石油及天然气的成因
第2章石油及天然气的成因
碳水化合物
蛋白质 类脂
9/199
第二章 石油及天然气的成因
1、木质素 木质素的特点： 不易水解，但可被氧化成芳香酸和脂肪酸。
在缺氧的水体中，在水和微生物的作用下，木质素分
解，与其它化合物生成腐植酸，腐植酸又与烃类形成 络合物，从而成为烃类从陆上流到海洋的运载体。 与木质素具有相似结构的物质是丹宁，它们都是沉积有 机质中芳香结构的重要来源，是成煤的重要前身物，也 可生成天然气。
从而具备了丰富的生油原始物质。 在海洋或湖泊中，不仅有丰富的水生生物，还因水体起
到了隔绝空气的作用，阻止了有机残体的腐烂分解，于
是与矿物质一起被沉积埋藏起来。因此海洋、湖泊、三 角洲等古地理区域都是生油的有利地区。
14/199
第二章 石油及天然气的成因
随着沉积盆地的不断下沉，沉积物不断加厚，地层的压力 与温度也不断增加，沉积物经历一系列的物理化学变化而
现在的分类方法，根据H/C和O/C原子比分类： Ⅰ型干酪根：H/C原子比较高（1.25~1.75），O/C原子比
较低（0.026~0.12），富含类脂物质，主要是由脂肪链组
成，多环芳烃和含氧官能团较少，是生油潜能最高的一 种干酪根。
Ⅱ型干酪根：常见类型，较高的氢含量，H/C原子比为
0.65~1.25，O/C原子比在0.04～0.13之间；属高度饱和的 多环碳骨架，含较多中等长度的直链烷烃和环烷烃，也 含多环芳烃和杂原子官能团，是良好的生油母质。
石油的热催化转化和脱沥青过程使石油的相对密度减小，
轻组分增加，饱和烃尤其是正构烷烃含量增加。 石油的氧化、生物降解作用使石油的相对密度和粘度增 加，胶状沥青状物质含量增加致使原油质量变差。
煤石油天然气是怎么形成的
煤石油天然气是怎么形成的煤、石油、天然气都是常用的燃料，那么煤石油天然气是怎么形成的?店铺在此整理了煤石油天然气的形成原因，供大家参阅，希望大家在阅读过程中有所收获!煤的形成原因煤炭，简称煤，是远古植物遗骸，埋在地层下，经过地壳隔绝空气的压力和温度条件下作用，产生的碳化化石矿物，由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物，主要被人类开采用作燃料。
煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。
煤被广泛用作工业生产的燃料，是从18世纪末的产业革命开始的，随着蒸汽机的发明和使用，煤被广泛地用作工业生产的燃料，给社会带来了前所未有的巨大生产力。
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃沉积岩，这就是煤炭的形成过程。
一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。
地壳下降的速度快，植物遗骸堆积得厚，这座煤矿的煤层就厚，反之，地壳下降的速度缓慢，植物遗骸堆积的薄，这座煤矿的煤层就薄。
又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂，有一些煤层埋到地下更深的地方，有的又被排挤到地表，甚至露出地面，比较容易被人们发现。
还有一些煤层相对比较薄，而且面积也不大，所以没有开采价值，有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。
煤炭是这样形成的吗?有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。
一座大的煤矿，煤层很厚，煤质很优，但总的来说它的面积并不算很大。
如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然堆积而成的，它的面积应当是很大的。
因为在远古时期地球上到处都是森林和草原，因此，地下也应当到处有储存煤炭的痕迹;煤层也不一定很厚，因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质，又会被植物吸收，如此反复，最终被埋入地下时也不会那么集中，土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。
石油天然气的生成
§1油气成因理 论
有机成因论
3、动植物混成说
20世纪以来，石油中找到卟啉以及石油旋光性的发现， 成为油气生物起源的直接证据。波东尼1906年认为，动 植物都是油气生成的原始材料，它们同矿物质点一起形成 腐泥岩，后者经过天然蒸馏即可产生石油。混成说占据主 导后，人们关注更多的是有利生油气的有机组分。古勃金 在1932年认为，各种生物化学组成部分均可参与生油， 它们来自海洋动植物残体，也可来自陆地携入的生物分解 产物，含有这些分散有机质的腐泥就是生油气母岩。
(1)化学成分、元素 组成
