2011 第九章 有机质的成烃模式及阶段划分
有机质生烃演化的阶段性与生
地球化学特征
地球化学特征变化
随着有机质生烃演化进入成熟阶段，地球化学特征发生显著变化。该阶段的主要特征包括石油中饱和烃和芳香烃 含量增加，而沥青质含量减少；同时，天然气中甲烷含量增加，而乙烷和丙烷等较重烃类含量减少。
地球化学特征意义
成熟阶段的地球化学特征反映了有机质的演化程度和生烃潜力。这些特征对于判断有机质的生烃演化阶段、石油 和天然气的生成潜力以及油气勘探具有重要的指导意义。
热解产物
热解产物类型
在有机质生烃演化进入成熟阶段后，热解产物主要包括石油和天然气。石油主 要由饱和烃、芳香烃和沥青质组成，而天然气主要由甲烷、乙烷和丙烷等烃类 气体组成。
热解产物特征
成熟阶段的热解产物具有较高的石油和天然气产量，且石油的轻质组分较多， 而重质组分较少。此外，该阶段的天然气中甲烷含量较高，而乙烷和丙烷等较 重烃类含量较低。
05
有机质生烃演化影响因素
温度与压力
温度
随着温度的升高，有机质生烃演化速率加快，不同温度下有机质生烃演化阶段存 在差异。
压力
压力对有机质生烃演化的影响主要体现在对有机质分子结构的压缩和改变，进而 影响生烃过程。
时间与空间
时间
有机质生烃演化是一个长期的过程，随着时间的推移，有机质生烃演化阶段和产物也会发生变化。
04
过成熟阶段
生物标志化合物
姥鲛烷系列
姥鲛烷和植烷在过成熟阶段大量出现，是判断有机质生烃演化进入过成熟阶段的重要标志。
甾烷系列
随着有机质生烃演化进入过成熟阶段，C27、C29甾烷的丰度增加，而C28甾烷的丰度减少。
萜烷系列
过成熟阶段，三环葵烷和五环葵烷等高级萜烷大量出现。
热解产物
石油
名词解释及填空。一
一，名词解释1，有效渗透率：当多相流体并存时，岩石对其中某一相流体的渗透率，称为岩石对该相流体的相渗透率，也成为有效渗透率。
2，圈闭：适合于油气聚集形成油气藏的场所。
圈闭必须具备三个基本要素：储集层，盖层，遮挡条件3，异常低地层压力：某一深度的底层压力明显小于该深度的静水压力4，输导体系：从烃源xx到圈闭的油气运移通道的组合5，油气田：受单一局部构造因素控制的，在同一面积内的油藏，气藏，油气藏的总和1，储集层：能够储存流体，并且能渗滤流体的岩层2，圈闭：适合于油气聚集形成油气藏的场所。
必须具三要素：储集层，盖层，遮挡条件3，油气聚集带：同一个二级构造带中，互有成因联系的，油气聚集条件相似的以系列油气田的总和4，相渗透率：当多相流体并存时，岩石对其中某一相流体的渗透率，称为岩石对该相流体的相渗透率5，干酪根：沉积岩中所有不溶于非氧化性酸，碱和非极性有机溶剂的有机质1、石油：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氧化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。
2、门限温度：随着埋藏深度的增加，当温度升高到一定数值，有机质才开始大量转化为石油，这个温度界限称门限温度。
3、相渗透率：储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。
4、地层圈闭：主要是由于储集层岩性发生了横向变化或者是由于储集层的连续性发生中断而形成的圈闭。
5、油气二次运移：是指油气脱离生油岩后，在孔隙度、渗透率较大的储集层中或大的断裂、不整合面中的传导过程，它包括聚集起来的油气由于外界条件的变化而引起的再次运移。
6、油气聚集：油气在储层中由高势区向低势区运移的过程中遇到圈闭时，进入其中的油气就不能继续运移，而聚集起来形成油气藏的过程，称为油气聚集。
7、二级构造单元：盆地中由一系列相似的单一构造所组成的构造带称为盆地中的二级构造单元。
8、CPI值：称碳优势指数，是指原油或烃源岩可溶有机质中奇数碳正构烷烃和偶数碳正构烷烃的比值。
实习四 Grapher做生油岩有机质成烃演化的曲线及成烃阶段划分
实习四：Grapher绘制生油岩有机质成烃演化曲线 1．实习目的随着被埋藏深度和温度的不断增加，有机质经历复杂的生物化学和物理化学的变化，并逐步向油气转化。
生油岩有机质演化曲线的编制对于成烃阶段划分、生油岩评价乃至油气勘探和远景评价都具有重要意义。
本次实习要求掌握应用Grapher绘制生油岩有机质成烃演化曲线的方法。
2. 实验准备2．1 实验数据某盆地生油气层不同埋深所取样品的地球化学分析数据样品号 深度(m) 有机碳重量（%）氯仿抽提物(g)/有机碳(g)烃(g)/有机碳(g)C24-C30正烷烃CPI镜煤反射率(R0%)古地温（℃）1 2 3 4 5 6 7 8 910111213141516171819202122232425262728 775910125014501564162017201776179618201868190019201950198020422170238024802590285029703260360040004240450047240.891.241.401.381.361.441.511.601.411.661.721.671.771.611.651.521.621.982.122.232.252.262.222.062.092.102.032.020.0410.0400.0390.0380.0400.0500.0600.0620.0670.0720.0800.0880.0930.0950.0920.1010.1160.1140.1040.0880.0860.0680.0490.0420.0400.0380.0350.0330.0170.0160.0170.0190.0230.0300.0370.0360.0380.0420.0480.0580.0650.0680.0680.0710.0760.0750.0710.0650.0560.0450.0360.0240.0210.0200.0180.0172.383.341.761.401.361.291.281.231.201.171.191.121.081.091.111.081.051.031.041.021.001.011.030.981.010.991.001.020.340.360.430.470.500.510.540.550.560.5650.570.590.600.610.6150.630.680.750.800.840.961.001.201.401.701.932.202.4539.9545.0858.0065.6069.9372.0675.8577.9978.7579.6681.4882.7083.4684.6085.7488.1092.96100.94104.74108.92118.80123.36134.38147.30162.50171.62181.50190.00注：已知地表平均温度10.5℃，古地温梯度为3.8℃/100m。
第9章 现代油气成因理论
2,岩相古地理条件 无论是海相或陆相,都可能具备适合于油气生成的岩相古地理条件 是否有利于生物繁殖,有机质保存,埋藏,转化 是否有利于生物繁殖,有机质保存,埋藏,转化. ★ 海相环境中 海相环境中:一般认为浅海区 浅海区是最有利于油气生成;而滨海区和 浅海区 深海区,不利于有机保存和油气的生成. ★ 陆相环境 深水-半深水湖泊是陆相生油岩发育的区域. 陆相环境:深水-半深水湖泊 深水 ★ 海陆过渡相区 :三角洲 三角洲发育部位是极为有利的生油区域;海湾及 三角洲 海湾及 泻湖,因有半岛,群岛,沙堤或生物礁带与大海相隔,在这种半闭塞 泻湖 无底流的环境中,也对保存有机质有利.
