石油地质学-第二讲石油天然气生成
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石油地质学-2
• 碳循环
–烃类是自然界碳循环中的一个过渡阶段，碳在自然 界是不稳定的，除非是石墨或无机的碳酸盐岩。 –地壳中总含碳量：91019kg 火成岩中：1.3 1019kg –水圈、生物圈：5 1019kg –沉积物、沉积岩中： 2.7 1019kg,其中80%是碳酸 盐岩中的C –总的有机C：1.2 1019kg,其中 –沉积岩中： 1.1 1019kg –煤+泥岩：15 1015kg –储集层中的石油：1 1015kg
气体水合物的结构
水-水：氢键 (hydrogen bond) 水分子“笼子 (cavity)”
外观为类冰晶体 非化学计量的 包合物 (clathrate)
气体分子：CH4, C2H4, C2H6, C3H8, Ne, Ar, Kr, Xe, N2, H2S, CO2,
天然气水合物的主要赋存状态
干酪根的类型
• 有机质的分类： 腐泥质：脂肪族有机质在乏氧条件下分解和聚合作 用的产物，来自海洋或湖泊环境水下淤泥中的孢子及浮游 类生物，可以形成石油、油页岩、藻煤和烛煤。腐泥质干 酪根是生油的主要有机质类型，主要为I型。
腐殖质：泥炭形成的产物，来自有氧条件下沼泽环境 下的陆生植物，可以形成天然气和腐质煤。腐殖质干酪根 是生气的主要有机质类型，主要为III型。如：煤成气
二、生物化学气
生物化学气大量形成的条件可归纳如下： 1．拥有丰富的原始有机质，这是产生大量甲烷的物质基础。 2．严格的缺游离氧、缺硫酸盐环境，这是厌氧的甲烷菌群繁 殖的必要条件。 3．地温低于75℃，甲烷菌才能大量繁殖，且随温度升高甲烷 产率增多；但当温度超过75℃时，甲烷菌大量死亡，不利 于甲烷气的生成。 4. 最适合甲烷菌繁殖的PH值为6.5-7.5，中性为宜；否则甲烷 菌难以繁殖乃至中毒，停止发酵。 生物化学气的化学成分是以甲烷为主，如：沼气。
第二章 油气生成
油气成因理论小结 石油和天然气的成因是一个非常复杂的理论问题，尽管目前油气有机成因理论日臻完善，在油气勘探实践中发挥重要的作用，但并不能由此否定油气无机成因理论的科学价值。近二十多年来，随着宇宙化学和地球形成新理论的兴起，板块构造理论的发展和应用，以及同位素地球化学研究的深入，为油气无机成因理论提供了一些理论依据。 无论是油气有机成因理论还是无机成因假说，都还有许多问题尚待进一步深入研究，诸如地球深部和宇宙空间烃类的成因及分布、各种原始物质（包括有机物与无机物）转化为油气的详细机理、不同原始物质生成的石油或天然气有哪些特征。
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
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
石油地质学-2. 油气组成和性质
常用ηt表示，1Pa·s=10P（10泊）=100厘泊；
2）运动粘度：
动力粘度与密度之比称运动粘度 单位为㎡/s，二次方米/每秒，其常用Vt表示
Clq 2019/10/18
3)相对粘度：
又称思氏粘度，是在思氏粘度计中200ml原 油与20℃时同体积的蒸馏水流出时间的比，用Et 表示。
实验室测定的Et，通过置换算表，获得运动 粘度，运动粘度与密度之积即得动力粘度。
含硫量
V/Ni
δ13C
海相石油
陆相石油
25-70%
60-90%
25-60%
10-20%
陆相石油大于海相石油含蜡量。普遍大于5%。
一般海相石油大于陆相石油的含硫量，
>1
<1
>-27‰
<-29‰
Clq 2019/10/18
第二节 天然气的组成与性质
一、天然气的概念和产出类型
石油天然气地质学中所研究 的主要是狭义的天然气
＞0.90 称为重质石油 ＜0.90 称为轻质石油 世界平均比重的原油，1吨按7.3桶计算。
Clq 2019/10/18
3.石油的粘度
粘度值代表石油流动时分子之间 相对运动所引起的内摩擦力大小。
粘度又分为：动力粘度 运动粘度 相对粘度
Clq 2019/10/18
1）动力粘度（绝对粘度）：
单位为帕斯卡·秒（Pa·s）。它表示1牛顿力作用下， 两个液层面积各为1平方米，相距1米，彼此间相对移动 速度为1米/S 时，液体流动所产生的阻力。
吸附
轻馏分
烃用
物
类硅
原 蒸馏
油
用 乙
可+
溶胶 的质
胶、 有 机 溶
2）运动粘度：
动力粘度与密度之比称运动粘度 单位为㎡/s，二次方米/每秒，其常用Vt表示
Clq 2019/10/18
3)相对粘度：
又称思氏粘度，是在思氏粘度计中200ml原 油与20℃时同体积的蒸馏水流出时间的比，用Et 表示。
