油气地球化学
油气地球化学
课程内容
• 第一章 绪论 • 第二章 有机化学基础概述 • 第三章 干酪根 • 第四章 油气成因 • 第五章 生油岩评价 • 第六章 原油对比
第一章 诸论（4学时）
• 一、油气地球化学研究对象和意义
• 油气地球化学是应用化学原理研究地质体中生成油气的有机 质、石油和天然气及其次生产物的组成、结构、性质及分布， 讨论石油和天然气形成、运移、聚集和次生变化的有机地球 化学原理及其在勘探中应用的科学。
二、生物标志化合物
• 2．无环的类异戊二烯烃类
• 是指带支链的类异戊间二烯烃类，分为规则的和不规 则的。
• 规则的类异戊二烯烃类是指各单元头尾相接成链状分 子，以烯、酸、醇的形式广泛存在。
• 地质体中最丰富的为异戊二烯烃类，C9-C25系列。分 布最广的是C19的姥鲛烷和C20的植烷。
• 不规则的类异戊二烯烃是指头头相连、尾尾相连的链 状分子。
二、生物标志化合物
• 生物标志化合物是指沉积有机质、原油、油页岩、煤 中那些来源于活的生物体，在有机质演化过程中具有 一定稳定性，没有或较少发生变化，基本保存了原始 生化组分的碳骨架，记载了原始生物母质的特殊分子 结构信息的有机化合物。
• 1．正构烷烃 • 生物体中有的以偶数碳原子为主的脂肪酸、蜡和以奇
• 1）腐殖酸的组成 • 腐殖酸为暗黑色胶状体，无定形，结构复杂。是非均
一的聚合物，由C、H、O、N、S等元素组成。 • 不同沉积环境中形成的腐殖酸，元素含量有差别 • 海相和湖相中N、H含量高，C低 • 泥炭和煤中，C、N高 • 海相和湖相中H/C原子比1.0-1.5 • 土壤中为0.5-1.0 • N/C原子比也由海相、湖相到土壤、泥炭依次递减。 • 这反映了有机质来源和成岩环境的差异，海湖中有机
油气地球化学
一、名词解释1.生物圈: 是指生物生存的地球外圈，包括大气圈、水圈和地壳表层。
2.有机圈: 是以古今生物为来源的有机质的分布、演变空间。
有机圈包括生物圈。
3.地球化学界面：又称地球化学墙，是指Eh或pH值的某种特定值或特定界限，特定的矿物或沉积物只在界限一边存在，不在界限另一边出现。
4.有机物界面：又称有机物墙,位于Eh值为零的面上，在此界面之上为氧化环境，有机质不能保存；在此界面之下为还原环境，有机质才能保存。
5.干酪根：泛指一切不溶于常用有机溶剂的沉积岩中的有机质。
6.沥青“A”:用常用有机溶剂（如氯仿）从烃源岩中直接抽提出的可溶有机质称为沥青“A”7.沥青“B”有机溶剂抽提后的残渣，经高温热解后再用有机溶剂抽提出来的可溶有机质。
8.沥青“C”：使用有机溶剂从沉积物或岩石中抽提出可溶有机质后，用有机溶剂从酸(HCl)处理过的沉积物或岩石中抽提出来的可溶有机质。
9.原油族组成:是族组分分离过程中得到的组成成分，包括饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质。
10.原油馏份组成：石油组分分析中，用某个温度范围内蒸馏出的馏分百分含量(重量或体积)所表示的石油组成11.有机显微组分：显微组分就是指这些在显微镜下能够认别的有机组分。
12.稳定碳同位素相对丰度：的度量可以用12C/13C比值表示，而习惯上以δ13C表示，即(表达式略)13.腐泥质：是在滞水盆地条件下（海湾、泻湖、湖泊等）堆积的有机淤泥。
14.腐殖质：是由高等植物的细胞和细胞壁（主要由木质素、纤维素、丹宁组成）在有氧条件下沉积而成的有机物质。
15.有机质成熟度：是指有机质的热演化水平，是沉积有机质在地温升高的条件下有机质化学性质和物理性变化规律的总和。
16.原油的热蚀变作用：是指在油藏条件下经历高温作用原油发生的地球化学作用过程。
17.储层的热蚀变作用：在储层中，石油和天然气中的烃类若处在更高温的地热系统中，会向着分子结构更稳定、自由能降低的方向继续演化，最终形成在该温度、压力下稳定的混合物。
油气地球化学勘探方法
在潜水面以下，地层一般是水饱和的， 当地下水静止不动或流动速度甚低时，浮 力使油气从地下深部向地表发生垂向迁移。
由于油气与水不相混溶，产生油珠或气泡，而油 珠或气泡的密度比水小，则油珠或气泡就受到其 所排开同体积水的重量的上升浮力。
局部详查
以确定最优的化探异常区（勘探远景区） 为目的，指导油气田详查和初步的井位 分布。
油气田勘探
验证和完善所建立的异常模式； 评价和估算油藏品位； 为研究油藏成藏模式和油田深入开发提供基础资
料；
油气化探的优缺点
优点：（1）投资少、见效快、成功率较高的初级勘 探技术。
（2）施工简单、适用性强。
稀油藏
• 1992年根据化探成果,华北油田二连公司决心钻探位 于罕尼构造上的稀油探井吉3井,结果在1 105~1 305 m井段见稀油油层,通过试油获工业油流。随后,又结合 化探成果,在宝饶构造带北侧低部位吉41井断块构造实 施钻探,结果吉41井在1 203. 6 ~ 1 387.6 m井段获日产 0.2 t的稀油工业油流,证实宝饶构造带整体含油,为吉尔 噶郎图凹陷探稀油获高产打开了局面
• 3．流体动力学作用
流体动力学作用是压力梯度驱动下，流 体在多孔介质中做定向运动。这里的流体， 包括水、油、气以及它们相互溶解的溶液。 烃可以单独成相或溶解在水中呈真溶液或 胶体溶液被水带运。在运移过程中，还可 以发生过滤作用，即水与烃的分离作用。 水的来源是深部盆地压实水或循环到深部 的雨水。水的驱动力是水位差或构造应力。
