石油與天然氣地質(zhì)學(xué)-第2章_現(xiàn)代油氣成因理論ppt課件

1、第二章 現(xiàn)代油氣成因理論本章重點：石油和天然氣的成因?qū)W說；有機成因早期成油說和晚期成油說；生成油氣的原始物質(zhì)；有機質(zhì)轉(zhuǎn)化成油氣條件和因素及演化規(guī)律。油氣生成的地質(zhì)環(huán)境；特別鑒別烴源巖常用地球化學(xué)指標(biāo)及評價。 第一節(jié) 油氣石油成因理論發(fā)展概況 石油、天然氣成因，作為找油、找氣工作的基礎(chǔ)，具有很重要的指導(dǎo)意義。 石油、天然氣只有生成后，才有運移、聚集、保管、破壞等石油地質(zhì)事件發(fā)生，無油氣源一切都無意義。 對油氣成因，現(xiàn)已提出了多種假說，之所以出現(xiàn)各種假說，其復(fù)雜性在于： 1.物態(tài)上，油氣都是流體，易于流動，現(xiàn)找到它們的地方，往往并不是它們生成的場所，2.化學(xué)上，油氣通過運移，其性質(zhì)、原始組分發(fā)生變

2、化，現(xiàn)在組成，并不代表其原始面貌；3.對油、氣同原始母質(zhì)之間過渡形式短乏明確認識(儀器、設(shè)備、模擬條件有的無法達到)。 實際上，油氣生成不能脫離周圍地質(zhì)條件，爭論的焦點是原始物質(zhì)和轉(zhuǎn)化條件等問題。油氣成因基本歸為無機和有機兩大不同派別。 總結(jié)勘探、開采經(jīng)驗，結(jié)合近代物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)及地質(zhì)學(xué)等基礎(chǔ)理論科學(xué)，為有機說提供了充分證據(jù)，且形成了相當(dāng)完整的體系，從而被絕大多數(shù)人所接受。 有機成因理論形成后，爭論油氣是成巖早期或晚期形成的問題。通過大量研究，晚期成油說得到大部分人的擁護。 目前，特別是我國，基本是以有機成因晚期成油學(xué)說觀點進行石油地質(zhì)學(xué)研究和勘探開發(fā)的。現(xiàn)有人提出，成油的過程是多次的，

3、即早期也有，晚期也有。應(yīng)該說，晚期是主要的。一、油氣無機成因說 石油工業(yè)發(fā)展早期，從純化學(xué)角度出發(fā)，認為石油是無機成因的。大致可歸為兩類：地深成因說，認為烴類形成于地球深處；宇宙成因說，認為烴類早在地球形成的宇宙階段即已形成。 主要依據(jù)是：1.實驗室中，從無機物中合成得到了烴類；2.天體光譜分析、有碳、氫和烴類；3.火山噴出氣體、巖漿巖的包裹體中含烴；4.隕石中鑒定出烴類；5.石油的旋光性，可由非旋光物質(zhì)合成，葉啉也可無機合成(近期有人認為)。作為石油起源假說，主要有以下幾種：碳化說門捷列夫，1876），即碳和鐵形成碳化鐵，與地殼深處熱水相遇生成碳氫化合物；宇宙說(索科洛夫,1889) 認為碳

4、氫化合物早期宇宙固有的，與后期條件關(guān)系不大 ；巖漿說庫特梁采夫1951認為地球深部巖漿中存在碳、氫、微量元素，巖漿冷卻時形成烴類； 高溫高壓說切卡留克1971認為深部生成烴類，沿斷裂進入沉積巖；蛇紋巖化說(耶蘭斯基,1966)，提出蛇紋石化可形成烴類； 根據(jù)這些學(xué)說，尋找油氣應(yīng)在地殼深處，巖漿活動、巖漿巖發(fā)育的地方。實踐中，無機學(xué)說無法解釋許多問題：1.遠離油氣地質(zhì)實際(99.9%的油氣與沉積巖有關(guān))。2.難以說明實驗室和深部無機合成的簡單烴與石油組成復(fù)雜性之間關(guān)系。3.石油中普遍存在生物成因信息，如姥姣烷、植烷、甾烷等，石油也不能在高溫下保存等。 反之，用有機成因觀點來解釋，則比較合理一些。

5、二、油氣有機成因說 主張油氣有機成因說的學(xué)者認為，油氣是地質(zhì)時期中生物選擇在適當(dāng)條件下生成的。干餾說羅蒙諾索夫，1763)煤在地下受熱、干鎦生烴。動物說(E.Engler，1869)實驗證明動物脂肪可合成烴類?；斐烧f波東尼，1906動、植物先生成腐泥巖、再形 成石油。使有機成油說成為較完整的學(xué)說。 五十年代，P.V史密斯，G.T菲力普等研究取得了寶貴成果，證實為有機質(zhì)生成油、氣。 三、油氣有機成因證據(jù)主要有以下幾點）：1.世界99.9%以上石油都產(chǎn)自沉積巖，而在大片火成巖、變質(zhì)巖出露地區(qū)，沒有工業(yè)石油；2.石油在地殼上的出現(xiàn)，與地史上生物的發(fā)育和興衰密切相關(guān)，具有一致性；3.在油氣田剖面中，含

6、油氣層位總與富含有機質(zhì)層位有依存關(guān)系；4.灰?guī)r晶洞和介殼及封閉的砂巖透鏡體中油氣只能源于沉積有機質(zhì)；5.石油中檢測出各類生物標(biāo)記化合物，其碳骨架僅為生物體所特有；6.油氣元素組成與有機物質(zhì)相近；7.石油及大多數(shù)天然氣的碳同位素組成與生物物質(zhì)的碳同位素組成接近；8.石油普遍具有旋光性，只有從生物才能獲得這種物質(zhì)；9.模擬表明，從多種有機質(zhì)中可得到油氣的烴類產(chǎn)物；10.古代、現(xiàn)代沉積物中檢測出類似油氣中的烴類。五、有機成因早期成油說 有機成油理論形成后，進一步爭論逐漸轉(zhuǎn)為石油是成巖早期、還是成巖晚期生成的問題。（理由主要有）：1.在近代海洋湖泊沉積物中發(fā)現(xiàn)了有機物質(zhì)的烴類轉(zhuǎn)化的過程；2.在實驗室用

7、細菌作用于有機質(zhì)(脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物等)得到了比甲烷重的烴類；3.研究發(fā)現(xiàn)，微生物的活動隨埋藏深度增加迅速減弱以至停止。因此，提出某些細菌是有機質(zhì)加氫去羧基轉(zhuǎn)變?yōu)轭愂偷拿浇?這一過程，只能在埋藏不深的成巖作用早期進行)。4.認為石油形成后是呈徽點滴狀的，其運移是以溶解在水中的方式進行運移的(這要求巖層孔隙大、喉道粗，且生油巖大量的水尚未排出)。 （上述條件只能在成巖早期具備，且油氣是在排水過程中，把石油運移到儲層中去的） 前后經(jīng)歷了將近半個世紀(jì)的努力，早期成油說理論逐步形成。早期成油說可概括為下列幾點：1.石油和天然氣是由分散在沉積巖中的分散有機質(zhì)形成的；2.脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物是

