第二章石油及天然气的成因
第二章 油气生成
油气生成的物质基础
沉积 有机质
干酪根
概念
保存
来源
成份
分类
分类
概念
成份
生物体及其分泌物和排泄物可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保存在沉积物或沉积岩中，或经过缩聚作用，演化生成新的有机化合物及其衍生物，这些有机质通常被称为沉积有机质。
沉积有机质的概念
（1）在海洋或湖盆沉积环境中浮游生物 （2）但在一些浅水地区的水底植物。 （3）在上述两种情况下，对死亡植物进行再改造的细菌，可被认为是沉积有机质的主要补充来源。
沉积有机质的保存条件
沉积岩中常温常压下不溶于有机溶剂的固体有机质称干酪根（Kerogen）。与此对应，岩石中可溶于有机溶剂的部分称为沥青。 干酪根在热解或加氢分解时产生烃类物质。 干酪根是沉积有机质的主体，约占总有机质的80~90%， 80~95%的石油烃是由干酪根转化而成。
干酪根的概念
干酪根分离法
第二章 石油与天然气成因及生油层
石油与天然气的成因理论 油气生成的物质基础 油气生成的地质环境与物化条件 有机质的演化与生烃模式 天然气的成因类型及其特征 生油岩研究与油源对比
2.19 油源对比原理与方法
第二章石油和天然气的成因2.19 油源对比的原理与常用方法1）油源对比的含义油源对比是依靠地质和地球化学证据，确定油气和烃源岩间成因联系的工作。
油(气)与源岩之间的对比、不同储层油气之间的对比。
2）油源对比的目的追索油气来源，搞清油气与源岩之间的成因联系；判断油气运移的方向、距离以及油气的次生变化；圈定可靠的油源区，确定勘探目标，指导油气的勘探和开发工作。
3）油源对比的理论依据油气是有机成因的。
来自同一烃源岩的油气有亲缘关系，化学组成上相似。
不同烃源岩生成的油气差异较大。
烃源岩中排出的油气与残留油气成熟度相似。
油气运移中，无或很少有不同烃源层的油气混合。
4）油源对比指标选择原则原油与源岩共同含有的，受运移、热变质作用影响较小的性质相对稳定的化合物。
要采用多种指标，综合分析。
5）油源对比的主要方法①应用正构烷烃分布特征进行油源对比正构烷烃的碳数分布范围、主峰碳数、碳数分布型式：受母质类型、有机质演化程度等影响。
油-岩有亲缘关系：正构烷烃分布特征具相似性。
威利斯顿盆地石油和烃源岩抽提物C15+正构烷烃对比图（Williams，1974）威利斯顿盆地石油和烃源岩抽提物C 15+正构烷烃对比图（Williams ，1974）与三套烃源岩分别具有亲缘关系的三种石油：②应用稳定碳同位素组成进行油源对比油气物质的δ13C取决于：原始有机质性质、生成环境、演化程度。
原始有机质和热演化条件相同时，油气与源岩之间的碳同位素组成可比。
若油-岩有亲源关系，δ13C：干酪根>石油；干酪根≥沥青质≥非烃≥芳烃≥饱和烃；这些组分的δ13C值延长线，应落在源岩干酪根δ13C值上及其附近。
冷湖地区原油族组成和干酪根碳同位素类型曲线对比图③应用生物标志化合物参数进行油源对比生物标志化合物（Biomarker）沉积物、原油、油页岩和煤中的某些有机化合物，在有机质热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。
2.10 有机质演化生烃过程的一般模式
第二章石油和天然气的成因2.10 有机质演化生烃过程的一般模式成烃环境：还原-强还原环境。
主控因素：初期--细菌生物化学作用；中后期--温度。
连续性：随埋深加大，地温增加，有机质逐步地连续地向油气转化。
阶段性：不同温度（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。
油气形成与烃源岩埋藏深度关系一般模式1）生物化学生气阶段（未成熟阶段）深度：沉积物顶面～1500-2500米；温度： 10～60℃。
沉积物成岩作用阶段。
浅层以细菌生物化学作用为主；较深层以纯化学作用为主。
演化过程作为养料，被生物吞食、消耗。
细菌作用→CO 2、H 2O 、CH 4（生物气）。
聚合、缩合→干酪根：黄-浅褐色，Ⅱ型干酪根R o ＜0.5%。
少量液态石油。
水解 微生物酶作用类脂化合物蛋 白 质碳水化合物 木 质 素可溶单体有机质脂肪酸氨基酸 单糖酚1.3烃类组成的特征油气形成与烃源岩埋藏深度关系一般模式高分子量化合物为主，显示萘和四芳烃双峰四环分子显畸峰C22～C34碳数范围内高分子量正构烷烃有明显奇数碳优势2）热催化生油气阶段（成熟阶段）深度： 1500-2500～4000-4500m；温度：60℃～180℃。
沉积物后生作用阶段前期。
促使油气生成的主要因素：热催化作用（黏土矿物）。
干酪根演化达到了成熟（进入生烃门限）。
主要产物：大量液态石油，一定量天然气。
挥发性物质：二氧化碳、水、氮气、硫化氢 等。
大量中低分子量液态烃：进入主生油期（生油窗）。
一定量的气态烃（石油伴生湿气）。
残余Kerogen ：更加紧密，更富C 而少H 、O 及其它杂原子。
干酪根热力+催化剂 进入生烃门限大量化学键开始断裂； 杂原子(O 、N 、S)键破裂演化过程有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）烃类组成的特征R o一般为0.5～1.3%1.3正构烷烃：中低分子量分子为主，奇数碳优势消失。
