有机质的成烃模式及阶段划分
论述有机质生烃的四个模式
论述有机质生烃的四个模式
有机质生烃是指在地质过程中，经过高温、高压、长时间作用下，有机质转化为烃类化合物的过程。
有机质生烃的四个模式是：
1. 热解模式：有机质在高温条件下分解，形成烃类化合物。
此模式主要发生在油气田深部的高温高压环境中，例如石墨化热解和裂化。
2. 生物成因模式：有机质在微生物作用下分解，产生烃类化合物。
此模式主要发生在浅层地质环境中，例如石油中的生物标志物。
3. 岩浆热模式：岩浆热作用下，矿物质和有机质互相作用，产生烃类化合物。
此模式主要发生在火山岩地质环境中。
4. 脱氧模式：有机质在缺氧环境下降解，形成烃类化合物。
此模式主要发生在海底沉积物和沼泽地质环境中。
以上四种模式各有不同的适用条件和形成机制，但都是有机质生烃的重要途径。
在实际的石油勘探和开发中，需要结合地质条件和有机质类型，综合分析选择合适的有机质生烃模式。
石油地质学第二章-2-成烃模式
温度对有 机质的转 化作用主 要表现在 两方面：
① 促进不溶有机质（即生油母质干酪根）的 热降解（所谓热降解就是指高分子化合物 在热作用下分子键破裂形成低分子化合 物的作用）。
② 加速有机质向烃类转化的反应速度，决定 烃的数量。
第三节 油气生成的地质环境与物理化学条件
一、油气生成的地质环境
（一）大地构造条件
自然界中有机质堆积、保存和转化成烃，必须在还原条件下完成， 必须在盆地中进行，必须要有适宜的大地构造条件。
当盆地的沉降速率显著低于沉积速率时，水体迅速变浅，沉积物易 于暴露地表，有机质易被空气中的氧所氧化，难以保存。
当盆地的沉降速率远远超过沉积速率时，水体急剧变深，易于造成 有机质供给贫乏，同时，生物死亡下沉过程中易遭受巨厚水体所含氧的 破坏，使沉积物过薄或有机质含量过低。
气阶段）.
这个阶段相当于泥碳—褐煤阶段，温度介于10℃—60℃。其作用 因素主要是细菌，在细菌分解作用和水解作用下，使原来的脂肪、碳 水化合物、木质素、蛋白质等生物化学聚合物转变成为了分子量较低 的生物化学单体物质，同时生成甲烷、二氧化碳、硫化氢等气体。
生物化学单体物质有些不再反应了，成为了沥青，而大部分重新 聚合，并与周围矿物质络合被稳定的保存于沉积岩中，这些物质就是 生油母岩干酪根的前身。
在漫长的地质历史时期，古气候条件处于不断的变化之 中。不同时期，不同地域，古气候环境不同，有机质发育数 量不同，沉积物中有机质的丰度不同，沉积岩生油潜力将产 生巨大变化。
只有在温暖潮湿的古气候时期，方可形成优质的油气母 岩（生油岩）。
二．有机质演化成油的物理化学条件：
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
，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。
复习(2007)
型
▲名词解释
▲填空题
▲问答题
▲论述题
▲识图题
油气生成理论
▲简述有机质成烃演化的阶段性及主要特征。 ▲说明下图为石油地质学的哪个理论？论述其 主要内容。 ▲论述干酪根晚期生油理论的主要（中心）内 容。 ▲试从生油母质类型、油气生成的阶段等方面 论述干酪根晚期热降解成烃理论的基本要点。
石油是沉积物中不溶有机质干酪根在成岩作用 晚期经过热降解而生成的，是烃类的一个新生过程。 有机质向烃类转化过程可分为三个阶段： ①成岩作用阶段—未成熟阶段 ②深成作用阶段—成熟阶段：生油主带和凝析 油和湿气带 ③准变质作用阶段—过成熟阶段 每个阶段包括： 地质条件 有机质演化特征 产物及特征 主要鉴别指标：Ro
用：
①压实作用： ②热力作用： ③烃类及非烃气体生成的作用： ④粘土矿物的脱水作用： 异常高压在油气藏形成中的作用：欠压实所造成的异常 高压，可以延缓孔隙流体的排出，如果流体的排出正好被推 迟到主要生油时期，则将对油气初次运移起到积极作用。异 常高压使更多的水较长时间处于较高温度压力下，有利于有 机质的热成熟，也是驱使油气进行初次运移的潜在动力。还 有利于石油在水中的溶解，对油气的运移有利。若是非生油
碎屑岩储集层和碳酸盐岩储集层
