干酪根演化規(guī)律

演示文稿干酪根演化規(guī)律現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一干酪根演化規(guī)律現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一

以上分析得出兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

有機(jī)質(zhì)含量變化、干酪根結(jié)構(gòu)變化及生成烴類(lèi)組成的變化說(shuō)明油氣生成具有階段性，從而提出生油門(mén)限，門(mén)限溫度和成熟度等概念，為找油找氣提供深度和溫度的范圍。

成油門(mén)限值--有機(jī)質(zhì)開(kāi)始大量向石油轉(zhuǎn)化的溫度稱(chēng)成油門(mén)限溫度，相應(yīng)的深度為成油門(mén)限深度。不同盆地門(mén)限值不同。不同演化階段產(chǎn)物不同低成熟油氣（早期）、成熟階段油氣和高過(guò)成熟階段的油氣現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一不同類(lèi)型有機(jī)質(zhì)生烴演化模式圖

生油上限生油下限（凝析油氣）生油高峰：Ro=1.0%，伴生氣凝析油氣：Ro=1.3%，凝析氣生烴高峰：Ro=1.0%，油氣并存I型

III型現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一

綜合以上各種分析手段所獲得的大量資料可以看到，隨深度（溫度、時(shí)間）的增加，干酪根經(jīng)歷了地球化學(xué)的演化過(guò)程，這個(gè)過(guò)程可分為三個(gè)階段：（1）成巖階段：剛形成的年輕干酪根結(jié)構(gòu)松散、芳香片排列無(wú)序，縮聚程度低，故鏡質(zhì)體反射率低，小于0.5％，顏色較淺，熒光強(qiáng)。含氧高，O/C原子比大，相應(yīng)于C＝O的紅外吸收峰（1710cm-1）明顯。隨著演化，O/C原子比迅速下降。該階段主要以脫氧為特征。（2）深成階段：隨埋深和溫度升高，鏡質(zhì)體反射率增大，Ro0.5—2.0％，干酪根開(kāi)始降解，伴隨著大量烴類(lèi)的生成，H/C原子比迅速下降，相應(yīng)于CH3、CH2的紅外譜帶減弱，干酪根顏色由于芳核的縮合而發(fā)生明顯的變化，逐漸變深，熒光減弱。該階段以主要以脫氫為特征?，F(xiàn)在是6頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一（3）準(zhǔn)變質(zhì)階段

溫度繼續(xù)升高，鏡質(zhì)體反射率繼續(xù)增大，Ro>2.0％，殘留的干酪根中僅含少量短烷基鏈。H/C和O/C原子比均降到最低值，紅外光譜中只有與芳核結(jié)構(gòu)有關(guān)的譜帶。干酪根顏色變?yōu)楹谏瑹晒庀?，芳香片層排列定向，干酪根形成了愈?lái)愈穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。該階段以富碳、縮聚為特征?，F(xiàn)在是7頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一演化階段性及各演化階段的生成的烴類(lèi)特征成巖階段：干酪根結(jié)構(gòu)松散，芳香片排列無(wú)序，縮合程度低，Ro低于0.5%，含O高，O/C大，C=O的IR吸收峰（1710cm-1）隨演化程度增高而降低；此階段為脫氧，產(chǎn)物：H2S，H2O，CH4；

深成階段：干酪根開(kāi)始裂解，H/C速降低，大量排烴，RO到1.0%，熱失重明顯，產(chǎn)物主要是烴類(lèi)（油氣），是生烴主要階段；

準(zhǔn)變質(zhì)階段：殘余干酪根中僅含少量短烷基側(cè)鏈，H/C、O/C比值均到最低值，RO2.0%，芳香片定向排列，產(chǎn)物主要甲烷和殘?zhí)肌，F(xiàn)在是8頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一一、油氣生成模式及各演化階段的產(chǎn)物

以II型干酪根為例（Tissotand

Welte，1974）第三節(jié)油氣生成模式

現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一

油氣生烴模式(干酪根降解成油理論)基本觀點(diǎn)各演化階段的產(chǎn)物現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一生烴模式（分三個(gè)階段）

1.生物甲烷氣階段——成巖階段

Ro<0.5％～0.7％為成巖階段，有機(jī)質(zhì)未成熟。特點(diǎn)：有機(jī)質(zhì)未成熟（未大量轉(zhuǎn)化為烴類(lèi)）低溫、低壓微生物作用為主主要產(chǎn)物

形成甲烷和低成熟油（干酪根中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的最先脫落下來(lái)），在有利的保存條件下可形成生物氣藏和一定量低熟油（富含膠質(zhì)和瀝青質(zhì)）