第二节 生成油气的原始物质
一,沉积有机质 二,干酪根
生物有机质及其化学组成
元素% 元素 类脂 化合物 蛋白质 碳水 化合物 木质素 石油 C 76 H 12 O 2 S / N / 主要特征 包括:脂肪,有机酸,甾萜类,蜡,色素等. 色素等. 包括:脂肪,有机酸,甾萜类, ),动物中 主要来自:低等植物(菌藻),动物中. 主要来自:低等植物(菌藻),动物中. ——主生油母质. 主生油母质. 主生油母质
二,有机成因说
主要依据: (1)世界上已经发现的油气田99.9%都分布在沉积岩中. (2)从前寒武纪至第四纪更新世的各时代岩层中都找到了石油. (3)石油灰分与岩石圈相比,大大富集了钒,镍,铜等.煤与石油 的灰分在微量元素的组成上具有相似性. (4)从大量油田测试结果都证明石油是在低温条件下生成的. (5)除卟啉外,在石油中还发现了许多生物标志化合物. (6)从现代沉积物和古代沉积岩中检测出了石油中所含的所有烃类 .研究表明,在近代沉积物中确实存在着油气生成过程,至今还在进 行着,而且生成的油气数量也很可观.
有机成因说认为:石油是由地质时期中的生物有机质形成的;在油气 有机成因说认为 有机生成学说中,存在着早期生油说与晚期生油说两种观点:早期成 : 油说,晚期成油说 晚期成油说. 油说 晚期成油说 早期成油说:认为石油烃类是地壳浅处,沉积物成岩作用早期,由沉 早期成油说 积岩中的分散有机质在生物化学作用下生成的. 晚期成油说:认为石油是有机物质被埋藏后,达到一定深度,一定温 晚期成油说 度,在热力作用和催化剂作用下,由有机物质转化而来的.
2011 第九章 有机质的成烃模式及阶段划分
从上一章的讨论中已知
沉积有机质的演化
是物质基础
密切相关
油气的生成
是产物
阶段性
不同的阶段
有机质演化的主 要影响因素气在地质剖面上的分布规律
油气的形成模式正是对有机质的演化特征和油 气生成特征及在此过程中所表现的基本规律的总结， 它是指导油气勘探的重要理论基础。
2．在随成熟度增加的整个生烃演化过程中，生成 的石油的物理性质和化学性质表现出有规律的变化： 密度降低，颜色变浅。化学组成中 ，杂原子化合 物 （NOS化合物）丰度下降，低碳数化合物丰度增加， 碳稳定同位素δ13C变重，气油比（GOR）增加。用以 表征成熟度的参数值增加。
3．对有机质成烃模式的发展和改进主要体现在以 下三方面：一是强调可溶有机质和不溶有机质作为一 个有机联系的整体的相互转化；二是强调不同来源、 不同组成的有机质的成烃特征，包括成烃量、气/油比、 成烃门限、高峰、油窗宽窄等均有所不同；三是作为 干酪根晚期成烃模式的补充，提出了多种未熟－低熟 油的生成模式。
碳酸盐岩
有机质赋存形式 多样性和复杂性
碎屑岩
三段式
图9－7 碳酸盐岩有机质生烃演化模式
质疑：是一个单独的生烃模式吗？ 晚期生烃高峰普遍存在吗？
事实上，Tissot等（1978）所提出的II型有机质 的成烃模式主要即是通过对碳酸盐岩源岩研究得到 的认识（？）。
小结
1．对应于有机质演化的成岩作用、深成作用和变 质作用，生烃演化过程也表现出相应的阶段性，相应 的生烃阶段为未熟阶段、成熟阶段和过熟阶段。在有 机质的一般生烃演化模式中，未熟阶段主要是生物甲 烷气的形成阶段，成熟阶段主要对应液态烃的生成阶 段。其中Ro从0.5－1.3%为正常石油的形成阶段，Ro1.3 －2.0%为凝析油和湿气的形成阶段。过熟阶段以生气 作用为主，Ro2.0－3.0%为高温裂解气（甲烷气）的形 成阶段。在Ro接近或超过3.0%时，有机质的生烃活性 基本枯竭。
有机质的成烃模式及阶段划分
温度约为150－200℃。
同时
干酪根
继续通过热降解 或热裂解
分子量较高 的烃类
150－175℃时 开始大量裂解
低分子量化合物 轻烃（C1-C8）为主
在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值 时，这些轻质烃类就会发生逆蒸发，反溶解于气态 烃中，形成凝析气和更富含气态烃的湿气。
一般在Ro为1.0%左右时液态油产率达到最大值 生油高峰。
之后由于有机质生油潜量的不断消耗，油的产 率不断下降，天然气的产率则不断上升，气油比不 断增加。该阶段为正常原油形成阶段。
➢生烃门限
指沉积盆地中干酪根开始明显热降解生烃作用 的起始成熟度或深度。显然，生烃门限的概念不表 示形成未熟油的门限条件。
产物的
物理性质
化学组成
密度降低 颜色变浅
杂 原 子 化 合 物 （ NOS 化合物）丰度下降
低碳数化合物丰度增加
碳稳定同位素δ13C变重
气油比（GOR）增加
第二节 有机质成烃模式的改进和发展 一、黄第藩对有机质成烃演化模式的改进
反映 其成烃演化模式
反映 其成烃演化模式
成气（腐殖化作用） 成油（腐泥化作用） 母质类ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（成烃潜力） 相应产物的成熟程度
➢液态窗
Pusey提出的石油存在的“液态窗”就是对应这 个生油主带。
他总结了世界上一些油田中石油产层的温度分 布状态，指出：
液态烃窗口 “油窗”
65.6℃ 液态烃 148.9℃
开始大量形成 高于此温度时则被破坏
3．高熟阶段（成熟作用晚期）
相当于有机质深成作用阶段后期。