实验室测定的Et，通过置换算表，获得运动 粘度，运动粘度与密度之积即得动力粘度。
含硫量
V/Ni
δ13C
海相石油
陆相石油
25-70%
60-90%
25-60%
10-20%
陆相石油大于海相石油含蜡量。普遍大于5%。
一般海相石油大于陆相石油的含硫量，
>1
<1
>-27‰
<-29‰
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第二节 天然气的组成与性质
一、天然气的概念和产出类型
石油天然气地质学中所研究 的主要是狭义的天然气
＞0.90 称为重质石油 ＜0.90 称为轻质石油 世界平均比重的原油，1吨按7.3桶计算。
Clq 2019/10/18
3.石油的粘度
粘度值代表石油流动时分子之间 相对运动所引起的内摩擦力大小。
粘度又分为：动力粘度 运动粘度 相对粘度
Clq 2019/10/18
1）动力粘度（绝对粘度）：
单位为帕斯卡·秒（Pa·s）。它表示1牛顿力作用下， 两个液层面积各为1平方米，相距1米，彼此间相对移动 速度为1米/S 时，液体流动所产生的阻力。
吸附
轻馏分
烃用
物
类硅
原 蒸馏
油
用 乙
可+
溶胶 的质
胶、 有 机 溶
石油地质学第二章石油天然气成因
Ⅲ型干酪根：源于富木质素和碳水化合物的高等陆源植 物碎屑形成的，H/C低，O/C高，多环芳香烃结构为主， 生油潜力小，天然气的主要母质。典型腐殖质类型 （humic）。最大转化率 30％。
Ⅱ型干酪根
Ⅲ型干酪根
我国陆相盆地统计 (王铁冠)： Ⅰ型干酪根占22.9%， Ⅱ型干酪根占 48.5%，Ⅲ型干酪根占28.6%。
B.大陆环境
湖泊（lacustrine）中，深水湖相--半深水湖相是陆相盆地中油气生成最
有利的地区。特别是近海深水湖盆更是最有利的生油坳陷。 1 汇聚周围河流带来的大量有机质，增加湖泊营养和有机质数量；
2 有一定深度的稳定水体，提供水生生物繁殖发育条件（浮游生物和藻类 繁盛）。 如我国陆相沉积盆地：准噶尔盆地（晚二叠世）、陕甘宁盆地（晚三叠 世）、松辽盆地（早白垩世）、渤海湾盆地（早第三纪）、柴达木盆地 （早第三纪） 四、古气候条件 温暖潮湿的气候有利于生物繁殖和发育，是油气生成的有利外界条件之一。
石油地质学
第二章
10
滞水盆地 (湖泊)
密度分层
乏氧的底水
石油地质学
第二章
11
浅障壁盆地 (水深>~200m)
表层水流入或流出
乏氧的水 密度分层
石油地质学
第二章
12
沉积速度与有机质含量的关系
石油地质学
第二章
13
第二节
生成油气的原始物质
（三）影响沉积物有机质丰度的主要因素
• 生物产率 控制因素包括: 营养供给、光照强度、温度、掠食生物、 水化学性质等。
第二章
问题：
现代油气成因理论
1.油气成因学派？
2.何谓沉积有机质？其数量主要取决于哪些因素？ 3.何谓干酪根？如何对干酪根进行分类？生烃潜力如何？
Ⅱ型干酪根
Ⅲ型干酪根
我国陆相盆地统计 (王铁冠)： Ⅰ型干酪根占22.9%， Ⅱ型干酪根占 48.5%，Ⅲ型干酪根占28.6%。
B.大陆环境
湖泊（lacustrine）中，深水湖相--半深水湖相是陆相盆地中油气生成最
有利的地区。特别是近海深水湖盆更是最有利的生油坳陷。 1 汇聚周围河流带来的大量有机质，增加湖泊营养和有机质数量；
2 有一定深度的稳定水体，提供水生生物繁殖发育条件（浮游生物和藻类 繁盛）。 如我国陆相沉积盆地：准噶尔盆地（晚二叠世）、陕甘宁盆地（晚三叠 世）、松辽盆地（早白垩世）、渤海湾盆地（早第三纪）、柴达木盆地 （早第三纪） 四、古气候条件 温暖潮湿的气候有利于生物繁殖和发育，是油气生成的有利外界条件之一。
石油地质学
第二章
10
滞水盆地 (湖泊)
密度分层
乏氧的底水
石油地质学
第二章
11
浅障壁盆地 (水深>~200m)
表层水流入或流出
乏氧的水 密度分层
石油地质学
第二章
12
沉积速度与有机质含量的关系
石油地质学
第二章
13
第二节
生成油气的原始物质
（三）影响沉积物有机质丰度的主要因素
• 生物产率 控制因素包括: 营养供给、光照强度、温度、掠食生物、 水化学性质等。
第二章
问题：
现代油气成因理论
1.油气成因学派？
2.何谓沉积有机质？其数量主要取决于哪些因素？ 3.何谓干酪根？如何对干酪根进行分类？生烃潜力如何？
第二石油及天然气的成因(共52张PPT)
3、干酪根u裂解Ⅰ成气型阶段（干过熟酪阶段根） ：H/C原子比大于1.5，O/C原子比低
（3）在近代海相和湖泊沉积中发现了有机残体转化成油气的过程，而且这个过程至今仍在进行。 生成石油及天然气的环境：既有陆相生油，又有海相生油。
于0.1；主要是由脂肪链组成，是生油潜能最高的 5，O/C原子比低于0.
