第2章石油及天然气的成因
石油地质学-2. 油气组成和性质
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
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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。
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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
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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
2.19 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。
石油综述第二章石油的组成及性质
第二章油气的组成及性质第一节油气在地层中，油气则是指原油与天然气混合形成的矿藏能源。
油气的组成则是要把原油的组成与天然气的组成分开讲解。
原油即石油，也称黑色金子，是一种粘稠的、深褐色（有时有点绿色的）液体。
习惯上称直接从油井中开采出来未加工的石油为原油，它是一种由各种烃类组成的黑褐色或暗绿色黏稠液态或半固态的可燃物质。
地壳上层部分地区有石油储存。
它由不同的碳氢化合物混合组成，其主要组成成分是烷烃，此外石油中还含硫、氧、氮、磷、钒等元素。
可溶于多种有机溶剂,不溶于水,但可与水形成乳状液。
按密度范围分为轻质原油、中质原油和重质原油。
不过不同油田的石油成分和外貌可以有很大差别。
石油主要被用来作为燃油和汽油，燃料油和汽油组成世界上最重要的一次能源之一。
石油也是许多化学工业产品——如溶剂、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。
原油是一种黑褐色的流动或半流动粘稠液，略轻于水，是一种成分十分复杂的混合物；就其化学元素而言，主要是碳元素和氢元素组成的多种碳氢化合物，统称“烃类”。
原油中碳元素占83%一87%，氢元素占11%一14%，其它部分则是硫、氮、氧及金属等杂质。
虽然原油的基本元素类似，但从地下开采的天然原油，在不同产区和不同地层，反映出的原油品种则纷繁众多，其物理性质有很大的差别。
原油的分类按组成分类：石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类；按硫含量分类：超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油四类；按比重分类：轻质原油、中质原油、重质原油以三类。
第二节原油的组成及物理化学性质原油的性质包含物理性质和化学性质两个方面。
物理性质包括颜色、密度、粘度、凝固点、溶解性、发热量、荧光性、旋光性等；化学性质包括化学组成、组分组成和杂质含量等。
密度原油相对密度一般在0.75～0.95之间，少数大于0.95或小于0.75，相对密度在0.9～1.0的称为重质原油，小于0.9的称为轻质原油。
粘度原油粘度是指原油在流动时所引起的内部摩擦阻力，原油粘度大小取决于温度、压力、溶解气量及其化学组成。
第2章石油及天然气的成因
碳水化合物
蛋白质 类脂
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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。
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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。
石油与天然气复习思考题及答案
第一章石油和天然气的成分和性质1、石油与可燃有机矿产的概念石油: 指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。
由古代的动物、植物遗体演变而来，属有机成因，又具有燃烧能力，总称为可燃有机矿产或可燃有机岩。
2、石油的主要元素组成和化合物组成？石油的元素组成和化合物组成有什么特点?组成石油的化学元素主要有：C、H、O 、S、N，其中C和H两种元素占绝对优势。
元素组成特点：一般石油中碳的含量占84—87％，氢含量为11一14％，两者在石油中以烃的形态出现，占石油成分的97—99％。
剩下的硫、氮、氧及微量元素的总含量一般只有1—4％。
但是，在个别情况下主要由于硫分增多，这个比例可高达3％－7％。
石油的化合物组成归纳起来，主要可分为烃和非烃两类。
烃类：（1）烷烃（2）环烷烃（3）芳香烃非烃化合物主要包括：含硫、含氮、含氧化合物化合物组成特点：碳、氢、硫、氮、氧五种主要元素在石油中可以构成巨大数量的化合物。
不论其数量如何多，但其化学性质都取决于这些元素构成的官能团；每一种官能团都具有特殊的化学特征，在其所连接的各种有机化合物中起着相同的作用。
3、石油的颜色有那些？为什么有白色石油？石油的颜色变化范围很大，从白色、淡黄色、黄褐色、深褐色、黑绿色至黑色。
石油的颜色与胶质—沥青质含量有关，含量越高颜色越深。
白色石油的形成，可能于运移过程中，带色的胶质和沥青质被岩石吸附有关。
4、索可洛夫根据存在的环境将天然气分为哪八大类？①大气；②表层沉积物中的气体；③沉积岩中的气体；④海洋中的气体；⑤变质岩中的气体；⑥岩浆岩中的气体；⑦地慢排出气；⑧宇宙气。
5、根据产出状态，天然气有哪些类型?何谓气藏气、气顶气、凝析气?① 气藏气② 气顶气③ 溶解气④ 凝析气⑤固态气体水合物气藏气：指基本上不与石油伴生，单独聚集成纯气藏的天然气气顶气：指与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态的天然气。
凝析气：当地下温度、压力超过临界条件后，液态烃逆蒸发而形成的气体。
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。
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。
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
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。
2.4 沉积物(岩)中的沉积有机质
第二章石油和天然气的成因2.4 沉积物（岩）中的沉积有机质沉积有机质：是指随无机质点一起沉积并保存下来的那部分生物有机质，又叫地质有机质。
CO 2、H 20等 生物体 死亡后 化学分解细菌作用 保存于沉积物中（0.8%）被吞食1）沉积有机质的来源原地有机质：主要来源于盆地自身。
异地有机质：经河流、风等自陆携带入盆。
再沉积有机质：已沉积的有机质由于岩石风化等因素再次沉积。
2）沉积有机质的分布特点总量很大，多数呈分散状态存在；常与细粒成分共生。
分布很不均衡，其中近95%集中在泥页岩和碳酸盐岩中。
地层越老，保存的沉积有机质越少。
3）沉积有机质的沉积保存条件（1）古地理古气候条件a.生物发育的先决条件：适宜的温度、充足的光照、湿润的气候和丰富的营养物质的供应。
b.有利于生物发育的地理环境：内陆沼泽、大型富营养湖泊、相对封闭的小洋盆、浅海大陆架。
（1）古地理古气候条件c.有机质颗粒越大、水体越浅、水体越安静、越有利于沉降。
d. 有利于有机质保存的几个主要因素：低能静水还原环境+适时的掩埋：有机质保存的必要条件。
沉积物粒度越细，含沉积有机质越多。
——深湖和半深湖区；前三角洲；封闭性浅海、海湾、小洋盆。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）（2）大地构造条件a.长期稳定下沉的大地构造背景：保证丰富的原始有机质沉积并保存下来。
b.沉积盆地的分割性：对有机质的堆积与保存有利。
