石油生成的教案

石油生成的教案第1頁/共84頁（一）油質(zhì)

溶于石油醚而不被硅膠吸附的瀝青部分。石油的主要組分，基本由烴類組成，腐泥型有機(jī)質(zhì)中數(shù)量多于腐植型有機(jī)質(zhì)。

（二）膠質(zhì)用苯和酒精-苯從硅膠解吸的產(chǎn)物。是含硫、氮、氧的復(fù)雜含碳化合物。（三）瀝青質(zhì)溶于氯仿，但不溶于石油醚的瀝青部分。具較大分子量。

原油（正己烷溶解）

可溶部分沉積物

烴類+膠質(zhì)瀝青質(zhì)（氧化鋁:(or)硅膠柱吸附）

（正庚烷沖洗）（苯?jīng)_洗）吸附物飽和烴芳烴膠質(zhì)（尿素絡(luò)合）（層析分離）（色譜）正構(gòu)烷烴+異構(gòu)烷烴單環(huán)芳烴雙環(huán)芳烴多環(huán)芳烴環(huán)烷烴一石油的組分根據(jù)石油瀝青類對(duì)有機(jī)溶劑選擇性溶解的特性，其組分劃分為：第2頁/共83頁第2頁/共84頁二、石油的化學(xué)成分第一節(jié)石油組成和性質(zhì)（一）元素組成CHS+N+O

微量元素（灰分）

84---87%11---14%0.3---7%（一般在1-4%）

萬分之幾或更少

硫是石油中的有害雜質(zhì)，故含硫量常作為評(píng)價(jià)石油質(zhì)量的重要指標(biāo)。高硫石油：S>2%

含硫石油:2%>S>0.5%

低硫石油:S<0.5%

石油的元素組成與自然界有機(jī)物有明顯相似性親緣關(guān)系.

V、Ni含量及V/Ni可用于烴源巖有機(jī)相確定及油源對(duì)比.第3頁/共83頁第3頁/共84頁第一節(jié)石油組成和性質(zhì)（二）化合物組成（1）烷烴（Alkanes）-通式為CnH2n+2的飽和烴常PT下C1~4氣態(tài)，C5~16液態(tài)，C17+固態(tài)

分子中碳原子以單鍵相連成鏈狀無支鏈者稱正烷烴,有支鏈者稱異烷烴密度、熔點(diǎn)與沸點(diǎn)均隨相對(duì)分子量增加而升高相對(duì)密度小于1，幾乎不溶于水（氣態(tài)烴除外）1、烴類化合物（烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴）第4頁/共83頁第4頁/共84頁第5頁/共83頁第5頁/共84頁Isobutane(C4H10)Propane(C3H8)methane(CH4)甲烷異丁烷丙烷第6頁/共83頁第6頁/共84頁Heptane(C7H16)Pentane(C5H12)Isopentane(C5H12)

庚烷異戊烷

戊烷第7頁/共83頁第7頁/共84頁

碳原子以單鍵相連成環(huán)狀的飽和烴。

根據(jù)分子中的碳環(huán)數(shù)目，分單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)和多環(huán)烷烴。

石油中多為五員環(huán)和六員環(huán)（分別由5個(gè)和6個(gè)碳原子組成的環(huán)）。第一節(jié)石油組成和性質(zhì)（2）環(huán)烷烴（Naphthene）

密度、熔點(diǎn)與沸點(diǎn)均較碳原子數(shù)相同的烷烴高相對(duì)密度小于1第8頁/共83頁第8頁/共84頁環(huán)丙烷環(huán)戊烷環(huán)己烷第9頁/共83頁第9頁/共84頁（3）芳香烴（Aromatics）分子中含有苯環(huán)的烴類，屬不飽和烴。按結(jié)構(gòu)可分為單環(huán)芳烴（含一個(gè)苯環(huán)）多環(huán)芳烴（含兩個(gè)以上獨(dú)立苯環(huán)）稠環(huán)芳烴(含兩個(gè)以上苯環(huán),彼此通過共用兩個(gè)相鄰碳原子稠合而成）單環(huán)芳烴具特殊芳香味，有毒。第一節(jié)石油組成和性質(zhì)第10頁/共83頁第10頁/共84頁苯甲苯第11頁/共83頁第11頁/共84頁（1）含硫化合物石油中的硫以元素硫、硫化氫、硫醇、硫醚…等形式出現(xiàn)