主要由C、H、O组成， 并 含 有 少 量 N、S、P 和 其它金属元素。
其中：C，70-90%； H，3-10%；O，319%； H/C(原子比)，一般0.41.67；O/C 0.03-0.30； N，0.4～4%；S， 0.2%～5%；
早期成油说可概括为下列几点：
1.石油天然气是由分散在沉积岩中的分散有机质形成的； 2.脂肪、蛋白质和碳水化合物是主要生油母质。有机质从
沉积作用完结，从埋藏不深、温度不高的成岩作用早期 开始向石油转化。 3.有机质向石油转化中，菌解是必要媒介； 4.形成环境应是还原环境(否则发生氧化)；
5.石油形成是一个由微石油向成熟石油逐渐聚集的过程。 由于这些要求概括的共同之处是强调低温，成岩作
第二节 生成油气的物质基础
有机说的核心是认为石油起源于生物物质，通过 沉积作用保留下来，再转化成油气。
按照油气有机成因理论，生成油气的核心是 生物物质，生物死亡后的残体经沉积作用埋 藏于水下沉积物中，经过一定的生物化学、 物理化学变化形成石油和天然气。通过沉积 作用进入沉积物中并被埋藏下来的那部分有 机质叫沉积有机质。组成沉积有机质的生物 化学组成包括类脂化合物、蛋白质、碳水化 合物以及木质素4类。
第二章.石油成因理论
第一节 油气成因理论
中间产物 干酪根 沥青
沉积物中的有机质在成岩作用的过程中，逐渐地转化成 沉积物中的有机质在成岩作用的过程中， 为可溶有机溶剂中的沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根 沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根两大 为可溶有机溶剂中的沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根两大 部分。 部分。 20世纪60年代后期，一些前苏联学者倾向于把沥青视为生 世纪60年代后期， 世纪60年代后期 成石油的直接源泉。 成石油的直接源泉。 20世纪70年代西欧的一些学者认为干酪根为生油的母质， 世纪70年代西欧的一些学者认为干酪根为生油的母质， 世纪70年代西欧的一些学者认为干酪根为生油的母质 而沥青为干酪根热解过程的中间产物。 而沥青为干酪根热解过程的中间产物。
第一节 油气成因理论
成油时间 早期 晚期
在石油有机形成理论建立之后， 在石油有机形成理论建立之后，争论的焦点转为石油是成 岩早 还是成岩晚期生成的。 晚期生成的 期还是成岩晚期生成的。 20世纪50年代 早期成油主张相当活跃,当时， 20世纪50年代，早期成油主张相当活跃,当时，斯密特在现代沉积 世纪50年代， 物中发现了烃类，包括液态烃， 物中发现了烃类，包括液态烃，得出了石油是在沉积的早期形成的 理论,突破了30～40年代特拉斯克关于现代沉积物不存在烃类的著 理论, 突破了30～ 40年代特拉斯克关于现代沉积物不存在烃类的著 30 名研究,这是一个飞跃的突破。为此，斯密特曾获得了诺贝尔奖。 名研究,这是一个飞跃的突破。为此，斯密特曾获得了诺贝尔奖。 因为早期生成的烃与晚期生成的烃无论在数量上或是在质量上均 有较大的差别。最近的一、二十年来，菲利比.蒂索、 有较大的差别。最近的一、二十年来，菲利比.蒂索、阿尔伯莱切特 等对生油剖面的详细研究表明，当母岩埋深到一定的温度和深度时， 等对生油剖面的详细研究表明，当母岩埋深到一定的温度和深度时， 有机质才能产生成熟的石油烃。同时也承认，在成岩作用的晚期是 有机质才能产生成熟的石油烃。同时也承认， 石油的主要生成期，但不排除早期转换所做的准备。 石油的主要生成期，但不排除早期转换所做的准备。
石油和天然气是什么
石油和天然气是什么？最初人们把自然界产出的油状可燃液体矿物称为石油，把可燃气体称为天然气。
随着对这些矿物的深入研究，认识到石油、天然气在成因上互有联系，在组成上都属于碳氢化合物，因此将它们统称为“石油”。
1983年第11届世界石油大会把石油定义为：自然界中存在于地下的以气态、液态和固态烃类化合物为主，并含有少量杂质的复杂混合物。
由于天然气常与石油相伴而生，它也是赋存于地下岩石孔隙中可燃矿产，与石油不同的是它以气态形式存在。
石油中的化学元素主要有碳、氢、氧、氮、硫，其中碳和氢约占95%-99%，剩下的氧、氮、硫和其他微量元素只占总含量的1%-5%。
不同产地的石油，各种烃类的结构和所占比例相差很大，主要包括环烷烃、烷烃和芳烃，它们俗称环石蜡、石蜡和芳香剂，这是石油的主要成分。
其中，环烷烃是石油中含量最多的化合物，通常占石油重量的一半。
石油的基本物理性质有密度、黏度、凝固点以及在荧光灯照射下发出的颜色各异的荧光等，其物理性质随其化学组成的不同而有明显的差异。
不同性质的石油，其开发、集输、贮存、加工差异较大。
我们了解石油的化学成分和物理性质的目的是为了寻找它、改造它和利用它。
