝青“A”含量和總烴含量氯仿瀝青“A”：用氯仿從巖石中抽提（溶解）出來(lái)的有機(jī)質(zhì)，即可溶有機(jī)質(zhì)總烴：氯仿瀝青“A”中的飽和烴和芳香烴組分等級(jí)“A”(%)總烴(ppm)非烴源巖<0.01<100差烴源巖0.01-0.05100-200中等烴源巖0.05-0.1200-500好烴源巖>0.1>500烴源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(3)巖石熱解生烴潛量P1峰：熱解溫度小于300℃時(shí)出現(xiàn)的峰，S1。巖石中的殘留烴。單位：kg（烴）/t（巖石）P2峰：熱解溫度在300-500℃時(shí)出現(xiàn)的峰，S2。巖石中的干酪根在熱解過(guò)程中生成的烴。單位：kg（烴）/t（巖石）P3峰：S3，熱解過(guò)程中生成的CO2生烴潛量：Pg=S1+S2等級(jí)TOC(%)“A”(%)總烴(ppm)Pg(kg/t)非烴源巖<0.5<0.01<100<0.5差烴源巖0.5-1.00.01-0.05100-2000.5-2.0中等烴源巖1.0-2.00.05-0.1200-5002.0-6.0好烴源巖>2.0>0.1>500>6.0泥巖源巖的巖石熱解評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)生烴潛量？渤海灣盆地的沙三段(下第三系漸新統(tǒng))：1-3%松遼盆地青山口組，嫩江組(下白堊系)：2.2%-2.4%蘇北盆地阜寧組四段，二段(第三系漸新統(tǒng))：1.2%-1.6%泌陽(yáng)凹陷核桃園組(下第三系)1.66%三、烴源巖的地球化學(xué)特征烴源巖地球化學(xué)特征：有機(jī)質(zhì)豐度、類(lèi)型、成熟度2.有機(jī)質(zhì)類(lèi)型(1)干酪根方面①元素分析方法（已講）②顯微組分分析方法（已講）可從干酪根、烴源巖兩個(gè)方面③巖石熱解方法（2）源巖方面(3)巖石熱解方法烴指數(shù)：IHC=S1/TOC氫指數(shù)：IH=S2/TOC氧指數(shù)：IO=S3/TOC3.有機(jī)質(zhì)的成熟度（maturityoforganicmatter）（1）運(yùn)用鏡質(zhì)體反射率研究源巖成熟度研究途徑：不溶有機(jī)質(zhì)（干酪根）可溶有機(jī)質(zhì)（抽提物）烴源巖（2）依據(jù)可溶有機(jī)質(zhì)的組成研究源巖成熟度可抽提有機(jī)質(zhì)的數(shù)量“A”/TOC、“HC”/TOC正構(gòu)烷烴分布OEP、CPI、主峰碳、C21-/C22+生物標(biāo)志化合物主要包括三個(gè)方面的參數(shù)①可抽提有機(jī)質(zhì)的數(shù)量

“A”/TOC、“HC”/TOC②正烷烴分布特征（低演化程度）奇數(shù)碳優(yōu)勢(shì)鋸齒狀主峰碳偏大碳數(shù)（高演化程度）奇偶碳均勢(shì)平滑狀分布主峰碳偏輕碳數(shù)奇偶優(yōu)勢(shì)比（Odd-EvenPredominance）③正烷烴奇偶優(yōu)勢(shì)參數(shù)碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)（CarbonPreferenceIndex）C24到C34的奇數(shù)碳烴類(lèi)與偶數(shù)碳烴類(lèi)的含量進(jìn)行比值計(jì)算主峰碳前后（連同主峰碳）相鄰的5個(gè)正烷烴奇數(shù)碳與偶數(shù)碳烴含量的比值CPIOEP近代沉積物5.5-2.45.5-2.5古代沉積巖2.4-0.92.5-1.0原油1.2-0.9<1.2烴源巖成熟的CPI和OEP標(biāo)準(zhǔn)烴源巖可溶有機(jī)質(zhì)的CPI或OEP值小于1.2不同演化程度烴源巖抽提物與原油的比較④甾烷、萜烷異構(gòu)化比值甾族化合物是由三個(gè)六員環(huán)和一個(gè)五員環(huán)組成的四個(gè)環(huán)的化合物萜烷是有環(huán)異戊間二烯型的化合物最常見(jiàn)的是三萜烷和五萜烷C29甾烷：20S構(gòu)型20R構(gòu)型C31藿烷：22R構(gòu)型22S構(gòu)型異構(gòu)體：構(gòu)型構(gòu)型三萜環(huán)烷烴(C31藿烷）C29甾烷（生物構(gòu)型）（地質(zhì)構(gòu)型）隨演化程度增加向地質(zhì)構(gòu)型改變只能用于區(qū)分未熟、低熟到成熟，不能用于判別高成熟或過(guò)成熟情況C29甾烷：C31藿烷：00.70(Ro=1.0%)00.55(Ro=0.8%)00.6(Ro=0.65%)甾、萜烷異構(gòu)化成熟度指標(biāo)加利福尼亞SantaMaria近海盆地油樣中C29甾烷不對(duì)稱(chēng)中心的異構(gòu)化作用的成熟度參數(shù)（K.E.Peters和J.M.Moldowan，1993）(3)巖石熱解最高峰溫(Tmax)（℃）巖石熱解譜溫度（4）TTI指數(shù)（Time-TemperatureIndex）油氣生成階段的TTI值與鏡質(zhì)體反射率對(duì)比（據(jù)D.W.Waples，1985）TTIRo%

階段10.40樹(shù)脂體生成凝析油30.50高硫干酪根生烴門(mén)651.001.302.00生油早期生油高峰生油晚期凝析氣-濕氣干氣第七節(jié)油源對(duì)比油氣源對(duì)比:通過(guò)原油及天然氣與可能源巖之間有機(jī)母源輸入成分的親緣關(guān)系進(jìn)行對(duì)比分析，判識(shí)和追溯石油和天然氣的可能來(lái)源,搞清油氣的來(lái)龍去脈.同源:

同一層位、同一洼陷同源不同期:

同一層位、同一洼陷、不同時(shí)期形成不同源:

不同位置同一層位同一位置不同層位不同位置不同層位一、油源對(duì)比1.油氣源對(duì)比原理（相似性原則）①來(lái)自同一源巖的油氣在化學(xué)組成上具有相似性②烴源巖所形成的油氣無(wú)論運(yùn)移或儲(chǔ)存在哪里，其化學(xué)組成具有可比性；油氣存在與其母質(zhì)有成生聯(lián)系的生物標(biāo)志分子。油源巖油“A”油油油氣2．油源對(duì)比參數(shù)的選擇(1)油源對(duì)比指標(biāo)選擇的原則：①在烴源巖與石油中并存；②受運(yùn)移、熱變質(zhì)作用影響較小或有規(guī)律可尋(2)常用的油源對(duì)比指標(biāo)正構(gòu)烷烴分布異戊間二稀烷烴甾、萜烷化合物碳同位素正構(gòu)烷烴分布C18C16C14C12C10C8C20C22C24PhPr飽和烴氣相色譜圖4883.7~5128.8mP1-P2氣相色譜將正構(gòu)烷烴分離正烷烴分布曲線：將相對(duì)含量頂點(diǎn)連成一條曲線。time

◆氣相色譜可對(duì)混合物進(jìn)行多組分分離和定性、定量分析?！羯V圖是樣品在檢測(cè)器上產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)時(shí)間所