碳酸盐岩与碎屑岩相比，由于其化学性质不稳定， 容易遭受剧烈的次生变化，通常经受更为复杂的 沉积环境及沉积后的变化。 碎屑岩储集层储集空间类型以原生的粒间孔隙为 主。包括：粒间孔隙 特大孔隙 铸模孔隙 组分内 孔隙 裂缝。 碳酸盐岩储集层的原生孔隙类型包括：粒间孔隙、 生物体腔孔隙、生物骨架孔隙、生物钻孔孔隙、 鸟眼孔隙；次生孔隙类型包括：晶间孔隙、角砾 孔隙、溶蚀孔隙（包括粒内溶孔或溶模孔、粒间 溶孔、晶间溶孔、岩溶溶孔洞）和裂缝。
页岩油气成烃演化、赋予状态
页岩油气成烃演化、赋予状态一、成烃演化。
1. 生物化学作用阶段（未成熟阶段）- 在页岩形成的早期，沉积的有机质主要受到生物化学作用的影响。
大量的浮游生物、藻类等生物遗体在还原环境下堆积，微生物开始分解这些有机质。
例如，细菌对碳水化合物、蛋白质等的分解作用，在这个过程中会产生一些简单的有机化合物，如甲烷、二氧化碳等。
此时生成的烃类数量相对较少，并且以生物气为主，主要成分是甲烷，页岩中的有机质还未达到成熟状态。
2. 热催化生油阶段（成熟阶段）- 随着页岩埋藏深度的增加，温度和压力逐渐升高。
当温度达到一定范围（一般认为在50 - 150℃左右），在黏土矿物等催化剂的作用下，页岩中的干酪根开始大量热降解生成液态烃类。
干酪根是页岩中不溶于常见有机溶剂的有机质，它的结构开始发生断裂和重组。
这个阶段是页岩油气生成的重要时期，生成的液态烃类包括各种烷烃、环烷烃和芳香烃等，是页岩油的主要来源。
同时，也会有一定量的湿气（富含丙烷、丁烷等轻质烃类的天然气）生成。
3. 热裂解生凝析气和干气阶段（高成熟 - 过成熟阶段）- 当页岩埋藏深度进一步增加，温度超过150℃甚至更高时，已经生成的液态烃类会发生热裂解反应。
大分子的液态烃不断裂解成小分子的烃类，首先生成凝析气，其特点是在地下高温高压条件下为气态，而在地面常温常压下会有部分凝结为液态。
随着温度继续升高，最终会大量生成干气，主要成分是甲烷，此时页岩中的有机质已经高度演化，大部分可转化的有机质都已经转化为气态烃类。
二、赋存状态。
1. 吸附态。
- 页岩中的有机质和黏土矿物具有很大的比表面积，烃类分子可以吸附在这些表面上。
例如，甲烷分子可以通过范德华力吸附在干酪根表面的微小孔隙中，以及黏土矿物的层间。
这种吸附态是页岩气赋存的重要方式之一，尤其在页岩气含量较低的情况下，吸附态烃类所占比例相对较高。
吸附态烃类的解吸与温度、压力等因素密切相关，当压力降低或者温度升高时，吸附态烃类会逐渐解吸成为游离态。
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％
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。
油气成因模式
正烷烃
5
2 3
4 1
埋深
B
高分子量
C 正烷烃 C22～C34 范围内有
D 明显的奇
数碳优势
CO2、H2O、CH4、N2等 碳质残渣
环烷烃
芳烃
0 2 4 6 13 20 30 33
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‰。
第四节 有机质成烃演化模式 一、有机质向油气转化的阶段 二、低熟油与煤成油形成理论
1
一、有机质向油气转化的阶段
有机质向油气转化是在还原－强还原环境下进行 的。初期受细菌生物化学作用控制，中、后期受温 度控制。
随埋深增大，温度增高，有机质逐步地连续地向 油气转化（为一连续过程）。不同深度范围促使其 转化的地质和理化条件不同，产物有明显不同，反 映了有机质向油气转化过程具有明显的阶段性。
类 脂 化 合 物
脂
碳 水 化 蛋 合 白 质 物 微 生 水 物 解 酶 作 用 可 溶 生 物 单 体 有 机 质 ( A ) 氨 单
木 质 素
可溶单体有机质：
酚
•部分作为微生物养料被菌解、氧化、消耗掉→CO2、H2O； •部分经细菌生化作用→CO2、H2O、CH4（生物成因气）、NH3 •大多数经地质聚合和缩合→Kerogen（~黄－浅褐色）
它们可以富集成特大型气藏，埋藏深度浅，易于 勘探和开发，是经济效益高的研究对象。
该阶段的镜质体反射率 Ro＜0.5%；干酪根颜色 为黄～浅褐～褐色。
（二） 热催化生油气阶段
土壤有机质的形成过程
土壤有机质的形成过程
土壤中的有机物是由植物和动物的遗体、粪便和腐殖物等有机物质在土壤中分解和转化而来。
具体来说，有机物的形成过程可以分为以下几个阶段：