镜质组反射率在1.3%－2.0%之间
勘探揭示出一些可能源于 未熟或低熟源岩的原油
烃源岩评价方法及有机质演化曲线
2）烃源岩的评价
① 有机质的数量
有机质数量的评价包括有机质的丰度和烃源岩的体积两 个方面。丰度评价主要指标：有机碳、氯仿沥青“A”和总烃 的百分含量、生烃潜量（S1+S2）等。 A.有机碳（TOC）：沉积岩中原始有机质只有部分转化 为油气并部分排出，故测定残余总有机碳含量（TOC%）基 本可以反映原始有机质的丰度。目前我国陆相泥质烃源岩的 有机碳下限值多定为0.3%~0.5%，而碳酸盐岩烃源岩 0.4%~0.5%的下限值似乎为更多人所接受。 B.氯仿沥青“A”和总烃的百分含量： 岩石————氯仿沥青“A“含量————总烃含量 C.生烃潜量（S1+S2）：烃源岩中的有机质在全部热降 解完毕后所产生的油气量，即可溶烃（S1）+热解烃（S2）。
③有机质的成熟度
常用方法：Ro、孢粉和干酪根的颜色法、岩石热解法、 可溶有机质的化学法。 Ro ﹤0.5%，未成熟阶段；
0.5% ﹤Ro ﹤0.7%，低成熟阶段；
0.7% ﹤ Ro ﹤1.3%，中等成熟阶段； 1.3% ﹤Ro ﹤2.0%，高成熟阶段； Ro﹥2.0%，过 二、烃源岩手标本观察和烃源岩评价方法 三、烃源岩有机质演化曲线及生烃阶段划 分
一、实习5作业
1、烃源岩岩性描述及定性评价
烃源岩一般表现为粒细、色暗、富含有 机质和微体生物化石，常含原生分散状黄铁 矿，偶见原生油苗。常见的烃源岩主要包括 泥质岩类和碳酸盐岩类。从岩性上讲，暗色 泥岩、页岩的有机质丰度高，生烃能力强； 生物灰岩其次；泥灰岩，纯灰岩和白云岩差。
2、有机质丰度评价
我国陆相烃源岩中干酪根类型划分： Ⅰ型：腐泥型 Ⅱ1 ：腐殖腐泥型
Ⅱ型：中间型
Ⅱ2 ： 腐泥腐殖型 Ⅲ型：腐殖型 B. 干酪根显微组分：利用显微镜透射光，根据干酪根的透 光色、形态及结构特征，可将干酪根划分为不同的显微组分。 干酪根的类型指数 TI=[镜质组×（－75）+ 惰质组× （－100）+壳质组×50+腐 泥组 ×50] / 100 当TI≧80，Ⅰ型； 40≦TI ﹤80， Ⅱ1 型；
烃源岩有机质成烃阶段的划分
烃源岩有机质成烃阶段的划分一、理论知识回顾油气现代有机成因理论指出，油气是由经沉积埋藏作用保存在沉积物中的生物有机质，经过一定的生物化学、物理化学变化而形成的。
富含有机物质的细粒沉积物，随着埋深加大，温度不断升高，有机质逐渐向油气转化。
由于不同深度范围内促使有机质转化的条件不同，致使其转化的反应过程和主要产物具有明显的区别，并使有机质向石油转化过程具有明显的阶段性。
烃源岩中有机质的丰富程度和向油气的转化程度可以通过某些反映有机质丰度和成熟度的参数变现出来。
1 •常用的有机质丰度指标目前常用的有机质丰度指标主要包括有机碳含量（TOC）、氯仿沥青“ A ”、总烃含量（HC）和岩石热解生烃潜量（S1+S2）等，这些指标数值越大，意味着有机质越丰富，通常这比较有利于油气的生成。
对于泥质烃源岩来说，评价其有机质丰度的标准可参考表U -2-1。
应注意的是，岩石中TOC若太高（＞3%）,会造成无潜力碳太多，并非好烃源岩。
但TOC 太低，显然也不行。
岩石中的“ A”含量，与有机质丰度、类型、成熟度都有关，其中受成熟度影响比较大，相互对比时应考虑大体为同一演化阶段。
•常用的有机质成熟度指标用于评价烃源岩有机质成熟度的常见指标有镜质体反射率（Ro）、热变指数（TAI）、沥青转化率或烃转化率、CPI值（碳优势指数）、OEP值（奇偶优势比）、时间-温度指数（TTI）等。
镜质体反射率是一项确定有机质成熟度划分油气形成阶段十分有效的指标。
但因不同类型干酪根具有不同化学结构，达到各演化阶段所需的低温条件不同，因而在应用镜质体反射率判断有机质的成熟度时，对不同类型的干酪根应有所区别（图n -2-1）。
热变指数（TAI）分五个级别：①级一未变化，有机残渣呈黄色；②级一轻微热变质，呈桔色；③级一中等热变质，呈棕色或褐色；④级一强变质，呈黑素；⑤级一强烈热变质，除有机残渣呈黑色外，另有岩石变质现象。
石油、湿气和凝析气生成阶段的热变质指数约介于2.5〜3.7之间。
油气田开发地质问答题
1、试述油气差异聚集原理的适用条件、聚集特征及意义油气差异聚集的条件：静水条件下，在油气运移的主方向上存在一系列溢出点自下倾方向向上倾方向递升的圈闭，油气源充足，盖层封闭能力足够大。
特征：在系列圈闭中出现自上倾方向的空圈闭向下倾方向变为纯油藏→油气藏→纯气藏的油气分布特征。
油气差异聚集的意义：根据油气差异聚集的规律，可以预测盆地中油气藏的分布特征，在坳陷中主要分布油藏，隆起的高点为气藏，斜坡部位为油气藏2、归纳总结石油与天然气地质学的核心内容（油气藏形成的基本条件）答：成盆、成烃、成藏研究是石油地质学的三大主要内容。
油气藏的形成条件可归纳为：生、储、盖、圈、运、保，所以本课程根据由浅到深可归纳为以下四部分内容：油气藏的基本要素：流体、生储盖层、圈闭。
油气藏形成的基本原理：生成、运移、聚集。
油气藏成藏分析：成藏条件、保存与破坏。
含油气盆地及油气分布规律和控制因素。
3、①影响碎屑岩储集层储油物性的因素（1）沉积作用是影响砂岩储层原生孔隙发育的因素（2）压实作用结果使原生孔隙度降低；胶结作用使物性变差；溶解作用的结果，改善储层物性。