油气地球化学勘探技术发展现状与方向 索孝东
以烃类为基础的化探方法
• 壤气烃测量 • 水溶烃测量 • 土壤烃测量
油气地球化学总复习
干酪根的元素组成中，主要以C、H、O元素为主，含 有少量的N、S、P及微量金属元素。C元素含量一般为 70%～85%，H元素一般为3%～10%，O元素一般为3% ～ 20%。由于干酪根是一种高分子聚合物，因此无固定的组成 或分子式
影响干酪根元素组成主要因素包括：有机质母质类型、 有机质的沉积环境、有机质热演化程度
有利于有机质沉积的环境物理参数是：缓慢的水 流或停滞的水体；有机质与粘土颗粒的絮凝、粘 合作用使聚合体获得近似细砂的沉积速度；浪基 面以下静（缓）水低能环境和超过浪基面深度的 中等水深，保存潜势高；沉降速率与沉积速率相 近或前者稍大时，才能持久保持还原环境
有利于有机质沉积的环境化学参数是：水体下部 或沉积物表层保持良好的还原环境。酸碱度影响 伴生沉积物性质。只有pH≥7.8才能出现大量碳酸 盐与有机质同时沉积
S2为300℃以后受热裂解的产物，表示岩石中部分重质烃和胶质、沥青质的裂 解产物，反映干酪根的剩余成烃潜力。
S4为岩石样品在600℃下不能裂解的残余有机碳，燃烧成二氧化碳由热导检测器 测出的值，相当于岩石中不能产烃的死碳。
Tmax（℃）是S2峰最高的裂解峰温度，Tmax反映干酪根成熟度。
3、色谱-质谱法
现代油气成因理论（续）
天然气的生成实际上是一个从有机质沉积后直到其生气潜 力被彻底消耗之前一直在进行的过程
大量生成集中在两个阶段： 一是由干酪根受热生成，但它大量生成所需的热力条件高 于干酪根成油的热力条件 二是浅埋的早期阶段在厌氧微生物作用下可以大量生成。 但多数情况下，由于浅埋时保存条件不佳，所生成的相当部分 生物气都散失殆尽，必需有良好的保存条件配合，才能大规模 成藏 同时，在有机质转化成烃的过程中，可能有无机组分的参 与和加入。对于天然气来说，尤其是非烃气，可能有幔源气的 贡献
油气地球化学指标计算-举例答案
芳香烃含量较低，表明该样品受到的生物降解作用较弱，保存了较多 的原始有机质。
04
样品中含有的甲烷、乙烷等低分子量烃类气体较少，说明该样品生成 的油气以中高分子量为主。
原油样品指标分析
原油样品密度为 0.85g/cm³，粘度为30cp， 表明该原油属于轻质油。
原油中饱和烃含量较高， 芳香烃含量适中，说明该 原油主要来源于成熟烃源 岩的裂解作用。
油气地球化学指标计算-举例答案
目录
• 油气地球化学指标概述 • 烃源岩地球化学指标计算 • 油气地球化学指标计算实例 • 油气地球化学指标计算结果分析 • 油气地球化学指标计算软件介绍
01 油气地球化学指标概述
定义与分类
定义
油气地球化学指标是用来描述和评估油气藏特征和含量的参 数，通常通过分析地层中的有机和无机化合物来获取。
ABCD
样品中含有的硫、氮等杂 原子较少，说明该原油品 质较好。
样品中含有的重金属元素 较少，表明该原油在形成 过程中受到的生物降解作 用较弱。
天然气样品指标分析
01 02 03 04Fra bibliotek天然气样品中甲烷含量较高，乙烷、丙烷等低分子量烃类气体含量较 低，说明该天然气以甲烷为主。
样品中含有的硫化氢、二氧化碳等酸性气体较少，说明该天然气品质 较好。
意义
油气地球化学指标的计算有助于深入了解油气藏的成因机制、演化过程和资源 潜力，提高油气勘探的成功率和效益，为我国能源安全和经济发展做出贡献。
常用指标介绍
烃类化合物
主要包括饱和烃、芳香烃和沥青质等，是油气藏中最为重要的化合物之一。通过 分析烃类化合物的组成和含量，可以了解油气藏的来源、成熟度和演化过程等信 息。
热解峰温（Tmax）是指岩石样品在加热过程中，释放出的烃类 量最大的温度点。热解峰温越高，说明有机质成熟度越高，生烃 潜力越大。
油气地球化学总结复习资料
1、C15~C21主要源于水生生物，C25~C33，成熟度低、高等陆源植物2、类异戊二烯烃：盐湖相石油形成于强还原环境，具植烷优势和正烷烃的偶碳优势，Pr/Ph＜1.0；湖相烃源岩生成的石油形成于还原环境，Pr/Ph为1.0~3.0；湖沼相的石油形成于弱氧化环境，姥鲛烷优势明显， Pr/Ph＞3.0。
在煤系地层中Pr/Ph值很高，Pr/Ph =5~10随着有机质热成熟Pr/Ph值增大，异构烷烃与相应的正构烷烃含量比值下降，Pr/nC17，Ph/nC18明显降低；3、在石油中最常见的萜烷有m/z191的五环三萜烷（藿烷与非藿烷）。
奥利烷被认为是白垩系或更年青时代高等植物的标志物，可能来源于桦木醇和被子植物中的五环三萜烯4、生物标志化合物的应用1、母源输入和沉积环境C15~C21主要源于水生生物，C25~C33，成熟度低、高等陆源植物2、类异戊二烯烃：盐湖相石油形成于强还原环境，具植烷优势和正烷烃的偶碳优势，Pr/Ph＜1.0；湖相烃源岩生成的石油形成于还原环境，Pr/Ph为1.0~3.0；湖沼相的石油形成于弱氧化环境，姥鲛烷优势明显， Pr/Ph＞3.0。