基质阶段：在此阶段，植物和动物的遗体、粪便等有机物质被残留在土壤表面，形成一个基质层。
分解阶段：在基质层中，微生物、真菌和其他生物开始分解和降解有机物质，释放出二氧化碳、水和其他化合物。
矿化阶段：在分解的过程中，一些有机物被分解成无机盐离子，如氨离子、硝酸根离子、磷酸根离子等，这些无机盐离子能够被植物吸收利用，促进植物生长。
稳定阶段：有些有机物质并不容易分解，而是在土壤中逐渐稳定下来，成为长期储存在土壤中的有机质。
有机物的形成受到多种因素的影响，包括气候、土壤类型、植被类型、土地利用方式等。
例如，温暖湿润的气候条件有利于微生物的繁殖和分解有机物质，因此有机物质在这种气候条件下容易分解；而干旱气候条件下，有机物质分解速度较慢，因为微生物和其他生物数量较少。
不同类型的土壤也会影响有机物的形成和分解，例如肥沃的土壤中有机物质的含量更高，因为它们更容易被分解和转化。
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
10
第十页，编辑于星期一：二十点 三十九分。
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。
3
第三页，编辑于星期一：二十点 三十九分。
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)。
有机质生烃演化的阶段性与生解析
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
不同组成有机质在地质 体中的演化是存在差异的， 但在整个演化过程中有机 质的演化也存在一定的规 律 性 。 Tissot 等 （ 1984 ） 总结了从成岩作用至有机 质的变质作用过程中有机 质生烃演化作用的总体特 征（右图）。不难看出， 图中有机质在不同演化阶 段所生成的烃类产物的特 征是明显不同的。
氢程度低；另一方面，一定的环境条件决定了沉积物中的有机-
无机组合面貌和介质条件，这种条件下的生物化学作用结果可能
会导致有机质的生烃演化属性和生烃演化产物的差别。也就是说，
未熟阶段有机质所经历的生物化学和地球化学作用过程的差异，
是影响有机质生烃演化属性的先天性因素。
8
第七章 有机质生烃演化的阶段性与生烃模式
4
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
沉积有机质的演化阶段
5
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
一、未熟阶段
在成岩作用早期，引起有机质结构和化
学组成变化的主要媒介之一就是微生物的活
动。微生物的生存环境较为宽松，温度范围
可在- 10～105 ℃之间，压力最高可达
100MPa, pH 值可在 1～11 之间变化，以
6.5～8 为主。由于微生物有非常强的适应性,
因此，地质体中的微生物数量大、繁殖快、
种类多，微生物的生物化学作用过程也是无
所不在的。
6
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
一、未熟阶段
生活在沉积物最上层的需氧微生物消耗了介质中
有机质演化与生烃模式(2)
热催化作用 液态石油
热裂解作用 湿气
热裂解作用 干气（甲烷）
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
（据Tissot和Welte, 1978，修改）
二、有机质演化的基本特征
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
二、有机质演化的基本特征
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
（据Tissot和Welte, 1978，修改）
二、有机质演化的基本特征
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 （2）
二、有机质演化的基本特征
1.生物化学生ห้องสมุดไป่ตู้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.