环烷烃、芳香烃：碳原子数下降，多环及多芳核化合物含量降低。
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。
国家精品课
国家精品课“石油天然气地质与勘探”第二章 石油和天然气的成因第二节 生成油气的原始物质油气现代有机成因理论指出，油气起源于生物有机质，生物有机质先经水体分解，进入沉积物，形成沉积有机质，然后在适宜的温压等地质条件下向油气转化。
油气仅是这些被保存生物有机质在埋藏演化过程中诸多存在形式的一种。
一、生物有机质及其化学组成1．脂类又称类脂化合物，包括脂肪、磷脂、蜡、甾类和萜类等（图2-1）。
具有较强的抗腐蚀能力，容易在沉积物中保存，是最重要的生油母质。
2．蛋白质蛋白质是由多种氨基酸（图2-2）组成的高度有序的聚合物，化学性能不稳定，经水解、低温热解等过程可生成低C 数烃和含N 化合物。
较有利于生油，是石油中低C 数烃和含N 化合物的主要来源。
3．碳水化合物易被水解为水溶物或被菌解，难保存。
非主成油物质；纤维素（图2-3）可成煤，其次可能是芳烃和天然气来源之一；主要来源于植物。
4．木质素和丹宁木质素来源于高等植物，成分性质十分稳定，不易水解，可被氧化成芳香酸和脂肪酸，在缺氧水体中，在水和微生物的作用下，木质素分解，可与其它化合物生成腐殖质。
丹宁的组织和特征介于木质素与纤维素之间，主要出现在高等植物中。
图2-1 脂类化合物结构示R H N H 2C C O O HR 1R 2N H C H C O N H C H C ON H C H C O 氨基酸肽链图2-2 氨基酸结构示意图（Bitumen）。
按有机质数量统计，干酪根是沉积有机质中分布最普遍，最重要的一类，约占地质体总有机质的95%（图2-6）。
估计岩石中平均含干酪根0.3%，地壳中干酪根总量约为1016t。
（二）干酪根的组成和分类1．干酪根的组成（1）干酪根的显微组成表2-1为我国前石油工业部提出的分类方案。
表2-1 以透射光为基础的干酪根显微组分分类图2-6 干酪根数量与化石燃料最大资源的比较（据B.Durand，1980）腐泥组主要来源于藻类和其它水生生物及细菌。
2.7 干酪根的分类
成
Ⅱ
岩
型
作 用
干
初
酪
期
根
结
构
模 型
深 成 作
图
用
后
期
•Ⅱ 型干酪根
2.0
Ⅰ
1.5
Ⅱ
H/C
主要来自：浮游生物、植物、
0.5
Ⅲ
微生物，混合有机质。
生烃潜能中等。
0.5
实例：东营凹陷ES3烃源岩。 0 0
CO2、H20等杂原子化 合物 石油
天然气
成熟作用增强
0.1 O/C 0.2
0.3
干酪根类型范氏（D.W.Van Krevelan）图解
27干酪根的分类第二章石油和天然气的成因281根据原始生物和成矿方向的干酪根分类有机质类型原始生物主要成矿方向腐泥型有机质富含类脂的孢子和水生浮游生物石油油页岩腐泥煤腐殖型有机质富含木质素纤维素的陆生高等植物天然气腐殖煤282根据显微组分相对含量的干酪根分类指标类型相对含量901080901035406535石油天然气成熟作用增强05051520010203依据干酪根类型范氏dwvankrevelan图解据tissot和welte1974283根据元素组成的干酪根分类石油天然气成熟作用增强05051520010203原始hc原子比高125链状结构多富含类脂和蛋白质分解产物
天然气
成熟作用增强
0.1 O/C 0.2
0.3
干酪根类型范氏（D.W.Van Krevelan）图解
（据Tissot和 Welte，1974）
Ⅲ
成
型
岩 作
干
用
酪
初
根
期
结
构
模
深
型 图
中国石油大学(华东)石油天然气地
国家精品课“石油天然气地质与勘探”第一章 石油、天然气及油田水的基本特征第一节 石 油一、石油的化学组成石油是地下岩石空隙中天然生成的、以液态烃为主要化学组分的可燃有机矿产。
这种矿产成分复杂，现已鉴定出上千种有机化合物，主要为烃类，还含有数量不等的非烃化合物和多种微量元素，有时溶有一些烃类气体、非烃气体、不等量固态烃和非烃物质。
所以，石油实际上是多种有机化合物的混合体。
各地的石油成分不一，无确定的化学成分和物理常数。
（一）元素组成不同地区，不同时代的石油元素组成比较接近，但也存在一定的差异（表1-1）。
组成石油的化学元素主要有碳、氢、氧、硫、氮，其中碳和氢两种元素占绝对优势。
1.碳和氢从重量百分比来看，碳一般为84～87%，氢一般为11～14%，这两种元素总量达95～99%，平均为97.5％；碳、氢元素的重量比（C/H ）平均为6.5，原子比约为0.57（或1∶1.8）。
这两种元素主要以烃类形式存在，是组成石油的主体。
2.氧、硫、氮在石油中，氧、硫、氮也主要以化合物形式存在；这三种元素及微量元素的总含量一般只有1～4％；但有时由于硫分增多，这个比例可高达3～7％。
据Tissot 和Welte （1978）对9347个样品的统计，石油中硫含量平均为0.65%（重量），其频率分布具有双峰的特点（图1-1），在1％处为最小值，以此为界，可将样品分成两部分，多数样品（约7500个）含硫量小于1％，少数样品（约1800个）含硫量大于1％。
依据含硫量通常把开采至地表的石油（简称原油）分为高硫（含硫量大于1％）和低硫（含硫量小于1％）两类；也有人采用三分的方式，将原油分为高硫原油（含硫量大于2％）、含硫原油（含硫量为2～0.5％）和低硫原油（含硫量小于0.5％）。