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湿度时，原始有机质 才能转化成石油烃。
沉积岩 中的
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。
（2）干酪根的类型
最早的一种方法是把干酪根分为腐泥型和腐殖 型。
干酪根
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。
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。
Tissot和Durand根据H/C原子比和O/C原子比 将干酪根分成Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型。
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。
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。
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。
碳水化合物 分解 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。
石油天然气地质与勘探2-2生成油气原始物质
孢 粉 体 ( Sporo-pollinite)： 草 本 、 木 本 、 水生和陆生的孢子花粉体。常呈圆形、椭 圆形、三角形、多角形等单体，有时呈结 合体，表面具有各种纹饰或突起，颜色从 黄绿色至棕褐色。
角质体(Gutinite)：来源于植物表皮组织， 通常由一层细胞构成，包裹着叶、草木茎、 芽和幼根。镜下多呈细长带状，外缘平滑， 内缘呈锯齿状、波纹状。
3.干酪根结构和化学组成 （1）干酪根的化学成分
复杂高分子聚合物，无固定化学成分。 ［C12H12ON0.16S0.43］X
主要由C、H、O和少量S、N元素组成，平均重量百 分数分别为76.4%、6.3%、11.1%、3.65%、2.02%，即 C、H含量比石油低，O、S、N含量比石油高得多。
干酪根的元素 含量分布
其它不溶类脂聚合物 质
去含氧官能团、去肽键 缩合
干酪根
可溶有机质
干酪根的形成可分为两步： 有机质转化为地质聚合物： 地质聚合物转化成干酪根：
干酪根的形成可分为两步：
有机质转化为地质聚合物：在生 物体衰老期间，有机组织发生化学及 生物降解和转化，结构规则的大分子 生物聚合物部分或完全被拆散，形成 一些单体分子，它们或遭破坏或通过 腐殖化作用构成一些新的结构不规则 的大分子，即地质聚合物。
而地球上煤和石油的储量分别为：
煤：5×1012吨 占干酪根总量的 1/600
油：0.2×1012吨 占干酪根总量的 1/1500
•干酪根的分布
干酪根数量与化工燃料最大资源的比较
在古代生油岩有机质中，干酪根含量一般在90% ～70% 。
干酪根是沉积有机质的主体，约占总有机质的 80～90% 。
干酪根在地层中的数量是很充足的，足以生成大量石油和 天然气。但不同沉积盆地中干酪根含量有较大的差别，而不 同类型的干酪根的生油潜力也不同。
角质体(Gutinite)：来源于植物表皮组织， 通常由一层细胞构成，包裹着叶、草木茎、 芽和幼根。镜下多呈细长带状，外缘平滑， 内缘呈锯齿状、波纹状。
3.干酪根结构和化学组成 （1）干酪根的化学成分
复杂高分子聚合物，无固定化学成分。 ［C12H12ON0.16S0.43］X
主要由C、H、O和少量S、N元素组成，平均重量百 分数分别为76.4%、6.3%、11.1%、3.65%、2.02%，即 C、H含量比石油低，O、S、N含量比石油高得多。
干酪根的元素 含量分布
其它不溶类脂聚合物 质
去含氧官能团、去肽键 缩合
干酪根
可溶有机质
干酪根的形成可分为两步： 有机质转化为地质聚合物： 地质聚合物转化成干酪根：
干酪根的形成可分为两步：
有机质转化为地质聚合物：在生 物体衰老期间，有机组织发生化学及 生物降解和转化，结构规则的大分子 生物聚合物部分或完全被拆散，形成 一些单体分子，它们或遭破坏或通过 腐殖化作用构成一些新的结构不规则 的大分子，即地质聚合物。
而地球上煤和石油的储量分别为：
煤：5×1012吨 占干酪根总量的 1/600
油：0.2×1012吨 占干酪根总量的 1/1500
•干酪根的分布
干酪根数量与化工燃料最大资源的比较
在古代生油岩有机质中，干酪根含量一般在90% ～70% 。
干酪根是沉积有机质的主体，约占总有机质的 80～90% 。
干酪根在地层中的数量是很充足的，足以生成大量石油和 天然气。但不同沉积盆地中干酪根含量有较大的差别，而不 同类型的干酪根的生油潜力也不同。
