石油地質(zhì)學(xué)--研究所版 第2章現(xiàn)代油氣成油理論

1、第二章第二章 油氣生成油氣生成 現(xiàn)代油氣生成理論認(rèn)為現(xiàn)代油氣生成理論認(rèn)為: : 保存在沉積物中的有機(jī)質(zhì)保存在沉積物中的有機(jī)質(zhì) 在不斷埋深的過程中在不斷埋深的過程中, , 在細(xì)菌、溫度等因素的作用在細(xì)菌、溫度等因素的作用 下，經(jīng)歷未成熟、成熟和過成熟等階段，陸續(xù)轉(zhuǎn)化下，經(jīng)歷未成熟、成熟和過成熟等階段，陸續(xù)轉(zhuǎn)化 成石油和天然氣。成石油和天然氣。 第第1 1節(jié)節(jié) 生成油氣的原始物質(zhì)生成油氣的原始物質(zhì) 一、沉積有機(jī)質(zhì)及其來源一、沉積有機(jī)質(zhì)及其來源 原始來源：原始來源：活的有機(jī)體活的有機(jī)體及其在生命活動(dòng)中的代謝產(chǎn)物（分泌物、及其在生命活動(dòng)中的代謝產(chǎn)物（分泌物、 排泄物）。排泄物）。 水生低等生物（尤其是

2、藻類）水生低等生物（尤其是藻類） 陸生高等植物陸生高等植物 浮游動(dòng)物和高等動(dòng)物對(duì)沉積有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)浮游動(dòng)物和高等動(dòng)物對(duì)沉積有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)相對(duì)很小相對(duì)很小 沉積有機(jī)質(zhì)：隨無機(jī)質(zhì)點(diǎn)一道沉積并保存下來的生物殘留物質(zhì)沉積有機(jī)質(zhì)：隨無機(jī)質(zhì)點(diǎn)一道沉積并保存下來的生物殘留物質(zhì) 生物體的組成（干重生物體的組成（干重% %） 植植 物物 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 碳水化合物碳水化合物 脂脂 類類 木質(zhì)素木質(zhì)素 云杉木云杉木 1 1 66 66 4 4 29 29 橡樹葉橡樹葉 6 6 52 52 5 5 37 37 針?biāo)扇~針?biāo)扇~ 8 8 47 47 28 28 17 17 浮游植物浮游植物23 23 66 66 11 11 0

3、 0 硅硅 藻藻 29 29 63 63 8 8 0 0 石松孢子石松孢子8 8424250500 0 動(dòng)動(dòng) 物物 浮游動(dòng)物浮游動(dòng)物 60 60 22 22 18 18 0 0 撓足類撓足類 65 65 25 25 10 10 0 0 牡牡 蠣蠣 55 55 33 33 12 12 0 0 高等無脊椎動(dòng)物高等無脊椎動(dòng)物 70 70 20 20 10 10 0 0 ( 據(jù)據(jù)Hunt, 1996 ) 物質(zhì)物質(zhì)C CH HS SN NO O 碳水化合物碳水化合物44650 木質(zhì)素木質(zhì)素6350.10.331.6 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)53711722 脂類脂類761212 石油石油851310.50.5 天然

4、有機(jī)物質(zhì)的平均化學(xué)組成天然有機(jī)物質(zhì)的平均化學(xué)組成( (重量重量%)%) ( 據(jù)據(jù)Hunt, 1996 ) 各類有機(jī)物質(zhì)的各類有機(jī)物質(zhì)的 C/N+S+O 原子比原子比: 碳水化合物碳水化合物 1:1 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 3:1 脂類脂類 10:1 保存下來的生物有機(jī)質(zhì)平均保存下來的生物有機(jī)質(zhì)平均 僅為其原始產(chǎn)量的僅為其原始產(chǎn)量的0.8%左右左右 氧化分解氧化分解 生化分解生化分解 生物吞食生物吞食 有機(jī)質(zhì)的沉積有機(jī)質(zhì)的沉積 有有 機(jī)機(jī) 體體 年產(chǎn)量（干重）年產(chǎn)量（干重）10103 3t/kmt/km2 2 里里 海海 南加州陸緣海南加州陸緣海 浮游植物浮游植物 460 460 560 560 浮游動(dòng)物