8、主要生油母質(zhì)。有機質(zhì)從沉積作用完結(jié)，從埋藏不深、溫度不高的成巖作用早期開始向石油轉(zhuǎn)化。3.有機質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化中，菌解是必要媒介；4.形成環(huán)境應(yīng)是還原環(huán)境(否則發(fā)生氧化)；5.石油形成是一個由微石油向成熟石油逐漸聚集的過程。 由于這些要求概括的共同之處是強調(diào)低溫，成巖作用早期開始。因此，稱為“石油有機成因早期成油說”。 隨著先進手段引進，發(fā)現(xiàn)早期成油說在許多問題上解釋遇到困難：(致命的弱點)1.世界上最年輕的原生油藏，幾乎都不晚于上新世；2.現(xiàn)代沉積的烴類組分與石油組份有顯著差別，相反與現(xiàn)代生物更為接近；3.現(xiàn)代沉積中正烷烴具明顯奇數(shù)碳優(yōu)勢，而石油中正烷烴奇、偶數(shù)碳原子差不多相等；4.烴類在古代沉

9、積中的分布比同類現(xiàn)代沉積中豐富的多；5.環(huán)狀化合物在現(xiàn)代沉積中多，且四、五、六環(huán)的環(huán)烷烴居多，而石油中則以單雙環(huán)、環(huán)烷烴為主；6.當(dāng)埋深到一定深度時，酐酪根含量顯著降低、MAB抽提物也有一定降低，而烴類大量增加，說明兩者是有聯(lián)系的；7.同位素含量不同海相生物-12-3.3 陸生植物-24.9-25.8；海相抽提物-23.3-26.4 陸相抽提物-29.9-32.5；海相原油-27.0 -29.0 陸相原油-30.0-31.7； 由此可見，石油并非成巖早期形成，而是在成巖過程中，經(jīng)過一系列改造而逐步轉(zhuǎn)化形成的。 六十年代后期，七十年代以來近二十多年發(fā)展，生油學(xué)說進一步完善。認為沉積物埋藏到較大深

10、度，到成巖作用晚期或后生作用初期，沉積物的不溶有機質(zhì)達到成熟，熱解生成大量液態(tài)石油和天然氣。所以又稱“石油有機晚期成油說”。（今后講課主要據(jù)此觀點討論油氣生成及勘探）第二節(jié) 生成油氣的物質(zhì)基礎(chǔ) 有機說的核心是認為石油起源于生物物質(zhì)，通過沉積作用保留下來，再轉(zhuǎn)化成油氣。一、生油氣母質(zhì)及其化學(xué)組成1.脂類化合物 包括脂肪、醇類、甾族類及萜烯類化合物等。化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，從元素組成和分子結(jié)構(gòu)都近似石油，實驗證明，通過加氫和去羧基，脂肪酸可向烴類轉(zhuǎn)化。 2.蛋白質(zhì) 生物體內(nèi)重要的成分，當(dāng)充分受到高地溫作用，蛋白質(zhì)衍生物是一種重要的生油母質(zhì)，經(jīng)過去羧基和去氨基后便可合成烴類。3.碳水化合物 動、植物體內(nèi)都含

11、有碳水化合物，實驗證明，碳水化合物被氫還原后可得到烴類。4.木質(zhì)素 僅存在高等植物中，可生成天然氣。 綜上所述，各種生物所含的生物化學(xué)組分不同，一般植物主要含碳水化合物、木質(zhì)素，而動物主要合蛋白質(zhì)、脂類。二.沉積有機質(zhì)的形成油氣轉(zhuǎn)化從生物有機質(zhì)進入沉積有機質(zhì)開始進行；沉積有機質(zhì)主要是生物的遺體，此外包括其生命過程中的排泄物和分泌物；沉積有機質(zhì)來源原地有機質(zhì)、異地有機質(zhì)、 混合有機質(zhì)、再沉積有機質(zhì)）統(tǒng)計表明有機質(zhì)數(shù)量很大，但分布不均衡：1.不同時代分布不均衡；2.不同沉積環(huán)境分布不同，大陸及邊緣海有機質(zhì)含量高，大洋沉積物有機質(zhì)含量貧乏；3.不同巖性有機質(zhì)含量不同，泥巖高，碳酸鹽巖中等，砂巖低。有

12、機質(zhì)豐度不均衡分布影響因素：(1)生物產(chǎn)率(淺海區(qū)、大陸區(qū)濕熱帶高)；(2)原始有機質(zhì)保存條件氧化、復(fù)原)；(3)堆積、沉降速度堆積、沉降較快且穩(wěn)定有利有機質(zhì)保存）；(4)沉積物的粒度粒度越細吸附有機質(zhì)微粒越多）。三.酐酪根 酐酪根是沉積巖中主要的有機質(zhì)和生成油氣的主要母質(zhì)。最初用來描述蘇格蘭一種油頁巖中的不溶有機質(zhì)，經(jīng)蒸餾后能產(chǎn)出似臘質(zhì)的粘稠石油。亨特(Hunt)等在研究沉積頁巖中，把其中的不溶有機質(zhì)統(tǒng)稱為酐酪根。沉積物有機質(zhì)包括： 有機質(zhì)不溶于有機溶劑的殘余；有機質(zhì)不溶于堿性溶液的殘余； 以上二者合稱為酐酪根。有機質(zhì)中部分能溶于有機溶劑的有機物質(zhì)，稱可溶有機質(zhì)，也叫做可溶性瀝青。1.酐酪根

13、定義： 酐酪根是沉積物中不溶于堿、非氧化型酸和有機溶劑的分散有機質(zhì)(Hunt,1979)。其成分和結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，是一種不均質(zhì)的分子量較高的物質(zhì)，由C、H、O、S、N等元素組成。結(jié)構(gòu)上為一種帶有各種烷基取代基及其它官能團的結(jié)構(gòu)單元，通過橋鍵(主要是C、O或肽鍵)結(jié)合而成的三維分子。提純分離：將巖石粉碎后，先用氯仿抽提，然后用 MAB抽提，除去可溶物質(zhì)；鹽酸溶解，除去碳酸鹽；氫氟酸溶解除去硅鋁酸鹽；用比重液、超生波除去巖石中的黃鐵礦 及其它重礦物。2.成分和結(jié)構(gòu)(1)化學(xué)成分、元素組成 主要由C、H、O組成，并含有少量N、S、P和其它金屬元素。其中：C，70-90%；H，3-10%；O，3-19%

14、；H/C(原子比)，一般0.4-1.67；O/C 0.03-0.30；N，0.44%；S，0.2%5%； 元素組成與酐酪根類型、成熟度關(guān)系明顯以浮游生物為有機質(zhì)的主要母源，深水還原環(huán)境下的海相或湖相形成的酐酪根富含氫和氮。以陸源植物為主要母源的酐酪根和近岸淺水較氧化環(huán)境形成的酐酪根相對貧氫、氮而富氧。(2)構(gòu)造結(jié)構(gòu)復(fù)雜大致由：核，可以是單環(huán)、或縮合環(huán)、芳香環(huán)或脂族環(huán)，含硫或含氮的雜環(huán)(核間由不同類型橋鍵連接成三維主體結(jié)構(gòu)，核表面再連結(jié)各種基團)；橋鍵，有脂肪族碳鍵-(CH)n-；含氧或含硫的官能鍵，-C-(酮)，-C-O-(酯)，-O-(醚鍵)，-S-(硫鍵)，-S-S-(二硫鍵)；官能團，有

15、羥基(-OH)，羧基(-COOH)，氧甲基(-OCH3)等；結(jié)構(gòu)間隙中，可截獲的各種類型的游離分子。 主要由以上四類組份組成。3.類型(1)化學(xué)分類(根據(jù)H/C，O/C進行劃分)：型，H/C高(1.5以上)，一般1.25-1.75； O/C低，0.026-0.12；熱失重65%； 生烴潛力0.4-0.7；富含類脂物質(zhì)，主要由脂族鏈組成，鏈狀結(jié)構(gòu)較多，富氫、貧氧，生油潛力高，主要來源于藻類物質(zhì)。型，H/C較高，0.651.25；O/C較低， 一般0.040.13；熱失重50-80%； 生烴潛力0.30.5；含大量中等長度脂族鏈化合物和脂環(huán)化合物，生烴潛力較高；其生油、生氣能力取決于靠近、型的程度