（3）次生孔隙的影响：①溶蚀作用②方解石替代难容硅酸盐，胶结物的基质中重结晶，作用产生细小的晶间孔隙（4）其他因素的影响①注入水或酸，会使粘土膨胀，阻塞孔隙②工作液在储集层发生化学沉淀、结垢及产生油水乳化物③外来颗粒塞住孔隙或喉道②影响碳酸岩储集层物性的因素（1）沉积环境和岩石类型（2）成盐后生成作用①溶蚀作用：碳酸盐岩的溶解度、地下水的溶解能力、地貌、气候和构造的影响②重结晶作用③白云化作用（3）裂缝发育程度①裂缝发育的岩性因素②裂缝发育的构造因素：背斜构造上裂缝的分布、向斜地带裂缝的分布、断层带上裂缝的分布4分析油气藏的基本特征油气藏是什么……的特征：（1）油气藏形成的时间长（2）石油组成成分和生油物质复杂（3）油气本身具有流动性，使其聚集地点与生成地点不一致，使得油气藏的研究显得十分复杂，对于油气藏来讲，其大小通常是用储量来表示的，主要用到以下几个参数和术语。
烃源岩有机质成烃阶段的划分
烃源岩有机质成烃阶段的划分一、理论知识回顾油气现代有机成因理论指出，油气是由经沉积埋藏作用保存在沉积物中的生物有机质，经过一定的生物化学、物理化学变化而形成的。
富含有机物质的细粒沉积物，随着埋深加大，温度不断升高，有机质逐渐向油气转化。
由于不同深度范围内促使有机质转化的条件不同，致使其转化的反应过程和主要产物具有明显的区别，并使有机质向石油转化过程具有明显的阶段性。
烃源岩中有机质的丰富程度和向油气的转化程度可以通过某些反映有机质丰度和成熟度的参数变现出来。
1．常用的有机质丰度指标目前常用的有机质丰度指标主要包括有机碳含量（TOC）、氯仿沥青“A”、总烃含量（HC）和岩石热解生烃潜量（S1+S2）等，这些指标数值越大，意味着有机质越丰富，通常这比较有利于油气的生成。
对于泥质烃源岩来说，评价其有机质丰度的标准可参考表Ⅱ-2-1。
应注意的是，岩石中TOC若太高（>3%），会造成无潜力碳太多，并非好烃源岩。
但TOC 太低，显然也不行。
岩石中的“A”含量，与有机质丰度、类型、成熟度都有关，其中受成熟度影响比较大，相互对比时应考虑大体为同一演化阶段。
表Ⅱ-2-1 泥质烃源岩有机质丰度的评价标准2．常用的有机质成熟度指标用于评价烃源岩有机质成熟度的常见指标有镜质体反射率（Ro）、热变指数（TAI）、沥青转化率或烃转化率、CPI值（碳优势指数）、OEP值（奇偶优势比）、时间-温度指数（TTI）等。
镜质体反射率是一项确定有机质成熟度划分油气形成阶段十分有效的指标。
但因不同类型干酪根具有不同化学结构，达到各演化阶段所需的低温条件不同，因而在应用镜质体反射率判断有机质的成熟度时，对不同类型的干酪根应有所区别（图Ⅱ-2-1）。
热变指数（TAI）分五个级别：①级—未变化，有机残渣呈黄色；②级—轻微热变质，呈桔色；③级—中等热变质，呈棕色或褐色；④级—强变质，呈黑素；⑤级—强烈热变质，除有机残渣呈黑色外，另有岩石变质现象。
有机质演化与生烃模式(1)
①生物化学生气阶段
②热催化生油气阶段
③热裂解生湿气阶段
④深部高温生气阶段
2.根据有机质成熟度进划分
成熟度(maturity):在温度的作用下有机质的热演化程度
镜质体反射率 Ro：镜质体反射光的能力
①未成熟阶段(immature) ②成熟阶段(mature)
③高成熟阶段(high-mature) ④过成熟阶段(over-mature)
干 酪 根 热催 化
大量 石油
热裂 解
凝析 气
热 变质
干气
未熟－ 低 熟 石油
残余 干酪根
干酪根 残渣
次石墨
生物化学生 气阶 段 成岩作用阶 段 （Diagenesis ）
热催化生油 气阶段 热热裂裂解解生生凝湿析气阶气段阶段 后生作用 阶段
（Catagene sis ）
深部高温生 气阶段 变生作用阶 段
第四章 石油天然气的生成与烃源岩
第四节 有机质演化与生烃模式 （1）
一、有机质演化阶段的划分
干酪根的演化 ①成岩作用阶段
主要表现为氧的消耗 ②退化作用阶段
主要表现为氢消耗 ③ 变生（交替）作用阶段
碳高度富集
（据B. Tissot, 1984）
一、有机质演化阶段的划分
1.根据油气生成机理和产物类型划分
一、有机质演化阶段的划分
< 1.5m
1 0~60℃
R O<0. 5 %
生 油门限
挥发物
生油 窗
1.5～4.0K m
4 . 0～7 . 0K m
7 .0～10Km
6 0~ 18 0℃
180~250 ℃
2 50~375 ℃
RO＝0.5%～1.2％ RO＝1.2%～2.0％ RO>2.0％
石油地质学--简答题
⽯油地质学--简答题1．简述有机质演化的主要阶段及其基本特征（1）⽣物化学⽣⽓阶段（未成熟阶段）：①范围：Ro<0.5% 温度：10～60℃, 深度：0～2000m;②机理：⽣物化学作⽤;③产物：⽣物甲烷、CO2、H2O,⼲酪根，少量⾼分⼦液态烃——未熟油.；（2）热催化⽣油⽓阶段（成熟阶段）：①范围：Ro=0.5%～1.2%，温度：60℃～180℃②机理：热催化作⽤③产物：液态⽯油为主，包括⼀部分湿⽓④正烷烃主峰碳数减⼩，奇碳优势消失，环烷烃和芳⾹烃的碳数减少；（3）.热裂解⽣湿⽓阶段（⾼成熟阶段）：①范围：Ro=1.2%～2.0%温度：180℃～250℃②机理：热裂解作⽤，C-C键的断裂（液态⽯油的裂解为主，⼲酪根的裂解次要）③产物：湿⽓（4）.深部⾼温⽣⽓阶段（过成熟阶段）：①范围：Ro>2.0% 温度：>250℃②机理：热裂解、热变质③产物：⼲⽓（甲烷）固体沥青，次⽯墨2、简述温度和时间在油⽓⽣成中的作⽤。