石油中的硫含量有环境指示意义，通常海相、近海湖盆相、盐湖相等半咸-咸水沉积地层中生成并产出的石油含硫量较高，一般大于1%；内陆淡水湖泊相沉积地层中生成并产出的石油含硫量较低，一般小于1%。
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。
第二章 2.5 天然气成因类型
C-P煤系
柴达木
莺琼
东海
涩北二号 涩北一号 崖13-1 东方1-1 乐东22-1 春晓
三、无机成因气
指来源于非有机物质的气体，主要是由岩浆活动
、变质作用、无机盐类分解等产生的气体。
它包括地球深部岩浆活动、变质作用、无机矿物
分解作用、放射作用以及宇宙空间所产生的气体。
非烃气主要来自无机作用。也有很多迹象表明， 甲烷也有无机成因来源。
在煤炭资源极丰富的德国，探明的煤型气储量占 天然气总储量的93%。 我国有着丰富的煤炭资源，煤型气是我国天然气 勘探的重要领域。
盆地
气田 新场 磨溪
储量 512.28 375.72 380.52 587.11 397.71 408.61 2766.28 1132.81 1012.10 2204.75 358.48 376.45 2840.29 616.94 425.30 422.89 492.22 884.96 996.80 431.04 330.43
第五节 天然气的成因类型及特征
一、天然气成因类型概述 二、有机成因气
三、无机成因气
四、非烃类气体成因
五、不同成因类型天然气的识别
一、天然气成因类型概述
两大类：有机成因气、无机成因气
二、有机成因气
（一）有机成因气的主要类型
依据有机质的类型分：
腐泥型气、腐殖型气
按热演化阶段分：
生物气、热解气、裂解气
其次为第三系和第四系。80%以上储量集中在西西
伯利亚地区。 我国典型生物气气田：柴达木盆地东三湖地区，
埋深<1400米，气藏温度<60℃，第四系砂岩储层，
C1/C2＋=100—1000，δ13C<-65‰。
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
第二章--石油及天然气的成因
腐泥物质：脂环、肽 链。
腐殖(泥 腐殖 泥) 物质
溶于NaOH水溶液的腐植酸 水溶液的腐植酸 溶于 水溶液的 不溶于NaOH水溶液的胡敏素 水溶液的胡敏素 不溶于 水溶液的
随着埋藏深度的增加，腐殖(泥)物质最终 随着埋藏深度的增加，腐殖 泥 物质最终 埋藏深度的增加 完全转化成胡敏素，与周围矿物质络合， 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。 保存下来，它们就是干酪根的前身物。随着埋 是干酪根的前身物 藏深度的进一步增加，胡敏素缩合， 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。 演变成干酪根。
二、宇宙说
这是由俄国学者索科洛夫于 这是由俄国学者索科洛夫于1889年 俄国学者索科洛夫 年 提出的，其理论基础就是在一些天体中 提出的， 发现了碳氢化合物， 发现了碳氢化合物，认为碳氢化合物是 碳氢化合物 宇宙中所固有的 宇宙中所固有的。
三、岩浆说
这是前苏联学者库德梁采夫在 这是前苏联学者库德梁采夫在1949年 前苏联学者库德梁采夫 年 提出来的，他认为碳和氢不仅存在于太阳 提出来的，他认为碳和氢不仅存在于太阳 碳和氢 和星球中，而且也存在于地球的岩浆中 和星球中，而且也存在于地球的岩浆中， 存在于地球的岩浆 高温高压下它们形成各种烃类 下它们形成各种烃类。 在高温高压下它们形成各种烃类。
一、碳化物说
这是由俄国化学家门捷列夫于 这是由俄国化学家门捷列夫于1876年 俄国化学家门捷列夫 年 创立的，他认为在地球形成时期， 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 变成液态，相互作用形成碳化铁， 碳化铁 在地球深处，地表水 在地球深处，地表水沿着地壳裂缝向下渗 碳化铁作用而形成了烃类 作用而形成了烃类。 透与碳化铁作用而形成了烃类。
石油天然气地质与勘探
第一章
石油、天然气、油田水的成分与性质第一节石油沥青类概述
第二节石油的成分与性质
第一章
石油、天然气、油田水的成分与性质第三节天然气的成分与性质
第四节油田水的成分与性质
第五节重质油与固体沥青
第六节石油沥青类中的碳、氢等同位素
第二章石油与天然气的形成第一节油气成因假说概述
第二章石油与天然气的形成
第二节油气有机成因有关问题一、生成油气的原始物质
二、促使油气生成的因素
三、有机质成烃演化过程
第二章石油与天然气的形成第三节烃源岩研究
第二章石油与天然气的形成第四节天然气成因及其特征
第三章储集层与盖层
第一节储集层(储集岩体)
第三章储集层与盖层第二节盖层与生储盖组合
第四章石油与天然气的运移第一节概述
第二节油气初次运移。
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。
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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。