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。
石油地质学 第二章石油成因理论PPT课件
H占6.3％、O占11.1％和及少量的S、N。
不同类型原始物质干酪根成分、结构和 特征也不相同，因此，对干酪根的研究是 相当复杂的。
16
第二节 生成油气的物质基础
三.生油的原始物质－干酪根镜下特征
17
第二节 生成油气的物质基础
三.生油的原始物质－干酪根镜下特征
18
第二节 生成油气的物质基础
四. 干酪根类型
3
第一节 油气成因理论
石油成因
无机
有机
一．石油的无机成因学说
石油的有机成因说盛行于19世纪中叶，较为有代表性的
学说有三个：
碳化说（门捷列夫的学说影响最大－19世纪中期）
石油是在地下深处的重金属碳化物与下渗的水相互作
用所形成的，经化学反应生成的蒸汽在冲向地壳的过程中
冷凝在地层孔隙里，在有一上覆的非渗透层遮挡时，可集
中形成油气藏。
4
第一节 油气成因理论
宇宙成因说（索柯洛夫－19世纪晚期）
某些天体中发现有碳氢化合物，它们是宇宙中所固有的，在地 球处于熔融状态时，气圈中就存有碳氢化合物，后来随着地球的 冷却，而被吸附并凝结在地壳的上部，在沿着裂缝溢向地表的过 程中，便可以形成油气藏。
岩浆说（库德梁采夫－20世纪50～70年代）
2．晚期成油学说
20世纪60年代以后,一些学者研究表明现代沉积中的烃和古代岩
石中的烃在分布和化学结构上有着本质上的差别。岩石、原油中烃
的含量比生物沉积中烃的含量高很多,岩石、原油中高碳数烃具明显
奇数碳优势消失的特征；而生物沉积中高碳数正烷烃则存在明显的
奇数碳优势。因此，认为石油是有机质在成岩作用的晚期生成的。
1. 油气生成的物质基础 2. 油气生成的地质环境及动力条件 3. 有机质演化阶段及成烃模式 4. 天然气的成因类型及其识别 5. 生油层地质—地球化学研究与油气源对比
不同类型原始物质干酪根成分、结构和 特征也不相同，因此，对干酪根的研究是 相当复杂的。
16
第二节 生成油气的物质基础
三.生油的原始物质－干酪根镜下特征
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第二节 生成油气的物质基础
三.生油的原始物质－干酪根镜下特征
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第二节 生成油气的物质基础
四. 干酪根类型
3
第一节 油气成因理论
石油成因
无机
有机
一．石油的无机成因学说
石油的有机成因说盛行于19世纪中叶，较为有代表性的
学说有三个：
碳化说（门捷列夫的学说影响最大－19世纪中期）
石油是在地下深处的重金属碳化物与下渗的水相互作
用所形成的，经化学反应生成的蒸汽在冲向地壳的过程中
冷凝在地层孔隙里，在有一上覆的非渗透层遮挡时，可集
中形成油气藏。
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第一节 油气成因理论
宇宙成因说（索柯洛夫－19世纪晚期）
某些天体中发现有碳氢化合物，它们是宇宙中所固有的，在地 球处于熔融状态时，气圈中就存有碳氢化合物，后来随着地球的 冷却，而被吸附并凝结在地壳的上部，在沿着裂缝溢向地表的过 程中，便可以形成油气藏。
岩浆说（库德梁采夫－20世纪50～70年代）
2．晚期成油学说
20世纪60年代以后,一些学者研究表明现代沉积中的烃和古代岩
石中的烃在分布和化学结构上有着本质上的差别。岩石、原油中烃
的含量比生物沉积中烃的含量高很多,岩石、原油中高碳数烃具明显
奇数碳优势消失的特征；而生物沉积中高碳数正烷烃则存在明显的
奇数碳优势。因此，认为石油是有机质在成岩作用的晚期生成的。
1. 油气生成的物质基础 2. 油气生成的地质环境及动力条件 3. 有机质演化阶段及成烃模式 4. 天然气的成因类型及其识别 5. 生油层地质—地球化学研究与油气源对比
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、天然气的生成、运移基础知识
石油、天然气的生成、运移基础知识一、石油和天然气的生成油气生成的原因石油和天然气的成因，是石油地质学界主要研究和长期争论的重大课题之一。
它的研究不仅具有重要的理论意义，而且对石油和天然气的勘探起着指导作用。
根据对石油原始物质截然不同的认识，石油成因理论可以分为无机成因和有机成因两大学派。
石油无机成因认为，石油是由自然界的无机物形成的。
但是，油气田勘探的实践证明，世界上绝大多数油气田都分布在沉积岩中，极少数岩浆岩和变质岩中的油气藏也同附近的沉积有机质有关，是石油侧向或垂向运移聚集的结果。
并且在石油中相继发现许多具有明显生物标志的有机化合物。