（1）从化学动⼒学看温度和时间的作⽤:①在⼲酪根⽣烃过程中，⼲酪根的反应程度与温度呈指数关系，与时间呈线性关系，温度的影响是主要的，时间的影响是次要的；②温度和时间具有互补性，⾼温短时间和低温长时间可以达到相同的反应程度。
(2) 2.地质条件下温度和时间的作⽤:对于某⼀固定的反应程度，或对于相同反应程度的不同反应：温度的倒数（1/T）与时间的对数（lnt）具有线性关系,实际地质资料同样证明上述俩点3、简述烃源岩评价的有机地球化学指标。
（1）有机质丰度（organic matter abundance）1）有机碳含量（Total Organic Carbon Content）：单位：%，占岩⽯的重量百分⽐；总有机碳含量：⼲酪根中的有机碳加上可溶有机质中的碳；剩余有机碳含量：岩⽯中残留有机碳的含量；2）氯仿沥青“A”含量和总烃含量：氯仿沥青“A”：⽤氯仿从岩⽯中抽提（溶解）出来的有机质，即可溶有机质；总烃：氯仿沥青“A”中的饱和烃和芳⾹烃组分的含量；（2）有机质的类型：(1)⼲酪根元素分析⽅法：Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型(2)⼲酪根显微组分分析⽅法：根据腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组的量划分为Ⅰ型、Ⅱ1型、Ⅱ2型、Ⅲ型（3）有机质的成熟度（maturity of organic matter）：（1）镜质体反射率（vitrinite reflectance）：Ro(2)正烷烃分布和奇偶优势⽐4、简述⼲酪根的类型及其基本特征。
简答
1、油气生成的外在条件1）大地构造条件：沉降速度与沉积速率相近或前者稍大时，能久保持还原环境。
2）岩相右地理条件：海相环境中—浅海区是最有利于油气生成的右地理环境，3）古气候条件：温暖湿润的气候有利于生物的繁殖发育，是油气生成的有利条件之一。
4）细菌活动：细菌的作用实质是将有机物质中的氧硫氮特别是氢富集起来。
5）热力作用：温度是最持久和最有效的作用因素。
6）催化作用：自然界中存在无机盐类（粘土矿物）和有机酵母两类催化剂。
7）放射性作用放射性物质的作用也可能是促使有机质向油气转化的能源之一。
2、简述有机质向油气演化的过程（成烃模式）1）生物化学生气阶段2）热催化生油气阶段3热裂解生凝析气阶段4）深部高温生气阶段3、生油层的地质特征及主要地球化学特征1）地质特征岩性：烃源岩一般色暗、粒细、富含有机质和微生物化石，常含有分散状黄铁矿，偶尔可见原生油苗。
岩相：形成烃原岩最有利的沉积环境是浅海相、三角洲相、半深水相—深水湖相。
厚度：单层厚度30-40m时排烃效果好2）地球化学特征有机质的丰度：岩石中有机质的含量是决定生烃能力的主要因素，指标是有机碳含量—岩石中的所有有机质含有的碳元素的总和占岩石总质量的百分比。
有机质的类型：干酪根类型和可溶解有机质类型。
有机质成熟度：成熟度是指烃源岩中有机质的热演化程度。
4、圈闭三要素：（1）必须具备适于油气储集的储集层；（2）必须具备遮盖着储集层，阻止油气向上逸散的盖层；（3）必须具备从各方面阻止油气继续运移，促使油气聚集的遮掩条件。
5、油气藏的类型：1)．构造油气藏：背斜油气藏、断层油气藏、裂缝性油气藏、2)．地层油气藏：原生砂岩体地层油气藏、地层不整合遮挡油气藏3)．岩性油气藏、4)．水动力油气藏、5)．复合油气藏6、重点油层对比单元的划分：在油田范围内，将油层对比单元从大到小划分为四级：含油层系、油层组、砂层组、单油层。
油层单元级次越小，油层特性一致性越高，垂向连通性越好。
沉积学参考资料
沉积学参考资料：干酪根分类及镜质组反射率（沉积有机地球化学）一、干酪根的显微组分1、类脂组：主要来自藻类，由类脂体组成，具有较高生烃潜力，分为：①藻质体：主要由蓝藻、绿藻、甲藻、疑源类形成。
②无定形体：多是水生生物和藻类彻底分解的产物。
2、壳质组：来源为高等植物的壳质组织，含有高级脂肪酸、高级醇、酯，水解或还原可生烃。
①角质体：植物的叶、枝、芽的最外层，由角质物质组成，角质层内储藏有脂肪酸。
②树脂体：植物的树脂形成。
③孢粉体：孢粉形成，脂类和蛋白质丰富。
3、镜质组：干酪根中的主要显微组分之一，含量平均4~30%，来自高等植物的木质纤维部分。
①结构镜质体：木质结构较清晰，可见植物的导管、纤维、纹孔结构。
②无结构镜质体：植物组织被水浸泡吸水膨胀，组织结构变形、破坏、消失，分解后产生的腐植酸溶液凝聚，经过生物化学作用形成无结构镜质体。
4、惰质组：高等植物的木质纤维组织，经丝碳化作用形成，仅极少量生成天然气。
反射率最高，无荧光。
生烃潜力：①藻质体和以藻类、细菌为主形成的富氢无定形体生油潜力最大。
②壳质体和部分富氢无定形体次之。
③镜质组和贫氢无定形体不利于生油，一定埋深经过温压作用有利于生气。
④惰质组基本没有生油潜力。