在煤系地层中Pr/Ph值很高，Pr/Ph =5~10随着有机质热成熟Pr/Ph值增大，异构烷烃与相应的正构烷烃含量比值下降，Pr/nC17，Ph/nC18明显降低；2、确定时代3、成熟作用CPI、OEP/2×n C29／(n C28＋n C30)P874、生物降解利用生物标志化合物能判断原油的生物降解程度，随着生物降解程度的增加，原油的物性将发生明显的变化，原油的密度、粘度增大，胶质和沥青质含量增加，饱和烃遭受生物降解的顺序为：正构烷烃＞无环异戊二烯类烷烃＞藿烷（有25-降藿烷存在）＞规则甾烷＞藿烷（无25-降藿烷存在）＞重排甾烷＞芳香甾类化合物＞卟啉5、油气运移发现随着运移距离的增加，烷烃与芳香烃、正构烷烃与环烷烃的比值增加．长链三环萜比藿烷易于运移，甾烷中αββ组分比ααα组分易于运移，单芳甾烷比三芳甾烷更易运移，因此，随着原油运移距离的加大，易运移的组分相对富集。
油气地球化学学生实验报告
油气地球化学学生实验报告引言地球化学是研究地球构成和变化规律的一门学科，而油气地球化学则是地球化学在石油和天然气领域的应用。
本次实验旨在通过模拟石油勘探过程，了解油气地球化学的基本原理和实验方法。
实验目的1. 了解油气地球化学的基本原理和实验方法；2. 掌握油气地球化学实验中常用的仪器和设备；3. 实践分析和解读实验数据的能力。
实验装置与试剂1. 天平2. 热力学计算软件3. 石油气样品4. 其他常用实验仪器和试剂实验步骤及结果分析1. 样品采集：根据实际需求，我们选择了地下薄层油田作为样品来源，并进行了沉积岩分析和原始油分析。
2. 沉积岩分析：我们对样品进行了粒度分析，发现沉积岩颗粒主要为粉砂质，有利于石油的储集和运移。
3. 原始油分析：我们对原始油样品进行了密度、粘度和组分分析。
实验结果显示，该原始油密度较低，粘度适中，其中主要组分为烷烃，含有少量的环烷烃和芳香烃。
这些特性表明该原始油质量较好，具有较高的开采价值。
4. 油气地球化学公式计算：我们根据实验数据和热力学计算软件，利用油气地球化学公式进行了热力学参数计算和油气运移模拟。
通过计算结果，我们可以获得潜在石油储量、矿石成因、油与岩石的相互作用等重要信息。
5. 结果分析：通过对实验数据的分析，我们得出了以下结论：- 该地下薄层油田具有较高的潜在石油储量；- 石油在储集岩石中的运移主要受到孔隙度、渗透率和地应力等因素的影响；- 石油的运移过程中可能会发生油水分离、溶解和降解等反应。
实验总结通过本次实验，我们初步了解了油气地球化学的基本原理和实验方法。
实验过程中，我们运用了石油地质学、地球化学和热力学等知识，掌握了油气地球化学实验中常用的仪器和设备，并且通过实际操作和数据分析，加深了对油气地球化学的理论和应用的认识。
实验结果表明，油气地球化学在石油勘探和开发过程中起着重要的作用，能够为石油储量评估、资源开发和环境保护等方面提供有力支持。
致谢感谢实验室老师的悉心指导和同学们的支持与协助，使本次实验能够顺利进行。
绪论 石油的化学组成_油气地球化学
thiophene (C4H4S)
￭ 第一节
石 油 的 化
Hydrogen Sulphide
原油的组成
硫化氢
学
组 成
thiophene (C4H4S) 噻吩
corrosion
￭ 第一节
原油的组成
2）含氮化合物（Nitrogen compounds） ：
石 • 含量为万分之几至千分之几，约有90％存在于渣油中 油 • 分为碱性和非碱性两种：碱性化合物有吡啶、喹啉、异喹 的 化
热成熟作用、气侵或脱沥青作用使
石油重组分减少，轻组分增加，油质变好，
密度变小。
学
组 成
氧化作用和生物降解作用使石油的
重组分即胶质、沥青质组分增加，密度增 加。
学
组 成
￭ 第一节
石 油 的 化
原油的组成
• 正烷烃同系物是 一个连续系列 • 低分子>高分子
学
组 成
（不同碳原子正烷烃相对含量的分布曲线）
￭ 第一节
石 油 的 化
原油的组成
管线中的结蜡（C33＋）
学
组 成
￭ 第一节
2）异构烷烃 ——属侧链烃
原油的组成
石 油 的 化
C10内的异构烷烃含量较高，在C5～C8范围内，最常见的构型是具有 一个叔碳原子（2-甲基或3-甲基），其次是两个叔碳原子的构型。在中 等分子量范围内最重要的异构烷烃是异戊二烯类烷烃，它们是C9～C25的 异构烷烃，每隔三个碳原子有一个甲基支链，含量常占原油的1％。 最重要：异戊二烯型烷烃（植烷，姥鲛烷）生物标志化合物 。
学
组 成
￭ 第一节
1、烷烃：
原油的组成
-C-C-C-C-
油气地球化学
油气地球化学一、名词解释1．生物圈：生物的活动仅限于地球外圈，包括接近地表的大气圈、地壳表面薄层和水圈，合称为生物圈。
2．有机圈：生物及其产生的有机质分布的空间。
包括生物圈和沉积岩石圈。
3．烃源岩：已经生成或可能生成油气，或具有生成油气潜力的细粒岩石。
4．凡是被中性有机溶剂从沉积岩中溶解出来的有机质称为可溶有机质。
5．可溶有机质分类：沥青“A”：使用有机溶剂从沉积物或岩石中直接抽提出来的可溶有机质。
沥青“B”:有机溶剂抽提后的残渣，经高温热解后在用有机溶剂抽提出来的可溶有机质。
沥青“C”：已抽提出沥青“A”的沉积物或岩石用酸处理后再用有机溶剂抽提出来的可溶有机质。
6．干酪根：泛指一切不溶于常用有机溶剂的沉积岩中的有机质。
7．成岩作用：松散的沉积物脱离沉积环境而被固结成岩石期间所发生的作用。
8．生烃门限：沉积盆地中干酪根明显热降解生烃作用的起始成熟度和深度。
9．生油窗：能是液态烃大量生成的温度范围。
10．脱沥青作用：由于大量的气体或轻烃溶解到原油中，使得重质到中等的原油中的沥青质沉淀下来的过程。
11．水洗作用：原油中水溶性相对较高的组分被地层水优先萃取出去，从而改变原油的组成，使其变重的过程。