比如石油的某些物理化学性质保留其形成时的特征，就像婴儿的“胎记”一样，专业人员通过潜心研究可以追溯它的形成、变迁和分布规律，从而找到更多的石油。
石油与煤炭等不可再生能源相比，具有很大的比较优势。
一是石油的能量密度高。
它的能量密度是干木材的2.5倍，是低等级褐煤的4倍。
二是石油燃烧后排放的污染物比煤炭少。
石油炼制产品燃烧后的单位能量所产生的二氧化碳比煤少20-25%，而二氧化碳是最主要的温室气体。
三是容易长距离运输。
石油及其精炼产品可以通过管道进行便捷和非常安全的运输，而且成本低廉。
石油还有一个明显优点是多种化学成分组成，意味着它是广泛的工业原料，通过炼制和加工可得到多种石油化工产品。
因此，石油在国民经济和社会生活中的地位和作用极为重要，被誉为“黑色的金子”，又被称为“工业的血液”。
石油地质知识简介-什么是石油和天然气、石油天然气的来源、石油天然气的生成条件
石油地质知识简介-什么是石油和天然气、石油天然气的来源、石油天然气的生成条件目录：一、什么是石油和天然气二、石油、天然气的来源三、石油、天然气的生成条件一、什么是石油和天然气对石油这个名字，大家都熟悉，但究竟什么是石油？回答恐怕就不那么确切了。
对于这个问题，这里不妨用一句话来表达，那就是，石油是在地下岩石中生成的、液态的、以碳氢化合物为主要成分的可燃性矿产。
顾名思义，石油形成于地下，有多深？几百以至几千米。
它经历了数百万年甚至几亿年的演化过程，不同年代的石油生成地质环境不同，生成石油的物理性质也不同。
不同油田所产石油的密度、粘度、熔点、初馏点都不相同。
原油的物理性质最直观的就是丰富多彩的颜色，有浅至深有白色、褐色、黑绿色和黑色。
我们常见的石油一般都是黑色的，颜色的深浅与其中含有的非烃类物质的多少有关，含量愈高则颜色愈深。
石油是一种复杂的天然有机物，主要成分是碳(C)和氢(H)，碳含量一般为80%-88%，氢为10%-14%，同时含有少量的氧(O)、硫(S)、氮(N)等元素。
有这些元素组成的化合物称烃类化合物。
天然气也是以碳氢化合物为主要成分，以气体状态从地下岩石中来到地面的。
与石油一样，天然气所含烃类主要是烷烃(饱和烃)。
一般含1-4个碳的烷烃从气体状态被称为天然气；含5-10个碳的烷烃为液体状态，就是石油；含17个以上碳的烷烃为固体状态，如石蜡、沥青等。
二、石油、天然气的来源对石油、天然气(以下简称油气)生成的来源，科学家主要有两种观点：一种认为是生物死亡后转变成的，及有机生成学说。
另一种是无机生成学说，认为石油天然气来源于无机物的合成。
有机生成学说观点的依据是：几乎所有的油田都是在沉积岩中发现的，而沉积岩中可以见到丰富的生物遗迹(如化石等)；通过实验，生物体中三大组成部分的蛋白质、碳水化合物、脂肪在一定条件下可以形成与石油中碳氢化合物类似的物质；在石油中发现的血红素和叶绿素等有机物质，前者是来自动物的血液，后者则来自植物的叶绿素。
石油天然气形成
●
海陆过渡相区：
三角洲：
陆源有机质源源搬运而来，原地的海相生物， 致使沉积物中的有机质含量特别高； 沉积速率较高，有机质被快速埋藏； 三角洲区域是极为有利的生油区域。
海湾及泻湖：
有半岛、群岛、沙堤或生物礁与大海相隔， 该半闭塞无底流的环境对有机质保存有利。
3、古气候条件 古气候条件也直接影响生物的发育；
故认为：在深约150km， 温度超过1500K、压力5000MPa下， 由于FeO及Fe3O4的参与，H2O与CO2还原而成烃类。
（二）、油气有机成因说
认为：石油由地质时期中的生物有机质形成； 在油气有机生成学说中，存在两种观点：
●
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，由沉积岩中分散有机质在生物化学作用下生成。
沉积有机质的来源
沉积有机质--从生物物质的发源地来说
⑴ 来源于盆地 本身的所谓原地 有机质，是普遍 存在的部分，也 是最基础的部分 ⑵ 来自被 河流等从周 围陆地携来 的异地有机 质 ⑶ 再沉积的 有机质，来自 经受侵蚀的古 老沉积层中的 化石有机质， 数量少。
1、生物体的基本组成 ⑴ 类脂化合物(脂类)：其化学组成与石油的化学组成
有机溶剂的分散有机质（享特，1979）。
2、干酪根的形成--分为两步
生物有机体--结构规 则的大分子聚合物(类
脂化合物、蛋白质等)
⑴ 有机质转化 为地质聚合物
结构不规则的简 单大分子所构成 的地质聚合物
干酪根的前身
生物化学及化学作用
⑵ 地质聚合物 转化成干酪根
沉积成岩作用过程中 埋藏到数十或数百米 缩合与聚合作用
2、生物体的元素组成
有机质基本成分和石油的元素组成对比表
第五章 石油和天然气的成因与生油岩
第五章石油和天然气的成因与生油岩[内容提要] 石油和天然气的成因历来有无机和有机学说之争。
本章首先概述了无机和有机两大学派的分歧，目前形成了晚期成油学说为主的石油现代成因理论，强调石油是沉积物（岩）中的不溶有机质（干酪根）在成岩作用晚期，经过热解作用生成的。