石油中的硫主要來自有機(jī)物的蛋白質(zhì)和地層中的含硫酸鹽礦物如石膏等，故產(chǎn)于蒸發(fā)盆地的石油含硫量較高。

易形成H2S、H2SO4、H2SO3

等，對(duì)金屬管線設(shè)備造成腐蝕。

2、非烴化合物主要包括含硫、含氮、含氧化合物第一節(jié)石油組成和性質(zhì)第12頁/共83頁第12頁/共84頁非烴化合物

HydrogenSulphidethiophene(C4H4S)含硫化合物硫化氫噻吩第13頁/共83頁第13頁/共84頁corrosion第14頁/共83頁第14頁/共84頁（2）含氮化合物（Nitrogencompounds）含量一般萬分之幾－千分之幾金屬卟啉類化合物：石油有機(jī)成因證據(jù)之一（葉綠素血紅素）油源對(duì)比—V/Ni比值

（3）含氧化合物（Oxygencompounds）含量一般千分之幾石油酸中環(huán)烷酸最重要（水化學(xué)找油標(biāo)志）

（4）含硫、氮、氧的化合物膠質(zhì)、瀝青質(zhì)（resinandasphaltene）phenol苯酚（石炭酸）第一節(jié)石油組成和性質(zhì)第15頁/共83頁第15頁/共84頁瀝青質(zhì)：深褐至黑色，無定形固體第16頁/共83頁第16頁/共84頁Asphaltene

瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)分子的可能結(jié)構(gòu)第17頁/共83頁第17頁/共84頁（三）餾份組成（補(bǔ)充）（Fractions）

根據(jù)各餾份沸點(diǎn)不同進(jìn)行蒸餾區(qū)分（據(jù)潘鐘祥等，1986）

（蒸餾）餾分輕餾分中餾分重餾分石油氣汽油C5~11煤油C9~16柴油C13~23重瓦斯油潤(rùn)滑油渣油切割溫度℃＜3535-190190-260260-320320-360360-530＞530第18頁/共83頁第18頁/共84頁第19頁/共83頁第19頁/共84頁三.石油的物理性質(zhì)

由化學(xué)組成決定。（一）顏色（color）

淺黃色～黑，但深色石油居多。無色石油（四川黃瓜山、大港）可能與油氣運(yùn)移中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)被巖石吸附有關(guān)。石油的顏色主要取決于瀝青質(zhì)的含量。第20頁/共83頁第20頁/共84頁（二）相對(duì)密度相對(duì)密度：20℃的石油與4℃純水單位體積的重量比。D204d20℃：0.75～1.00。也有＞1.0者（伊朗、加州、墨西哥，我國(guó)孤島館陶組石油：0.93～1.026。前蘇聯(lián)蘇拉漢石油0.71）美國(guó)：API度（高者輕，低者重）（15.5℃時(shí)）1.0相當(dāng)于API度：10度；（15.5℃時(shí)）0.85相當(dāng)于API度：35度決定因素：1膠質(zhì)

瀝青質(zhì)含量；

2大分子烴類含量；

3溶解氣含量我國(guó)以

0.82-0.89居多（瀝青質(zhì)少，膠質(zhì)多，故粘度偏高，密度偏低）重油、輕質(zhì)油界線：國(guó)際—0.934；我國(guó)—0.92第21頁/共83頁第21頁/共84頁流動(dòng)性—產(chǎn)量，開發(fā)方式，管線運(yùn)輸決定因素：溫度、壓力、化學(xué)組成，溶解氣含量稀油：<100mPa.s稠油：>100mPa.s

普通稠油：100~10000mPa.s

特稠油：10000mPa.s~50000mPa.s

超稠油：>50000mPa.s

（四）熒光性（Fluorescence）紫外線照射下發(fā)出熒光的性質(zhì)。

多環(huán)芳烴及非烴引起發(fā)光，飽和烴則不發(fā)光。熒光分析（巖屑、薄片）發(fā)光強(qiáng)度與石油或?yàn)r青質(zhì)濃度有關(guān)。發(fā)光顏色依化合物不同而不同。