16、而異；來源于浮游生物和微生物的混合有機質(zhì)。 分1型、2型兩類。型， H/C低，0.460.93， O/C高，0.050.3；熱失重30-50%； 生烴潛力，0.10.2；富含多環(huán)芳香核、含氧基團，脂族鏈很少，生油潛力小，是生天然氣的主要母源，來源于陸生植物的木質(zhì)素、稈維素、芳香丹寧等。型，H/C很低，0.46，O/C很高0.25熱失重30%； 生烴潛力0.2；含大量芳香核、含氧基團，能生成少量的氣，基本不具生油能力，來源于高度氧化或再沉積的有機質(zhì)。(2)根據(jù)原始有機質(zhì)分類：腐泥型()；腐植腐泥型(1)；腐泥腐植型(2)；腐植型；殘余惰質(zhì)型。(3)光學(xué)分類：無定形絮質(zhì)，沒有清晰幾何邊緣，常呈無定

17、形的片、團和粉末，主要屬生油潛力高、富氫的腐泥組；有貧氫和富氫之分，富氫無定型，生油潛力高，貧氫無定型，生油潛力低，乃至不具生油潛力；主要來源于浮游生物類的低等生物。藻質(zhì)型 主要為藻類殘體構(gòu)成，生油潛力高，主要來源于浮游生物之類的低等動物；草質(zhì)型 主要由陸生植物的花粉、孢子、角質(zhì)層、葉子表層構(gòu)成，生油潛力較高，來源于陸地植物。木質(zhì)型 由纖維物質(zhì)組成，具木質(zhì)結(jié)構(gòu)，生油潛力低、生氣潛力高，來源于陸地植物；煤質(zhì)型 由再沉積有機質(zhì)和經(jīng)過天然碳化作用的陸生植物殘體構(gòu)成，不具生油潛力，生氣潛力低。1菌解無定形體A，大慶，K，干酪根2菌解無定形體A，樣品同1，反射熒光3菌解無定形體B，茂名，N，干酪根，透射

18、光4菌解無定形體B，樣品同3，反射熒光5菌解無定形體c，依蘭，E，干酪根，透射光6菌解無定形體C，樣品同5，反射熒光7菌解無定形體D，遼河，E，干酪根，透射光8菌解無定形體D，樣品同8，反射熒光9藻類無定形體，樺甸，E，干酪根，透射光10藻類無定形體，樣品同9，反射熒光11粒狀無定形體，百色，N，干酪根，透射光12粒狀無定形體，樣品同11，反射熒光13腐殖無定形體，南寧，N，干酪根，透射光14腐殖無定形體，樣品同13，反射熒光15降解無定形體，大慶，K，干酪根，透射光16惰質(zhì)無定形體及共生的非常細小的腐殖碎屑，百色，N，干酪根，透射光17菌解無定形體B強烈的正熒光變化，遼河，E，干酪根，反射熒

19、光18富含苗解無定形體B的礦物瀝青基質(zhì)強烈的正熒光變化，茂名，N，油頁巖，反射熒光(4)按煤巖系組分劃分(反射光)：殼質(zhì)組呈暗灰色、低突起，相對富氫；鏡質(zhì)組呈灰白色，無或微突起，相對富氧；惰性組呈白亮黃色，較高突起，相對富碳。1葉綠素體，呈非常細小的粒狀集合體，茂名上第三系，腐殖煤，反射熒光2琥珀樹脂體，呈破碎狀，撫順，下第三系，碳質(zhì)泥巖，反射熒光3分解琥珀樹脂體，呈非常不均一的熒光，撫順，下第三系，碳質(zhì)泥巖，反射熒光4，菌解琥珀樹脂體，細菌呈很暗的褐色熒光，撫順，下第三系，碳質(zhì)泥巖，反射熒光5分泌樹脂體及共生的滲出瀝青質(zhì)體，百色褐煤，上第三系，反射熒光，6熒光質(zhì)體，百色，油頁巖，上第三系，反

20、射熒光7分泌樹脂體，百色，上第三系，腐殖煤8分泌樹脂體，受到氧化，顯示同心層狀結(jié)構(gòu)，百色，上第三系，碳質(zhì)泥巖，反射熒光9殼屑體，三水，上第三系，灰黑色泥巖，富含介形蟲化石的油頁巖，反射熒光10動物軟體，具很強血紅色熒光，百色，上第三系，11動物殼屑體，呈條紋狀結(jié)構(gòu)，大慶，白堊系，黑色泥巖，透射光12動物殼屑體，大慶白堊系，黑色泥巖，反射熒光1結(jié)構(gòu)藻類體A，大慶，白堊系，黑色泥巖2結(jié)構(gòu)藻類體A及瀝青質(zhì)體A，伊克召盟，早第三系，藻煤3結(jié)構(gòu)藻類體B(B)斜切面及共生的瀝青質(zhì)體A，蒲縣，藻煤，二疊系4結(jié)構(gòu)藻類體B，橫切面，南海，第三系5結(jié)構(gòu)藻類體C，黃縣，油頁巖，下第三系6結(jié)構(gòu)藻類體D，大慶，白堊系，

21、黑色泥巖7視域同6，注竟在藻類體中粘結(jié)有硅質(zhì)礦物8結(jié)構(gòu)藻類體D，大慶，白堊系，黑色泥巖，透射光，示其中粘有大量硅質(zhì)礦物9層狀藻類體A，富氫鏡質(zhì)體條帶及穿插其中的滲出瀝青質(zhì)體，渾源石炭系，油頁巖，反射熒光10層狀藻類體B、小孢子體及結(jié)構(gòu)藻類體A，遼河，下第三系，黑色泥巖，反射熒光11瀝青質(zhì)體A，其中包裹有一些強熒光的有機質(zhì)，百色，上第三系，油頁巖，反射熒光12小孢子體，瀝青質(zhì)體B及基質(zhì)鏡質(zhì)體，平朔，石炭系，腐殖煤，反射熒光13角質(zhì)體，大慶，白堊系，黑色泥巖，透射光，14. 木栓質(zhì)體，南海，上第三系，黑色泥巖15角質(zhì)體，舒蘭，下第三系，腐殖煤，反射熒光，(5)用熱解方法來劃分直接從巖樣測出其中的可

22、抽提烴(S1峰)、酐酪根熱解烴(S2峰)和二氧化碳揮發(fā)物(S3峰)氫指數(shù)(IH)，熱解烴的量與巖石總有機碳的比值，S2/有機碳；氧指數(shù)(IO)，二氧化碳的量與巖石總有機碳的比值，S3/有機碳；有機質(zhì)類型指數(shù)(S2/ S3)，用以劃分有機質(zhì)類型。 類型 IH(mg/g) IO(mg/g) S2/S3型 600 40 201型 250-600 40-75 10-202型 120-250 75-110 5-10 型 120 110 5第三節(jié) 油氣生成的地質(zhì)環(huán)境與物、化條件一、油氣生成的地質(zhì)環(huán)境(一)大地構(gòu)造條件有長期穩(wěn)定下沉的地殼運動背景；有較快的沉積堆積速度。(二)巖相古地理條件有淺海封閉環(huán)境或一