天然气的成因则多种多样，有生物成因气、油型气、煤型气及无机成因气。
烃源岩是油气生成的介质，对它的评价主要着眼于岩石的地球化学特征，而石油的地球化学对比则侧重于从方法上加以介绍，最后介绍了有关低熟油、煤成油方面的进展。
§1 石油成因概述按照生油原始物质的不同，石油成因假说可分为无机和有机两大学派。
前者认为石油是由自然界的无机物质形成的，后者则认为石油是由地质时期的生物有机质形成的。
在有机成因学派中，又可根据主张石油形成在沉积物成岩作用早期或晚期，分为早期成油和晚期成油两个分支。
现在看来，每一学说都有其产生和发展的实际依据和理论基础，虽然目前在石油形成理论中晚期成因学说占主要地位，但也不排除在某些特定的时期和地区无机成油（气）与早期成油气学说存在的可能，甚至占绝对优势的可能。
一．无机成因说主张：石油是由自然界中的无机物化合而成的，与有机物质无关。
“碳化说”（门捷列夫，1876）：地壳深处 3Fe m O n+4H2O（帜热）mFe3O4+C3n H8m宇宙成因说（索科洛夫，1889）：碳氢化合物是宇宙固有的，随后地球冷却被吸附凝结于地壳上部，沿断裂上升形成油气藏。
岩浆说（库德梁采夫，1950s）：地球深处存在C、H、O、S、N及其它灰份元素，由深处12000高温到地表，可依次形成甲炔基、亚甲炔基、甲基化合物和甲烷，这些活性基团加氢可生成从甲烷开始的各种碳氢化合物及一些复杂的含氮化合物。
高温生油说（切卡留克，1971）：实验发现，一些矿物在高温高压下，可分离出甲烷、乙烷，……因此他认为地壳中的油气是上地幔中的氧化铁与水反映所得。
致命要害：解释不了为什么世界上90%以上的石油都埋藏在沉积岩中，为什么石油具有只有生物有机质才有的旋光性、生物标志化合物等问题。
2.2 油气有机成因理论概述
第二章石油和天然气的成因2.2 油气有机成因理论概述《油气地质与勘探》2.2 油气有机成因理论概述油气有机成因说：油气是在地球上生物起源之后，在地质历史发展过程中，由保存在沉积岩中的生物有机质逐步转化而成。
1）蒸馏说18 世纪中叶米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫 石油是煤在地下高温蒸馏的产物。
2）有机质地质作用的研究维尔纳茨基20世纪20年代初期系统研究了有机质的地质作用：《地球化学概论》、《生物圈》详细论述了石油的有机组成和石油有机成因的主要依据，提出了碳循环的模式。
3）石油中卟啉化合物和旋光性的发现20世纪30年代①特雷布斯（Treibs，1933）：发现并证实了卟啉化合物广泛存在于不同时代、不同成因的石油、沥青中，认为这些卟啉化合物来源于植物叶绿素。
②发现石油有旋光性。
——石油有机成因说的重要依据和有力支持。
4）混成说1932年古勃金含有各种类型的分散有机质的淤泥，在成岩早期产生分散状态的石油（微石油），在压实过程中和水一起进入储层，形成油气藏。
5）油气有机成因早期说的建立P.V.Smith（美国）、B.B.维尔别（前苏联）1952-1954年20世纪40年代，怀特莫尔等：生油过程仅仅是生物体中烃类物质的分离和聚集。
20世纪50年代，美国学者史密斯和前苏联维尔别等：石油是有机质在沉积物（埋藏成岩）早期生成的，是许多海相生物遗留下来的天然烃的混合物。
——早期生油说。
6）油气有机成因晚期说的建立①Bray 等（1961）发现：现代沉积物和生物体中的正烷烃碳数分布具奇偶优势，正脂肪酸碳数分布具偶奇优势，古老沉积岩和原油（或油田水）中不具此优势。
揭开了有机质成岩演化机理及其与石油形成关系研究的序幕。
6）油气有机成因晚期说的建立②阿贝尔松（P. H. Abelson，1963）：石油是沉积岩中占有机质70～90%的不溶部分（干酪根Kerogen）经过一定的埋藏演化，在成岩作用晚期，经热解产生的。
第02章 石油和天然气的成因
随无机质点一起沉积并保存下来的 那部分生物有机质，称沉积有机质，又 叫地质有机质。
沉积有机质的来源： 原地有机质、 异地有机质 、再沉积有机质
1.沉积有机质的分布特点
——总量很大，分布很不均衡。
①不同岩性中分布不均匀。 泥质岩多：2.1%±；砂岩0.05%；碳酸盐岩0.29%。
原子比 H/C 1.68 1.66 1.39 1.44 1.37 1.32 1.34 1.43 1.25 1.33 1.34 1.30 0.96 0.84 0.79 0.93 0.92 0.99 O/C 0.16 0.14 0.03 0.12 0.13 0.08 0.08 0.12 0.20 0.17 0.14 0.13 0.14 0.09 0.15 0.23 0.22 0.19
藻类体（腐泥组） 800 ×
孢子体1（来自菌类）， 反射荧光下观察，600×
角质体（壳质组） 800×
木栓体（壳质 组） 60×
结构镜质体1 （多无荧光）
胶质镜质体