輕質(zhì)油：淺蘭色；膠質(zhì)多者：綠～黃；瀝青質(zhì)多者：褐色。

（三）粘度（Viscosity）0.5mPa.s以下～數(shù)十萬mPa.s。受溫度影響極大，壓力加大亦有增加。第22頁/共83頁第22頁/共84頁第23頁/共83頁第23頁/共84頁（五）旋光性當(dāng)偏光通過石油時(shí)，偏光面會(huì)旋轉(zhuǎn)一定角度，這種特性稱為旋光性。左旋物質(zhì)，右旋物質(zhì)；天然石油多為右旋。0.1度~幾十分。隨含油地層年代增長(zhǎng)而減小。（六）溶解性烴類難溶于水，易溶于氯仿，四氯化碳，苯，石油醚等有機(jī)溶劑。（七）導(dǎo)電性（Conductivity）高電阻率—電阻率測(cè)井

作為了解內(nèi)容第24頁/共83頁第24頁/共84頁四、天然氣天然氣（廣義）：天然存在于自然界的一切氣體。如：大氣、地表氣、沉積巖中的氣、宇宙氣、火山氣。天然氣（狹義）：指與油氣田有關(guān)的以烴類為主的可燃?xì)怏w。（一）天然氣的組成1.元素組成

CH為主，少量N+O+S。含量：C~65--80%H~12--20%2.化合物組成（1）烴類氣體

CH4（Methane）占80--90%

重?zé)N氣（C2-EthaneC3-PropaneC4-Butane）<10%干氣（drygas）：CH4>95%藍(lán)色火焰，少含汽油蒸汽。濕氣（wetgas）：含重?zé)N氣，黃色火焰。（2）非烴氣體

N2CO2H2S等，一般含量少，少數(shù)例外—脫硫處理：美國(guó)：本得隆起

二迭系砂巖氣藏

N2

達(dá)8.6%中國(guó)：廣東

三水盆地

砂頭峪氣田

CO2達(dá)99.5%河北趙蘭莊油氣田孔一段（地層含石膏）H2S達(dá)92%第25頁/共83頁第25頁/共84頁四、天然氣（二）天然氣的賦存形態(tài)（產(chǎn)狀）1．氣藏氣（干氣，貧氣）：烴類氣體單獨(dú)聚集成藏，不與石油伴生。C1一般大于95%，重?zé)N氣含量極少（1—4%）。N2為主的氣藏?cái)?shù)量＜10%，CO2或H2S為主的氣藏＜1%2．氣頂氣（濕氣，富氣）：與石油共存于油氣藏中，呈游離氣頂狀態(tài)的天然氣。重?zé)N氣含量可達(dá)百分之幾—幾十（僅次于甲烷）（gascap）3．溶解氣（dissolvedgas）：地層條件下溶解在石油和水中的氣體。----濕氣重?zé)N氣含量變化大：20—80%原始溶解氣油比變化大：幾—上千m3/m3水中溶解氣：0.0幾～5m3/m34．凝析氣（condensategas）：當(dāng)?shù)叵聹囟葔毫Τ^臨界條件后，液態(tài)烴逆蒸發(fā)形成凝析氣。----濕氣一般埋深較大（3千—4千米以下），采出過程中反凝析出凝析油。（新疆柯克亞）熱裂解生凝析氣其他：天然氣水合物水溶氣（新能源）第26頁/共83頁第26頁/共84頁四、天然氣（三）天然氣的物理性質(zhì)1．相對(duì)密度：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，單位體積天然氣與同體積空氣的重量比值。0.5~0.7。與分子量成正比。2．粘度：與化學(xué)組成及所處的溫度、壓力有關(guān)，0.012mPa.s。

分子量增加粘度減??；溫度、壓力增高，粘度增大。3．蒸氣壓力：氣體液化時(shí)所施加的最低壓力稱蒸氣壓力。分子量越小，蒸汽壓越大。4．溶解性：易溶于石油、較難溶于水（石油中的溶解度10倍于水），與溫度、壓力有關(guān)。5．熱值：每立方米天然氣燃燒時(shí)所發(fā)出的熱量。與重?zé)N含量有關(guān)。

熱值排序：煤<干氣<石油<濕氣<氫氣

第27頁/共83頁第27頁/共84頁五、油田水（補(bǔ)充）（一）、

油田水的概念及來源

1.油田水(廣義):油田區(qū)域內(nèi)或含油氣構(gòu)造內(nèi)的地下水包括油層水和非油層水

(上層下層夾層水)2.油田水(狹義):油田范圍內(nèi)直接與油層連通的地下水

邊水:油藏外邊緣以外，圍繞油藏分布的地下水底水:油藏外邊緣以內(nèi)，在下邊襯托油藏的地下水第28頁/共83頁第28頁/共84頁油田水的兩個(gè)主要來源：1.沉積水：在沉積物堆積過程中保存在其中的水。又稱原生水。