12．硫化作用：元素S或S化物与石油烃类反应生成有机硫化物的过程。
13．生物标志化合物：他是沉积物或岩石中来源于活体生物并基本保持原始生化组分碳骨架的记载原始生物的母质特征分子结构信息的化合物。
14．异戊二烯法则：由异戊二烯亚单元组成的化合物的生物合成作用是通过C5—类异戊二烯亚单元合理聚合而形的。
15．有机质丰度：单位质量岩石中有机质的数量。
16有机碳是指岩石中存在于有机质中的碳。
17热失重是指受热前干酪根的重量减去受热后干酪根的重量。
填空：1油气气球化学主要应用于：烃源岩评价、油源对比、油藏和开发地球化学。
2油气成因理论的发展大致经历了四个阶段：无机成因说、早期有机成因说、晚期有机成因说、现代油气成因理论。
2011 第三章 油气地球化学的主要分析方法简介
D (%) I1
70 60 Ⅰ 50
40 30 Ⅱ1
20
Ⅱ2
10 Ⅲ
410 420 430 440 450 460 470 480 490
Tmax ℃
21 Ⅰ
19
17
15
13
11 Ⅱ1
9
7
5
Ⅱ2
3
Ⅲ
1
410
430
450
470
Tmax ℃
降解潜率D、Tmax生油岩有 机质类型图版
类型指数、Tmax生油岩有机质 类型图版
与无机矿物 分离开来
深入研究
分子量较小的化合物（沥青）：有机溶剂萃取（抽提） 高分子量的化合物（干酪根）：与无机基质的分离
从取样、储存、碎样直到分离的整个过程中， 有机质都容易受到污染或发生物理化学变化。
有机质的分离、纯化等基础工作十分重要，它 是保证仪器测试准确性和可靠性的关键。
一、岩石中可溶有机质的抽提
五、有机元素分析
有机元素是石油及沉积岩中有机质的基本组成， 其中以碳、氢元素为主。从干酪根至沥青到原油，氢 显著地增加、碳稍有增加，而硫、氮、氧却一致减少。 由于氢比其他元素轻得多，所以氢含量较高的石油比 重低。
在石油地球化学研究中，一般用元素组成范围或 原子比值来表征有机母质的性质，用干酪根或抽提物 中C、H、O元素随埋深的变化来研究生油岩中有机质 热演化特征等，因而是重要的分析项目之一。
一、概述
色谱法：又称色谱分析、色谱分析法、层析法，是一种分离和 分析方法。色谱法利用不同物质在不同相态的选择性分配，以 流动相对固定相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会 以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。
1．两相所处状态分类
油气地球化学
一、海相原油的地球化学特征1、原油的化学性质国外公认的碳酸盐岩生成的石油特征是：高硫（＞ 1.0 %）, 低API度（20～30），Pr/Ph＜1.0，Ph/nC18＞1.0，偶碳优势CPI＜1.02、生物标志化合物特征①正构烷烃碳数分布呈单峰态，②广泛检出C13～C20规则无环类异戊二烯烷烃和C21～C45规则和不规则无环类异戊二烯烷烃。
③规则甾烷以C29甾烷占优势，一般占40%～60④C31～C35升藿烷系列相对较发育，且明显受盐度控制。
⑤伽马蜡烷为常见的非藿烷骨架型五环三萜烷。
⑥三环萜烷含量较高二、陆相原油的地球化学特征1、原油的性质：原油普遍高含蜡，硫酸盐含量低，具有低钒/镍比（一般小于1）的特点2、原油的烃类族组成：原油的烃类族组成以烷烃为主，环烷烃次之，芳香烃较少，多属石蜡基原基。
3、生物标志化合物特征①饱和烃馏分检测出C13～C20规则无环类异戊二烯烷烃，并有丰富的甾烷、萜烷类化合物甾烷类生要由C27～C29甾烷、重排甾烷及4-甲基甾烷组成，此外还有少量的孕甾烷和升孕甾烷。
甾类化合物主要为藻类生源产物，但C29甾烷可能来源于高等植物。
在陆相原油中，C29甾烷明显高于C27甾烷②芳烃馏分陆相原油芳经馏分中含有丰富的芳构化生物标志化合物，主要类型有：芳构化倍半萜类与二萜类：前者只检测出卡达烯，后者仅见惹烯和海松烯，属被子植物树脂生源完全芳构化的生物标志化合物。
芳构化三环萜烷：主要包括m/z181 及m/z209的两个C24～C26二芳三环萜烷和m/z205的C26 ～C28三芳三环萜烷．芳构化三环萜烷是常规三环萜烷芳构化的产物，属于细菌、藻类生源，但它是在酸性氧化环境中形成的，常与陆源有机质有关。
芳构化三萜类：主要是陆生被子植物生源的奥利烷、乌散烷及羽扇烷芳构化的产物，也有微量细菌生源的芳构化藿烷。
它们大都是在酸性氧化作用较强的湖相沉积中形成的，与陆源有机质有关。
苯并藿烷：指示细菌生源，是在酸性氧化环境中形成的，在煤系地层及湖相腐殖—偏腐殖泥岩中分布较广泛。
实验二油气地球化学分析
实验二油气地球化学分析
实验目的：通过油气地球化学分析，了解石油和天然气的组成及相关特性。
实验设备：
1. 油气样品
2. 石油分析仪：用于分析样品中各组分的含量和性质，如闪点、凝点、蒸留范围等。
3. 气体分析仪：用于分析天然气样品的组成和性质，如甲烷含量、气体密度等。
4. 地球化学仪器：如质谱仪、红外光谱仪等，用于对样品进行进一步的成分分析。
5. 安全设备：如安全眼镜、手套、防护服等。
实验步骤：
1. 准备油气样品：从不同来源收集石油和天然气样品，保持样品的完整性和纯度。
2. 石油分析：使用石油分析仪，依次对样品进行闪点测定、凝点测定、蒸馏范围分析等。