水生烃源岩的主要干酪根类型和生烃潜力和沉积速率的关系干酪根显微组分鉴定特征二、干酪根的类型划分三、陆相烃源岩成熟阶段划分标准注解：参数一：αααC29甾烷20S/（20S+20R）；参数2：C29甾烷ββ/（ββ+αα）；TTI：时间-温度指数，公式为：TTI=Σ2n×（△tn）,表示时间与温度两种因素同时对沉积物有机质成熟度的影响，用来预测一个沉积盆地中烃类生成的时间、液态烃裂解为气态烃的深度的，成藏史图上可确定生油窗.四、干酪根类型综合分类五、有机质演化过程中镜质组反射率的变化[镜质组反射率是古地温史（有机质热演化程度）的指标，镜质组反射率随埋深（温度）增加呈指数增长。
根据镜质组反射率划分有机质的演化阶段]镜质体反射率：指镜质体——煤、有机碎屑、干酪根等对垂直入射于其抛光面上光线的反射能力，公式为：RO（油浸介质反射率）=Ir（反射光强度）/Ii（入射光强度）×100测定位置样品的反射率的样品需要用未知样品的反射光强与已知标本的反射光强度作比较，公式为：RC=RS=IC/IS镜质体反射率反映石油成熟度的原因：干酪根属于吸收性物质，干酪根演化成分加深，各种组分之间的反射色及突起差别逐渐消失，整个变化过程中，镜质体反射率增大的变化趋势平稳均一，和其他化学成熟作用参数之间基本上为连续函数关系，演化程度加深镜质体反射率增加，这些都与镜质体向石墨型晶体演化有关，向石墨演化的过程中，干酪根的芳香核缩聚程度越来越大，含氢量越来越少，形成更致密的结构单元，透射率（吸收光线的能力）降低，反射率增高，镜质体的反射率测定不受干酪根类型变化的影响，与有机质成熟度之间具有良好的相关性，能够良好地反映出生油岩的时间-古地温史、有机质热演化的指标。
有机质生烃演化的阶段性与生
在沉积盆地发展的地质历史过程中，生物圈中的生物 遗体通过沉积水柱进入沉积层后，随着相应沉积单元中生 物化学条件、物理化学条件的变化，沉积有机质的组构、 化学组成及生成的产物等会发生相应的变化。应当说，在 热力学条件增加的过程中，有机质的演化过程是一个逐渐 变化的连续过程。但在有机质不同的演化时期，有机质的 化学组成和结构变化特征及其在相应地质时期的产物组成 特征是存在明显差异的，从而使有机质的演化表现出明显 的阶段性。在不同演化阶段，有机质生烃演化属性的总和构
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第七章 有机质生烃演化的阶段性与生烃模式
第一节 有机质生烃演化的阶段性
二、成熟阶段
1．成熟作用早期 主要是指镜质组反射率为0.5%～0.7%的深成作用早期阶段。
对应的煤阶为长焰煤-气煤阶段,温度大致在 50～80 ℃之间。 国内学者称之为低成熟阶段。
近二十来，随着勘探领域的扩展和未熟油气资源 （ resources of immature oils & gases）的发现，这一阶 段有机质演化的特殊性也慢慢得到了体现。众所周知，未熟 油是有机质通过低温生物化学反应和低温化学反应所生成的。
油气的形成过程或有机质的演化过程大体可分为 三个主要演化阶段，即：未熟阶段、成熟阶段和
过成熟阶段。
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第七章 有机质生烃演化的阶段性与生烃模式
第一节 有机质生烃演化的阶段性
有机质成熟度的概念
有机质成熟度，是指有机质的热演化水平，是有机质在沉 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。用以描述有机质热演化水平的各项物理的和化学的 参数统称为有机质成熟度参数。有机质成熟度参数是描述有机 质热演化水平的度量和标尺。经典的有机质成熟度参数是有机 质镜质体反射率（Ro)。
有机质的矿质化过程名词解释
有机质的矿质化过程名词解释有机质的矿质化是指有机质在地质作用下逐渐转化为矿物质的过程。
有机质是生物体或其遗体残留的有机物质，例如植物、动物的尸体和排泄物等，主要由碳、氢、氧、氮等元素组成。
在地球的演化过程中，这些有机物质会在地质条件下发生化学、物理和生物地质学作用，逐渐转化为石炭、原油、天然气等矿物质。
1. 有机质的来源有机质主要来源于生物体的残体、排泄物及生物聚合物等，其中以植物、藻类、微生物和昆虫的遗体及其他有机物质为主。
2. 矿质化的过程有机质的矿质化是一个复杂的过程，主要包括以下几个环节：- 堆积：有机质物质首先在不同地质环境下进行堆积，例如湖泊、海洋、沼泽等地质环境。
- 压实：随着堆积物的增加，有机质物质会受到上方地层的重压，逐渐发生物质的压实作用。
- 分解：在一定地质条件下，有机质物质会发生微生物和化学作用，分解成更加稳定的有机物质。
- 细菌作用：在适宜的地质环境下，细菌会利用有机质进行代谢作用，进一步促进有机质的矿物化过程。
- 热液作用：热液、地热等作用也可以加速有机质的矿质化，形成原油、天然气等矿物质。
3. 有机质的转化有机质主要转化为煤、石油和天然气等矿物质，其中煤是有机质矿质化的结果之一，石油和天然气是另一种有机质转化的结果。
这些矿物质具有重要的能源价值，并且在工业和生活中有着广泛的应用。
4. 我对有机质矿质化的理解在我看来，有机质的矿质化是地球演化过程中非常重要的环节。
通过对有机质的矿质化过程的研究，我们可以更好地理解地球演化的历史和地质作用的影响。
利用有机质矿质化产生的煤、石油等资源，也为人类的生产生活提供了重要的能源支持。