由于石油无机成因假说不能用来指导石油勘探，所以其支持者已经很少了，只能在实验室内作为科学理论问题进行探讨。
石油有机成因说认为，石油是由沉积物当中的有机质，在特定的地质环境中，在各种压力的综合作用下，经历生物化学、热催化、热裂解、高温变质等阶段，陆续转化为石油和天然气有机成因说又可以分为早期成油说和晚期成油说两个分支。
目前，有机晚期成油说已被石油地质学家、地球化学家所接受，能比较可靠地指导油气田勘探。
因此,本节主要介绍有机晚期成油说的主要论点。
有机物质为石油的生成提供了根据，有机物质主要是指生活在地球上的生物遗体。
要使有机物质保存下来并转化成石油还要有适当的外界条件。
自然界中的生物种类繁多，它们在不同程度上都可以作为生油的原始物质。
比较起来，低等生物作为生油的原始物质更有利、更重要。
因为低等生物繁殖力极强且数量多，低等生物多为水生生物，死亡后容易被保存；另外它在历史上出现最早，其生物体中富含脂肪和蛋白质。
有机体从死亡到沉入水底的过程，不可避免地要经受游离氧的氧化和水对可溶性组分的溶解，只有幸存的一小部分有机体能够到达水底，同矿物质一起堆积起来。
只有堆积埋藏下来的有机体才能在适当的环境、条件下开始向石油烧类方向转化。
1.还原环境还原环境对有机质的保存和向油气的转化都是非常重要的。
石油与天然气地质学-第2章_现代油气成因理论
二.沉积有机质的形成
•油气转化从生物有机质进入沉积有机质 开始进行； •沉积有机质主要是生物的遗体，此外包 括其生命过程中的排泄物和分泌物； •沉积有机质来源（原地有机质、异地有 机质、 混合有机质、再沉积有机质）
统计表明有机质数量很大，但分布不均衡： 1.不同时代分布不均衡； 2.不同沉积环境分布不同，大陆及边缘海有 机质含量高，大洋沉积物有机质含量贫乏； 3.不同岩性有机质含量不同，泥岩高，碳酸 盐岩中等，砂岩低。
陆生植物-24.9～-25.8‰；
海相抽提物-23.3～-26.4‰ 陆相抽提物-29.9～-32.5‰；
海相原油-27.0 ～-29.0‰
陆相原油-30.0～-31.7‰；
由此可见，石油并非成岩早期形成， 而是在成岩过程中，经过一系列改造而逐 步转化形成的。
六十年代后期，七十年代以来近二十 多年发展，生油学说进一步完善。认为沉 积物埋藏到较大深度，到成岩作用晚期或 后生作用初期，沉积物的不溶有机质达到 成熟，热解生成大量液态石油和天然气。 所以又称“石油有机晚期成油说”。
-C-O-(酯)，-O-(醚键)，-S-(硫键)， -S-S-(二硫键)； ③官能团，有羟基(-OH)，羧基(-COOH)， 氧甲基(-OCH3)等； ④结构间隙中，可截获的各种类型的游离 分子。
主要由以上四类组份组成。
3.类型 (1)化学分类(根据H/C，O/C进行划分)： Ⅰ型，H/C高(1.5以上)，一般1.25-1.75； O/C低，0.026-0.12；热失重≥65%；
目前，特别是我国，基本是以有机成因晚期 成油学说观点进行石油地质学研究和勘探开发 的。现有人提出，成油的过程是多次的，即早 期也有，晚期也有。应该说，晚期是主要的。
一、油气无机成因说
第02章 石油和天然气的生成
⑶ 成分特征：世界上既没有化学成分完全相同的两种
石油，也没有成分完全不同的石油。 --石油是由多种碳氢化合物组成的混合物； --成分非常复杂、相似而不相同。
⑷ 某些稀有金属特征：光谱分析证明，
中、新生代的石油灰分以氧化铁为主(低于70%)， 古生代的石油灰分主要含氧化钒和氧化镍(低于60～80%)。
深度和温度，在热力和催化作用下，由有机物质转化而来。
1、油气有机成因的依据
⑴ 岩石类型分布上：世界上已经发现的油气田99.9%都 分布于沉积岩中。岩浆岩、变质岩中的石油来自相邻近富 含有机质的沉积岩(区)；
⑵ 地质时代分布上：从前寒武纪至第四纪各时代岩层中 都找到了石油。石油和天然气在地质时代上的分布很不均 衡，这种不均衡与沉积岩中有机质的分布状况相吻合；
CO 3H2 高温CH4 H2O
天体发展阶段的早期： CO2 4H2 高温CH4 2H2O
2、碳化物说
1876年 由俄国著 名化学家 门捷列夫 创立。
地表水 沿地壳裂隙
向下渗透
碳氢化合物
地球形成时期 高温 碳和铁呈液态
C、Fe 互相作用
碳化铁(重金属碳化物)
由于密度大 保存在地球深处
沿裂隙上升至地壳
② 石油中含有生物所需要的一切化学元素，依靠 石油，地球上产生了生物。
4、高温生成说--一般了解
一、无机成因说（1）
切卡留克(1971)根据合成金刚石实验：
无机矿物混合物(方解石、石英等)
高压 高温
分离出易挥发组分
(包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷及少量庚烷)
故认为：在深约150km， 温度超过1500K、压力5000MPa下，