23、定深度的湖泊環(huán)境；有足夠數(shù)量和質(zhì)量的原始有機質(zhì)；有適當(dāng)?shù)氖軣峄蚵癫貧v史。(三)古氣候條件二、物理化學(xué)條件 沉積有機質(zhì)的演化成烴作用早期主要是生物化學(xué)作用過程，而晚期酐酪根熱演化成烴主要是物理化學(xué)作用過程。而促使這些過程發(fā)生的外因，早期有生物化學(xué)作用，晚期有溫度、時間、壓力、催化劑及放射性作用等。（一溫度和時間1.作用機理門限溫度：酐酪根大量轉(zhuǎn)化為石油的溫度。門限深度：門限溫度所對應(yīng)的深度(取決于地溫梯度)。液態(tài)窗口：普西(Pusey，1973)提出“液態(tài)烴類石油“存在的溫度范圍(65.6-148.9)，溫度低，不利于生成大量石油；溫度太高，石油進一步裂解成氣態(tài)烴。1一利比亞錫爾特盆地 A100

24、2一蘇門答臘中部 杜里3一北海、埃科菲斯克4一阿拉伯灣，加瓦爾5一阿爾及利亞，哈西-邁薩烏德6一佛羅利達州，杰伊7一馬拉開波湖，拉馬爾8一蘇門答臘中部，米納斯9一阿拉斯加，普魯?shù)禄魹?0一南派斯，27號地區(qū)11一西西伯利亞的氣和油12一洛杉磯 咸爾明頓袖田據(jù)實驗，酐酪根熱解的過程符合化學(xué)動力學(xué)原理的一級反應(yīng)。Connan提出：沉積有機質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化作用符合化學(xué)動力學(xué)定律一級反應(yīng)。即，凡反應(yīng)速度只與反應(yīng)濃度的一次方成正比者，稱為一級反應(yīng)。即在任何瞬間，反應(yīng)速度僅與當(dāng)時該物質(zhì)所存在的濃度有關(guān)。 -dCA/dt=KCA （1）式中 t 反應(yīng)時間； CA 反應(yīng)物在瞬間的濃度； K 反應(yīng)速率數(shù)。將1移項，

25、定積分K值可由阿倫尼鳥斯方程來求得。-dCA/dt=KCAln(CA0 /CA) =Kt (2)常運用阿倫尼鳥斯方程來描述這個過程。方程如下： K=K0e-E/RT (3)K反應(yīng)速率數(shù)，K0頻率因子，E活化能，T絕對溫度(K)，R氣體常數(shù)將InCo/C=Kt，K=1/t*InCo/C代入(2)聯(lián)立 得 K0e-E/RT=1/t In(CA0/CA )取對數(shù) InK0-E/R.T=-Int+InIn (CA0/CA )將K0， CA0/CA 視為常數(shù)；為 (常數(shù)+常數(shù)=常數(shù))整理得 -Int=-E/R.T+常數(shù) lnt=E/RT常數(shù) (4) lnt=E/R1/T常數(shù)闡明： （lnt=E/R常數(shù)）

26、 1/T - 常數(shù)）反應(yīng)時間的對數(shù)(Int)與反應(yīng)溫度的倒數(shù)呈線性關(guān)系；即溫度高、成熟時間短或成油時代早；反之，溫度低，成熟時間長。K= K0e-E/RT表明反應(yīng)速率常數(shù)K與溫度呈指數(shù)關(guān)系；即溫度增加，石油數(shù)量的加大比時間作用要快的多。與溫度相比，時間居次要地位。溫度和時間可以互補；地層年齡越老，石油形成溫度可越低；地層年齡越年輕，生油門限溫度越高。因此，不同盆地、層位及成熟度均可以不同。理論和實踐都表明，低溫長時間與高溫短時間的作用可達到同樣的效果?？的?J.Connan，1974)依據(jù)世界若干盆地的實際資料繪出了時間溫度關(guān)系圖(圖)，康南引用阿倫尼鳥斯方程，lnt=E/R1/T-常數(shù)令方程

27、右邊常數(shù)為b，E/R為a，有 Int=a1/T-b取a=6942，b=14.965(統(tǒng)計得出)，得： logt=30141/T-6.498 (康南公式)（只適用于連續(xù)沉積且為勻速沉積盆地）1巴西亞馬遜盆地；2 法國巴黎盆地；3法國阿奎特因盆地；4西非阿尤思地區(qū)；5喀麥隆杜阿拉盆地；6新西蘭塔拉納基盆地；7法國卡馬格盆地；8新西蘭塔拉納基盆地；9美國洛杉磯盆地門；o美國文圖拉盆地；11法國阿奎特因盆地；2.時間溫度指數(shù)（ TTI） 在烴源巖的熱演化成烴過程中，有機質(zhì)的許多物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)被改變。 為定量預(yù)測烴源巖中有機質(zhì)的成熟度Lopatin(1971)和waples(1980)根據(jù)溫度每增加

28、10，酐酪根熱降解成烴的反應(yīng)速率呈指數(shù)增加，且有機質(zhì)成熟度效應(yīng)是累加、不可逆的等原理。提出并改進了TTI的有機質(zhì)成熟度預(yù)測方法，得到了現(xiàn)場極為廣泛的應(yīng)用。TTI值(Time Temerature Index)(洛巴京，1971)定義：任一層生油巖在地質(zhì)歷史時期的某個時期，它的熱變程度應(yīng)該是這個時期之前各個時期熱變的總和。 用積分公式寫出： TTI=K0e-E/RT dt 寫成離散型公式： TTI=(K0e-E/RT )ti= ( K 0 e - E / RT ) t 1 + ( K 0 e - E / RT ) t2+(K0e-E/RT ) ti3.TTI(值)在油氣勘探中的應(yīng)用。研究成熟度

29、根據(jù)所建立的地質(zhì)模型，計算各生油層和儲層的TTI值，判斷生油層中油氣生成進入了那個階段。確定有利生油區(qū)范圍 通過計算得出的TTI值，勾繪各層TTI等值線，圈出進入生油窗的分布范圍，確定有利的生油氣區(qū)。確定油氣生成的時間 通過計算來確定各生油層生油開始-結(jié)束的時間(也可在圖上找出對應(yīng)的層位)，進而找出對應(yīng)地層時代(圖)。對圈閉進行評價 首先確定圈閉形成的時間(依據(jù)構(gòu)造運動，構(gòu)造發(fā)育史等)，和計算得出開始生油-大量生油-結(jié)束時間分析，來評價圈閉的有效性及含油的可能性。(二)細菌(生物化學(xué)作用) 細菌是地球上分布最廣，繁殖最快的一種微生物，按其生活習(xí)性可將細菌分為三類：1.喜氧細菌，在游離氧存在的條

30、件下才能生存，分解有機質(zhì)使之變成二氧化碳和水。2.厭氧細菌：在沒有游離氧而有化合氧存在的條件下才能生存。3.通性細菌：在有、無游離氧的條件下均能生存。 對油氣生成來說，最有意義的是厭氧細菌。厭氧細菌在缺氧的條件下，對有機質(zhì)的大分子進行分解。如：脂肪脂肪酸與醇，蛋白質(zhì)氨基酸， 碳水化合物醣，木質(zhì)素芳香酸、酚等。 與此同時(或稍后)，這些有機物又相互作用，并進一步分解、聚合，形成更為穩(wěn)定的分散有機質(zhì)酐酪根。(三)催化作用和放射性作用 催化劑的存在使反應(yīng)的活化能降低，加快反應(yīng)速度。（有機質(zhì)生成烴類主要有兩類反應(yīng)：即C-C鍵斷裂和脂肪酸脫羧，進而分裂出較輕的烴類） 實驗表明(J.Hunt等)，粘土(主