5、浮游動(dòng)物 34 34 44 44 底棲生物底棲生物 41 41 19 19 魚魚 類類 2 21.31.3 經(jīng)損失后能到沉積物中的經(jīng)損失后能到沉積物中的 （占總量的（占總量的0.6%0.6%） 3.23.23.83.8 海洋盆地中有機(jī)體的產(chǎn)量海洋盆地中有機(jī)體的產(chǎn)量 第第1 1節(jié)節(jié) 生成油氣的原始物質(zhì)生成油氣的原始物質(zhì) 二、影響沉積物有機(jī)質(zhì)豐度的主要因素二、影響沉積物有機(jī)質(zhì)豐度的主要因素 生物產(chǎn)率生物產(chǎn)率 控制因素包括控制因素包括: 營(yíng)養(yǎng)供給營(yíng)養(yǎng)供給、光照強(qiáng)度、溫度、掠食生物、光照強(qiáng)度、溫度、掠食生物、 水化學(xué)性質(zhì)等。水化學(xué)性質(zhì)等。 具有較高生物產(chǎn)率的環(huán)境：具有較高生物產(chǎn)率的環(huán)境： 淺海淺海 （

6、 生物死亡生物死亡營(yíng)養(yǎng)原地再循環(huán)；河流帶入陸源營(yíng)養(yǎng)）營(yíng)養(yǎng)原地再循環(huán)；河流帶入陸源營(yíng)養(yǎng)） 海水上涌區(qū)海水上涌區(qū) 不同環(huán)境有機(jī)碳的產(chǎn)率不同環(huán)境有機(jī)碳的產(chǎn)率 海水上涌造成高的生物產(chǎn)率海水上涌造成高的生物產(chǎn)率 全球現(xiàn)代沉積碳的分布全球現(xiàn)代沉積碳的分布 第第1 1節(jié)節(jié) 生成油氣的原始物質(zhì)生成油氣的原始物質(zhì) 二、影響沉積物有機(jī)質(zhì)豐度的主要因素二、影響沉積物有機(jī)質(zhì)豐度的主要因素 生物產(chǎn)率生物產(chǎn)率 控制因素包括控制因素包括: 營(yíng)養(yǎng)供給、光照強(qiáng)度、溫度、掠食生物、營(yíng)養(yǎng)供給、光照強(qiáng)度、溫度、掠食生物、 水化學(xué)性質(zhì)等。水化學(xué)性質(zhì)等。 具有較高生物產(chǎn)率的環(huán)境：具有較高生物產(chǎn)率的環(huán)境： 淺海淺海 （ 生物死亡生物死亡營(yíng)

7、養(yǎng)原地再循環(huán)；河流帶入陸源營(yíng)養(yǎng)）營(yíng)養(yǎng)原地再循環(huán)；河流帶入陸源營(yíng)養(yǎng)） 海水上涌區(qū)海水上涌區(qū) 保存條件保存條件 控制因素包括控制因素包括: 氧化作用強(qiáng)度氧化作用強(qiáng)度、有機(jī)質(zhì)的類型、沉積、有機(jī)質(zhì)的類型、沉積 物的堆積速度物的堆積速度 第第1 1節(jié)節(jié) 生成油氣的原始物質(zhì)生成油氣的原始物質(zhì) 缺氧帶（缺氧帶（Anoxic zone）：溶解氧含量）：溶解氧含量 0.5 mL/L (喜氧菌喜氧菌) 密度分層密度分層 乏氧的底水乏氧的底水 滯水盆地滯水盆地 (湖泊湖泊) 黑色、還原的沉積物黑色、還原的沉積物 微還原至氧化微還原至氧化 的沉積物的沉積物 氧化的沉積物氧化的沉積物 棕褐至白色棕褐至白色 大陸架大陸架

8、 大陸坡大陸坡 大陸隆大陸隆 米米 最低含氧層最低含氧層 海水最低含氧層海水最低含氧層 大陸架大陸架 大陸坡大陸坡 大陸隆大陸隆米米 弱還原至氧化的沉積物弱還原至氧化的沉積物 黑色、還原的沉積物黑色、還原的沉積物 擴(kuò)展的最低含氧層擴(kuò)展的最低含氧層 O2 最低含氧層的擴(kuò)展最低含氧層的擴(kuò)展 （大洋乏氧事件（大洋乏氧事件,K2、J3、D3） 密度分層密度分層 表層水流入或流出表層水流入或流出 乏氧的水乏氧的水 淺障壁盆地淺障壁盆地 (水深水深200m) 富含有機(jī)質(zhì)的沉積物富含有機(jī)質(zhì)的沉積物 缺氧缺氧 充氧充氧 充氧充氧 缺氧或乏氧缺氧或乏氧 障壁障壁 深障壁盆地深障壁盆地 (障壁與最低含氧層交切障壁