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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。
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。
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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。
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（2）干酪根的类型
干酪根是一种大分子的缩聚物，由于其分子量高而 具有较高的不溶解性；由于它不是均一的分子，而是由 相似的而又不同的结构单元所组成的杂乱聚合物。
最早的一种方法是把干酪根分为腐泥型和腐殖型。
腐泥型：H/C为1.3～1.7，呈富集状态时形成油 页岩，而呈分散状态时形成生油岩。
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油气运移的两个过程：
初次运移：由于干酪根裂解生成的油气混 合物因体积增大而产生的压力使生油层发 生裂隙，使混合油气从生油岩通过裂隙向 外排出并从生油层驱出进入渗透性更强， 孔隙性更高的储油层的过程 。
二次运移：油气进入储油层后的一切运移 过程。
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石油进入储油层后，在相应的环境下受到各种地 球化学作用的影响，会和在储油层中的矿物质发生 相应变化，使其组成和结构发生次生改造，使石油 中组分变轻，杂原子含量降低。
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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。
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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。
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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。
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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。
腐泥物质：来源于水生生 物，富含脂链、脂环、肽 链。
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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。
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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。
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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。
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。
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三、环烷烃的形成
环烷烃可由生物直接合成，更重要的是 来源于生物体内的各种环状萜的衍生物。
环烷烃的另一重要来源是不饱和脂肪酸 脱水环化，进一步转化成环烷烃。
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四、芳香烃的形成
在细菌作用下，生物体内的环状物质发生 芳构化反应转化成芳香烃和环烷芳香烃。
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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
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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：金属碳化物和水)
造成石油在储油层中发生次生改造的地球化学 作用有：
热催化作用：储油层中的石油和天然气中的烃类 在更高温度的地热系统中向着分子结构更加稳定 的方向继续演化，形成最稳定的混合物。
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氧化作用和生物降解作用：生物降解和氧化作用的 综合效应就是形成密度大，粘度高的重质原油，强 烈的次生改造可以使原油转化成天然沥青。