31、要是蒙脫石)與有機質(zhì)的復(fù)合物在緩慢加熱時，便會脫羧基、脫氨基形成低分子量的烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴。這可解釋在成巖階段低溫條件下，出現(xiàn)少量烴輕的現(xiàn)象。生油巖中大量存在粘土礦物(蒙脫石)便是很好的催化劑；水的存在可顯著降低粘土的催化活力；純碳酸鹽巖通常認為沒有催化活動；泥灰?guī)r含有相當(dāng)?shù)恼惩临|(zhì)點，但不如頁巖的催化效果好；酵素是動、植物和微生物產(chǎn)生的一種高分子膠體物質(zhì)，可起催化作用。(酵素和細菌在有機質(zhì)改造轉(zhuǎn)化成油的過程中有重要作用，但因它們不耐熱，只是在有機質(zhì)改造的早期階段才有意義)。放射性，沉積巖多少都含有一些鈾、釷、鉀等放射性元素。實驗表明，用射線轟擊某些有機質(zhì)可得到甲烷、二氧化碳和氫，可考慮作為

32、作用之一。壓力，一般認為高壓對有機質(zhì)成熟和成烴作用有阻礙，但與溫度相比，是次要的。另外，異常高壓可能阻止液態(tài)烴過早裂解為氣態(tài)烴，擴大了液態(tài)烴保存的下限。 三、原始有機質(zhì)性質(zhì)的影響(一)生油潛能型、型酐酪根富含脂鏈；型富含芳香結(jié)構(gòu)、含氧基團。同樣成熟度條件下：、型生油潛力顯然高于型。(二)產(chǎn)物及組成型，以生油為主，依次為油凝析油、濕氣；型 ，以生氣為主，少量為油和凝析油；據(jù)統(tǒng)計：型， 1.8克/噸生油巖；型， 1.2克/噸生油巖；型 ， 0.6克/噸生油巖；(三)門限溫度型， 脂肪族結(jié)構(gòu)為主雜原子鍵少，活化能值(704184J/mol)較高，門限溫度較高，且在高溫下反應(yīng)速度迅速增長，生烴量很快上

33、升到峰值。 型 ， 雜 原 子 鍵 較 多 ， 活 化 能(504184J/mol)比型低，門限溫度較低。型，活化能(最大值集中在604184J/mol)分布平緩，門限溫度介于型與型之間。(以上據(jù)Tissot,Welte研究) 對此(Tissot,Welte)提出：生油氣界限：型 Ro=0.5%，型 Ro=0.6%，型 Ro=0.7% 因此，門限溫度型低, 型中,型高。（但據(jù)黃弟藩研究) ：E=(20-30)4184J/mol E=(30-45)4184J/mol E=(45-60)4184J/mol 總之，不同類型酐酪根的門限溫度不同。四、酐酪根向油氣轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物是MAB抽提物(MAB抽提

34、物指甲醇丙酮苯混合溶液抽提物)研究表明： 隨埋深加大、溫度提高，有機質(zhì)中的酐酪根含量不斷下降，而烴類和膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的含量相應(yīng)上升。MAB抽提物含量也逐漸減少。實驗表明：隨溫度加大，酐酪根化學(xué)組分(脫羧脫氧，且富集了雜原子)發(fā)生轉(zhuǎn)化；進一步加溫，重雜原子組分進一步脫氧，發(fā)生歧化作用，生烴；再進一步加溫，導(dǎo)致裂解作用(烴類和剩下的酐酪根)生成天然氣。 以上實驗及模式表明：MAB抽提物是干酪根向油氣轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物。五、二次成烴（即烴源巖再次沉降中其時間、溫度效應(yīng)達到或超過 一次沉積時最大埋深曾達到的成熟度，成熟生烴）。 烴源巖在二次沉降過程中生成的烴類。這是由于地殼上升、地溫變低，成油作用中斷；以后

35、地殼再度下沉，有機質(zhì)再次進入一定的溫度范圍，成油作用再次進行，只要原始酐酪根尚未“枯竭”，仍可多次大量生成石油(二次成油作用)。第四節(jié) 有機質(zhì)演化與成烴模式一、有機質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的階段及成烴模式 有機質(zhì)演化進程不同，所得到的烴類產(chǎn)物也不同，目前按石油地質(zhì)條件主要劃分出以下幾個階段(方式)：(一)成巖作用階段(未成熟、生物化學(xué)改造階段)深度：埋藏較淺，最大不超過1500m；溫度：一般小于60；煤化作用階段：泥炭、褐煤階段；Ro：一般小于0.5%；主要作用(反響)：生物化物作用細菌、水解；產(chǎn)物：生物體被分解轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的聚合物； 生成少量烴類，主要生成揮發(fā)性物質(zhì)(CO2、 CH4、NH、H2S、H

36、2O等)；生成的烴類以甲烷為主，缺少重?zé)N(C3C14）；生成的高分子正烷烴，具有奇碳優(yōu)勢；環(huán)烷烴中四環(huán)、五環(huán)的較多；芳烴中，低分子芳烴缺乏；相當(dāng)于中成巖早期，未成熟一半成熟階段； 本階段晚期，液態(tài)烴開始大量生成，但向烴類轉(zhuǎn)化的程度很低，數(shù)量少。(二)深成作用階段(成熟、熱催化、轉(zhuǎn)化階段)深度：一般1000-1500到3500m；溫度：一般60-180；煤化階段：長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤；Ro： 0.51。3%(低0.50.7，中0.7-1.3%)主要作用：熱降解(熱催化)；（雜原子鍵先斷，然后是碳鍵。先生成CO2、CH4、N2、NH3和H2S等揮發(fā)性物質(zhì)，然后是分子量較低的烴類，生成一部分膠質(zhì)

37、、瀝青質(zhì)）產(chǎn)物：酐酪根中H/C急劇下降，生成大量液態(tài) 烴及一些揮發(fā)性物質(zhì)，剩下一些瀝青； 烴類中除CH4外，有較多的重?zé)N，正烷烴碳原子數(shù)分子量遞減，正烷烴奇碳優(yōu)勢消失，環(huán)烷烴、芳香烴環(huán)數(shù)減少，分子量變小。 在后期較高溫度下，熱裂解發(fā)生 ，液態(tài)烴急劇減少，輕烴迅速增加。(三)熱裂解生凝析氣階段深度：一般3500-6000m；溫度：一般180-250；煤化階段：瘦煤、貧煤；Ro： 1.32.0%主要作用：熱裂解生成的烴類、殘留的酐酪根裂解）；產(chǎn)物：已生成的石油大量裂解，液態(tài)烴減少，凝析氣等氣態(tài)烴大量增加，生油潛力逐漸枯竭；（四準(zhǔn)變質(zhì)作用階段(過成熟、熱裂解階段)深度：普通6000m；溫度：普通25

38、0；煤化階段：半無煙煤、無煙煤；Ro：2.0%主要作用：熱裂解；產(chǎn)物：已生成的液態(tài)烴、重質(zhì)氣態(tài)烴強烈裂解，生烴潛力逐漸枯竭，由凝析氣干氣石墨。 上述階段性演化過程，反映在地質(zhì)剖面上，由淺到深，呈現(xiàn)氣、油、裂解氣分布的垂直系列，也稱油氣的垂直分布性。據(jù)Hunt估算：第一階段，氣烴7%， 液烴9.9%，非烴40%；第二階段，氣烴82%，液烴91%，非烴60%；第三階段，氣烴11%，液烴痕量，非烴痕量。 由此，大部分烴類是在成熟階段，主要由熱力作用生成，尤以60-150地溫最為有利。 這正是晚期成油說強調(diào)溫度的基本點(和早期成油說不同之處)。 通過對石油成因的一些基本理論問題進行討論之后，現(xiàn)將石油有