9、與最低含氧層交切) 水中溶解水中溶解O2的含量的含量 高高 中中 低低 上涌上涌 高水流量高水流量 低水流量低水流量 深障壁盆地深障壁盆地 (障壁位于最低含氧層之下障壁位于最低含氧層之下) 沉積速度（厘米沉積速度（厘米/千年）千年） 沉積速度與有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系沉積速度與有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系 第第1 1節(jié)節(jié) 生成油氣的原始物質(zhì)生成油氣的原始物質(zhì) 二、影響沉積物有機(jī)質(zhì)豐度的主要因素二、影響沉積物有機(jī)質(zhì)豐度的主要因素 生物產(chǎn)率生物產(chǎn)率 控制因素包括控制因素包括: 營(yíng)養(yǎng)供給、光照強(qiáng)度、溫度、掠食生物、營(yíng)養(yǎng)供給、光照強(qiáng)度、溫度、掠食生物、 水化學(xué)性質(zhì)等。水化學(xué)性質(zhì)等。 具有較高生物產(chǎn)率的環(huán)境：具有較高生物產(chǎn)

10、率的環(huán)境： 淺海淺海 （ 生物死亡生物死亡營(yíng)養(yǎng)原地再循環(huán)；河流帶入陸源營(yíng)養(yǎng)）營(yíng)養(yǎng)原地再循環(huán)；河流帶入陸源營(yíng)養(yǎng)） 海水上涌區(qū)海水上涌區(qū) 保存條件保存條件 控制因素包括控制因素包括: 氧化作用強(qiáng)度、有機(jī)質(zhì)的類型、沉積氧化作用強(qiáng)度、有機(jī)質(zhì)的類型、沉積 物的堆積速度物的堆積速度 稀釋作用稀釋作用 沉積物堆積速度（米沉積物堆積速度（米/百萬年）百萬年） 過快速堆積造成的過快速堆積造成的“稀釋作稀釋作 用用” 三、沉積有機(jī)質(zhì)中的三、沉積有機(jī)質(zhì)中的干酪根干酪根 （一）干酪根（一）干酪根（KerogenKerogen） Kerogen：泛指現(xiàn)代沉積物和古代沉積巖中不溶于一般有機(jī)溶劑的沉積泛指現(xiàn)代沉積物和古代沉

11、積巖中不溶于一般有機(jī)溶劑的沉積 有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)。 常溫常壓下不溶于有機(jī)溶劑的常溫常壓下不溶于有機(jī)溶劑的 固體有機(jī)質(zhì)，但在熱解或加氫固體有機(jī)質(zhì)，但在熱解或加氫 分解產(chǎn)生烴類物質(zhì)。分解產(chǎn)生烴類物質(zhì)。 HuntHunt（19791979）：沉積巖中所有）：沉積巖中所有 不溶于非氧化性的酸、堿和非不溶于非氧化性的酸、堿和非 極性溶劑的分散有機(jī)質(zhì)。極性溶劑的分散有機(jī)質(zhì)。 巖石中可溶于有機(jī)溶劑的部巖石中可溶于有機(jī)溶劑的部 分分稱稱瀝青瀝青（bitumen）。）。 （二）元素組成（二）元素組成 C為主，為主，H、O次之，少量次之，少量S、N等。等。 C C：H H：O O：N77N77：7 7：1111：2

12、2 成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子聚合物高分子聚合物。 占沉積有機(jī)質(zhì)的占沉積有機(jī)質(zhì)的80-90%80-90%。 細(xì)軟粉末，暗棕到黑色。細(xì)軟粉末，暗棕到黑色。 干酪根是地球上有機(jī)質(zhì)分布最廣泛的形式，是干酪根是地球上有機(jī)質(zhì)分布最廣泛的形式，是煤和液態(tài)石油的煤和液態(tài)石油的1,0001,000倍倍和非和非 儲(chǔ)集巖巖石中分散天然瀝青的儲(chǔ)集巖巖石中分散天然瀝青的5050倍（倍（HuntHunt，19721972；Tissot Tissot WelteWelte， 19781978）。）。 干酪根是最主要的原始成烴物質(zhì)，但并非原始成烴物質(zhì)的全部。干酪根是最主要的原始成烴物質(zhì)，但并非原始成烴物質(zhì)的全部。應(yīng)