含鹽度和化學(xué)組成與沉積時(shí)的古海（湖）水的特征有密切關(guān)系，并受埋藏后的改造作用明顯影響。2.滲入水：滲入到地層中的大氣降雨及地表水。五、油田水第29頁/共83頁第29頁/共84頁五、油田水（二）、

油田水的化學(xué)組成無機(jī)組分(占絕大部分）有機(jī)組分（含量一般很小）基本以離子形式存在Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-CO32-烴類氣體苯甲苯環(huán)烷酸酚（找油的重要水化學(xué)標(biāo)志）鋇緦銨溴

碘硼…第30頁/共83頁第30頁/共84頁Alberta盆地Nisku地層水中的苯苯的濃度(ppm)距生產(chǎn)井區(qū)的距離(英里)第31頁/共83頁第31頁/共84頁未發(fā)現(xiàn)的油探井地層水中可檢測(cè)到的苯和甲苯利用水化學(xué)方法直接找油第32頁/共83頁第32頁/共84頁五、油田水單位體積水中各種離子的總含量稱水的礦化度。

用mg/L或ppm表示(ppm-重量百萬分?jǐn)?shù);1ppm=百萬分之一)

換算:mg/L=ppm/水的密度（三）、油田水的礦化度油田水通常以高礦化度為特征(數(shù)萬-數(shù)十萬ppm)地表河水/湖水多為淡水(數(shù)百ppm)海水的平均礦化度為35000ppm

礦化度資料可用于研究油氣藏保存條件及圈定有利的油氣聚集區(qū)域油田水的礦化度常隨深度增加而增大第33頁/共83頁第33頁/共84頁地層水礦化度隨深度的增大而增高（據(jù)Dickey，1979）（美國(guó)俄克拉荷馬州賓夕法尼亞系Cherokee砂巖）第34頁/共83頁第34頁/共84頁五、油田水油田水是天然水的一部分。人們常根據(jù)水中離子的組合及其比例將水分成不同類型。目前應(yīng)用較廣的是蘇林（1946）提出的分類方案。根據(jù)這一方案，天然水可分為四種基本水型：

（四）、

油田水的類型第35頁/共83頁第35頁/共84頁硫酸鈉型(Na2SO4)重碳酸鈉型(NaHCO3)氯化鎂型(MgCl2)氯化鈣型(CaCl2)地表水原生水水型濃度(meq%)比NaNa-ClCl-NaClSO4Mg>1<1<0>1>1<0<1<0<1<1<0>1蘇林分類的主要水型（據(jù)Dickey，1986）第36頁/共83頁第36頁/共84頁五油田水油田水的水型以氯化鈣型為主，其次為重碳酸鈉型，而硫酸鈉型和氯化鎂型較為罕見。第37頁/共83頁第37頁/共84頁五油田水（五）、油田水的物理性質(zhì)（一）比重：一般>1。礦化度越高，比重越大。（二）顏色：一般不透明而呈渾濁狀；并常帶有顏色。（三）溴味：常具汽油味或煤油味，有咸味、苦味、腐臭味（含H2S時(shí)）。（四）導(dǎo)電性：因含多種離子而導(dǎo)電。礦化度越高，導(dǎo)電性越好。

（

用途：電測(cè)井解釋油氣水層）第38頁/共83頁第38頁/共84頁第二節(jié)油氣生成現(xiàn)代油氣生成理論認(rèn)為:

保存在沉積物中的有機(jī)質(zhì)在不斷埋深的過程中,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)化成石油和天然氣。第39頁/共83頁第39頁/共84頁一、油氣成因無機(jī)說和有機(jī)說兩大學(xué)派：

有機(jī)成油說—生物有機(jī)質(zhì)在沉積成巖過程中演化而成的。

無機(jī)成油說—無機(jī)物合成的，來源于地球內(nèi)部或宇宙中的C、H元素。（一）無機(jī)說（碳化物說，宇宙說，巖漿說）（二）有機(jī)說

1.早成說：沉積有機(jī)質(zhì)在成巖作用早期（溫度不高，細(xì)菌作用明顯）生成的石油。

2.晚成說：沉積有機(jī)質(zhì)在成巖作用晚期，由不溶有機(jī)質(zhì)（干酪根）在溫度作用下生成的。

--干酪根生油說

第40頁/共83頁第40頁/共84頁二、石油有機(jī)成因說的證據(jù)