未熟油 低熟油
生成阶段：Ro＝0.3%-0.7% 生成机理：低温的化学反应和
低温生物化学反应； 原始物质：聚合度较低的特殊
的有机物质。
二、有机质演化的基本特征
1.生物化学生气阶段（未成熟阶段）
未熟－低熟油的特点
①密度总体偏高， 但也有轻质油
②富含高分子量饱 和烃
第八章 有机质生烃演化的阶段性与生烃模式
生烃演化模式中生烃产物组成的变化特征
成岩作用
物理性质变化
成热降解
化学组成变化
未熟－低成熟 成 油气生成带 成 热 热 降 降 解 解
深成热降解作用
油
颜 色 变 浅 ， 凝 固 点 生油主带 降 低
运 成 动 热 粘 降 度 解 下 降
密 成 度 热 降 降 低 解
气 成 油 热 体 降 积 解 比 增 加
一、成岩作用
对整个沉积体系而言，成岩作用的结果是将松 散的沉积物变成固结的沉积岩，主要的作用因素是 压实和胶结。但对有机质而言，成岩作用的主要结 果是形成干酪根，同时释出H2O、CO2、CH4、NH3、 N2 、H2S等，并伴有一定量的继承性的可溶烃类和 非烃类，该阶段起作用的主要因素是微生物（细 菌），在有利的条件下，可以生成大量的生物甲烷 气。
2、成熟阶段
相当于有机质深成作用阶段，对应的镜质组反射 率范围较大，在 0.5%～2.0%。 温度范围为50～ 150℃。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。根据不同 时期有机质生烃演化的特征，有机质的成熟阶段可 进一步划分为三个时期：即成熟作用早期、成熟作 用中期的成熟作用晚期。
模拟实验结果也证明在Ro为3.2%时为生气终点。
Ⅰ型、Ⅲ型有机质不同演化阶段烃转化率模拟数据表
样品 模拟温度℃ Ro(%) 气(%) 泌80井 泥 岩 液(%) 250 0.46 1.17 9.98 300 0.66 1.29 12.35 350 1.03 7.06 29.75 400 1.76 20.00 20.81 450 2.02 36.22 6.15 500 2.46 53.04 2.14 550 2.68 71.68 1.12 600
【石油地质 考研】习题一 生油岩有机质成烃阶段的划分
习题一生油岩有机质成烃阶段的划分
一、目的
富含有机物质的细粒沉积物，随着埋深不断升高，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。
生油岩有机质演化曲线的编制和成烃阶段的划分对含油气盆地油气成因理论的研究，指导油气勘探的时间，计算生油量和评价含油气远景均具有重要意义。
本次习题通过一口井所取样品的地球化学分析数据，运用学过的理论和方法，编绘生油岩有机质岩演化曲线，并进形成烃阶段的划分，最后对各演化阶段的基本特征作简单小结。
二、步骤及要求
1.阅读附表1-1所提供的资料，初步了解各地球化学指标埋深增加的变化规律。
2.在方格纸上以深度为纵坐标，各地球化学指标为横坐标，选取合适的比例尺，作各地球化学指标与埋深的关系曲线。
3.根据所绘制的关系曲线划分有机质成烃的阶段，并对各演化阶段的基本特征用表格加以小结。
*比例尺：
纵坐标：1厘米=100米（深度）；
横坐标：有机碳：1厘米=0.5%；总烃/有机碳：1厘米=100毫克；氯仿沥青“A”1厘米=200毫克/100克岩石；饱和烃1厘米=100毫克/100可岩石；芳香烃：1厘米=100毫克/100克岩石；CPI ：1厘米=0.5；R O：1厘米=1.0%。
附表1-1 Y88-7井地球化学指标数据表
1
2
3。
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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
难以解释
干酪根晚期 成油说
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
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。
从未熟阶段 到过成熟阶段
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
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 密切相关
是物质基础
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
产物的数量 和组成不同
影响
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。
未熟油 新范畴
相似
性质相近，无法区分，统称为 未熟－低熟油
低熟油 干酪根成油
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。
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
生烃模式
千差 万别
勘探实践中要尊重 客观实际
杨万里等，1980
三、与未熟－低熟油有关的有机质的生烃 模式
➢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
二、成熟阶段－深成（热解）作用阶段
干酪根 热降解 油气
热催化降解
先期：液态石油 后期：轻质油、凝析油和湿气
埋深 温度 浅低
深高
这是油气生成的主要阶段 非烃、
碳数 分子量 烃环数 沥青质
高
高
多
减
少
消
低
低
少
失
➢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
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。
也被称为石油 的形成阶段
低熟 成熟 高熟
成熟阶段的
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。
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
研究者不同 存在一定差异
大同小异 共同之处
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）
有机质
微生物作用下 单体
分解
微生物参与下
干酪根
缩聚、不溶作用
有机质
脱官能团
CO2、H2O、N2等非烃类产物
有机质 厌氧细菌发酵 甲烷气 也被称为生物甲烷气阶段
高密度 有机质 少量 C15+重烃 富含杂原子化合物
被称为 有明显的正构烷烃奇偶优势
数量一般较少
生物标志化合物
如果多了
未熟油
未成熟特征
应称为“早熟油”