13、該說應(yīng)該說 形成油氣的原始物質(zhì)是沉積有機(jī)質(zhì)，而不僅是干酪根形成油氣的原始物質(zhì)是沉積有機(jī)質(zhì)，而不僅是干酪根。 （三）結(jié)構(gòu)（三）結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，環(huán)狀結(jié)構(gòu)，三維網(wǎng)狀系統(tǒng)，由多個(gè)核被復(fù)雜，環(huán)狀結(jié)構(gòu)，三維網(wǎng)狀系統(tǒng)，由多個(gè)核被 橋鍵和官能團(tuán)連接而成。橋鍵和官能團(tuán)連接而成。 （四）類型（四）類型 1 光學(xué)分類光學(xué)分類 透射光下透射光下：藻質(zhì)、無定形、草質(zhì)、木質(zhì)、煤質(zhì)：藻質(zhì)、無定形、草質(zhì)、木質(zhì)、煤質(zhì) 反射光下反射光下：腐泥組、殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組：腐泥組、殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組 2 化學(xué)分類化學(xué)分類 由由C H O含量組成不同，可分為三類：含量組成不同，可分為三類： 型干酪根型干酪根：?jiǎn)渭?xì)胞藻類（海藻）殘?bào)w組成

14、，富含脂類化合物，：?jiǎn)渭?xì)胞藻類（海藻）殘?bào)w組成，富含脂類化合物，H/C高，高， O/C低低，含大量脂肪族烴結(jié)構(gòu)（鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)為主），少環(huán)芳烴和含氧官能，含大量脂肪族烴結(jié)構(gòu)（鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)為主），少環(huán)芳烴和含氧官能 團(tuán) ，團(tuán) ， 生 成 液 態(tài) 石 油 潛 力 大生 成 液 態(tài) 石 油 潛 力 大 ， 油 頁 巖 屬 此 類 。 典 型 腐 泥 質(zhì) 類 型， 油 頁 巖 屬 此 類 。 典 型 腐 泥 質(zhì) 類 型 （sapropelicsapropelic）。）。最大轉(zhuǎn)化率最大轉(zhuǎn)化率 8080。 型干酪根型干酪根：源于富木質(zhì)素和碳水化合物的高等陸源植物碎屑形成的，：源于富木質(zhì)素和碳水化合物的高等陸源植物碎

15、屑形成的， H/CH/C低，低，O/CO/C高，多環(huán)芳香烴結(jié)構(gòu)為主，生油潛力小，天然氣的主要母質(zhì)。高，多環(huán)芳香烴結(jié)構(gòu)為主，生油潛力小，天然氣的主要母質(zhì)。 典型腐殖質(zhì)類型（典型腐殖質(zhì)類型（humichumic）。）。最大轉(zhuǎn)化率最大轉(zhuǎn)化率 3030。 型干酪根型干酪根：介于：介于、之間，過渡性，來源于海洋飄浮植物及浮游動(dòng)物，之間，過渡性，來源于海洋飄浮植物及浮游動(dòng)物， 具多環(huán)飽和烴結(jié)構(gòu)。生油氣潛能介于二者之間。類脂型（具多環(huán)飽和烴結(jié)構(gòu)。生油氣潛能介于二者之間。類脂型（liptimiticliptimitic）。）。 我國(guó)陸相盆地統(tǒng)計(jì)我國(guó)陸相盆地統(tǒng)計(jì) ( (王鐵冠王鐵冠) )： 型干酪根占型干酪根占