1.沉積巖中的油氣田：占99.9%，海相沉積，陸相沉積。2.油氣的地質(zhì)年代分布與有機(jī)質(zhì)分布狀況吻合（煤、油頁巖等）；3.近代的海、湖相沉積中發(fā)現(xiàn)了有機(jī)質(zhì)向油氣的轉(zhuǎn)化的過程.(smith,1954,諾貝爾獎(jiǎng)）4.油氣化學(xué)成分的復(fù)雜多樣性及C/H比值（5.9—8.5%之間）的大致一致性與生物有機(jī)質(zhì)相關(guān)性好5．已知油氣層溫度大多＜100℃，極少超過140℃，說明低溫生成；6．石油中金屬卟啉類化合物，異戊間二烯型烷烴類，旋光性與生物成因密切相關(guān)；7．上新世至更新世地層發(fā)現(xiàn)商業(yè)油藏，說明生成石油并聚集成藏的時(shí)間大約不到一百萬年?！拔êＯ嗌驼摗?---陸相生油（我國(guó)，潘鐘祥，1941）70年代初，法國(guó)Tissot干酪根熱降解生烴演化模式（晚期生烴學(xué)說）“未熟—低熟”石油的存在煤成烴理論（60年代以來）第41頁/共83頁第41頁/共84頁三生成油氣的原始物質(zhì)（一）、沉積有機(jī)質(zhì)及其來源

原始來源：活的有機(jī)體及其在生命活動(dòng)中的代謝產(chǎn)物（分泌物、排泄物）。

水生低等生物（尤其是藻類）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)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)第42頁/共83頁第42頁/共84頁生物體的組成（干重%）植物蛋白質(zhì)碳水化合物脂類木質(zhì)素云杉木166429橡樹葉652537針?biāo)扇~8472817浮游植物2366110硅藻296380石松孢子842500動(dòng)物浮游動(dòng)物6022180撓足類6525100牡蠣5533120高等無脊椎動(dòng)物7020100(據(jù)Hunt,1996)第43頁/共83頁第43頁/共84頁物質(zhì)CHSNO碳水化合物44650木質(zhì)素6350.10.331.6蛋白質(zhì)53711722脂類761212石油851310.50.5天然有機(jī)物質(zhì)的平均化學(xué)組成(重量%)(據(jù)Hunt,1996)各類有機(jī)物質(zhì)的C/N+S+O原子比:碳水化合物~1:1蛋白質(zhì)~3:1脂類~10:1第44頁/共83頁第44頁/共84頁保存下來的生物有機(jī)質(zhì)平均僅為其原始產(chǎn)量的0.8%左右氧化分解生化分解生物吞食有機(jī)質(zhì)的沉積第45頁/共83頁第45頁/共84頁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

生物產(chǎn)率控制因素包括: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。具有較高生物產(chǎn)率的環(huán)境：淺海（生物死亡營(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)第46頁/共83頁第46頁/共84頁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

生物產(chǎn)率控制因素包括: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。具有較高生物產(chǎn)率的環(huán)境：淺海（生物死亡營(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)

保存條件控制因素包括:氧化作用強(qiáng)度、有機(jī)質(zhì)的類型、沉積物的堆積速度第47頁/共83頁第47頁/共84頁生成油氣的原始物質(zhì)缺氧帶（Anoxiczone）：溶解氧含量<0.2mL/L

(僅厭氧菌能存活)充氧帶（Oxiczone）：溶解氧含量>0.5mL/L

(喜氧菌)第48頁/共83頁第48頁/共84頁密度分層乏氧的底水滯水盆地(湖泊)第49頁/共83頁第49頁/共84頁密度分層表層水流入或流出乏氧的水淺障壁盆地(水深>~200m)第50頁/共83頁第50頁/共84頁

沉積速度（厘米/千年）沉積速度與有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系第51頁/共83頁第51頁/共84頁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

生物產(chǎn)率控制因素包括: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。具有較高生物產(chǎn)率的環(huán)境：淺海（生物死亡營(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)