39、機成因晚期成油說的基本論點，概括如下：1.成油物質(zhì)是酐酪根；2.沉積有機質(zhì)進入到一定埋深、成巖作用達到一定程度，主要受到溫度的作用，發(fā)生熱降解，開始進入石油生成主要時期；3.促使酐酪根向油氣轉(zhuǎn)化的決定性因素是溫度，時間對溫度起補償作用；壓力、酵素、催化、放射性等因素也有影響；4.酐酪根具有不同的類型，而不同類型的酐酪根進入生油階段所需的溫度不一樣，生成烴類的產(chǎn)物和數(shù)量也不一樣；5.從酐酪根轉(zhuǎn)化為石油的過程中，可溶性抽提物MAB是中間產(chǎn)物；6.隨埋深加大，有機質(zhì)(酐酪根)由成熟過渡到過成熟階段，已生成的石油發(fā)生裂解；7.由于地殼運動等影響，埋藏深度變淺，達不到油氣生成所需溫度，成油作用可中斷；當(dāng)

40、埋深再度加大，只要原始酐酪根尚未“枯竭”，仍可多次生成大量石油。二、現(xiàn)代油氣成因理論新進展(一)未熟一低熟油形成機理 按照晚期成油模式，以RO= 0.5%為一般“生油門限”，把RO0.5%視為未成 熟的烴源巖。低熟油氣：指非晚期成油說熱降解成因的各類低溫早期的非常規(guī)油(氣)或指那些成熟門限深度以上的沉積有機質(zhì)生成的油(氣)。(國外文獻稱“immature oils”，國內(nèi)統(tǒng)稱為“低熟油”。)1.熟低油生成的物質(zhì)基礎(chǔ)(1)顯微組分“分期生烴”殼質(zhì)組，由較為富氫的植物物質(zhì)、蛋白質(zhì)、纖維素和其它碳水化合物的細菌降解產(chǎn)物組成；主要有：孢子體，來源于高等植物孢子和花粉的外細胞壁，其生物先質(zhì)是孢粉素。由類

41、胡羅卜素、類胡羅卜酯的氧化共聚物組成，有較高的氫含量；角質(zhì)體，來源于高等植物角質(zhì)化層和角質(zhì)層，由陸生植物的葉、莖和其它部分的表皮外壁原生質(zhì)組成，是一種不溶飽和羥基酸的聚酯，具有高聚合特征，角質(zhì)層表面含有相當(dāng)數(shù)量的可溶烴類和蠟質(zhì)，為早期生烴的物質(zhì)來源；樹脂體，原始母質(zhì)是高等植物樹脂、蠟、香精油、膠漿、油脂等，多數(shù)樹脂的主要成分是環(huán)狀萜類組成的樹脂酚；木栓質(zhì)體，起源于高等植物的木栓組織，主要生物化學(xué)先質(zhì)為軟木酯，部分呈油脂的形式存在，生成活化能較低；腐泥組，以藻類體為主的腐泥組代表菌藻類低等生物生源物質(zhì)，是典型的富氫顯微組分；研究認為：樹脂體、木栓質(zhì)體、高等植物蠟、藻類、類脂物及含硫化大分子等為低

42、溫早熟生油的母質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，活化能較低）。(2)可溶有機質(zhì)貢獻生烴的可能性沉積物中的可溶有機質(zhì)，從埋藏開始，在還原條件下存在著以脫羧為特征的成烴轉(zhuǎn)化作用，這一過程不需要很高的熱力條件。因此，可以認為所謂低溫早熟的顯微組分，實質(zhì)上都是結(jié)構(gòu)松散、交聯(lián)度低、分子量較小及富氫，且可溶有機質(zhì)高的組分。 從化學(xué)角度看，分子量與交聯(lián)度低的非烴和瀝青質(zhì)，更有利于低熟油的生成。2.低熟源巖的“二段式熱演化特征(1)有機質(zhì)演化具明顯階段性“兩段式變化，界線大致以Ro 0.55-0.65%為界。研究認為：它反映由低熟油生烴機制向常規(guī)成熟油氣生烴機制的轉(zhuǎn)折。(2)有機質(zhì)演化的不均一性，每種指標(biāo)反映的是有機質(zhì)演化的

43、一個側(cè)面，有機質(zhì)演化具有不均一性，表明生成有機質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)具多樣性。3.低熟油氣物理化學(xué)性質(zhì)(1)低熟天然氣物理化學(xué)性質(zhì) (與生物氣相比)低熟氣甲烷含量略偏低，C+2重?zé)N稍偏高；13C1值偏高，-48-65；相對密度較大(0.57g/cm3)；(2)低熟油一般物理化學(xué)性質(zhì)高密度、高粘度、高含硫；高密度、低蠟、低硫；高蠟、低硫、中-高密度；低密度、低粘度、低凝點；(3)低熟油的族組成特征飽和烴含量較低，非烴、瀝青質(zhì)含量較高；飽芳比低，非瀝比高。(4)低熟油化合物分布特征飽和烴含有相當(dāng)數(shù)量的熱穩(wěn)定性差的化合物；芳烴鎦分組成格外復(fù)雜；非烴鎦分占有十分重要地位 。4.低熟油氣成因機理及地質(zhì)模式樹脂體早

44、期生烴機理木栓質(zhì)體早期生烴機理細菌改造陸源有機質(zhì)早期生烴機理生物類脂物早期生烴機理富硫大分子早期降解生烴機理 5種低熟油成因機理中，木栓質(zhì)體和樹脂體生烴機理和模式主要對成熟度較低的煤系地層具有實際意義其余三種早期生烴機理和模式，分別適用于淡水、咸水和鹽湖相湖盆沉積環(huán)境；富硫大分子早期生烴機理可能不限于陸相鹽湖沉積，海相瀉湖條件下也可適用。無論是碳酸鹽巖還是泥巖，只要條件具備都可形成低熟油氣。對低成熟油成因的看法：1.J.connan等認為型酐酪根，當(dāng)富含樹脂體時在低溫下可以熱解成烴；2.認為未成熟油來源于分散瀝青的直接匯聚，一些富含類脂物的有機質(zhì)在微生物作用下，可以不經(jīng)過干酪根階段而直接轉(zhuǎn)化為

45、烴類；應(yīng)該說：早期也可生油，但晚期生成的量是主要的，即從成巖作用早期-晚期都可生成油氣。 (二)煤成烴機理及生烴模式煤成烴(油)，指煤和含煤巖系中分散的陸生高等植物來源的有機質(zhì)在煤化作用過程中生成的液態(tài)烴。1.煤烴源巖類型和特征(1)煤烴源巖類型腐殖煤腐殖煤，殘殖煤） 由高等植物中較抗地表地質(zhì)營力侵蝕破壞的殼質(zhì)組富集而成，含量一般都在50-60%以上。腐殖-腐泥煤腐泥煤(2)有機質(zhì)豐度、類型及可溶有機質(zhì)地化特征有機質(zhì)豐度煤中有機質(zhì)高度富集，有機碳含量較高，可溶有機質(zhì)和總烴含量高，但它們的轉(zhuǎn)化率較低；有機質(zhì)類型型有機質(zhì)為主，型有機質(zhì)也可出現(xiàn)；可溶有機質(zhì)地球化學(xué)特征可溶有機質(zhì)的芳構(gòu)化程度普遍較高，