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4. 有机质在怎样的生油环境下才能形成石 油？
5. 简述干酪根裂解成油的三个阶段。 6.干酪根可分为哪几种类型？每种类型各有
何特点？ 7. 简述影响干酪根裂解生油的主要影响因
素。
8. 生成的石油是如何从生油层运移到油气
藏中去的？
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谢谢
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第二章石油及天然气的成因
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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
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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。
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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。
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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 。
第三节 石油中各种烃类的形成
石油中烃类的三个来源： 生物体内的原生烃。 类脂化合物中的醇类、醛类、羧酸类以及环
状萜烯类，经微生物降解生成的烃类。 干酪根受热裂解或催化裂解时产生的烃类。
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一、正构烷烃的形成
一部分来源于活的生物体以及脂肪酸、脂肪醛、 蜡等类脂化合物。
一部分正构烷烃是由沉积物中的脂肪醇、脂肪酸、 脂肪醛等经生物化学发酵而生成的。
干酪根在生油、气的演化过程中实际上是向得 氢和失氢两极方向转化的过程。得氢的方向形成油、 气；失氢的方向形成残余炭。
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四、石油的运移与富集
石油和天然气在地壳中的任何移动都称为 油气的运移。通过运移，分散的油气由生油层 进入储油层，又通过储油层进入阻碍油气继续 运移的闭圈，聚集起来成为油气藏。所以油气 运移是油气由分散到集中的必要条件。
硫化作用：硫酸盐还原细菌作用下，硫酸盐可以氧 化烃类，而其自身还原成H2S和S，元素S与烃反应 形成烷基噻吩、硫醇、硫醚 等含硫化合物。
脱沥青作用：当油藏中含有大量的C1～C6的轻
烃时，它们溶解于石油中，使石油中的沥青质沉
淀下来，导致石油的密度降低，轻质组分增加，
重质组分减少。
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可忽视的作用。 生油岩是一种有机质分散于矿物基质中的岩石，
因此矿物质不可避免地影响有机质的热转化，这 种影响主要表现为催化作用和吸附作用。
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3、干酪根裂解成气阶段（过熟阶段）
随着埋藏深度继续增加，干酪根大量转化成石 油之后，热裂解成为主要的转化反应，干酪根不再 具有生成长链液态烃的能力，其结果是轻质液态烃 数量迅速增加，在高温下继续裂化形成甲烷。
纤维素和半纤维素是成煤和成气的主要原始物、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。
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。
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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。
干酪根
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腐殖型：H/C小于1.0；呈富集状态时形成煤， 而呈分散状态时分布于沉积岩中，最终形成天 然气。
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2、干酪根裂解成油阶段（成熟阶 段）
当有机质埋藏深度达1500～2500米时，温 度升高至60～180℃，干酪根便在热催化作用 下大量裂解形成液态烃以及一定量的气体，这 一阶段被称之为生油的主要阶段。
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这一阶段生成的石油，按其组成可分为： 低成熟原油：非烃组分较多，重质烃比例
高，生物标志物多，密度较大。 成熟原油：形成更多的轻质烃，非烃组分
大大减少，密度较低。
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