丝质体（惰质组） （亮点：无机矿物）
5．干酪根的分类
根据原始生物和成矿方向的不同，有机质分：
有机质类型 腐泥型有机质 腐殖型有机质 原始生物 富含类脂的孢子和 水生浮游生物 富含木质素、纤维 素的陆生高等植物 主要成矿方向 石油、油页岩、 腐泥煤 甲烷气、 腐殖煤
4.干酪根的显微组成
组
以透射 光为基 础的干 酪根显 微组分 分类
分
亚 组 分 无定形—絮状，团粒状，薄膜状有机质 藻质体 孢粉体—孢子、花粉、菌孢 树脂体
腐泥组
壳质组
角质体 木栓质体 表皮体
镜质组 惰质组
结构镜质体 无结构镜质体 丝质体
各显微组分的来源及生油潜力
石油与天然气地质学
和注水量，避免超压注水导致储层破裂。
提高采收率途径和措施
注水开发
通过向油藏注水补充地层能量，提高采收率。注水方式包 括边缘注水、切割注水、面积注水和点状注水等。
气体驱替
利用天然气、二氧化碳等气体驱替油藏中的原油，提高采 收率。气体驱替方式包括连续气驱、周期注气等。
化学驱替
向油藏注入化学剂（如聚合物、表面活性剂、碱等），改 善原油流动性，提高采收率。化学驱替方式包括聚合物驱 、三元复合驱等。
开发过程中储层保护策略
钻井过程中的储层保护
01
优化钻井液性能，减少钻井液对储层的损害；采用欠平衡钻井
技术，降低钻井液柱压力，减少压差卡钻风险。
完井过程中的储层保护
02
优化完井方式，如采用裸眼完井、筛管完井等，减少完井作业
对储层的损害。
注水开发过程中的储层保护
03
优化注水水质，减少注入水对储层的损害；合理控制注水压力
04 油气运移与聚集机制探讨
油气运移方式及驱动力分析
运移方式
油气在地下岩层中的运移方式主要包 括渗透、扩散和涌流等，这些方式受 岩层物性、流体性质和驱动力等因素 影响。
驱动力分析
油气运移的主要驱动力包括浮力、水 动力、毛细管力和构造应力等，这些 力在油气运移过程中起着重要作用。
油气聚集条件及过程模拟
包括水平井、多分支井、大位移井、欠平 衡钻井、自动化智能化钻井等技术的不断 发展和应用，提高了钻井效率和质量。
未来钻井工程将更加注重环保、高效、 智能化发展，推动石油和天然气工业 的可持续发展。
钻井工程面临的挑战
包括复杂地层条件（如高温高压、高含硫等 ）、深海和超深海环境、环保要求日益严格 等，对钻井工程技术和设备提出了更高的要 求。
石油天然气地质 2-4油气成因模式
（二） 热催化生油气阶段
❖6.烃类组成的特征
正 烷 烃 环 烷 烃 芳 烃
1 52 53 50246 1 32 0 3 0 3 3
产生的烃类：正烷烃碳数及分子量递减，中 、低分子量的分子是正构烷烃中的主要组分，奇 数碳优势消失；环烷烃及芳香烃碳原子数也递减 ，多环及多芳核化合物显著减少。
有机质成熟的早晚及生烃能力的强弱，与有机质本 身性质有关。
凝析气和湿气的大量生成，主要是与高温下石油裂解有 关；石油焦化及干酪根残渣热解生成的气体量有限。
石油裂解与石油焦 化的模拟试验
(据A.K.Burnham等，1986)
(a)油、气正常生成率与温 度的关系； (b)油、气累计生成率与温 度的关系
湿气指数随温度变化的模拟试验(据A.K.Burnhan等，1986)
（三）热裂解生凝析阶段
❖5.演化过程及其产物
残余干酪根继续断开杂原子官能团和侧链，生成少量 水、二氧化碳、氮和低分子量烃类。同时由于地温超过了 液态烃存在的临界温度，已不再有液态烃生成，前期已生 成的液态烃类开始裂解，主要反应是大量C-C键断裂，包 括环烷的开环和破裂， C数烃→低C数烃，液→气。干酪根 残渣结构更紧密，暗褐色。
（一） 生物化学生气阶段
❖ 6. 烃类组成的特征——在有机质中所占的比重很小
正 烷 烃 环 烷 烃 芳 烃
0246 13203033
高分子量 正烷烃 C22～C34 范围内有 明显的奇 数碳优势
四环 分子 显畸 峰
高分子量 化合物为 主，显示 萘和四芳 烃双峰
（一） 生物化学生气阶段
在这个阶段生成的生物气，或称生物化学气，甲 烷含量在95%以上，属干气；甲烷稳定碳同位素值异 常低，介于-55～-85‰。
石油及天然气的成因
一部分是高级脂肪酸转化成两倍碳链的脂肪酮， 而酮随之还原成烃类。
二、异构烷烃的形成
来源之一是生物合成，与正构烷烃共生。 在海洋有机物和细菌的类脂化合物中的异 构脂肪酸是异构烷烃的前身。
大部分异构烷烃是干酪根中脂肪结构热 解而生成的。此时既生成饱和烃，也生成 不饱和烃，生成的烷烃经催化作用形成异 构烷烃。
目前大家比较公认是能够指导生产并正 确反映客观规律的有机成因学说。
第二节 石油的有机成因说
生成石油及天然气的原始物质：既有动 物又有植物，而以低等生物为主；
生成石油及天然气的环境：既有陆相生 油，又有海相生油。
一、生油的原始物质
现代有机学说认为，石油是地质时期中 生物遗体(或有机残体)在适当条件下生成的。