赋油且其田存苯次水状系是：态化碳分以合酸氯类物盐-化-含超岩钙量毛，型低细砂为，管岩主甲水中，苯、含重/毛量碳苯细极酸＜管低钠1。水。型、为吸次附。水 等。 绝酚大在部非分油呈层分水散中状含态量存低在(。且以苯酚为主)。
石油地质学课件——第二章 现代油气成因理论
２、在油气生成理论方面贡献比较大的是法国著 明地球化学家B·P·Tissot，他在前人研究的基础 上提出了干酪根热降解生烃演化模式，提出并完 善了干酪根晚期生烃学说，揭示了油气生成、演 化与分布的规律。
３FemCn+4mH2O——mFe3O4+C3nH3m
２、 宇宙说：1889年俄国索柯洛夫：碳氢化合物 是宇宙所固有的，在地球处于熔融阶段时即已存在 于气圈之中了，以后地球冷却被吸附凝结在地壳上 部形成油气藏。
３、岩浆说：苏联库德梁采夫(1949,10)，在纪念宇宙 说六十周年时突然由有机说的观点转变为无机说，认 为地球深处的岩浆中，含有C、H，还有O、N、S及石 油中其他灰分元素。在6000℃—12000℃下，C、H可 形成甲基，到3000—4000℃可形成次甲基，随着温度 降低，可形成甲基，最后形成甲烷，甲炔基可聚合形 成各种烃，在温度、压力适合时形成石油。
原始母质－>油气？
3．涉及学科多：由于分离及鉴定手段的限制，目前对石油组份 的了解尚不充分。
石油的成因问题，关系到油气的勘探方向，所以，多年来，它 一直吸引着许多国家地质学家、生物化学家和地球化学家。
二、油气成因分两大学派
从十八世纪七十年代以来，对油气成因的认识基本上分 为无机成油和有机成油学说两大学派。
以上重要事实的存在，大大促进了石油有机生成 理论的发展。特别是近代物理、化学、生物、地质学 等基础理论的发展，及色谱、光谱、质谱、电子显微 镜、同位素分析等先进技术手段的广泛采用，为应用 有机地球化学知识来解决油气成因问题创造了条件， 推动了石油生成现代科学理论的日臻完善。
石油有机成油理论
晚期成油理论广泛为国际石油界所接受， 同时“未熟—低熟”油（早期成油）不断被发现， 早期成油说和晚期成油说也结合起来，形成一个统
３FemCn+4mH2O——mFe3O4+C3nH3m
２、 宇宙说：1889年俄国索柯洛夫：碳氢化合物 是宇宙所固有的，在地球处于熔融阶段时即已存在 于气圈之中了，以后地球冷却被吸附凝结在地壳上 部形成油气藏。
３、岩浆说：苏联库德梁采夫(1949,10)，在纪念宇宙 说六十周年时突然由有机说的观点转变为无机说，认 为地球深处的岩浆中，含有C、H，还有O、N、S及石 油中其他灰分元素。在6000℃—12000℃下，C、H可 形成甲基，到3000—4000℃可形成次甲基，随着温度 降低，可形成甲基，最后形成甲烷，甲炔基可聚合形 成各种烃，在温度、压力适合时形成石油。
原始母质－>油气？
3．涉及学科多：由于分离及鉴定手段的限制，目前对石油组份 的了解尚不充分。
石油的成因问题，关系到油气的勘探方向，所以，多年来，它 一直吸引着许多国家地质学家、生物化学家和地球化学家。
二、油气成因分两大学派
从十八世纪七十年代以来，对油气成因的认识基本上分 为无机成油和有机成油学说两大学派。
以上重要事实的存在，大大促进了石油有机生成 理论的发展。特别是近代物理、化学、生物、地质学 等基础理论的发展，及色谱、光谱、质谱、电子显微 镜、同位素分析等先进技术手段的广泛采用，为应用 有机地球化学知识来解决油气成因问题创造了条件， 推动了石油生成现代科学理论的日臻完善。
石油有机成油理论
晚期成油理论广泛为国际石油界所接受， 同时“未熟—低熟”油（早期成油）不断被发现， 早期成油说和晚期成油说也结合起来，形成一个统
中国石油地质学(2012版第二部分)
非 均质 无规 律 的地 质聚 合物
缩合作 用和 非溶解 作用
富 非酸 腐 殖酸 腐 殖质
游 离烃及有 关 化合 物
干酪根
地球化 学化 石
2、干酪根降解4个阶段
未成熟阶段 （immature）
阶段:从有机质从开始堆积之后，就进入了该阶段。 深度范围一般小于1000m，温度介于10-60℃，相当于 沉积物的成岩作用阶段和碳化作用的泥炭—褐煤阶段， Ro<0.5%。 机理:本阶段中有机质除了一部分被动物消耗掉外， 以细菌作用和水解作用为主。特别是在缺氧还原条件下 厌氧细菌对沉积有机质进行选择性分解，从而使原来的 脂肪、蛋白质、糖水化合物等生物聚合物转化为苯酚、 氨基酸、单糖等生物化学单体，部分被分解为CO2、 CH4、NH3、H2S等分子。
沉积有机质在自然中的演化进程
第二节 中国陆相油气的生成
1、陆相生油层形成的地质背景
陆相生油气层和海相生油气层一样，是由一定水体环境中沉积的富含 有机质的岩类生成的。它的形成与湖泊的发育、生物的演化繁殖密不可 分。