46、除腐泥煤外，飽/芳一般小于1。 (3)有機質(zhì)熱演化特征熱演化總體上表現(xiàn)為增碳過程。Ro0.70%時，有機碳平均54.59%，R。0.70-0.82%時，有機碳65.80%，R。1.06-1.83%，有機碳76.80%；煤中氯仿瀝青的絕對含量大于一般湖相泥巖，但瀝青轉(zhuǎn)化率低，平均2.33%；族組成以非烴+瀝青質(zhì)高于總烴及芳烴高于飽和烴為特征。2.煤成烴形成機理與成烴模式(1)壓實排驅(qū)機理 主要發(fā)生在成巖作用后期和瀝青化作用初期，R。0.40-0.70%，煤中大孔隙(30nm)仍相當(dāng)發(fā)育，占總孔隙體積40%以上，有利于烴類排出；(2)受壓力驅(qū)動的連續(xù)瀝青網(wǎng)絡(luò)運移機理 大孔隙與微孔結(jié)合構(gòu)成運移通道網(wǎng)

47、絡(luò)，并形成連續(xù)瀝青網(wǎng)絡(luò)，進而排出石油；(3)氣溶方式運移機理有機質(zhì)成烴演化作用達到高成熟的主要成氣時期，產(chǎn)生大量天然氣和部分輕質(zhì)液態(tài)烴，氣溶為主要的運移方式；(4)煤成油的成烴模式含煤巖系有機質(zhì)組成及顯微組分復(fù)雜， 煤中不同顯微組分瀝青化作用不一致，發(fā)生瀝青化作用的時期不同，各種顯微組分對生烴的貢獻有別，可歸為“早生早排”、“分期生油兩種生烴模式。三、油頁巖 油頁巖又稱油母頁巖，油頁巖由碎屑物質(zhì)和豐富的有機質(zhì)組成。有機質(zhì)中氫含量較高，低溫干餾時可得到類似天然油的頁巖油。據(jù)估計，世界油頁巖的儲量為32-450萬億噸，相當(dāng)于1.6-26萬億噸頁巖油。1.油頁巖有機質(zhì)的特征 油頁巖是一種富含有機質(zhì)的

48、低成熟巖石。組成油頁巖的礦物多種多樣，主要由粘土礦物組成者，屬真正的(油)頁巖。另外，還有一些是泥灰?guī)r。 一般以5%有機碳含量作為油頁巖的下限，好的油頁巖有機碳含量一般為15-30%。特點如下：油頁巖一般是未成熟的或是低成熟的：有機質(zhì)含量雖高，但可抽提物含量卻很低；有機質(zhì)主要以干酐酪根形式存在，幾乎沒有可抽提的瀝青。 油頁巖酐酪根的化學(xué)組成變化范圍很大，但氫含量總的來說較高。H/C為1.25-1.75，O/C為0.02-0.20，反映了酐酪根中含有較高比例的飽和結(jié)構(gòu)。油頁巖中的酐酪根屬于型和型，無型。 油頁巖有機質(zhì)的巖性鑒定表明，油頁巖中可識別的有機質(zhì)主要來自各種藻類的遺體。此外，還可能含有數(shù)

49、量不等的來自陸生植物富氫組分構(gòu)成的有機質(zhì)。2.油頁巖分類 庫克等(1981)根據(jù)油頁巖有機質(zhì)的不同成因并結(jié)合其它特征，將油頁巖劃分為六種類型：(1)燭煤型 主要指燭煤及有關(guān)的燭煤類頁巖。它含有大量孢子體和瀝青質(zhì)體、少量角質(zhì)體、碎屑穩(wěn)定體和樹脂體。形成于淺湖相厭氧環(huán)境，有機質(zhì)來源于遭受過細菌降解的陸生植物的碎屑。(2)托班型 含有豐富與叢粒藻有關(guān)的藻質(zhì)體。叢粒藻是生于淡水或微咸水環(huán)境的綠藻。(3)庫克型 一種海相成因的油頁巖，含有豐富的來自粘球藻的藻質(zhì)體。(4)塔斯曼型 油頁巖中含有豐富的來自單細胞海藻塔斯曼藻的藻質(zhì)體。(5)紋層頁巖型 一種細粒、紋層清晰，富含有機質(zhì)的油頁巖，為湖相成因，常屬巨

50、厚層系的一部分。有機質(zhì)主要來自綠藻或藍綠藻的藻質(zhì)體。(6)混合型 油頁巖富含各種成因有機質(zhì)的集合體，如孢子體、塔斯曼藻體、溝鞭藻和凝源類，還有相當(dāng)數(shù)量的腐殖質(zhì)。 上述六種類型的油頁巖可以歸并為陸生植物占優(yōu)勢、藻類遺體占優(yōu)勢和混合型的三大類。四、油頁巖、煤與石油形成的關(guān)系1. 煤在一定條件下可作為烴源巖腐泥煤的有機質(zhì)主要來源于藻類，酐酪根為型和型，屬油頁巖與煤之間的過渡類型；腐植煤分布最廣，酐酪根為型，其生烴過程類似于型酐酪根；煤成油一般是指這類腐植煤生成的油。 2.油頁巖可是泥質(zhì)巖，也可是泥灰?guī)r、碳酸鹽巖 油頁巖可以形成于內(nèi)陸湖泊，也可以形成于淺 海環(huán)境中。 3.與生油巖相互關(guān)系油頁巖從未進入

51、成熟階段，是不成熟的烴源巖，其中的酐酪根沒有或很少發(fā)生變化；反之，烴源巖并非是油頁巖，一般有機質(zhì)豐度較低；油頁巖常和煤層共生，橫向上油頁巖與煤呈超覆關(guān)系。（向盆地中心油頁巖增厚，向邊緣變薄尖滅，代之為煤層。大型陸相湖盆剖面上有煤層油頁巖暗色泥頁巖的縱向變化。橫向上，半深深水湖區(qū)為生油沉積，發(fā)育夾有油頁巖的暗色泥巖層，在四周過渡為成氣成煤的腐植型沉積） 總之，深埋的油頁巖是優(yōu)良的生油巖；煤是氣源巖，在一定條件下可以成為油源巖；但是，煤、油頁巖與生油巖在生成環(huán)境上又是有區(qū)別的，不能做為典型的生油巖。第五節(jié) 天然氣成因類型及特征一、天然氣成因類型按成分分 烴氣 非烴氣(CO2，N2，H2S，He，H

52、2等)按成因分 無機 有機生物降解(細菌氣) 熱降解 熱裂解(熱解)概括起來，天然氣的成因類可分為4種：生物成因氣油型氣煤型氣無機成因二、生物化學(xué)氣形成因特點 在成巖早期還原環(huán)境中生物化學(xué)作用帶內(nèi)，有機質(zhì)因微生物發(fā)酵和降解作用形成的富含甲烷氣體稱為生物成因氣。（一生物成因氣大量生成最佳條件：(1)擁有豐富的有機質(zhì)；(2)缺氧、缺硫酸鹽的生成環(huán)境；(3)溫度低于75(最佳35-42)；(4) pH值6.2-7.2之間。（二主要化學(xué)組成：CH4一般98%；重?zé)N含量低，普通0.2%；干氣，不與油拌生；干燥系數(shù)C1/C2+ ）；含痕量不飽和烴及少量N2 和CO2；13C1一般為-80-60；13C一般

53、為-55-90。三、油型氣 有機質(zhì)在熱力作用下及石油裂解形成的各種天然氣，包括石油伴生氣，凝析油，拌生氣和熱裂解干氣。（一基本特點重?zé)N氣含量大于5%，最高可達40-50%(濕氣)；過成熟干氣以甲烷為主，重?zé)N氣一般小于2%；烴氣中鏈烷烴通常含量較高；碳同位素組成：石油伴生氣，13C1-55-45；凝析油伴生氣，13C1 -50-40；過成熟干氣，13Cl -40 -35；含汞量小于600ng/m3。(1ng=10-9g)甲苯/苯一般小于1。（二形成過程正烷烴歧化、芳香烴縮合稠化，最終產(chǎn)物是甲烷、乙烷和丙烷。四、煤型氣熱成因氣，指煤系有機質(zhì)(腐殖型干酪根和腐殖煤)在變質(zhì)過程中形成的天然氣(熱演化)