3. 天然气分析：使用气体分析仪，对天然气样品进行甲烷含量分析、气体密度测定等。
4. 地球化学分析：使用地球化学仪器，对样品进行进一步的成分分析，比如使用质谱仪对石油样品中的各种化合物进行鉴定，使用红外光谱仪对样品中的官能团进行分析等。
5. 数据处理和分析：整理实验数据，并根据数据结果对样品的组成和特性进行分析和解释。
注意事项：
1. 实验过程中要注意安全，遵守实验室的相关规定，合理使用实验设备。
2. 样品的选择要代表性，能够反映石油和天然气的一般组成。
3. 在实验过程中要注意对实验设备的维护和校准，以保证实验结果的准确性。
4. 实验结束后要及时清理实验设备和实验场地，保持实验环境的整洁。
实验结果：
根据分析结果，可以得出石油和天然气的组成和特性，比如各组分的含量、闪点、凝点、蒸馏范围、甲烷含量、气体密度等。
这些数据可以用于石油和天然气的开发、利用和地质勘探等方面的研究和应用。
石油勘探中的油气地球化学技术
石油勘探中的油气地球化学技术地球化学技术在石油勘探中起着至关重要的作用。
通过对地下油气藏中的沉积物、岩石和流体进行分析，油气地球化学技术可以提供诸如油气资源量、勘探程度、储量评估、油气成因等关键信息，为石油勘探提供科学的依据与指导。
本文将介绍常用的油气地球化学技术及其在石油勘探中的应用。
1. 地球化学样品采集与制备地球化学样品的采集与制备是油气地球化学研究的第一步。
样品可以是岩心、岩石薄片、流体样品等。
采集样品时，应根据不同勘探目标选择采样地点和采样方法。
采集的样品需经过严格的化学和物理处理，以消除外来污染，保证分析结果的准确性。
2. 沉积物地球化学分析沉积物地球化学分析是研究油气地球化学的重要手段。
通过分析沉积物中的有机质含量、岩石成分、有机质类型等指标，可以判断沉积物的有机质丰度和成熟度，从而评估潜在的油气资源量。
此外，还可以通过分析沉积物中的元素含量来判断沉积环境和沉积物来源。
3. 岩石地球化学分析岩石地球化学分析是评估油气藏的重要手段。
通过对岩石的矿物组成、有机质含量、孔隙结构等进行分析，可以确定岩石的储集能力和渗透性，从而评估岩石的油气储量。
岩石地球化学分析还可以提供有关岩石成因和演化历史的重要信息，为油气勘探和开发提供参考依据。
4. 流体地球化学分析流体地球化学分析是判断油气藏含油气性质和演化史的重要手段。
通过对地下油气的组成、物理性质、同位素特征等进行分析，可以确定油气的类型、来源、成因以及油气运移过程。
流体地球化学分析还可以提供有关油气水平衡关系、油气藏裂解程度等重要信息，为油气勘探评估和储量估算提供依据。
5. 地球化学模拟与解释地球化学模拟与解释是将地球化学数据转化为具体勘探意义的关键步骤。
通过建立地球化学模型，对不同地质时期的沉积环境、油气成藏历史进行模拟，可以揭示油气形成演化的地质过程。
同时，通过地球化学数据的解释，可以评估油气资源量、勘探程度以及采收程度，为油气勘探决策提供科学依据。
8第八章油气地球化学勘查 地球化学勘探 教学课件
• 二、油气藏的一般知识
• 1．烃的一般知识
• 油气田本身是烃类的工业聚集体，烃 类是指只包含C、H两种元素的化合物。 由于烃分子中碳原子数目和连接方式不 同，已知烃类化合物在3000种以上，油 气化探中只涉及最简单的几种烃类。
• 脂环烃是碳原子相连成环的碳氢化合物。 环丙烷和环丁烷在常温下是气体，从环戊烷 开始是液体，高级环烷烃是固体。含有5个或 6个碳原子的环烷烃是石油中最普遍的分子结 构，占原油的50％以上。
• 芳烃是由6个碳原子和6个氢原子组合而 成的特殊碳环，即苯环化合物。它们也是原 油的组成部分，但比例较小，不超过15％。 由于其中某些芳烃在水中有一定溶解度，可 能作为油气化探的指标。
盐无异，加热并不能形成CO2。但在Fe3+还原 为Fe2+后，Fe2+可替代Ca2+，形成铁白玉石类 矿物。据美国地球化学勘探公司研究，这种 含铁方解石在500～600℃条件下通过晶格转 换，释放出CO2，即△C，即
（Ca1-x,xFe）C03→xFe0＋（1一x）CaC03＋xC02↑
• 甲烷菌：油气的形成和降解，微生物都起 着重大的作用，烃类氧化菌以烃类为食物， 烃类最终被分解形成CO2、H20及有机酸。以 甲烷为食物的称为甲烷菌，以乙烷为食物的 称为乙烷菌，此外还有多种其他细菌如丁烯 菌、戊烷菌等。菌数繁生程度与物源成正比， 因此，以烃类为食物的他养型细菌可作为油 气化探的指标，其中甲烷菌应用最为广泛。
• 放射性α、γ测量：是由于油气田上方后生富集 铀衰变产生的α、β、γ粒子。由于β粒子射程短，
故常用α、γ测量。铀本身并不富集于油田中，铀
油气地球化学实验报告(全)
实验一：有机碳含量测定一、实验目的通过实验，加强对反映烃源岩各种地球化学特征的相关指标的认识，掌握基本分析方法和操作步骤及其地质应用。
二、实验原理有机碳含量是指岩石中所有有机质含有的碳元素的总和占岩石总重量的百分比。
有机质含量=有机碳含量×K将去除无机碳的样品，在1300℃~1500℃高温充分氧气存在的条件下进行灼烧45~90秒。
有机碳被氧化为CO2、二价硫被氧化为SO2。
生成SO2、CO2和CO气体，流经各种吸收管除去杂质。
SO2进入硫红外池，检测出样品中硫元素的百分含量。
CO2和CO进入催化炉，将CO转化为CO2，然后进入硫红外池，检测出样品中碳的百分含量。