保存條件控制因素包括:氧化作用強(qiáng)度、有機(jī)質(zhì)的類型、沉積物的堆積速度

稀釋作用第52頁/共83頁第52頁/共84頁

沉積物堆積速度（米/百萬年）過快速堆積造成的“稀釋作用”第53頁/共83頁第53頁/共84頁（三）沉積有機(jī)質(zhì)中的干酪根1干酪根（Kerogen）Kerogen：泛指現(xiàn)代沉積物和古代沉積巖中不溶于一般有機(jī)溶劑的沉積有機(jī)質(zhì)。常溫常壓下不溶于有機(jī)溶劑的固體有機(jī)質(zhì)，但在熱解或加氫分解產(chǎn)生烴類物質(zhì)。Hunt（1979）：沉積巖中所有不溶于非氧化性的酸、堿和非極性溶劑的分散有機(jī)質(zhì)。巖石中可溶于有機(jī)溶劑的部分—稱瀝青（bitumen）。第54頁/共83頁第54頁/共84頁2元素組成

C為主，H、O次之，少量S、N等。C：H：O：N—77：7：11：2成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子聚合物。占沉積有機(jī)質(zhì)的80-90%±。細(xì)軟粉末，暗棕到黑色。第55頁/共83頁第55頁/共84頁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1,000倍和非儲(chǔ)集巖巖石中分散天然瀝青的50倍（Hunt，1972；Tissot＆Welte，1978）。

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)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。第56頁/共83頁第56頁/共84頁3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)核被橋鍵和官能團(tuán)連接而成。

4類型（化學(xué)分類）由CHO含量組成不同，可分為三類：第57頁/共83頁第57頁/共84頁Ⅰ型干酪根Ⅲ型干酪根Ⅱ型干酪根我國(guó)陸相盆地統(tǒng)計(jì)(王鐵冠)：Ⅰ型干酪根占22.9%，Ⅱ型干酪根占48.5%，Ⅲ型干酪根占28.6%。

單細(xì)胞藻類（海藻）殘?bào)w組成，富含脂類化合物，H/C高，O/C低，含大量脂肪族烴結(jié)構(gòu)（鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)為主），少環(huán)芳烴和含氧官能團(tuán)，生成液態(tài)石油潛力大，油頁巖屬此類。典型腐泥質(zhì)類型（sapropelic）。最大轉(zhuǎn)化率80％。

Ⅲ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，H/C低，O/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)。典型腐殖質(zhì)類型（humic）。最大轉(zhuǎn)化率30％。

介于Ⅰ、Ⅲ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（liptimitic）。第58頁/共83頁第58頁/共84頁

第59頁/共83頁第59頁/共84頁四生油條件沉積有機(jī)質(zhì)向油氣演化的過程是有機(jī)質(zhì)不斷的去氧、加氫、富集碳的過程。第60頁/共83頁第60頁/共84頁（一）、油氣生成的巖相古地理?xiàng)l件形成沉積有機(jī)質(zhì)的主要場(chǎng)所是海洋、湖泊。

A.海洋環(huán)境

1.淺海大陸架2.三角洲地區(qū)3.海灣和瀉湖是浮游生物最發(fā)育的海洋環(huán)境。水體寧靜，水深不超過200米，陽光充足，溫度適宜,因此是生物繁衍最有利的地區(qū)，保存好。

是海洋和陸地交匯的地區(qū)。原地生長(zhǎng)的海生生物發(fā)育，河流搬運(yùn)來自陸地，陸源有機(jī)質(zhì)豐富，故生油母質(zhì)非常充足。

由于群島、半島、堤壩或生物礁的阻止，使其與海洋隔離，含氧海水不易進(jìn)入，形成封閉、半封閉環(huán)境，對(duì)沉積有機(jī)質(zhì)的形成、保存有利，如：三大灣（波斯灣、墨西哥灣、馬拉開波湖）。

第61頁/共83頁第61頁/共84頁（一）、油氣生成的巖相古地理?xiàng)l件形成沉積有機(jī)質(zhì)的主要場(chǎng)所是海洋、湖泊。

B.大陸環(huán)境

湖泊（lacustrine）中，深水湖相--半深水湖相是陸相盆地中油氣生成最有利的地區(qū)。特別是近海深水湖盆更是最有利的生油坳陷。

1匯聚周圍河流帶來的大量有機(jī)質(zhì)，增加湖泊營(yíng)養(yǎng)和有機(jī)質(zhì)數(shù)量；

2有一定深度的穩(wěn)定水體，提供水生生物繁殖發(fā)育條件（浮游生物和藻類繁盛）。如我國(guó)陸相沉積盆地：準(zhǔn)噶爾盆地（晚二疊世）、陜甘寧盆地（晚三疊世）、松遼盆地（早白堊世）、渤海灣盆地（早第三紀(jì)）、柴達(dá)木盆地（早第三紀(jì)）（二）古氣候條件溫暖潮濕的氣候有利于生物繁殖和發(fā)育，是油氣生成的有利外界條件之一。第62頁/共83頁第62頁/共84頁細(xì)菌、溫度、時(shí)間、催化劑、放射性。