总结：有机质的矿质化是地球演化过程中重要的地质作用之一，它在地质环境中发生，逐渐转化为煤、石油、天然气等有价值的矿物质。
通过深入研究和理解有机质的矿质化过程，可以更好地认识地球的演化历史和资源的形成，为人类社会的可持续发展提供重要支撑。
以上是对有机质矿质化过程的一些解析和思考，希望能够帮助你更深入地理解这一主题。
有机质矿质化过程
有机质是指含有碳元素的物质，通常指生物体内的有机物质。
矿质化是指有机质在受到地质作用的影响后，经过长时间的地质运动和变化，被改变成矿物质的过程。
有机质矿质化过程包括以下几个步骤：
1.有机质初步改变：在地下温度和压力的作用下，有机质经历了化学和物理的改变，
形成煤或者石油。
2.煤或者石油改变：在地下温度和压力的作用下，煤或者石油经过进一步的化学和物
理改变，形成更纯净的矿物质。
3.矿物质的改变：在地下温度和压力的作用下，矿物质经历了化学和物理的改变，形
成新的矿物质。
4.矿物质的沉淀：在地下温度和压力的作用下，矿物质经过沉淀，形成有机质岩石。
有机质矿质化过程是一个长时间的过程，需要经过数百万年甚至数千万年才能完成。
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埋深较大，上限对应着有机质的成岩作用阶段的 结束，下限可从三千多米到六千米以上 温度范围较宽（50－200）℃ 镜质体反射率范围较大（0.5%－2.0%）。
有机质生烃演化的成熟阶段跨越沉积有机质生 成液态烃（包括凝析油）的全过程，也是烃源岩有 机质热降解作用生成油气的主要过程。
可分为三个亚阶段
产物的
物理性质 化学组成 杂原子化合物（NOS 化合物）丰度下降 低碳数化合物丰度增加 碳稳定同位素δ13C变重
从未熟阶段
密度降低 颜色变浅 到过成熟阶段
气油比（GOR）增加
第二节 有机质成烃模式的改进和发展
一、黄第藩对有机质成烃演化模式的改进
其成烃演化模式 反映 成气（腐殖化作用） 成油（腐泥化作用） 反映 母质类型（成烃潜力） 相应产物的成熟程度
微生物作用下 分解
单体
微生物参与下
缩聚、不溶作用
干酪根
有机质 有机质
脱官能团
CO2、H2O、N2等非烃类产物 甲烷气 也被称为生物甲烷气阶段
厌氧细菌发酵
有机质
少量
高密度 C15+重烃 富含杂原子化合物 有明显的正构烷烃奇偶优势 被称为
如果多了
数量一般较少
未成熟特征
生物标志化合物
未熟油
应称为“早熟油”
相似 新范畴 性质相近，无法区分，统称为 干酪根成油
未熟－低熟油
低熟油
2．（中）成熟阶段（成熟作用中期）
相当于有机质深成（热解）作用中期阶段，是 有机质的主要生油阶段（生油主带）。 对应的镜质组反射率大致在0.7%－1.3%之间
对应的煤阶为气煤－焦煤
温度一般为80－150℃ 该阶段生成的油气可占干酪根总生油气量的 70%－80%以上。 一般在Ro为1.0%左右时液态油产率达到最大值 生油高峰。
碳酸盐岩
有机质赋存形式 多样性和复杂性
碎屑岩
三段式
图9－7 碳酸盐岩有机质生烃演化模式
质疑：是一个单独的生烃模式吗？ 晚期生烃高峰普遍存在吗？
事实上，Tissot等（1978）所提出的II型有机质 的成烃模式主要即是通过对碳酸盐岩源岩研究得到 的认识（？）。
小结
1．对应于有机质演化的成岩作用、深成作用和变 质作用，生烃演化过程也表现出相应的阶段性，相应 的生烃阶段为未熟阶段、成熟阶段和过熟阶段。在有 机质的一般生烃演化模式中，未熟阶段主要是生物甲 烷气的形成阶段，成熟阶段主要对应液态烃的生成阶 段。其中Ro从0.5－1.3%为正常石油的形成阶段，Ro1.3 －2.0%为凝析油和湿气的形成阶段。过熟阶段以生气 作用为主，Ro2.0－3.0%为高温裂解气（甲烷气）的形 成阶段。在Ro接近或超过3.0%时，有机质的生烃活性 基本枯竭。
低分子量化合物 轻烃（C1-C8）为主
在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值 时，这些轻质烃类就会发生逆蒸发，反溶解于气态 烃中，形成凝析气和更富含气态烃的湿气。
干酪根的热降解和原油热裂解的结果，使天然 气的产率不断升高。该阶段气油比高，天然气主要 为湿气。故这一阶段也称为凝析油和湿气生成阶段。
三、过熟阶段
相当于有机质的变质作用阶段。 对应的镜质组反射率大于2.0%
相应的煤阶为无烟煤阶段
对应温度在200－300℃左右。 干酪根上绝大部分可以断裂的侧链和基团基本 消失，已不再具有形成长链液态烃的能力。
残余的少量烷基侧链通过热降解或热裂解作用 可形成一定量的以甲烷为主的气体，液态石油几乎 全部消失，重烃很少。因此，该阶段也称为干气阶 段。 干酪根的结构进一步缩聚形成富碳的残余物质， 并最终石墨化。在Ro为2.8－3.0%时，有机质的生烃 潜力基本枯竭，有机质达到所谓的生烃死亡线。
之后由于有机质生油潜量的不断消耗，油的产 率不断下降，天然气的产率则不断上升，气油比不 断增加。该阶段为正常原油形成阶段。 生烃门限 指沉积盆地中干酪根开始明显热降解生烃作用 的起始成熟度或深度。显然，生烃门限的概念不表 示形成未熟油的门限条件。
液态窗 Pusey提出的石油存在的“液态窗”就是对应这 个生油主带。 他总结了世界上一些油田中石油产层的温度分 布状态，指出： 65.6℃ 开始大量形成