16、22.9%22.9%， 型干酪根占型干酪根占 48.5%48.5%，型干酪根占型干酪根占28.6%28.6%。 第二節(jié)第二節(jié) 促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素 沉積有機(jī)質(zhì)向油氣演化的過程是有機(jī)質(zhì)不斷的沉積有機(jī)質(zhì)向油氣演化的過程是有機(jī)質(zhì)不斷的去氧、加氫、富集碳去氧、加氫、富集碳 的過程的過程。 細(xì)菌、細(xì)菌、溫度、時(shí)間、溫度、時(shí)間、催化劑、放射性。催化劑、放射性。 （一）細(xì)菌（一）細(xì)菌 包括：包括： 喜氧細(xì)菌喜氧細(xì)菌 通氧細(xì)菌通氧細(xì)菌 厭氧細(xì)菌厭氧細(xì)菌 在隔氧條件下，有機(jī)質(zhì)的大分子被分解，在隔氧條件下，有機(jī)質(zhì)的大分子被分解，O N SO N S被分離，使被分離，使C HC H富

17、集富集有機(jī)有機(jī) 化合物化合物分解、聚合分解、聚合穩(wěn)定干酪根，伴有部分甲烷、穩(wěn)定干酪根，伴有部分甲烷、COCO2 2、H H2 2，H H2 2S S 在早期階段在早期階段作用作用顯著。顯著。 第二節(jié)第二節(jié) 促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素 （二）（二）溫度與時(shí)間溫度與時(shí)間 埋藏加大，地溫增高，沉積有機(jī)質(zhì)埋藏加大，地溫增高，沉積有機(jī)質(zhì)熱分解熱分解石油（最有效、最持久的作石油（最有效、最持久的作 用因素）用因素） 1 1 作用機(jī)理作用機(jī)理 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：兩個(gè)實(shí)驗(yàn)： （1 1）頁巖中的不溶有機(jī)質(zhì)（干酪根）頁巖中的不溶有機(jī)質(zhì)（干酪根）-加熱加熱烴類產(chǎn)物（低分子烷烴）；烴類產(chǎn)物（低分子烷

18、烴）； （2 2）現(xiàn)代海洋沉積物的干酪根現(xiàn)代海洋沉積物的干酪根加熱加熱揮發(fā)性產(chǎn)物，液態(tài)、固態(tài)產(chǎn)物揮發(fā)性產(chǎn)物，液態(tài)、固態(tài)產(chǎn)物 結(jié)論：結(jié)論： （1 1）不溶有機(jī)質(zhì)不溶有機(jī)質(zhì)熱力作用熱力作用烴類；烴類； （2 2）隨溫度增加，其產(chǎn)物有規(guī)律變化，隨溫度增加，其產(chǎn)物有規(guī)律變化，T T達(dá)一定時(shí)，氣態(tài)產(chǎn)物首先產(chǎn)出；達(dá)一定時(shí)，氣態(tài)產(chǎn)物首先產(chǎn)出； 一般地，相同時(shí)間，溫度愈高，生成石油愈多。一般地，相同時(shí)間，溫度愈高，生成石油愈多。 ConnanConnan（康南）的結(jié)論：（康南）的結(jié)論： A R E T t 1 ln 第二節(jié)第二節(jié) 促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素 表明：表明：lntlnt與

19、與1/T1/T呈直線關(guān)系，呈直線關(guān)系，即反應(yīng)時(shí)即反應(yīng)時(shí) 間的自然對(duì)數(shù)與絕對(duì)溫度成反比直線關(guān)間的自然對(duì)數(shù)與絕對(duì)溫度成反比直線關(guān) 系系（圖（圖2-122-12，表，表2-52-5）。）。 故，故，地溫梯度高的沉積盆地，油氣資源較地溫梯度高的沉積盆地，油氣資源較 豐富豐富。 松遼盆地松遼盆地 3.13.14.8/100m4.8/100m；加瓦爾油田；加瓦爾油田 （中東）（中東） 5.1/100m5.1/100m世界第一大油田。世界第一大油田。 生油門限生油門限：隨著埋藏深度的增大，當(dāng)溫：隨著埋藏深度的增大，當(dāng)溫 度升高到一定數(shù)值，有機(jī)質(zhì)開始大量轉(zhuǎn)度升高到一定數(shù)值，有機(jī)質(zhì)開始大量轉(zhuǎn) 化成石油的溫度，或