关于石油的成因，到目前为止，学术界还 有争论，没有完全弄清楚，主要原因在于： 石油在地下易于流动，现在找到的油、气藏的 地方往往并不是石油生成的地方 。 通过运移，现在的石油组成并不代表其本来面 貌。 石油的形成过程发生几亿年前的地层深处。
研究石油的成因必须解决三个问题： 生成石油的原始物质 。 原始物质变成石油的原因和过程 。 石油的运移和富集 。
沉积岩 中分散
的 有机质
沥青：溶于有机溶剂
干酪根：不溶于常用的有机溶剂， 是高分子聚合物，呈暗棕色细软粉 末，分散在沉积岩中，占80～99%， 是由有机残体演化而成的。
干酪根演化生成石油烃的三个阶段： 未成熟阶段：干酪根形成及生成甲
烷气阶段； 成熟阶段：干酪根裂解成油阶段 ； 过熟阶段：干酪根裂解成气阶段 。
干酪根在较高温度下裂解、环化、脱氢而 生成芳香烃。
本章思考题
石油天然气
1. 油气成因两大学派的根本分歧，两大学派的代表性观点，油气有机成因早期说和晚期说的根本分歧？ 答：（1）根据在生油气原始物质问题上观点的差异，分为无机成因说:石油及天然气是在地下深处高温，高压条件下由无机物通过化学反应形成的有机成因说：油气是在地球上生物起源之后，在地质历史发展过程中，由保存在沉积岩中的生物有机质逐步转化而成。
（2）无机成因说：泛宇宙说，地球深部的无机合成说。
有机成因说：早期有机成因论，晚期有机合成论。
（3）早期说（浅成说）：油气是沉积物中的分散有机质在地壳浅部，沉积物成岩早期，在细菌生物化学作用下生成的。
晚期说（深成说）：油气是有机质被埋藏到一定程度，达到一定温度，在热力和催化剂作用下转化成的。
2. 生物有机质的类型及其成烃潜力，干罗根类型划分及各类型相关特征？答：（1）生物有机质类型－生物体的有机组分（2）I型干酪根：一般为细纹层状或无定形粉末状，颜色为发暗的深色，具有较高的生油潜力。
热解产物主要是直链和支链烷烃。
Ⅱ型干酪根：具有较高的H/C 原子比和较低的O/C 原子比，生油潜能中等，热解时比I型干酪根产生的烃类要少。
Ⅲ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）热解产物很少，生油能力差，但在高成熟阶段也可形成可观的甲烷气体。
3. 有利于油气生成的大地构造条件，岩相古地理古气候环境，理化环境？答：（1）有利于有机质堆积、保存、转化的地质环境必须要有： ① 期稳定下沉大地构造背景（V 沉积≈V 沉降） ； ②较快的沉积（堆积）速度； ③足够数量和一定质量的原始有机质； ④低能、还原性岩相古地理环境 ——浅海封闭环境，半深－深湖、前三角洲 ⑤适当的受热和埋藏史。
（2）（3）促使有机质转化为油气的理化条件（物理、化学、生物化学条件）主要有： 细菌、催化剂、温度和时间 放射性、压力 4. 有机质向油气转化的过程，各阶段的主要特征？0.51.50.51384.5石油芳香族化合物，抗腐能力强，来自高等植物。
石油成因
（二物理化学条件）
有机质向油气转化的物理化学条件主要有细菌、温度、压力、催化剂。 细菌是地球上分布最广、繁殖最快的微生物。在成岩作用初期阶段，细 菌分解作用是主导作用。 温度可以加速化学反应进行。沉积有机质在埋藏深度不断加大，地层温 度不断上升的情况下，使有机质产生热解形成烃类。高温下，有机质变 质作用增强，裂解成气态物质（甲烷）和石墨。在油气形成过程中，温 度起主导作用。 压力可以促使加氢作用，使高分子烃变成低分子烃，使不饱和烃变成饱 和烃，对石油的质量有影响。 催化剂是指能够加速有机质向油气转化的物质。室内研究表明，在150200℃时硅酸铝催化脂肪、氨基酸以及其他类脂化合物，生成烃类化合物。
④灰岩晶洞和介壳以及封闭的砂岩透镜体中的油气只能源于沉积 有机质; ⑤油气的元素组成包括微量元素组成都与有机物质和有机矿床相 近； ⑥石油中检测出的卟啉、类异戊间二烯烷烃、甾萜类化合物被有 机地球 化学家称为生物标记化合物，它们的碳骨架仅为生物体所特有； ⑦石油以及绝大多数天然气的碳稳定同位素组成与生物物质的碳 稳定同位素组成接近； ⑧石油普遍具有旋光性，这主要与含有化学结构不对称的生物标 志化合物有关； ⑨模拟实验表明，从多种有机质中可得到油气中的烃类产物； ⑩现代化的测试分析技术可从现代和古代沉积物中鉴定出各种油 气中的烃类。
石油和天然气是怎样形成的
石油和天然气是怎样形成的？对油气形成原因，学术界有三种不同观点：油气无机成因说、油气有机成因说和油气成因多元论。
不同的观点在不同的时期占有不同的地位和起了不同的作用。
一、油气是由无机物变来的－－油气无机成因说无机物就是与生命活动无关的东西。
无机成因说出现于18世纪后期至20世纪中叶，这一类假说认为石油的生成是由宇宙天体中简单的碳氢化合物或地下深处岩浆中所含的碳和氢以无机方式合成的。
地球形成初期，这些简单的碳氢化合物被岩浆或岩石吸收，然后转入地壳深处，经高温高压和复杂的化学作用，逐渐使分散的、少量的碳氢化合物集合起来，当岩浆上升冷凝时，分离出石油，这些石油沿裂缝、断裂运移到地下各处形成油藏。