海西构造幕末期，由于组成中国大陆的板块间多次挤压、聚合、增生， 中国大陆面积急剧增加，为大规模的湖泊形成创造了条件。从石炭纪开 始，适应陆地、湖泊、沼泽环境的生物大量出现，成为陆相生油气层有 机质的丰富来源。 大陆面积的增加，适应内陆湖沼环境生物的迅速发展，使中国从二叠 纪开始大量发育陆相生油气层。 由于组成中国大陆各板块间的多期活动，地形、气候的不断变化，陆 相湖泊从二叠纪开始发育，中生代规模最大，单个湖泊面积可大于10× 104km2。新生代时期大型湖泊减少，以近1×104km2的中型湖泊为主。
第二节 中国陆相油气的生成
（1）潮湿气候条件下的淡水一微咸水湖相生油气层 这类生油气层主要发育于晚三叠世和晚白垩世， 以鄂尔多斯盆地的延长组第三段(T3Y3)和松辽盆地的 青山口组(K2q)为代表，在构造上属非补偿型。沉积 岩性特点是大套富含有机质的黑色页岩夹油页岩， 化石丰富，见有鲕状灰岩和泥灰岩，基本上不含煤 层和膏盐类。 这类生油气层沉积之前，气候较为干燥，在低洼 地往往发育着以红色为主的河流冲积平原堆积物， 相当于鄂尔多斯盆地的纸坊组(T2z)、松辽盆地的泉 头组(K1q)。随后气候渐趋潮湿，水体日益扩张和加 深，出现湖盆发育的全盛时期，生物繁茂，沉积了 该盆地的主要生油气层。尔后，湖盆逐渐萎缩衰亡， 湖水变浅，沉积物变粗，洼地逐渐被泥砂填塞，最 终演变为河流泛滥平原，结束了这一时期的湖相沉 积。
石油地质学(2010)-第二章油气的生成和烃源岩
13
第一节 油气成因概述
混成说 3. 3.混成说 年古勃金提出 ,“含有各种类型的分散有机质的淤泥， 1932 1932年古勃金提出 年古勃金提出, 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。”——早期有机成因说 有机成因说 4. 4.有机成因说 （1933 ）首次发现并证实了 卟啉化合物 广泛存在 Treibs Treibs（ 1933） 首次发现并证实了卟啉化合物 卟啉化合物广泛存在 于不同时代、不同成因的石油、沥青等中。 认为：卟啉化合物来源于植物叶绿素 ——石油有机成因重要依据。 ——有机说的盛行期 “植物说”、“动植物”、“混合说”、“脂肪说”、 “碳水化合物说”、 “蛋白质说”
16
第一节 油气成因概述
P.H.Abelson ） (1963) ：石油是沉积岩中占有机 (2) 阿贝尔松（ 阿贝尔松（P.H.Abelson P.H.Abelson） (1963)：石油是沉积岩中占有机 －90% 的不溶部分（干酪根）经过一定的埋藏演化，在成岩 质70 70－ 90%的不溶部分（干酪根）经过一定的埋藏演化，在成岩 作用晚期，经热解产生的。——干酪根热解成油说（有机成因晚 期成油说） 等 (1965) ： 沉积有机质大量转化成烃类需要一定 (3) Phillippi Phillippi等 (1965)： 的埋藏深度和温度。 ：石油生成有主要阶段和主要相 (4) Vassoevich (1969) (1969)： 7. 20 世纪 70 年代 20世纪 世纪70 70年代 （1）70 年代初，法国著名地球化学家 Tissot 等 建立了 干酪根热 70年代初，法国著名地球化学家 年代初，法国著名地球化学家Tissot Tissot等 建立了干酪根热 ，提出并完善了 干酪根晚期生烃学说 ，总结了 降解生烃演化模式 降解生烃演化模式，提出并完善了 ，提出并完善了干酪根晚期生烃学说 干酪根晚期生烃学说，总结了 油气形成、演化与分布规律。 ——石油生成的现代成因理论已基本建立起来了，它不仅符合 客观地质事实，逐渐为广大的石油地质工作者所接受，而且在指 导油气勘探中发挥了重大作用。
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无机成因论
1、碳化说：
§1油气成因理 论
俄国门捷列夫1876年提出，他认为把石油起源同煤相联系的 提法与实际观察到的剖面有矛盾，根据实验室可以通过无机合 成途径得到碳氢化合物的实验结果，提出石油是地下深处的重 金属碳化物与下渗的地下水相互作用生成的。反应方程可以表 示为：
重金属碳化物+水→金属氧化物+石油蒸汽
研究确信，油气能够在早期低温条件下形成并聚集在早期形成的圈闭中。 古勃金也认为生油是从有机软泥或生物软泥中开始的，以后就一直不停地 在有机岩夹层和围岩层的成岩变化过程中完成。在整个过程中温度并不特别高 ，在厌氧细菌的参与下，液态石油或半液态石油是在软泥或没有完全变硬的岩 层里开始形成的；当岩层在上覆重荷下逐渐压实时，随着压力的增加，石油和 水被挤入疏松岩层--砂岩、石灰岩层内（И.М.Губкин,1937）。
有机成因论
4、早期成油说
§1油气成因理 论
早期成油说认为沉积物所含原始有机质在成岩过程中
逐渐转化为石油和天然气，并运移到邻近的储集层中去。 理由主要有：