20、稱化成石油的溫度，或稱成熟溫度成熟溫度。達(dá)到。達(dá)到 門限溫度的深度叫門限溫度的深度叫成熟點(diǎn)成熟點(diǎn)。( (圖圖2-132-13） 生油窗生油窗：主要生油期：主要生油期 一般地，一般地，5050120120作為石油門限溫度范作為石油門限溫度范 圍。（圍。（60-6560-65居多）居多） 不同沉積盆地，不同層位，生油門限溫不同沉積盆地，不同層位，生油門限溫 度不同度不同。與有機(jī)質(zhì)類型、埋藏時(shí)間有關(guān)與有機(jī)質(zhì)類型、埋藏時(shí)間有關(guān)。 時(shí)間與溫度相互補(bǔ)償時(shí)間與溫度相互補(bǔ)償。 溫度是轉(zhuǎn)化過程的決定作用。溫度是轉(zhuǎn)化過程的決定作用。 2 2 時(shí)間時(shí)間- -溫度指數(shù)（溫度指數(shù)（TTITTI） 假設(shè)：成熟度與時(shí)間呈線

21、性變化關(guān)系，假設(shè)：成熟度與時(shí)間呈線性變化關(guān)系， 與溫度成指數(shù)變化關(guān)系。與溫度成指數(shù)變化關(guān)系。則：則： max min max min )(2)( n n n n n n n n ttrTTI 應(yīng)用：應(yīng)用： （1 1）研究成熟度，確定特定層位的油氣保）研究成熟度，確定特定層位的油氣保 存狀態(tài)；存狀態(tài)； （2 2）確定有利生油氣區(qū)范圍；）確定有利生油氣區(qū)范圍； （3 3）確定石油生成時(shí)間，對(duì)圈閉評(píng)價(jià)；確定石油生成時(shí)間，對(duì)圈閉評(píng)價(jià)； （三）催化劑（三）催化劑（CatalystCatalyst） 催化劑催化劑: : 能能加快化學(xué)反應(yīng)加快化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程而本身不參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。的進(jìn)程而本身不參加化學(xué)反

22、應(yīng)的物質(zhì)。 破壞反應(yīng)物的原始結(jié)構(gòu)，使分子重新分布破壞反應(yīng)物的原始結(jié)構(gòu)，使分子重新分布，形成，形成穩(wěn)定的烴類物質(zhì)穩(wěn)定的烴類物質(zhì) （1）粘土礦物粘土礦物（吸附性）：蒙脫石比表面大，催化能力最強(qiáng)；伊利石次（吸附性）：蒙脫石比表面大，催化能力最強(qiáng)；伊利石次 之；高嶺石最弱；之；高嶺石最弱； （2）酵素酵素：由動(dòng)植物，微生物產(chǎn)生，在有機(jī)質(zhì)分解早期有重要意義。：由動(dòng)植物，微生物產(chǎn)生，在有機(jī)質(zhì)分解早期有重要意義。 第二節(jié)第二節(jié) 促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素 第二節(jié)第二節(jié) 促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素 在在250250下油酸的熱催化產(chǎn)物下油酸的熱催化產(chǎn)物 催化劑

23、催化劑: :油酸油酸 烴類產(chǎn)烴類產(chǎn) 率率 （% %） 各類烴所占的百分比各類烴所占的百分比 飽和烴飽和烴 單核芳烴單核芳烴 雙核芳烴雙核芳烴 31 31 36 36 18 18 53 53 29 29 21 21 20 20 28 28 54 54 18 18 第二節(jié)第二節(jié) 促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素 根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)資料外推，用根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)資料外推，用 高活力催化劑在高活力催化劑在100100下裂解下裂解 正十六烷只需要幾個(gè)月，若用正十六烷只需要幾個(gè)月，若用 低活力催化劑則需要低活力催化劑則需要10001000年，年， 而不用催化劑單純的熱解所需而不用催化劑單純的熱

24、解所需 時(shí)間已超過了地球的年齡時(shí)間已超過了地球的年齡 正十六烷熱裂解和催化裂解所需要的時(shí)間正十六烷熱裂解和催化裂解所需要的時(shí)間 ( (據(jù)據(jù)Goldstein,1980)Goldstein,1980) 第三節(jié)第三節(jié) 有機(jī)質(zhì)演化與成烴模式有機(jī)質(zhì)演化與成烴模式 一、一、未成熟未成熟階段階段 溫度溫度：10106060。 主要作用因素主要作用因素: : 生物化學(xué)作用生物化學(xué)作用 （細(xì)菌、酵素）（細(xì)菌、酵素） 有機(jī)質(zhì)演化過程有機(jī)質(zhì)演化過程: : 在還原環(huán)境中，沉積有機(jī)質(zhì)被在還原環(huán)境中，沉積有機(jī)質(zhì)被 部分分解，產(chǎn)生部分分解，產(chǎn)生COCO2 2、CHCH4 4、NHNH3 3、 H H2 2S S、H H2