。

原始的干酪根組成取決于有機(jī)質(zhì)的類(lèi)型及細(xì)菌改造的程度，在成巖階段后期雜原子鍵斷裂，形成CO2和H2O以及一些高分子量的雜原子化合物，如膠質(zhì)、瀝青質(zhì)。成巖階段后期也可形成一些非生物成因的熱降解天然氣及未成熟油。以上得出：油氣演化存在階段性，不同演化階段的產(chǎn)物不同現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一2

石油形成階段0.5％～0.7％<Ro<1.0％～1.3％（1）生油主帶：

隨著溫度持續(xù)上升，有機(jī)質(zhì)開(kāi)始成熟，當(dāng)達(dá)到門(mén)限值時(shí)，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，這是生油的主要階段。

產(chǎn)物：液態(tài)石油和伴生氣，形成油藏（2）凝析油和濕氣帶：

在高溫下C—C鍵斷裂更快，剩余的干酪根和已經(jīng)形成的重?zé)N繼續(xù)熱裂解，輕烴（C1—C8）比例迅速增加。產(chǎn)物：凝析油和凝析氣

在地層溫度和壓力超過(guò)烴類(lèi)相態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界值時(shí)，這些輕質(zhì)烴就會(huì)發(fā)生逆蒸發(fā)，反溶解于氣態(tài)烴中，形成凝析氣和更富含氣態(tài)烴的濕氣。這是高成熟階段，凝析油也主要形成于該階段。

現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一3、熱裂解甲烷氣階段——準(zhǔn)變質(zhì)階段

Ro

2％為深成階段后期，有機(jī)質(zhì)為高成熟

經(jīng)過(guò)上述的深成階段，干酪根上絕大部分可以斷裂的側(cè)鏈和基團(tuán)基本消失，已不再具有形成長(zhǎng)鏈液態(tài)烴的能力。殘余的少量烷基鏈，尤其是已經(jīng)形成的輕質(zhì)液態(tài)烴在高溫下繼續(xù)裂解形成大量的最穩(wěn)定的甲烷。干酪根的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步縮聚形成富碳的殘余物質(zhì)。因此，該階段也稱(chēng)為干氣階段。

特點(diǎn)：

（1）干酪根已達(dá)過(guò)成熟，可裂解部分消失，烴類(lèi)裂解為主；（2）產(chǎn)物：甲烷氣現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一二、陸相生油巖的生烴模式

干酪根晚期降解成油理論的局限性上述的生烴模式是真對(duì)I型和II型干酪根。對(duì)于III型干酪根，尤其是富含樹(shù)脂體的陸相有機(jī)質(zhì)，Ro為0.4%時(shí)即可生油，這種油富含環(huán)烷烴的輕質(zhì)油?，F(xiàn)在是14頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一

注意兩點(diǎn)（兩個(gè)特例）：

a:碳酸鹽源巖由于缺乏粘土礦物，其生烴演化存在遲緩效應(yīng)。如四川盆地川西北雷口坡組一段的RO為1.65%，而凝析油含量為1000克/m3，油存在的死亡線RO在2.0%以后。

b:對(duì)于陸相煤系有機(jī)質(zhì)，特別是富含樹(shù)脂體的有機(jī)質(zhì)，加拿大地球化學(xué)家Snowdom(1985)也提出其生烴模式。印度尼西亞庫(kù)特盆地馬哈坎三角洲、澳大利亞的吉普斯蘭盆地煤系地層RO在0.4%，生成富含環(huán)烷烴的凝析油，其生烴母質(zhì)主要是樹(shù)脂體?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一

碳酸鹽源巖的生烴機(jī)制與泥頁(yè)巖存在一些差異，由于碳酸鹽源巖缺乏粘土礦物，生烴演化存在遲緩效應(yīng)。生油高峰期滯后于泥頁(yè)巖，這些是干酪根晚期降解理論的局限性，Snowdom生烴模式是干酪根晚期降解理論的發(fā)展與完善。

現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一

生油上限生油下限（凝析油氣）生油高峰：Ro=1.0%，伴生氣凝析油氣：Ro=1.3%，凝析氣生烴高峰：Ro=0.8~1.0%，油氣并存I型和II型

III型過(guò)成程過(guò)成熟

（1）油氣的生成具有階段性，分成熟、高成熟和過(guò)成熟三個(gè)階段，各個(gè)階段油氣地球化學(xué)特征不同。根據(jù)儲(chǔ)層油氣特征確定捕獲的階段性。（2）正常油及輕質(zhì)油與濕氣伴生（3）III型有機(jī)質(zhì)RO1.5%以后進(jìn)入干氣生成階段不同類(lèi)型有機(jī)質(zhì)演化模式現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一一、影響油氣生成的主要因素1、阿侖尼烏斯方程干酪根生成烴類(lèi)符合化學(xué)動(dòng)力學(xué)的一級(jí)反應(yīng)，用阿侖尼烏斯方程描述(用該公式可描述干酪根油氣生成過(guò)程)。第四節(jié)油氣生成模式式中K——反應(yīng)速率常數(shù)；

