第1讲现代油气生成理论
合集下载
《高等石油地质学》第1章-现代油气成因地质
（一）生物化学生气阶段特征
1．埋深较浅（从沉积界面到数百米乃至1500m深处）；
2．温度较低，介于10—60℃； 3．以细菌活动为主，与沉积物的成岩作用阶段基本相符，
相当于碳化作用的泥炭-褐煤阶段；
4．在缺乏游离氧的还原环境内，厌氧细菌活跃，生物起源 的沉积有机质被选择性分解，转化为分子量更低的生 物化学单体（如苯酚、氨基酸、单糖、脂肪酸等）， 部分有机质被完全分解成CO2、CH4、NH3、H2S和H2O等 简单分子；
（三）热裂解生凝析气阶段特征
1．沉积物埋深起过3500～4000m； 2．地温达到180～250℃，则进入后生作用阶段后
期，相当于碳化作用的瘦煤～贫煤阶段； 3．此时地温超过了烃类物质的临界温度，除继续
断开杂原子官能团和侧链，生成少量水、二氧 化碳和氧外，主要反应是大量C-C链断裂，包 括环烷的开环和破裂，液态烃急剧减少；
（这个现象在中科院地球化学研究所的实验室中 获得证实；同时，在野外也得到肯定（四川盆 地威远隆起震旦系白云岩中见到石油热演化的 最终产物甲烷和固态沥青））
一、现代油气成因的一般模式
二、存在的问题
1．在生物化学生气阶段，现代沉积物中烃类含量 太低，不足以成为已知油气的烃源。与之相反， 与现代沉积物相比较，不同地质时代沉积岩中 烃含量却显著增加，这表明沉积物在浅埋过程 中，生烃作用异常明显（Hunt,1961）。
（四） 深部高温生气阶段特征
1．当深度超过6000～7000m，沉积物已进入变生 作用阶段，达到有机质转化的末期，相当于半 天烟煤-无烟煤的高度碳化阶段；
2．温度超过250℃，以高温高压为特征；
3．已形成的液态烃和重质气态烃强烈裂解，变成 热力学上最稳定的甲烷；
4．这个阶段生成干气甲烷和碳沥青或次石墨。
1．埋深较浅（从沉积界面到数百米乃至1500m深处）；
2．温度较低，介于10—60℃； 3．以细菌活动为主，与沉积物的成岩作用阶段基本相符，
相当于碳化作用的泥炭-褐煤阶段；
4．在缺乏游离氧的还原环境内，厌氧细菌活跃，生物起源 的沉积有机质被选择性分解，转化为分子量更低的生 物化学单体（如苯酚、氨基酸、单糖、脂肪酸等）， 部分有机质被完全分解成CO2、CH4、NH3、H2S和H2O等 简单分子；
（三）热裂解生凝析气阶段特征
1．沉积物埋深起过3500～4000m； 2．地温达到180～250℃，则进入后生作用阶段后
期，相当于碳化作用的瘦煤～贫煤阶段； 3．此时地温超过了烃类物质的临界温度，除继续
断开杂原子官能团和侧链，生成少量水、二氧 化碳和氧外，主要反应是大量C-C链断裂，包 括环烷的开环和破裂，液态烃急剧减少；
（这个现象在中科院地球化学研究所的实验室中 获得证实；同时，在野外也得到肯定（四川盆 地威远隆起震旦系白云岩中见到石油热演化的 最终产物甲烷和固态沥青））
一、现代油气成因的一般模式
二、存在的问题
1．在生物化学生气阶段，现代沉积物中烃类含量 太低，不足以成为已知油气的烃源。与之相反， 与现代沉积物相比较，不同地质时代沉积岩中 烃含量却显著增加，这表明沉积物在浅埋过程 中，生烃作用异常明显（Hunt,1961）。
（四） 深部高温生气阶段特征
1．当深度超过6000～7000m，沉积物已进入变生 作用阶段，达到有机质转化的末期，相当于半 天烟煤-无烟煤的高度碳化阶段；
2．温度超过250℃，以高温高压为特征；
3．已形成的液态烃和重质气态烃强烈裂解，变成 热力学上最稳定的甲烷；
4．这个阶段生成干气甲烷和碳沥青或次石墨。
第1讲 现代油气生成理论
生油窗 挥发物 干酪根 未熟-低熟 石油 生物化学生气阶段
成岩作用阶段 Ro=0.5-1.0% 60-180 C 湿气 1.5-4.0km
热催化
Ro=1.0-2.0% 180-250 C 4.0-7.0km
湿气
热裂解
Ro 2.0% 250-375 C 7.0-1 生物化学降解
（6）．富硫大分子有机质早期降解生烃
干酪根中不同原子间的键能: S—S：250kj/mol, S—C：275kj/mol, C—C：350kj/mol. S—S和S—C键易断裂，富硫大分子可早期 低温降解形成低熟油。
低熟油的形成的地质模式
吐哈盆地
东海盆地
低熟油的形成的地质模式
板桥凹陷
苏北金湖凹陷
• • • •
三种排烃机理： 压实排驱：低熟阶段， Ro=0.5--0.7% 连续沥青网络运移：生油窗， Ro=0.7--1.2% 气溶方式运移：成气阶段，Ro大于1.2%
煤成油的成烃模式
• 4．煤成油的地球化学特征 • 煤成油排驱和运移具有强烈的地层色层 效应： • 分子直径较大和极性较大的油被滞留在 源岩内，轻质油和凝析油运移出烃源岩 聚集成藏。
• 4．煤成油的地球化学特征 • （1） 密度较轻，饱和烃含量高，非烃 和沥青质含量低； • （2）正构烷烃中高碳数组成含量高；
• （3）具姥鲛烷优势（pr/ph2）；