三、实验步骤1.样品的前处理(1)碎样：将要分析的岩样洗去表面污物，在40~60℃的烘干箱内烘干后粉碎；(2)过筛：过100目标准筛，装入样品袋，放入干燥器待用；(3)称样：在万分之一天平称取0.5~1.0克岩样，放入透水瓷坩埚中；(4)酸化：（去除无机碳）将坩埚放入50ml烧杯中，加25ml 10%的盐酸溶液，浸泡3~4小时后，将烧杯放在水浴锅上加热，温度控制在70℃，使烧杯中的液体慢慢蒸发40分钟；(5)水洗：取出冷却到室温，将坩埚放在抽滤器上，用蒸馏水洗至中性；(6)烘干：取出盛样坩埚放在烘箱内60~80℃烘干，时间为6~8小时。
取出放入干燥器内准备分析测定。
2.样品上机测定(1)开机稳定1个小时；(2)打开氧气、空气分压表，压力控制在36磅/平方英尺；(3)所有最初启动程序必须全部完成，正常操作为自动形式；(4)样品上机测定：从干燥机内将样品取出，在每一个样品中加铁助熔剂0.5克，加铜助熔剂0.2克。
输入样品编号和样品质量，然后将坩埚放入感应炉，按一下分析开关，分析自动进行，结果显示于计算机上；(5)取出废坩埚，放入第二块样品，按上述步骤分析，依次进行下去；(6)空白实验：从某一分析结果中选取标准值，它的差异平均值是新的空白值。
第十一章 油气地球化学勘探方法——【石油有机地球化学】
此类线性异常见于断裂、裂隙带或发生过 断裂-破裂构造作用的背斜等地表迹线上，异常 包含有C+6烃是由逸散作用或载有大量溶解烃的 盆地深部水的垂向迁移造成的。
断裂带上方的异常与未受断裂的油气藏上 方的异常特征有所区别：
前者由于C+6烃的向上搬运，具有相当大的 C6~C7烃浓度；后者主要由C1~C5烃组成几乎或 根本没有C+6烃。
2. 油气的生成具有分带性
沉积有机质的演化和油气生成具明显的分 带性，这是判别地表烃类属同生烃还是地下油 气藏渗漏的运移烃的基础。 储层气：由干气藏到低压不饱和的油藏，甲烷 的含量明显是降低的。只含干气的盆地，储层 气中重烃不超过5%。油藏气体的重烃，含量 分布范围较广，且比例一般较高。
土壤气：土壤烃气的浓度、组成都较复杂，变 化很大。在浓度上大部分土壤中烃气的含量很 低，但在油气藏上方常出现高含量的异常性。
（2）由于土壤类型，水分含量或者地层的变化 ，是否会存在一个以上的背景水平。
（3）异常是否仅局限于一种类型的地形特征或 地貌特征？如地形高处或低处，如果是这样， 除非有合理地质解释，否则其真实性值得怀疑 ；
（4）数据的数量和质量是否满足圈定异常— 画 等值线的需要；
（5）是否有足够的信息来鉴别潜在产油层的时 代和类型。
传统的化探理论曾将扩散作用看作 油气渗漏的主要机理。因而，备受质疑。
烃类气体通过上覆地层一般认为 存在两种最基本的形式：
渗滤作用；扩散作用
㈠渗滤作用
渗滤作用是存在压差的情况下，流体在孔
隙介质中的运动，当气体单向渗滤时，其容积
速度可表示为：
Q=K×S×(P21-P22)/2μh
式中：Q=渗滤气体的容积速度； h—渗滤距离； K—介质的渗透率； S—渗滤作用的横断面积； μ—渗滤气体的粘度； P1、P2—孔隙介质两端的压力；
第十章 油气地球化学调查
微观泡通过孔道
第十章 油气地球化学勘查
Outline 油气与油气异常 油气化探的主要方法
油气化探异常的解释和评价
What is “干酪根”（Kerogen）
• 为腊状有机物质。是动植物遗骸(通常是藻类或木质植物)在地下 深部被细菌分解，除去糖类、脂肪酸及氨基酸后残留下的不溶于 有机溶剂的高分子聚合物。除了含有碳、氢、氧之外，也含有氮 和硫的化合物 • Kerogen is a mixture of organic chemical compounds that make up a portion of the organic matter in sedimentary rocks. It is insoluble in normal organic solvents because of the huge molecular weight (upwards of 1,000 daltons) of its component compounds. The soluble portion is known as bitumen. When heated to the right temperatures in the Earth's crust, (oil window ca. 60–160 °C, gas window ca. 15how quickly the source rock is heated) some types of kerogen release crude oil or natural gas, collectively known as hydrocarbons (fossil fuels). When such kerogens are present in high concentration in rocks such as shale they form possible source rocks. Shales rich in kerogens that have not been heated to warm temperature to release their hydrocarbons may form oil shale deposits.