综上所述，丰富的生物有机质供给、适宜的静水还原环境以及具有中等沉积速度的细碎屑物质的沉积是富有机质沉积形成保存的必要条件。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）2.4 沉积物（岩）中的沉积有机质（完）。
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。
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
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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。
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。
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
石油的化学组成与性质是多种因素综合作用 的结果，除了原始有机质及其成熟度外，石
油的运移尤其是在储层中发生的次生改造也
会大大影响石油的性质。
石油在储油层中的次生改造可归纳为两种性
质不同方向相反的过程：
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。
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。
（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。 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。
干酪根
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。
大部分是在生油主带、在较高温度下由高
分子的一元脂肪酸脱除羧基后而生成的。 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
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。
纤维素和半纤维素是成煤和成气的主要原
始物质 。
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
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、 环状萜烯类，经微生物降解生成的。
干酪根受热裂解或催化裂解产生的
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。
（1）干酪根的形成
蛋白质 碳水化合物 木质素 类脂
分解
氨基酸、糖、 酚、脂肪酸
腐殖物质：来源于高等植 物，以酚结构为主，脂肪 氨基酸 缩聚 糖、酚 脂肪酸 结构较少。
腐泥物质：来源于水生 生物，富含脂链、脂环、 肽链。
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，最终完全转化成胡敏
一致性。
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。 石油中生物标志物的存在是石油有机成 因的有力证据。
石油的元素组成与有机物质或有机矿物
质相近似，而与无机物相差甚远。
天然石油普遍具有旋光性，非晶体的
旋光性与物质分子的碳原子不对称结构
有关，而只有从生物界才能获得这种物
成络合物，从而可以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。
பைடு நூலகம் 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、
发生次生改造，使石油中组分变轻，杂原
子含量降低。
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。
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
后，氨基酸仍保存在遗骸中。
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。
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
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
组成上某些特点与石油成因的关系。
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过程
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
水转化成芳香烃和环烷芳香烃 。
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
1. 石油的成因为什么会有争论？ 2. 石油的无机成因说包括哪几个学说，各
自有何特点，它们有何缺陷？
3. 石油的有机成因说的原始生油物质包括
哪些，最主要的生油物质是什么？为什
么？
4. 有机质在怎样的生油环境下才能形成石
温下继续裂化形成甲烷。
干酪根
H/C降低的过程 成熟的干酪根
石 墨
H/C增加的过程
原 油 甲 烷
干酪根裂解过程中H/C的变化规律
四、石油有机成因说的证据
石油有机成因学说的有力佐证：
世界上发现的油气田99.9%都分布在沉
积岩中。
石油的储量时代分布，与地层中有机质
以及煤和油页岩等的时代分布有一定的
分大大减少，密度较低。
影响干酪根等有机质热解生油的主要因素： 温度在有机质成油过程中起主要作用。 在形成油气的漫长地质年代过程中，时间 具有不可忽视的作用。
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。
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
沥青：溶于有机溶剂
沉积岩 中的 有机质
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：
干酪根形成及生成甲烷气阶段；
干酪根裂解成油阶段 ； 干酪根裂解成气阶段 。
1、干酪根形成及生成甲烷气阶段（未熟阶段）
火山喷出的气体和熔岩中含有烃类。 许多天体上存在烃类。
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。
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。
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。
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。
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。 不饱和脂肪酸在催化剂作用下经环化、脱
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。
1、木质素 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
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
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
质最重要的生物有四种： 浮游植物 浮游动物 高等植物 细菌
积岩，含有分散有机质的沉积岩称为生油
岩。
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。
三、有机残体的演化和油气生成的阶段性
通过对生油岩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。
产生的油气混合物因体积增大而产生的
压力和裂隙，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