1細(xì)菌包括：喜氧細(xì)菌通氧細(xì)菌厭氧細(xì)菌（三）促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素在隔氧條件下，有機(jī)質(zhì)的大分子被分解，ONS被分離，使CH富集—有機(jī)化合物—分解、聚合—穩(wěn)定干酪根，伴有部分甲烷、CO2、H2，H2S

在早期階段作用顯著。

第63頁/共83頁第63頁/共84頁2溫度與時(shí)間埋藏加大，地溫增高，沉積有機(jī)質(zhì)—熱分解—石油（最有效、最持久的作用因素）1作用機(jī)理兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：（1）頁巖中的不溶有機(jī)質(zhì)（干酪根）--加熱—烴類產(chǎn)物（低分子烷烴）；（2）現(xiàn)代海洋沉積物的干酪根—加熱—揮發(fā)性產(chǎn)物，液態(tài)、固態(tài)產(chǎn)物結(jié)論：（1）不溶有機(jī)質(zhì)—熱力作用—烴類；（2）隨溫度增加，其產(chǎn)物有規(guī)律變化，T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。

（三）促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的因素第64頁/共83頁第64頁/共84頁表明：lnt與1/T呈直線關(guān)系，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)系。

故，地溫梯度高的沉積盆地，油氣資源較豐富。松遼盆地3.1~4.8℃/100m；加瓦爾油田（中東）5.1℃/100m—世界第一大油田。

生油門限：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)化成石油的溫度，或稱成熟溫度。達(dá)到門限溫度的深度叫成熟點(diǎn)。生油窗：主要生油期一般地，50~120℃作為石油門限溫度范圍。（60-65居多）

第65頁/共83頁第65頁/共84頁不同沉積盆地，不同層位，生油門限溫度不同。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。溫度是轉(zhuǎn)化過程的決定作用。

第66頁/共83頁第66頁/共84頁第67頁/共83頁第67頁/共84頁3催化劑（Catalyst）

一定的促進(jìn)作用，加快化學(xué)反應(yīng)。破壞原始結(jié)構(gòu)，分子重新分布—穩(wěn)定的烴類物質(zhì)

（1）粘土礦物（吸附性）：蒙脫石比表面大，催化能力最強(qiáng)；伊利石次之；高嶺石最弱；（2）酵母素：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。4放射性（Radioactivity）

UThK放射性元素，粘土巖（泥、頁巖）、碳酸鹽巖中有一定的富集。作用：不斷提供游離氫的來源。

總結(jié)：

1細(xì)菌的作用主要發(fā)生在沉積物埋藏不深、溫度不是很高的情況下；

2放射性作用不斷提供游離氫的來源，但并非必要；

3溫度與催化劑在成油過程中起著重要作用，溫度與時(shí)間互為補(bǔ)償。

第68頁/共83頁第68頁/共84頁五有機(jī)質(zhì)演化與成烴模式

1、生物化學(xué)生氣階段

深度：<數(shù)百米~1500m，溫度：10~60℃。生物化學(xué)氣（biogenicgas），干氣，淺層氣藏。始于有機(jī)質(zhì)沉積之初，與沉積物的成巖作用（diagenesis）階段相當(dāng)，以細(xì)菌（厭氧細(xì)菌）活動(dòng)為主，在還原環(huán)境中，沉積有機(jī)質(zhì)被部分分解，可產(chǎn)生CO2、CH4、NH3、H2S、H2O等。

從生物有機(jī)質(zhì)-干酪根形成過程示意圖第69頁/共83頁第69頁/共84頁五有機(jī)質(zhì)演化與成烴模式

2、熱催化生油氣階段（Thermaldegradation）

深度：1500~4000m，溫度：60-180℃。細(xì)菌作用減弱，主要因素是地?zé)岽呋饔?。主要是干酪根在溫度、壓力與粘土催化劑的共同作用下大量生成油氣，故又稱“生油窗”。右圖說明：有機(jī)質(zhì)各組成隨深度的變化