54、；煤成氣，煤層在煤化過程中所生成的天然氣，是一種特殊賦存狀態(tài)的煤型氣；煤層氣，是以吸附狀態(tài)存在于煤層的煤成氣；煤系又稱含煤巖系，它是指以含有煤層和煤線為特征的沉積巖系；腐植有機質(zhì)高度聚積時形成腐殖煤，分散存在時形成暗色泥巖和碳質(zhì)泥巖。劃分如下：暗色泥巖 有機碳15% ；高碳泥巖 有機碳5%；碳質(zhì)泥巖 有機碳15%-30%；煤 有機碳30%；（一干酪根顯微組分基本特點(1)殼質(zhì)組：富含氫、臘質(zhì)(相對)，是形成石油烴類，天然氣的重要因素。主要來自植物孢子、花粉、角質(zhì)、樹脂、木拴質(zhì)體等。(2)鏡質(zhì)組：富含氧(1.5-20%)，揮發(fā)產(chǎn)率中等，不生油或少量生油，主要生天然氣。主要由樹干、樹皮、梗莖、根等

55、含木質(zhì)素、纖維素成分高，組織經(jīng)凝膠化形成。(3)惰質(zhì)組：富含碳(90%以上)，氫含量低(3%)，氧、揮發(fā)分產(chǎn)率低，生烴能力很小是木質(zhì)纖維被焚燒或經(jīng)脫水強氧化后形成 (二)煤化作用過程 隨埋深加大，受壓力、溫度、催化劑作用，泥巖變干。有機質(zhì)表現(xiàn)為側(cè)鍵脫落，逐漸縮合、蛻變。泥巖年青褐煤階段(生物成因氣形成階段)埋深，一般小于1500m；Ro ， 0.4；溫度，普通75；產(chǎn)物，晚期CH4含量增加，整個階段(CO2為主)；年老褐煤長焰煤階段埋深，1500-2000m；Ro ， 0.40.6%；地溫， 一般70-90；產(chǎn)物， 該階段生氣量最多以CO2為主，占天然氣體積70-90%，烴類氣體一般低于20%

56、，甲烷為主，重?zé)N甚微；氣煤焦煤階段埋深，2000-6000m；Ro， 0.61.7%；地溫，90-190；產(chǎn)物，烴氣為主超過CO2，重?zé)N(C+2)由低于甲烷超過甲烷，少量液態(tài)烴產(chǎn)出，是煤型濕氣，煤成油形成的主要階段。瘦煤無煙煤階段埋深，6000m； Ro， 1.7%；地溫，190-250；產(chǎn)物，生氣量略有上升，甲烷為主，占80-90%；重?zé)N、CO2甚少；(三)鑒別標(biāo)志13C1 -41.8-24.9，(-30為主)； 13C2 25.1； 13C3-23.2；含汞量700ng/m3 ；甲苯/苯1五、無機成因氣 指不涉及有機物質(zhì)反應(yīng)的一切作用和過程形成的氣體。主要論據(jù)：深源(幔源)無機成因說得到越

57、來越多的注意1.東太平洋海隆的熱液噴出口發(fā)現(xiàn)甲烷；2.地幔內(nèi)部甲烷分兩類，較高溫度，較高氧逸度、較小壓力， H2O、CO2為主；較低溫度較低氧逸度、較大壓力，CH4、H2為主；3.海洋中固態(tài)甲烷水合物分布廣泛，數(shù)量巨大，用深源成因好解釋。六、不同成因類型天然氣的識別 目前主要依靠碳、氫同位素，汞含量、甲苯/苯、甲烷，重?zé)N氣等指標(biāo)來判別。如Schoell的綜合分類圖版，包括四幅圖：(a)有機質(zhì)成熟度與油氣生成的關(guān)系；(b)天然氣重?zé)N氣與甲烷碳同位素含量的關(guān)系；(c)天然氣甲烷碳同位素與氫同位素含量的關(guān)系；(d)天然氣甲烷與乙烷碳同位素含量的關(guān)系。第六節(jié) 生油層研究與油源對比一、生油層研究 具有良

58、好的油氣源巖足沉積盆地形成油氣聚集的首要條件。生油氣層評價的主要目的就是根據(jù)大量地質(zhì)和地球化學(xué)分析結(jié)果，在沉積盆地中，從剖面上確定生油氣層，在空間上劃出有利生油氣區(qū)，做出生油氣量的定量評價。生油巖：有過油氣生成過程，并提供過一定數(shù)量油氣的巖石。生油層：由生油巖組成的地層叫生油層。生油層系：在一定地質(zhì)時期內(nèi)，由生油層和非生油層組成的巖性-巖相類型相似的一套巖系叫生油層系。生油區(qū)：盆地內(nèi)某一生油層分布的區(qū)域叫生油區(qū)或油源區(qū)。(一)生油層的地質(zhì)研究1.生油巖的巖性特征 巖性特征是最直觀的標(biāo)志，據(jù)國內(nèi)外研討，證實理想的生油巖應(yīng)具有：a.細粒 b.暗色 c.富含有機質(zhì) 具有上述特點的泥質(zhì)巖類(泥巖、頁巖

59、)和碳酸鹽巖類(泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r)是好的生油巖。(1)粘土巖類生油巖 主要包括泥巖、頁巖，它們大多形成在具有一定水深的盆地中，由于富含有機質(zhì)和低鐵化合物，一般色暗。(近些年，也把粉砂巖作為生油層)(紅色泥巖是氧化環(huán)境的產(chǎn)物，不利于有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化和保存)(2)碳酸鹽巖類生油層 最好的是富含有機質(zhì)的“泥晶灰?guī)r”，其一般含有一定量的泥質(zhì)成份，如泥質(zhì)泥晶灰?guī)r，球粒泥晶灰?guī)r，介殼泥晶灰?guī)r、藻有孔蟲及介屑泥晶灰?guī)r等。這些巖石形成于低能環(huán)境下，生物發(fā)育，水體平靜，適于有機質(zhì)堆積和保存。2.我國的主要幾種生油層系類型 我國發(fā)現(xiàn)的生油巖有泥質(zhì)巖類，也有碳酸鹽巖類。有陸相，也有海相。上述四類生油層系中，以湖相泥巖型

60、最好，是我國陸相盆地形成大油田最有利的生烴層系 。 生烴層系分布廣、面積大、層系多，生油層累積厚度大(體積大)，生儲蓋組合配置優(yōu)，生油巖的排烴效率就高 。 生油巖的評價就是將地質(zhì)研究和地球化學(xué)研究結(jié)合，研究它們的數(shù)量和質(zhì)量的特性，以確定生油氣潛能的大小(二)生油巖的地球化學(xué)研究決定油氣形成的有機地球化學(xué)要素有三個：巖石中有機質(zhì)的豐度(數(shù)量)；有機質(zhì)類型(質(zhì)量)，有機質(zhì)的成熟度(條件)。生油巖的地球化學(xué)研究就是了解它們的數(shù)量和質(zhì)量的特性，以確定生油氣潛能的大小，從而進行油氣生成量的計算。1.有機質(zhì)的豐度 生油巖大多經(jīng)歷了漫長的歷史，原始有機質(zhì)豐度已無法測得，只能測出殘余的有機質(zhì)，通常是用殘余有機