A——頻率因子；

E——活化能；

R——?dú)怏w常數(shù)；

T——反應(yīng)時(shí)絕對(duì)溫度現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一

在油氣生成過(guò)程中，時(shí)間和溫度存在著補(bǔ)償關(guān)系，因此門(mén)限溫度不僅取決于古地溫，還取決于烴源巖的地質(zhì)時(shí)代即該溫度下的時(shí)間間隔。當(dāng)干酪根類(lèi)型相同時(shí)，烴源巖時(shí)代越新，門(mén)限溫度就越高，反之，烴源巖層越老，其門(mén)限溫度就越低。但是時(shí)間和溫度的作用并不完全相同，溫度對(duì)有機(jī)質(zhì)的熱演化起主導(dǎo)作用，反應(yīng)速率與溫度成指數(shù)關(guān)系，與時(shí)間成線性關(guān)系。也就是說(shuō)，溫度增加10℃，時(shí)間需增加一倍才是等效的。

上述公式適用于連續(xù)沉降且均勻沉積的盆地，有機(jī)質(zhì)的受熱史與地層的埋藏史有關(guān)，只有二者結(jié)合，才能算出總成熟度效應(yīng)?，F(xiàn)在是20頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一不同盆地中烴和非烴的生成與埋藏深度的關(guān)系

(Tissot,1984)現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一中國(guó)各地質(zhì)時(shí)代生油巖有代表性的烴轉(zhuǎn)化率曲線(黃第藩,1991)現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一2、影響油氣生成的主要因素（1）溫度是油氣生成的主要控制因素隨著埋藏深度增加，溫度增加。大量實(shí)驗(yàn)和野外觀察表明：對(duì)沉積巖中的干酪根加熱后，才能生成石油；低溫下，干酪根生成液態(tài)烴和揮發(fā)組分量少，只有達(dá)到一定溫度，才能大量生成，隨著溫度再增高，生成液態(tài)烴的量減少，主要是生氣。烴含量隨深度變化不同階段不一樣，低溫下速度慢，到一定溫度快?，F(xiàn)在是23頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一

文圖拉和洛杉機(jī)兩個(gè)盆地中新統(tǒng)生油巖，發(fā)現(xiàn)它們分別在3600米和2400米深處出現(xiàn)烴/C有機(jī)比值的明顯增大。兩個(gè)盆地的地溫梯度不同：文圖拉盆地為2.66℃/100米，洛杉礬盆地為3.91℃/100米，烴/C有比值明顯增大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)深度也不同（亦即上覆層的厚度和壓力不同），但轉(zhuǎn)折點(diǎn)的溫度卻都是115℃左右。這就證明：油氣的生成主要取決于溫度，而上覆層的壓力作用并不大?，F(xiàn)在是24頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一門(mén)限溫度：有機(jī)質(zhì)開(kāi)始大量轉(zhuǎn)化成石油的溫度。達(dá)到門(mén)限溫度的深度叫成熟點(diǎn)。一般地，50~120℃作為石油門(mén)限溫度范圍。不同沉積盆地，不同層位，門(mén)限溫度不同。與有機(jī)質(zhì)類(lèi)型、埋藏時(shí)間有關(guān)。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）但是，不是溫度越高越好。太高，石油裂解成氣態(tài)烴；太低，生油速度太慢?，F(xiàn)在是25頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一

3不同類(lèi)型干酪根活化能不同，進(jìn)入生烴溫度不同干酪根開(kāi)始大量裂解成油只有在地殼中提供的熱能達(dá)到反應(yīng)所需的活化能時(shí)才能發(fā)生，一般干酪根開(kāi)始裂解的活化能為（11～15）×4184J/mol。所以只有當(dāng)埋深和地溫超過(guò)門(mén)限值，才會(huì)有大量石油生成。

不同類(lèi)型干酪根具有不同的鍵組合，裂解反應(yīng)需要不同的活化能，因而不同類(lèi)型干酪根生油門(mén)限不同。I型干酪根因以脂肪族結(jié)構(gòu)為主，雜原子鍵少，故活化能分布中對(duì)應(yīng)于弱鍵的低值少，大部分值在70×4184J/mol附近，相應(yīng)于C—C鍵斷裂所需的活化能。所以，它要求較高的門(mén)限溫度。而且，在高溫下，反應(yīng)速率迅速增長(zhǎng)，生烴量很快上升到峰值。E（4184J/mol）現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有28頁(yè)\編輯于星期一

II型干酪根活化能分布較寬，由于雜原子鍵較多，活化能值較I型低，峰值為50×4184J/mol