二、成熟阶段－深成（热解）作用阶段
干酪根
热降解 热催化降解
先期：液态石油 油气 后期：轻质油、凝析油和湿气 这是油气生成的主要阶段 非烃、 沥青质 减 少 消 失
埋深 浅
温度 低
碳数 高
分子量 高
烃环数 多
深
高
低
低
少
最重要的影响因素不是微生物而是温度（热应力） 早、中期可能以催化裂解为主 晚期则以热裂解为主
图9－2 有机质的成烃模式——演化阶段及其主要产物 （据黄第藩，1996）
一、未熟阶段－有机质的成岩作用阶段
对应着有机质从埋藏之后到开始大量热降解成 烃之前的阶段。也被称为干酪根的形成阶段。 埋深浅（一般一千多米，也可达数千米） 低温（一般<60℃－100℃）、低压 有机质成熟度低（Ro<0.5%），相当于泥炭－褐煤阶段 微生物活跃，以微生物生物化学作用为主要特点 有机质
（2）与强烈的细菌活动和改造有关
（3）与强还原环境有关，如江汉盆地的膏盐沉积 和泌阳凹陷的白云岩沉积环境
对存在硫酸盐还原作用的 烃源岩而言，富硫大分子 （非烃、沥青质和干酪根） 有机质的早期生烃机理和 生烃模式可能具有较为普 遍的意义。不仅陆相盐湖 中存在，海相泻湖条件下 也可能同样存在。
（4）与可溶有机质有关
液态烃窗口 “油窗”
液态烃
148.9℃
高于此温度时则被破坏
3．高熟阶段（成熟作用晚期） 相当于有机质深成作用阶段后期。 镜质组反射率在1.3%－2.0%之间
相当于煤阶的焦煤－贫煤阶段
温度约为150－200℃。 干酪根 同时 分子量较高 的烃类
继续通过热降解 或热裂解 150－175℃时 开始大量裂解
第一节 有机质成烃（油气生成）的一般模式
有机质演化阶段的划分 和油气生成（有机质成烃）模式 大同小异 共同之处
研究者不同
存在一定差异
油气生成的一般模式
可分为三个阶段
未熟阶段、成熟阶段、过成熟阶段
对应着有机质的
成岩作用、深成作用、变质作用阶段
图9－1 干酪根成烃的一般模式（据Tissot，1978）
第九章 有机质的成烃模式及阶 段划分
从上一章的讨论中已知
沉积有机质的演化
是物质基础
密切相关
油气的生成
是产物
阶段性
不同的阶段
有机质演化的主 要影响因素不同
影响
产物的数量 和组成不同
油气在地质剖面上的分布规律
油气的形成模式正是对有机质的演化特征和油 气生成特征及在此过程中所表现的基本规律的总结， 它是指导油气勘探的重要理论基础。
其成烃演化模式
生物聚合体
腐殖质 干酪根
变 质 作 用
变 质 作 用
图9－2 有机质的成烃模式－演化阶段及其主要产物 （据黄第藩，1996）
二、不同组成、 不同类型干酪根 的生烃模式
显微组分 组成 千差 万别
杨万里等，1980
生烃模式
千差 万别
勘探实践中要尊重 客观实际
三、与未熟－低熟油有关的有机质的生烃 模式
成熟阶段的
低熟 也被称为石油 的形成阶段 成熟 高熟
早期 中期 晚期
1．低熟阶段 指镜质组反射率为0.5%－0.7%的深成作用早期阶段
对应的煤阶为长焰煤－气煤阶段
温度稍高于成岩作用阶段，多不超过80℃。 这一阶段生成的油气称为低熟油气。
所形成的石油仍以密度较高、非烃、沥青质含量高、 生物标志化合物含量较丰富等为特点。 未熟油
2．在随成熟度增加的整个生烃演化过程中，生成 的石油的物理性质和化学性质表现出有规律的变化： 密度降低，颜色变浅。化学组成中 ，杂原子化合 物 （NOS化合物）丰度下降，低碳数化合物丰度增加， 碳稳定同位素δ13C变重，气油比（GOR）增加。用以 表征成熟度的参数值增加。
3．对有机质成烃模式的发展和改进主要体现在以 下三方面：一是强调可溶有机质和不溶有机质作为一 个有机联系的整体的相互转化；二是强调不同来源、 不同组成的有机质的成烃特征，包括成烃量、气/油比、 成烃门限、高峰、油窗宽窄等均有所不同；三是作为 干酪根晚期成烃模式的补充，提出了多种未熟－低熟 油的生成模式。
专著：黄第藩，张大江，王培荣等《中国 未成熟石油成因机制和成藏条件》石油工业出 版社，பைடு நூலகம்003
质疑：
（庞雄奇等，2001） 我国储量最大、被视为未熟－低熟油典型代表
济阳坳陷八面河油田 成熟源岩主要贡献 + 未熟源岩的少量贡献
生物标志化合物特征
未熟－低熟的特征
第三节 碳酸盐岩有机质的成烃模式
在上世纪九十年代之前，我国的油气勘探更多集 中在东部的碎屑岩地层中。目前碳酸盐岩发育区已经 成为我国油气勘探的重要战场。 碳酸盐岩 成岩作用 更复杂 碎屑岩
4．由于有机质赋存形式的多样性和复杂性，碳酸 盐岩有机质生烃演化可能具有不同于泥质烃源岩的特 殊性，特别是由于比较广泛存在的碳酸盐岩中包裹体 烃类的晚期释放可能使它具有“三段式”的生烃特点。 但其有效性还有待于进一步的证实。
思考题
1.归纳、总结、理解、掌握有机质成烃（油气生成）的一般 模式 。 2.碳酸盐岩有机质的成烃模式。
难以解释 干酪根晚期 成油说
勘探揭示出一些可能源于 未熟或低熟源岩的原油
提出
未熟油及其生成模式
末－低熟油的产出和富集是与特定的地质条件 相联系的。 特定的地质条件可以是： （1）与特殊的有机质有关 （2）与强烈的细菌活动和改造有关 （3）与强还原环境有关 （4）与可溶有机质有关
（1）与特殊的有机质有关，如木栓质体、树脂体， 某些藻类如丛粒藻、颗石藻