油气无机成因说可以大致被归纳为两类：一是地球深处无机合成说。
这类成因说认为油气是在地球深处，在高温、高压和催化剂的作用下，由水、二氧化碳、氢等简单无机物反应形成的。
该学说由俄国科学家门捷列夫1876年提出。
他认为在地球内部水与重金属碳化物相互作用，可以产生碳氢化合物。
由于无法证实地球的深部存在金属碳化物，所以，这种学说没有得到人们的认同，但这是最早提出的有关油气形成的无机假说。
二是泛宇宙说。
该派学说认为包含烃类在内的有机化合物是在宇宙天体的无机演化过程中形成的，地球也不例外，在其形成时就包含有有机物。
陨石和行星中普遍发现了有机化合物，地球火山喷发和幔源岩浆岩中存在有机包裹体等，是这一类成因说的主要证据。
该学说由俄国化学家索可洛夫于1889年首次提出。
他认为碳氢化合物在地球形成的早期阶段就已形成了，后来被岩浆所吸收，当岩浆进一步冷却和体积收缩时，包含在其中的碳氢化合物就沿裂缝分离出来，即人们见到的石油、天然气。
地球深处合成说和泛宇宙说的共同点是：石油、天然气都是由无机物形成的，从地球深处而来的。
所不同的在于，地球深处合成说认为，地幔深处并没有现成的有机烃，而是由无机物在一定温度和压力条件下，合成为有机烃的。
而泛宇宙论认为早在地球形成的宇宙年代中，有机烃已经形成，缩入在地幔深处。
天然气的形成原因
天然气的形成原因【学员问题】天然气的形成原因？【解答】天然气与石油生成过程既有联系又有区别：石油主要形成于深成作用阶段，由催化裂解作用引起，而天然气的形成则贯穿于成岩、深成、后成直至变质作用的始终；与石油的生成相比，无论是原始物质还是生成环境，天然气的生成都更广泛、更迅速、更容易，各种类型的有机质都可形成天然气腐泥型有机质则既生油又生气，腐植形有机质主要生成气态烃。
因此天然气的成因是多种多样的。
归纳起来，天然气的成因可分为生物成因气、油型气和煤型气。
无机成因气尤其是非烃气受到高度重视，这里一并简要介绍，最后还了解各种成因气的判别方法。
生物成因气概念生物成因气指成岩作用（阶段）早期，在浅层生物化学作用带内，沉积有机质经微生物的群体发酵和合成作用形成的天然气。
其中有时混有早期低温降解形成的气体。
生物成因气出现在埋藏浅、时代新和演化程度低的岩层中，以含甲烷气为主。
形成条件生物成因气形成的前提条件是更加丰富的有机质和强还原环境。
最有利于生气的有机母质是草本腐植型腐泥腐植型，这些有机质多分布于陆源物质供应丰富的三角洲和沼泽湖滨带，通常含陆源有机质的砂泥岩系列最有利。
硫酸岩层中难以形成大量生物成因气的原因，是因为硫酸对产甲烷菌有明显的抵制作用，H2优先还原SO42-S2-形成金属硫化物或H2S等，因此CO2不能被H2还原为CH4.甲烷菌的生长需要合适的地化环境，首先是足够强的还原条件，一般Eh油型气概念油型气包括湿气（石油伴生气）、凝析气和裂解气。
它们是沉积有机质特别是腐泥型有机质在热降解成油过程中，与石油一起形成的，或者是在后成作用阶段由有机质和早期形成的液态石油热裂解形成的。
形成与分布与石油经有机质热解逐步形成一样，天然气的形成也具明显的垂直分带性。
在剖面最上部（成岩阶段）是生物成因气，在深成阶段后期是低分子量气态烃（C2～C4）即湿气，以及由于高温高压使轻质液态烃逆蒸发形成的凝析气。
在剖面下部，由于温度上升，生成的石油裂解为小分子的轻烃直至甲烷，有机质亦进一步生成气体，以甲烷为主石油裂解气是生气序列的最后产物，通常将这一阶段称为干气带。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
可编辑ppt
18
沉积岩
中分散 的
有机质
沥青：溶于有机溶剂
干酪根：不溶于常用的有机溶剂， 是高分子聚合物，呈暗棕色细软粉 末，分散在沉积岩中，占80～99%， 是由有机残体演化而成的。
可编辑ppt
19
干酪根演化生成石油烃的三个阶段： 未成熟阶段：干酪根形成及生成甲
烷气阶段； 成熟阶段：干酪根裂解成油阶段 ； 过熟阶段：干酪根裂解成气阶段 。
可编辑ppt
9
一、生油的原始物质
现代有机学说认为，石油是地质时期中 生物遗体(或有机残体)在适当条件下生成的。
形成沉积物中有机质的最重要的生物有四 种：浮游植物、浮游动物、高等植物和细菌。 其中的一小部分由于沉积在缺氧的环境中，被 泥沙埋藏而保存下来，最后转化成石油。
可编辑ppt
10
生物有机质的主要生化组成是：木质素、 碳水化合物、蛋白质、类脂。
与木质素具有相似结构的物质是丹宁，它们 都是沉积物有机质中芳香结构的重要来源，是成 煤的重要前身物，也可生成天然气。
可编辑ppt
12
2、碳水化合物
亦称糖类，几乎所有的动、植物及微生物中都 含有糖，糖的通式可用Cx(H2O)y表示，故称碳水化 合物。糖按分子大小可分为单糖、低聚糖和多糖。
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。