(據(jù)B.Durand,1980)

1-CO2+H2O;2-油;3-濕氣;4-甲烷;5-膠質(zhì)+瀝青質(zhì);6-不溶于有機(jī)溶劑的有機(jī)質(zhì);7-可溶于堿的有機(jī)質(zhì);8-可溶于酸的有機(jī)質(zhì);虛線表示這些組成可能疊置第70頁/共83頁第70頁/共84頁3、熱裂解生凝析氣階段（Thermalcracking）

深度：4000-7000m，溫度：180-250℃。溫度逐漸超過烴類物質(zhì)的臨界溫度，已生成的烴類物質(zhì)出現(xiàn)熱裂解，產(chǎn)物以凝析氣為主并伴有輕質(zhì)油，早期有一定數(shù)量的液態(tài)烴生成，以后則主要是生成氣態(tài)烴。

4、深部高溫生氣階段深度：>6000-7000m，溫度：>250℃。進(jìn)入變生作用（metagenesis）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)變成最穩(wěn)定的甲烷，以及碳質(zhì)殘?jiān)ㄌ紴r青或石墨）。五有機(jī)質(zhì)演化與成烴模式

第71頁/共83頁第71頁/共84頁說明：不同沉積盆地，不一定全經(jīng)歷上述四個(gè)階段。不同學(xué)者的劃分結(jié)果，但大致相同。作為母巖埋深函數(shù)的烴類形成的一般模式

(據(jù)Tissot等，1974)第72頁/共83頁第72頁/共84頁第三節(jié)生油巖與生油層

烴源巖（sourcerock）：（又稱生油巖）曾經(jīng)生成并排出足以形成工業(yè)數(shù)量油氣的巖石。（Hunt1979

）(有效烴源巖)張厚福：能夠生成石油和天然氣的巖石。

生油層：由生油巖組成的地層。

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與其間非生油層的組合，稱生油層系。

生油區(qū)(油/氣源區(qū))：盆地內(nèi)生油層系分布的區(qū)域。

第73頁/共83頁第73頁/共84頁一生油巖的巖石類型及特征

1粘土巖類生油層

1）巖類：泥巖（mudstone）、頁巖（shale）、粘土巖（clayrock）

2）特征：（1）顏色較暗，以灰色、灰黑色、灰綠色為主（有機(jī)質(zhì)豐富）。

（2）生物化石豐富，沉積環(huán)境安靜、缺氧，水體穩(wěn)定。（3）富含分散狀原生黃鐵礦，水平層理。

2碳酸鹽巖類生油層（carbonaterock）

1）巖類：石灰?guī)r（limestone），生物灰?guī)r（biosparite），泥灰?guī)r（micrite）。

2）特征：（1）巖性主要為低能環(huán)境下形成的隱晶－粉晶灰?guī)r。（2）顏色較深，多為灰色、深灰色、褐灰色。（3）含生物化石豐富，含原生黃鐵礦。

第三節(jié)生油巖與生油層

第74頁/共83頁第74頁/共84頁第三節(jié)生油巖與生油層

第75頁/共83頁第75頁/共84頁二、烴源巖的地球化學(xué)指標(biāo)

1有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)

1)總有機(jī)碳（TotalOrganicCarbon－TOC）：?jiǎn)挝恢亓康母蓭r石中有機(jī)碳的重量百分?jǐn)?shù)。（也稱殘余/剩余有機(jī)碳)?？勺鳛楹Y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：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。第三節(jié)生油巖與生油層

烴源巖的TOC下限:0.5%

好的烴源巖TOC>1-2%第76頁/共83頁第76頁/共84頁2、有機(jī)質(zhì)的成熟度指標(biāo)（補(bǔ)充）

成熟度表示沉積有機(jī)質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化的熱演化程度。

1）鏡質(zhì)體反射率（Ｒo）—Vitrinitereflectance第三節(jié)烴源巖及生油層鏡質(zhì)體:富氫的顯微組分;干酪根的基本成分為鏡質(zhì)體碎片和非晶質(zhì)有機(jī)物。Ro與有機(jī)質(zhì)演化的階段之間存在以下對(duì)應(yīng)關(guān)系：未成熟階段Ro<0.5%成熟階段主生油帶Ro<1.3%