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油气地球化学1、油气地球化学的定义应用化学原理，研究地质体（沉积盆地）中生成油气的有机物、石油、天然气及其次生产物的组成、结构、形成、运移、聚集和次生变化的有机地球化学机理及其在勘探中的应用。
2、地球化学的分支学科(1)元素地球化学； (2)同位素地球化学；(3)流体地球化学； (4)地球化学热力学和动力学；(5)各种地质作用地球化学； (6)有机地球化学；(7)环境地球化学； (8)气体地球化学。
（9）海洋地球化学（10）区域地球化学3、油气地球化学的研究对象沉积盆地或地壳中油气、生成油气的有机物及相关物质。
4、油气地球化学研究的主要内容Ø 与沉积作用有关的活性生物有机质及其在沉积、保存和埋藏条件下的演化;Ø 石油成因和演化;v 干酪根地球化学v 可溶有机质地球化学Ø 天然气地球化学;Ø 油气地球化学在油气勘探、开发中的应用;v 盆地的油气勘探远景和资源预测v 油气地球化学勘探v 油田水地球化学v 油田开发地球化学11、有机圈（organosphere）：系指地球上古今生物及其形成的有机物，分布和演变的空间。
有机碳的循环：（1）生物化学亚循环：为较小的亚循环(碳总量约为3×1012吨) ，其循环周期不超过一百年，包括三个次一级循环：（2）地球化学亚循环：为大的亚循环(碳总量约为12×1015吨)，包括沉积圈中有机质的演化途径，其循环周期以百万年计算，其中也包括三个次级循环11、旋光异构当一个碳原子同时和四个不同的原子或原子团键合时，四个基团在碳原子的周围会有两种排列方式，它们互为镜像但不能重合，这种立体异构体叫对映体，它们可使偏振光的偏振面发生反向旋转，因而被称为旋光异构。
11、沉积有机质的概念分布在沉积物或沉积岩中的分散有机质。
它们来源于生物的遗体及其分泌物和排泄物。
直接或间接进入沉积物中；或经过生物降解作用和沉积埋藏作用被掩埋在沉积物中；或经过缩聚作用演化生成新的有机化合物。
11、富沉积有机质的沉积环境生物高产和缺氧环境共存是富有机质沉积形成的必要条件。
一、.大型深水缺氧湖泊存在永久性的分层,才能形成湖泊的缺氧环境. （1）富营养、贫营养湖泊（2）深水是缺氧湖泊发育的重要条件（3）缺氧湖泊的发育与纬度有关。
2.海相缺氧环境（1）上升流形成的缺氧环境3.沼泽环境沼泽沉积环境是一种成煤的环境1温暖潮湿的气候和长期停滞的水体条件。
2地形一般比较平坦、低洼；构造上处于缓慢持续下沉状态。
二、有机质的沉积受控于多种因素主控因素：原始生物产率（营养物、水体分层、光等）和缺氧环境（降雨量、距河口距离、河流的搬运能力）11、习惯上把链状的萜类叫做异戊二烯型化合物，而把环状的异戊二烯型化合物称为萜类，统称萜类化合物。
单萜(monoterpenes):由两个异戊二烯单元组成,大量出现在高等植物中,它是植物香精油的主要组成部分倍半萜(sesquiterpenes):三个异戊二烯单元,链状,单环和双环的倍半萜广泛分布于高等植物中。
双萜(diterpenes):四个异戊二烯单元,高等植物中的普遍生物化学成分，动物体中的维生素A也具有双萜结构。
四萜(tetraterpenoids ):八个异戊二烯单元,重要的色素,其分子含有较长的碳-碳共轭双键体系在链端处有一个或两个六元环,所以多带由黄至红的颜色多萜（polyterpenoids）：在自然界中，多萜化合物的代表是橡胶(Rubber)，如马来树胶和生橡胶，后者每个分子中约含1000个异戊二烯单元。
11、.甾族化合物(steroids) 结构特点:含有一个由四个环稠合的碳环结构，可以看作是一部分氢化或完全氢化的菲与一个环戊烷稠合的碳环，并具有三个侧链的骨架胆汁酸：可视为甾醇衍生物，以胆盐形式存在于动物胆汁中，碳数为24。
甾族激素：它是人和动物内分泌的具生理活性的化合物,雄激素碳数19,雌激素碳数18(无侧链)。
天然甾醇:在C3位置含有(β)羟基,D环上带烷基侧链R3,其碳数可从8到11。
11、对沉积有机质有重要贡献的生物类型（浮游植物和动物、细菌、高等植物）浮游植物可能始终是地球上有机碳的主要来源之一。
约在二十亿以前的前寒武纪，主要是蓝一绿藻和行光合作用的细菌产生有机碳。
经过早古生代，各种海相的浮游生物、细菌和蓝—绿藻仍是有机碳的主要来源，直到中泥盆世陆地植物才出现。
￥￥生物有机质的主要类型和地球化学意义碳水化合物、脂类、蛋白质(Protein)和氨基酸、木质素和丹宁1、多糖中对形成沉积岩中有机质最有意义的是纤维素和半纤维素。
醣在自然界中分布极广,也是一切生物体的重要组成部分之一。
2、地表有机质中蛋白质占1/3-1/4，但由于蛋白质易被分解所以在古老沉积岩中完整的蛋白质和多肽类却很少。
分解产物氨基酸广泛地存在于不同时代的地质体中，对石油的形成具有重要的意义。
氨基酸是可以通过进入腐殖质和干酪根的格架保存于沉积物中的。
氨基酸是沉积物(岩)中有机氮的主要提供者。
氨基酸可以通过缩合形成干酪根。
3、脂肪酸和脂肪醇是原油中某些烃类的可靠先体。
地质体中，在土壤、原油、泥炭、褐煤、烟煤、现代海洋沉积物、陨石中都存在有脂肪酸第二章1、稳定同位素：能稳定存在1017年的2、由于同位素不同，引起单质或化合物在物理、化学性质上发生微小变化的现象，称为同位素效应。
