油气成因

（三）热裂解生凝析气阶段特征
1．沉积物埋深起过3500～4000m； 沉积物埋深起过3500～4000m 3500 地温达到180 250℃ 180～ 2．地温达到180～250℃，则进入后生作用阶段后 相当于碳化作用的瘦煤～贫煤阶段； 期，相当于碳化作用的瘦煤～贫煤阶段； 3．此时地温超过了烃类物质的临界温度，除继续 此时地温超过了烃类物质的临界温度， 临界温度 断开杂原子官能团和侧链，生成少量水、 断开杂原子官能团和侧链，生成少量水、二氧 化碳和氧外， 主要反应是大量 大量C 链断裂， 化碳和氧外 ， 主要反应是 大量 C-C 链断裂 ， 包 括环烷的开环和破裂，液态烃急剧减少； 括环烷的开环和破裂，液态烃急剧减少；
Байду номын сангаас
（四） 深部高温生气阶段特征
1 ． 当深度超过6000 ～ 7000m ， 沉积物已进入变生 当深度超过 6000～ 7000m 6000 作用阶段，达到有机质转化的末期， 作用阶段 ， 达到有机质转化的末期 ， 相当于半 天烟煤-无烟煤的高度碳化阶段； 天烟煤-无烟煤的高度碳化阶段； 2．温度超过250℃，以高温高压为特征； 温度超过250℃ 以高温高压为特征； 250 3．已形成的液态烃和重质气态烃强烈裂解，变成 已形成的液态烃和重质气态烃强烈裂解， 热力学上最稳定的甲烷； 热力学上最稳定的甲烷； 4．这个阶段生成干气甲烷和碳沥青或次石墨。 这个阶段生成干气甲烷和碳沥青或次石墨。 （这个现象在中科院地球化学研究所的实验室中 获得证实；同时，在野外也得到肯定（四川盆 地威远隆起震旦系白云岩中见到石油热演化的 最终产物甲烷和固态沥青））
二、煤成油机理
（一）成油机理 2．三种有机质成油贡献既有差别也有变化 ．三种有机质成油贡献既有差别也有变化
腐殖酸对成油贡献不大 （1）总体上 腐殖酸对成油贡献不大，且随褐煤 ）总体上,腐殖酸对成油贡献不大， 热演化程度升高而减少 是褐煤中丰度最小的一种有机质， （2）可溶抽提物是褐煤中丰度最小的一种有机质， ）可溶抽提物是褐煤中丰度最小的一种有机质 仅占有机质的1.61%。然而，它在褐煤的整 仅占有机质的 。然而， 个成油演化过程中始终扮演着十分重要的角 个成油演化过程中始终扮演着十分重要的角 十分重要 色 （3）与泥岩中分散有机质生油的情况类似，煤中 ）与泥岩中分散有机质生油的情况类似， 干酪根也是煤成油的最主要的母质， 干酪根也是煤成油的最主要的母质，它也在 成油过程中发挥着主导和主力作用
（二）热催化生油气阶段特征
沉积物埋藏深度超过1500 2500m 1500～ 1 ．沉积物埋藏深度超过1500～ 2500m ， 进入后生作用 阶段前期； 阶段前期； 2．地温升至60～180℃，相当于长焰煤～焦煤阶段； 地温升至60～180℃ 相当于长焰煤～焦煤阶段； 60 3．促使有机质转化的最活跃因素是热催化作用； 促使有机质转化的最活跃因素是热催化作用； 热催化作用 干酪根发生热降解，杂原子（ 的键破裂， 4. 干酪根发生热降解，杂原子（O、 N、S）的键破裂， 产生CO 等挥发性物质逸散， 产生CO2、H2O、NH3、H2S等挥发性物质逸散，同时 获得大量低分子液态烃和气态烃； 获得大量低分子液态烃和气态烃； 5．有机质大量转化为石油和湿气，成为主要的生油时 有机质大量转化为石油和湿气， 期，即“生油窗”； 生油窗”
（三）热裂解生凝析气阶段特征