25、 2O O等等; ;同時(shí)形成更為穩(wěn)定同時(shí)形成更為穩(wěn)定 的干酪根。的干酪根。 從生物有機(jī)質(zhì)從生物有機(jī)質(zhì)-干酪根形成過程示意圖干酪根形成過程示意圖 主要烴類產(chǎn)物主要烴類產(chǎn)物：生物化學(xué)生物化學(xué)甲烷甲烷 正烷烴的碳原子數(shù)和分子量遞減，生物烴所帶來的奇碳優(yōu)勢(shì)被新生烴所沖淡直至消失；正烷烴的碳原子數(shù)和分子量遞減，生物烴所帶來的奇碳優(yōu)勢(shì)被新生烴所沖淡直至消失； 環(huán)烷烴和芳香烴的碳原子數(shù)和環(huán)數(shù)減少，分布曲線由雙峰型變?yōu)閱畏逍铜h(huán)烷烴和芳香烴的碳原子數(shù)和環(huán)數(shù)減少，分布曲線由雙峰型變?yōu)閱畏逍?二、二、成熟成熟階段階段 溫度溫度：60-18060-180。 主要作用因素主要作用因素：熱降解：熱降解作用。作用。 （催化

26、劑、溫度）（催化劑、溫度） 有機(jī)質(zhì)演化過程有機(jī)質(zhì)演化過程：干酪根在熱力干酪根在熱力 作用下逐步向油氣轉(zhuǎn)化。隨溫度作用下逐步向油氣轉(zhuǎn)化。隨溫度 持續(xù)增高，生油反應(yīng)的速度和生持續(xù)增高，生油反應(yīng)的速度和生 油量顯著增大，直至達(dá)到生油高油量顯著增大，直至達(dá)到生油高 峰。此后，生油量開始明顯減少，峰。此后，生油量開始明顯減少， 生氣量相應(yīng)迅速增大。至約生氣量相應(yīng)迅速增大。至約180180 后，干酪根的生油潛力枯竭，只后，干酪根的生油潛力枯竭，只 能生成氣態(tài)烴類。能生成氣態(tài)烴類。 右圖說明：有機(jī)質(zhì)各組成隨深度的變化右圖說明：有機(jī)質(zhì)各組成隨深度的變化 ( (據(jù)據(jù)B.Durand,1980)B.Durand,

27、1980) 1-CO1-CO2 2+H+H2 2O; 2-O; 2-油油; 3-; 3-濕氣濕氣; 4-; 4-甲烷甲烷; 5-; 5-膠質(zhì)膠質(zhì)+ +瀝瀝 青質(zhì)青質(zhì); 6-; 6-不溶于有機(jī)溶劑的有機(jī)質(zhì)不溶于有機(jī)溶劑的有機(jī)質(zhì); 7-; 7-可溶于堿可溶于堿 的有機(jī)質(zhì)的有機(jī)質(zhì); 8-; 8-可溶于酸的有機(jī)質(zhì)可溶于酸的有機(jī)質(zhì); ; 虛線表示這些虛線表示這些 組成可能疊置組成可能疊置 三、三、過成熟過成熟階段階段 有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化末期。此階段已生成的液態(tài)烴和重質(zhì)氣態(tài)烴強(qiáng)烈分解，轉(zhuǎn)變成有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化末期。此階段已生成的液態(tài)烴和重質(zhì)氣態(tài)烴強(qiáng)烈分解，轉(zhuǎn)變成 最穩(wěn)定的甲烷，以及碳質(zhì)殘?jiān)ㄌ紴r青或石墨）。最穩(wěn)定的甲烷，