3、定义：在各种自然过程中，由于同位素的效应引起同位素的相对含量在不同相之间的变化，称为同位素的分馏作用。
（1）稳定同位素的物理分馏也称为质量分馏，同位素之间由质量引起的一系列物理性质的微小差异，使之在蒸发、凝聚、升华、扩散等自然物理过程中发生的轻重同位素的分异。
（2）稳定同位素的动力分馏不同同位素分子，由于质量不同，他们参加化学反应的活性有差异，轻同位素形成的化学键比重同位素的键容易破裂，因此轻同位素分子的反应速率较高，会在生成物中富集轻同位素。
（3）稳定同位素的平衡分馏在化学反应中反应物和生成物之间由于物态、相态、价态以及化学键性质的变化，使轻重同位素分别富集在不同分子中而发生的分异叫平衡分馏，也称同位素交换反应。
4、放射性衰变的性质①衰变作用发生在原子核内部，反应结果由一种核素变成另一种核素，并释放能量；②衰变自发地不断地进行，并有恒定的衰变比例；③衰变反应不受温度、压力、电磁场和原子核存在形式等物理化学条件的影响④衰变前和衰变后核数的原子数只是时间的函数。
四种性质决定了三种特征：绝对时标特征、示踪特征和能量特征。
放射性衰变规律：单位时间内衰变的原子数与现存放射性母体的原子数成正比第三章干酪根1干酪根的分类方法1．显微组分分类（1）统计腐泥组和壳质组之和与镜质组的比例；2）采用类型指数(T值)来划分，具体方法是将鉴定的各组分相对百分含量代入下式，计算出T值，再依据表中的分类标准划分类型2、元素组成分类1型干酪根主要源于藻类沉积和细菌遗体。
藻类选择性的保存，聚集形成藻质体，细菌强烈改造的有机质及细菌遗体常表现为无定形体，故此类干酪根的显微组分主要是腐泥组。
通常形成于静而少氧的浅水环境中的富有机质游泥中。
11型干酪根：这类干酪根一般与海相沉积有关，是由原地浮游生物及微生物(主要是细菌)有机物的混合沉积，在还原条件下形成的。
也可由异地有机质形成，主要是异地富含脂类的高等植物有机物残体(如孢子、花粉和角质层)和植物分泌物(如树脂和蜡)相对富集后形成的。
111型干酪根：具有较低的原始H/C原子比(<1.0)，而O/C原子比高(0.2-0.3)。
由大量多芳香核、酮及羧酸基团组成，但不含酯基团。
只含有少数的甲基和短链脂族结构，也有极少数起源于植物蜡和表皮层的脂族长链存在。
@在成岩作用初期，由Ⅰ型、Ⅱ型到Ⅲ型干酪根中芳族结构逐渐增多，而脂族结构逐渐减少。
&结构特征芳族结构和脂族结构的各自特征不同，Ⅰ型干酪根中以简单、个体较小的芳核结构和长链脂族结构为主；Ⅲ型干酪根以短链脂族结构和相对复杂个体较大的芳核结构为特征，Ⅱ型干酪根介于两者之间。
二、干酪根成烃反应的动力学特征1.干酪根是由一些能级不同的键组合而成的聚合物决定了热解反应是一个连续、渐变和漫长的过程。
2.干酪根生成油气的过程并不是一个简单的裂解反应，而是由一系列平行和连续的反应组成 #导致了不同干酪根反应的结果和产物的差异。
Ⅰ型干酪根以“解聚”为主，为连续反应，生油早期生成重油；Ⅲ型干酪根以“官能团脱除”型为主，为平行反应，以低分子产物为主，在低熟阶段也可生成凝析油3.干酪根开始大量裂解成油只有在地壳中提供的热能达到了反应所需的活化能时才能发生。
4.干酪根热解是一个连续过程，其中各类化学键依次从低能量到高能量顺序开始裂解。
5.干酪根热解反应为连续不可逆过程干酪根是指不溶于有机溶剂，也不溶于非氧化酸、碱的沉积有机质，它可以形成于成岩阶段末期，也可以形成于埋藏初期。
它是由沉积物中各种类型的原始有机质转变而成的。
q Ⅰ型干酪根富含脂肪结构，其中含许多烷基键状化合物， H/C高、生油气潜力高；q Ⅲ型干酪根主要含有缩合的多环芳香化合物和杂原子官能团，具少量脂链、 H/C低、生油潜力低，可生一些气。
q Ⅰ和Ⅲ型之间为混合型，可分为偏向Ⅰ的Ⅱ1型和偏向Ⅲ的Ⅱ2型第四章生物标志化合物1、生物标志化合物：是沉积物（岩）、原油、油页岩和煤中那些来源于生物体，在有机质演化过程中具有一定稳定性，没有或很少发生变化，基本保存了原始生化组分的碳骨架，记载了原始生物母质特殊分子结构信息的有机化合物。
v 正构烷烃无环类异戊二烯烷烃二环－四环异戊二烯烷烃藿烷系列v 甾烷芳香烃含氮化合物、卟啉2、油源对比:为原油及其油源岩的成因联系、油-油、气-油、气-岩成因联系提供一系列参数和指标。
3、用氯仿抽提岩石中的可溶有机质，其萃取物称氯仿沥青。
4、正构烷烃的来源和应用一、来源Ø 低碳数正烷烃(<nC20) 主要来自偶数碳的脂肪酸Ø 高碳数正烷烃主要来自偶碳数的蜡和脂肪酸Ø 它们主要通过脂肪酸或蜡脱羧或脱水而生成正烷烃Ø 干酪根生烃反应二、应用1、母质来源：正烷烃C21-主要来自于以偶数碳原子为主的脂肪酸.海相原油没有石蜡,主要源自藻类,正烷烃分布中以C21-为主,蓝绿藻来源的正烷烃以C14-C19占优势。
2、正烷烃的沉积环境3、成熟度分析4、油源对比5、生物降解（减少则有）5、异构Pr/Ph比值还原环境:Pr/Ph<1 氧化环境:Pr/Ph>16、萜类化合物三环萜烷的碳数分布可反映有机质成熟度随地温升高,三环萜烷的长侧链就会不断断裂,碳数减少, 因此成熟度升高,低碳数三环二萜烷相对含量增加三环萜烷的相对分布可用于油源对比m/z 191质量色谱图上三环二萜的分布在中新生代和古生代油源对比中都是较理想的对比指纹。