4．产物特征： 产物特征： 以上高分子正烷烃含量渐趋于零； （1）C25以上高分子正烷烃含量渐趋于零； 只有少量低碳原子数的环烷烃和芳香烃； （2）只有少量低碳原子数的环烷烃和芳香烃； 相反低分子正烷烃剧增，主要是甲烷及其气态同系物， （ 3 ） 相反低分子正烷烃剧增 ， 主要是甲烷及其气态同系物 ， 在地下深处呈气态， 采至地面随后温度、 压力降低， 在地下深处呈气态 ， 采至地面随后温度 、 压力降低 ， 反而凝结为液态烃质石油， 即凝析油并伴有温气， 反而凝结为液态烃质石油 ， 即凝析油并伴有温气 ， 进入成熟时期。 进入成熟时期。 这个阶段烃类反应的性质可分为两种作用： 5．这个阶段烃类反应的性质可分为两种作用： 石油热裂解:高温下脂肪族结构破裂为小分子， （1）石油热裂解:高温下脂肪族结构破裂为小分子，芳烃浓 缩； 石油热催化:高温下贫氢石油产生缩合反应， （2）石油热催化:高温下贫氢石油产生缩合反应，主要形成 固态残渣， 固态残渣 ， 并使石油中脂肪族相对增加而杂原子减 少。 凝析气和湿气的大量生成， 6. 凝析气和湿气的大量生成 ， 主要与高温下石油裂解作用 有关， 有关 ， 而石油焦化及干酪根残渣热生成的气体量则 是有限的。 是有限的。
理论特点
干酪根母质
晚期 高温 热降解
干酪根主要类型划分图
干酪根
不溶于有机酸的具有复杂机构的固态有机质
干酪根是由不同显微组分所组成 ！
一、现代油气成因的一般模式
（一）生物化学生气阶段特征
1．埋深较浅（从沉积界面到数百米乃至1500m深处）； 埋深较浅（从沉积界面到数百米乃至1500m深处） 1500 2．温度较低，介于10 60℃； 温度较低，介于10—60 10 60℃ 3．以细菌活动为主，与沉积物的成岩作用阶段基本相符， 细菌活动为主，与沉积物的成岩作用阶段基本相符， 为主 相当于碳化作用的泥炭-褐煤阶段； 相当于碳化作用的泥炭-褐煤阶段； 4．在缺乏游离氧的还原环境内，厌氧细菌活跃，生物起源 在缺乏游离氧的还原环境内，厌氧细菌活跃， 的沉积有机质被选择性分解 分解， 的沉积有机质被选择性分解，转化为分子量更低的生 物化学单体（如苯酚、氨基酸、单糖、脂肪酸等） 物化学单体（如苯酚、氨基酸、单糖、脂肪酸等）， 部分有机质被完全分解成CO 部分有机质被完全分解成CO2、CH4、NH3、H2S和H2O等 简单分子； 简单分子；
2008年研究生学位课程 2008年研究生学位课程
第一章 现代油气成因进展
第一节 第二节 第三节 干酪根晚期成因理论 低熟油气和煤成油理论 油气成因热点问题讨论
第一章 现代油气成因进展 第一节 干酪根晚期成因理论 一、现代油气成因的一般模式
Tissot等 1971，1984） Tissot等（1971，1984）建立干酪根热降解生 烃模式，简称为干酪根晚期生烃学说。 烃模式，简称为干酪根晚期生烃学说。 油气形成演化过程一般划分为四个逐步过渡的 阶段， 阶段，即： 生物化学生气阶段； （1）生物化学生气阶段； 热催化生油气阶段； （2）热催化生油气阶段； 热裂解生凝析气阶段； （3）热裂解生凝析气阶段； （4）深部高温生气阶段 ）
二、存在的问题
加拿大波弗特-马更些盆地第三系的天然气、 （2）加拿大波弗特-马更些盆地第三系的天然气、原 油和凝析油为低熟烃类 Snowdon,1980 低熟烃类（ 1980; 油和凝析油为 低熟烃类 （ Snowdon,1980;Snowdon Powell,1982 1982） 和Powell,1982） 泰国彭世洛盆地诗丽吉油田第三系烷基原油 （ 3 ） 泰国彭世洛盆地诗丽吉油田第三系 烷基原油 Lawwongngam和Philp,1991 1991） （Lawwongngam和Philp,1991） （ 4 ） 印度上阿萨姆盆地中新统 环烷 － 芳香基原油 印度上阿萨姆盆地中新统环烷 环烷－ ivedi等１９９１） （Ｄivedi等１９９１） （5）美国加利福尼亚沿岸圣玛丽亚盆地中新统蒙特 高硫重油（ 1986） 利尔高硫重油 Orr,1986 利尔高硫重油（Orr,1986） 上述烃类虽然在产状、物理性质和化学组成不尽 上述烃类虽然在产状、 相同，但它们均属低成熟度范畴 低成熟度范畴， 相同，但它们均属低成熟度范畴，不可能是干酪 根晚期热降解的产物，运用Tissot的生烃演化理论 根晚期热降解的产物，运用 的生烃演化理论 模式既无法阐明其烃机理 无法阐明其烃机理， 模式既无法阐明其烃机理，也不能解决其资源评 价及勘探实践。 价及勘探实践。
一、低熟油气形成机理
（三）生物类脂物 早期生烃机 制实例分析 （以苏北盆地 为例） 为例）
一、低熟油气形成机理
（四）富硫大 分子早期降解 生烃机制实例 分析 （以德南洼陷 为例） 为例）
二、煤成油机理
（一）成油机理
1．三种有机质在成油演化过程中发生“两极分化”作用 ．三种有机质在成油演化过程中发生“两极分化” 聚合程度最高的干酪根在降解生成聚合程度较低的腐 聚合程度最高的干酪根在降解生成聚合程度较低的腐 干酪根 殖酸和聚合程度最低的抽提物的同时， 殖酸和聚合程度最低的抽提物的同时，还生成了聚合 程度更高的干酪根（它不同于原来的干酪根）； 程度更高的干酪根（它不同于原来的干酪根）； 腐殖酸在演化过程中也降解生成了部分油气， 腐殖酸在演化过程中也降解生成了部分油气，但同时 在演化过程中也降解生成了部分油气 也生成新的腐殖酸， 也生成新的腐殖酸，更主要的是其大部分在演化早期 聚合成干酪根了； 聚合成干酪根了； 最引人注目的是，可溶抽提物本身也在生成分子量更 最引人注目的是，可溶抽提物本身也在生成分子量更 小的油气的同时，聚合生成了部分干酪根和腐殖酸。 小的油气的同时，聚合生成了部分干酪根和腐殖酸。
（二）热催化生油气阶段特征
生成的烃类与石油非常相似 烃类与石油非常相似， 6 ． 生成的 烃类与石油非常相似 ， 但与原始有机 质有了明显区别: 质有了明显区别: （1）正烷烃碳原子数及分子量递减； 正烷烃碳原子数及分子量递减； （2）奇数碳优势消失； 奇数碳优势消失； 环烷烃和芳香烃碳原子数也递减； （ 3 ） 环烷烃和芳香烃碳原子数也递减 ； 多环 及 多芳核化合物显著减少。 多芳核化合物显著减少。 在其他条件相同的情况下， 7 ． 在其他条件相同的情况下 ， 树脂体和高含硫 的海相有机质往往成熟较早； 的海相有机质往往成熟较早；藻质体生烃能 力量强； 力量强；腐殖型有机质同样可以成为生油母 只不过成熟较晚、生气较多而已。 质，只不过成熟较晚、生气较多而已。
一、现代油气成因的一般模式
二、存在的问题
在生物化学生气阶段， 1．在生物化学生气阶段，现代沉积物中烃类含量 太低， 不足以成为已知油气的烃源。 与之相反， 太低 ， 不足以成为已知油气的烃源 。 与之相反 ， 与现代沉积物相比较， 与现代沉积物相比较 ， 不同地质时代沉积岩中 烃含量却显著增加， 这表明沉积物在浅埋过程 烃含量却显著增加 ， 这表明沉积物在 浅埋过程 生烃作用异常明显（Hunt,1961 1961） 中，生烃作用异常明显（Hunt,1961）。 2．发现未成熟的石油： 发现未成熟的石油： 年开始的国际深海钻探计划（ （1）1969年开始的国际深海钻探计划（DSDP）， ） 年开始的国际深海钻探计划 ）， 先后在墨西哥湾、 先后在墨西哥湾、西太平洋和西地中海的中生 界和更新统沉积物岩心中发现了未成熟的运移 界和更新统沉积物岩心中发现了未成熟的运移 石油、沥青和烃类气体（ 石油、沥青和烃类气体（ Davis和 Brey, 1969; 和 Mclver, 1971,1973）。 ）。