➢在近代海洋湖泊沉积物中发现了有机物质的烃类转化的过程；
➢在实验室用细菌作用于有机质得到了比甲烷重的烃类；
➢研究发现，微生物的活动随埋藏深度增加迅速减弱以至停止。 因此，提出某些细菌是有机质加氢去羧基转变为类石油的媒介 。
石油中普遍存在生物成因信息，如姥鲛烷、 植烷、甾烷等，石油也不能在高温下保存 等。
有机成因论
§1油气成因理 论
早在无机成因说提出的同时，有机成因说也相继提出一些观
点和证据。有机成因的主要证据：
（1）世界上已经发现的油田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均发现了石油 （3）世界上既没有化学成分完全相同的两种石油，也没有成分 完全不同的石油；
第二章 石油天然气生成
一、两种成因论之争
§1油气成因理 论
世界上任何一种事物的形成都有一个过程，都有一定的成 因和演化条件，对于石油天然气的成因，无机成因说和有 机成因说两大学派对垒由来已久，其争议的核心是围绕油 气起源物质和油气的生成过程，无机成因说认为石油和天 然气是在地下深处高温、高压条件下由无机物转变而来的， 而有机成因说则主张油气是在地质历史上由分散在沉积岩 中的动物、植物有机体转化而成的，这种争论自其产生以 持续至今。
生 物 化 学 组 成
有机成因论
1、蒸馏说
俄国学者罗蒙诺索夫 在18世纪中叶提出， 认为石油和煤炭一样 是由泥炭(turf)在地 下经受高温蒸馏的产 物。
§1油气成因理 论
2、动物说、植物说
18世纪60年代以后，研究者 根据自己观察和实验分析， 提出以等动物为主的动物说， 以藻类为主的植物说。如植 物说认为可能成为生油气母 质的藻类有蓝藻、甲藻、绿 藻和硅藻。
3FemCn+4mH2O → mFe3O4+C3nH8m 反应生成的石油蒸汽在地壳中上升过程中冷凝在地层孔隙中， 并在孔隙性岩层中聚集成藏。但这种观点的一大弱点是地下究 竟有无重金属碳化物，同时地面的水能否穿过软流圈渗到地下 深处，尚未有明确证据。
无机成因论
2、宇宙说：
§1油气成因理 论
俄国索可洛夫在19世纪晚期提出，其理论依据是在一些天体 中发现有碳氢化合物，如土星、水星、天王星、海王星等气圈 中，以及慧星的头部均有发现。故认为碳氢化合物是宇宙固有 的，早在地球呈熔融状态时，碳氢化合物就包含在它的大气圈 中，随着地球冷凝，碳氢化合物被冷凝岩浆吸收，当这些碳氢 化合物沿裂隙向地表运移的过程中聚集起来便可形成油气藏。 但这种观点也有其不能解释的地方，即使地球早期存在碳氢化 合物，也应是分子量小，结构简单，然而石油的分子量大且分 子结构非常复杂。
➢认为石油形成后是呈徽点滴状的，其运移是以溶解在水中的方 式进行运移的（这要求岩层孔隙大、喉道粗，且生油岩大量的水 尚未排出)。
有机成因论
4、早期成油说
§1油气成因理 论
E.Orton(1888) 、McCoy&Keyte(1934)、VanTuyl&Parker(1941)、 Levorsen(1954)、Weeks(1961)和Hedberg(1964)等通过对世界各种地质资料的
主要依据：
➢ 实验室中，从无机物中合成得到了烃类； ➢ 天体光谱分析有碳、氢和烃类； ➢ 火山喷出气体、岩浆岩的包裹体中含烃； ➢ 陨石中鉴定出烃类； ➢ 石油的旋光性，可由非旋光物质合成，卟啉也
可无机合成(近期有人认为)。
存在问题：
远离油气地质实际(99.9%的油气与沉积岩有 关)。
难以说明实验室和深部无机合成的简单烃 与石油组成复杂性之间关系。
无机成因论
§1油气成因理 论
3、岩浆说
4、高温生成说 5、蛇纹石化生油说
原苏联库得梁采夫提出，他 认为在许多天体上发现碳氢 化合物，火山喷发岩中也发 现有沥青，甚至于在岩浆岩 中也找到有为数极少的石油， 这些石油的形成同基性岩浆 冷却时碳氢化合物的合成有 关，正是因为这是在高温高 压下形成，才会使许多不饱 和碳氢化合物被聚合成饱和 的碳氢化合物。
（4）油气剖面中含油气层位与富含有机质的层位有依存关系； （5）油气元素组成中包括的微量元素与有机质和有机矿产相近 （6）石油中检测到的生物标记化合物中的碳骨架仅为生物所特 有
（7）模拟实验可以从多种有机质中得到油气中的烃类产物； （8）大量测试表明油层温度很少超过100℃； （9）石油普遍具有旋光性。
俄国切卡留克 根据金刚石合 成实验，认为 石油的形成是 在上地幔古顿 堡层内，在高 温高压下，铁 的氧化物被还 原而成烃类。
俄国耶兰斯基根据某些 油田发现于蛇纹岩或蛇 纹化强烈的橄榄岩中， 认为油气可通过橄榄石 的蛇纹石化作用形成， 这种作用发生在地壳深 部坳陷，生成的烃类沿 断裂上升到沉积岩中成 藏
§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。