可编辑ppt
20
1、干酪根形成及生成甲烷气阶段（未熟阶段）
（1）干酪根的形成
蛋白质 碳水化合物
木质素 类脂
分解
CO2、CH4、NH3、 H2S、H2O
氨基酸、糖、
酚、脂肪酸
可编辑ppt
21
氨基酸 糖、酚 脂肪酸
缩聚
腐殖物质：来源于高等植 物，以酚结构为主，脂肪 结构较少。
腐泥物质：来源于水生生 物，富含脂链、脂环、肽 链。
可编辑ppt
7
无机成因的致命弱点：脱离了地质条件 来讨论石油的形成，而且将宇宙中发现的简 单烃类与复杂的石油烃类等同起来。
目前大家比较公认是能够指导生产并正 确反映客观规律的有机成因学说。
可编辑ppt
8
第二节 石油的有机成因说
生成石油及天然气的原始物质：既有动 物又有植物，而以低等生物为主；
生成石油及天然气的环境：既有陆相生 油，又有海相生油。
第二章 石油的成因
研究石油的成因问题，可以指导石油勘探、 预测石油的储量，更好地了解石油的化学组成上 某些特点。
本章的主要内容为： 石油的无机成因说 石油的有机成因说 石油中各族烃类的形成
可编辑ppt
1
关于石油的成因，到目前为止，学术界还 有争论，没有完全弄清楚，主要原因在于： 石油在地下易于流动，现在找到的油、气藏的 地方往往并不是石油生成的地方 。 通过运移，现在的石油组成并不代表其本来面 貌。 石油的形成过程发生几亿年前的地层深处。
二、宇宙说
这是由俄国学者索科洛夫于1889年 提出的，其理论基础就是在一些天体中 发现了碳氢化合物，认为碳氢化合物是 宇宙中所固有的。
可编辑ppt
6
三、岩浆说
这是前苏联学者库德梁采夫在1949年 提出来的，他认为碳和氢不仅存在于太阳 和星球中，而且也存在于地球的岩浆中， 在高温高压下它们形成各种烃类。
可编辑ppt
22
腐殖(泥) 物质
溶于NaOH水溶液的腐植酸 不溶于NaOH水溶液的胡敏素
随着埋藏深度的增加，腐殖(泥)物质最终 完全转化成胡敏素，与周围矿物质络合，稳定 保存下来，它们就是干酪根的前身物。随着埋 藏深度的进一步增加，胡敏素缩合，官能团损 失，演变成干酪根。
可编辑ppt
纤维素和半纤维素是成煤和成气的主要原始物质 。
可编辑ppt
13
3、蛋白质
蛋白质是生物体内一切组织的基本组成部分，细 胞中除水外，其余80%都是蛋白质。
它是20多种氨基酸分子通过肽键连接而成的复 杂的高分子化合物。在酸、碱、酶的作用下，蛋白 质发生水解形成氨基酸。有机体死亡之后，氨基酸 仍保存在遗骸中。
可以形成一定量的烃类。 许多天体上存在烃类。 火山喷出的气体和熔岩中含有烃类。
可编辑ppt
4
一、碳化物说
这是由俄国化学家门捷列夫于1876年 创立的，他认为在地球形成时期，使碳和 铁变成液态，相互作用形成碳化铁，保存 在地球深处，地表水沿着地壳裂缝向下渗 透与碳化铁作用而形成了烃类。
可编辑ppt
5
除了浅海外，内陆湖泊也有丰富的有机残 体，并具备还原条件，是良好的生油区 。
在我国除塔里木属于海相生油外，绝大多 数油田都是在陆相条件下形成的。
可编辑ppt
17
三、有机残体的演化和油气生成的阶段性 通过对生油剖面的详细研究表明，只
有当生油岩埋藏到一定深度并具备一定温 度时，生油岩中的原始有机质才能转化成 石油烃。
与石油组成最相近的类脂在成油过程中 的作用最大，而木质素和纤维素在成气和成 煤过程中最重要。
可编辑ppt
11
1、木质素
木质素是高等植物的主要组成部分，不易水解， 但可被氧化成芳香酸和脂肪酸。在缺氧的水体中， 在水和微生物的作用下，木质素分解，与其它化合 物生成腐植酸。腐植酸又能与烃类形成络合物，从 而可以成为烃类从陆上流到海洋的运载体。
在海洋或湖泊中，不仅有丰富的水生生物，还因 水体起到了隔绝空气的作用，阻止了有机残体的腐 烂分解，于是与矿物质一起被沉积埋藏起来。
因此海洋、湖泊、三角洲等古地理区域都是生油 的有利地区。
可编辑ppt
16
随着沉积盆地的不断下沉，沉积物不断加 厚，随着地层压力的增加，温度的不断升高， 沉积物经历一系列的物理化学变化而变成了沉 积岩。而含有分散有机质的沉积岩称为生油岩。
可编辑ppt
2
研究石油的成因必须解决三个问题： 生成石油的原始物质 。 原始物质变成石油的原因和过程 。 石油的运移和富集 。
关于石油生成的原始物质，有两大学派： 无机成因学派 有机成因学派
可编辑ppt
3
第一节 石油的无机成因学说
无机成因学派的论据主要有以下几点： 通过无机途径(例如：金 Nhomakorabea碳化物和水)
可编辑ppt
14
4、类脂
指所有不溶于水而易溶于乙醚、氯仿、苯 等低极性有机溶剂的脂状物质，其中包括： 油脂、蜡、萜类、烃类和色素等。
其元素组成和分子结构与石油烃类最接 近，因而被认为是生油的主要原始物质。
可编辑ppt
15
二、生油环境
温暖、潮湿的气候环境有利于生物的大量 繁殖和发育，从而具备了丰富的生油原始物质。