28、以及碳質(zhì)殘?jiān)ㄌ紴r青或石墨）。 第三節(jié)第三節(jié) 有機(jī)質(zhì)演化與成烴模式有機(jī)質(zhì)演化與成烴模式 溫度溫度：180-250180-250。 第四節(jié)第四節(jié) 烴源巖及其評(píng)價(jià)烴源巖及其評(píng)價(jià) 烴源巖烴源巖（source rocksource rock）：）： 曾經(jīng)生成并排出足以形成工業(yè)數(shù)量油氣的巖石。曾經(jīng)生成并排出足以形成工業(yè)數(shù)量油氣的巖石。 （Hunt 19791979 ） (有效烴源巖有效烴源巖) 張厚福：能夠生成石油和天然氣的巖石。張厚福：能夠生成石油和天然氣的巖石。 生油層生油層：由生油巖組成的地層。：由生油巖組成的地層。 生油氣層系生油氣層系：在一定地質(zhì)時(shí)期內(nèi)具有相同巖性、巖相特征的若干生油層：在一定

29、地質(zhì)時(shí)期內(nèi)具有相同巖性、巖相特征的若干生油層 與其間非生油層的組合，稱生油層系。與其間非生油層的組合，稱生油層系。 生油區(qū)生油區(qū)( (油油/ /氣源區(qū)氣源區(qū)) )：盆地內(nèi)生油層系分布的區(qū)域。：盆地內(nèi)生油層系分布的區(qū)域。 第四節(jié)第四節(jié) 烴源巖及其評(píng)價(jià)烴源巖及其評(píng)價(jià) 一、烴源巖一、烴源巖的巖石類型及特征的巖石類型及特征 1 1、 粘土巖類烴源巖粘土巖類烴源巖 1 1）巖類：泥巖（）巖類：泥巖（mudstonemudstone）、頁巖（）、頁巖（shaleshale）、粘土巖（）、粘土巖（clay rockclay rock） 2 2）特征：）特征： - 顏色較暗，以灰色、灰黑色、灰綠色為主（有機(jī)質(zhì)

30、豐富）。顏色較暗，以灰色、灰黑色、灰綠色為主（有機(jī)質(zhì)豐富）。 - 生物化石豐富，沉積環(huán)境安靜、缺氧，水體穩(wěn)定。生物化石豐富，沉積環(huán)境安靜、缺氧，水體穩(wěn)定。 - 富含分散狀原生富含分散狀原生黃鐵礦黃鐵礦，水平層理。，水平層理。 2 2、 碳酸鹽巖類烴源巖碳酸鹽巖類烴源巖 1 1）巖類：石灰?guī)r（）巖類：石灰?guī)r（limestonelimestone），生物灰?guī)r（），生物灰?guī)r（biosparitebiosparite），泥灰?guī)r），泥灰?guī)r （micritemicrite）。）。 2 2）特征：）特征：- 巖性主要為低能環(huán)境下形成的隱晶粉晶灰?guī)r。巖性主要為低能環(huán)境下形成的隱晶粉晶灰?guī)r。 - - 顏色較深，

31、多為灰色、深灰色、褐灰色。顏色較深，多為灰色、深灰色、褐灰色。 - - 含生物化石豐富，含原生黃鐵礦。含生物化石豐富，含原生黃鐵礦。 （二二）烴源巖烴源巖的地球化學(xué)指標(biāo)的地球化學(xué)指標(biāo) 1 1 有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo) 1)1) 總有機(jī)碳總有機(jī)碳（Total Organic Carbon Total Organic Carbon TOCTOC）：?jiǎn)挝恢亓康母蓭r石中單位重量的干巖石中 有機(jī)碳的重量百分?jǐn)?shù)。有機(jī)碳的重量百分?jǐn)?shù)。（也稱殘余（也稱殘余/剩余有機(jī)碳剩余有機(jī)碳)。 可作為篩選烴源巖和評(píng)價(jià)生油氣能力的指標(biāo)可作為篩選烴源巖和評(píng)價(jià)生油氣能力的指標(biāo) 粘土巖類的有機(jī)碳含量高于碳酸鹽巖類粘土巖類的有機(jī)碳含量高于碳酸鹽巖類： 對(duì)有機(jī)質(zhì)的吸附能力不同對(duì)有機(jī)質(zhì)的吸附能力不同; 碳酸鹽巖的晶析作用和成巖作用。碳酸鹽巖的晶析作用和成巖作用。 第四節(jié)第四節(jié) 烴源巖及其評(píng)價(jià)烴源巖及其評(píng)價(jià) 烴源巖的烴源巖的