• （4）具明显的藿烷类和C29甾烷优势，含 有较丰富的芳香烃类； • （5）13C重，富集重碳同位素。
四. 现代油气生成模式 • 干酪根晚期成烃模式 + 未熟-低熟油形成模 式 • 沉积物（岩）中的可溶有机质和不溶有机质 （干酪根）是一个有机联系的整体，在成烃 演化过程中，随理化条件的改变，处于一种 相互转化的动态平衡中。
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。
3.1.1 油气的生成理论
氢含量较高（H／C原子比0.65～1.25，O／C原子比0.04～ 0.13），但较Ⅰ型干酪根略低，为高度饱和的多环碳骨架，含 中等长度直链烷烃和环烷烃较多，也含多环芳烃及杂原子官能 团，来源于海相浮游生物和微生物，生油潜能中等，每吨生油 岩可生油约1.2kg 。
3.1.1 油气的生成理论
（二）干酪根
3.1.1 油气的生成理论
一、油气有机成因说 “早期生成”论（或称浅层论）
认为石油从现在起正在生成。
“晚期生成”论（或称深成论）
生物体中的有机质只有在一定的深度和温度条件下 才能变成石油，这个深度就叫做“成熟门限深度” 。
3.1.1 油气的生成理论 二、 生成油气的物质基础 • 按照有机成因说的观点，生成油气的原始 物质是地质历史时期中的生物有机质，在 生物化学、温度、催化剂等作用下，有机 质逐渐向油气转化，在浅层可生成大量天 然气，埋藏到一定深度大量生成石油。
分散在沉积岩中沉积有机质约为0.38亿亿吨
大量统计资料表明，在近代沉积物中，干酪根占沉积有机 质总量的95%以上，在古代生油岩中占70%~90%左右。
烃类 现代沉积物 泥岩 碳酸盐岩 沥青 干酪根
95(0.5) 781(4.5) 17500(100) 500(2.5) 600(3) 340(16) 400(20) 20100(100) 2100(100)
以含类脂化合物为主，直链烷烃很多，多环芳烃及含氧官能团 很少，具高氢低氧含量（H／C原子比l.25～l.75，O／C原子比 0.026～0.12），它可以来自藻类沉积物，也可能是各种有机质 被细菌改造而成，生油潜能大，每吨生油岩可生油约1.8kg。
3.1.1 油气的生成理论
（二）干酪根
Ⅱ型干酪根 （也称混合型）
第8章 油气的生成 ppt课件
ppt课件
12
第一节 油气生成的物质基础
4.干酪根的类型
（3）Ⅲ型干酪根
1. 5
原始氢含量低，氧含量高
Ⅰ 型 演化 轨 迹 Ⅱ 型 演化轨 迹
H/C原 子 比
1. 0
多环芳香结构及含氧官能
团含量高，脂肪族直链结构 较少 主要来自高等植物
生油潜力差
Ⅲ 型 演化 轨 迹 0. 5
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型
0
0. 1
15 0
1 1.3 7
大 量生 油 成 熟 点
2
C
3 A
温度所在的深度称为成熟点
ppt课件
0.01 0.0 2 0.0 3 0.0 4
饱 和 烃 /总 有 机 碳
A－ 深 度 －温 度 关 系 曲 线 ； C－ 石 油 生成 百 分 率 － 深 度关 系1曲6 线
第二节 油气生成的条件及过程
1.温度和时间的作用
1. 0
Ⅰ 型 演化 轨 迹 Ⅱ 型 演化轨 迹
H/C原 子 比
含有较多的脂肪族直链结 构， 也含有多环芳香结构及 0.5 含氧官能团
Ⅲ 型 演化 轨 迹
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型
主要来自浮游生物 生油潜力中等
0
0. 1
0. 2
0. 3
0. 4
O/C原 子 比
范·克雷维伦（D.W.Van Krevelen）图解
浮游植物、高等植物等
蓝
藻
浮
游
动
厦
物
门
赤
潮
ppt课件
6
第一节 油气生成的物质基础
二、生成石油的有机物质 ——从原始有机质到干酪根
➢ 原始有机质在埋藏以后，经过一系列的化学和物理的变 化，演变为一种称为“干酪根”的有机物质，保存在岩 石中。
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)。
油气的现代成因理论课件-PPT
沉积盆地——在一定特定时期，沉积物的堆积速率明显大于其周围区域，并具有较厚沉积物的构造单元。 四、油气生成的主要阶段
成无份机复 催杂化：剂蜡运—移最质受主外要等界的影是。响粘大土包→矿难物括以：判蒙孢断脱来石子源、；伊体利石、等 角质体、树脂体和木栓质体。是富氢 组分。 温度：60℃～180℃；
温度：180℃～250℃； ③慧星等天体上发现有烃类气体；
2.细菌作用
喜氧细菌：在游离氧存在的条件下都能生存。 厌氧细菌：在无游离氧，而存化合氧的条件下才能生存。 通性细菌：在有无游离氧的条件下都能生存。
① 细菌本身为生油原始物质 ② 细菌对有机质分解，产生相应的有机化合物和甲烷气。
——由于细菌怕热，只能在<100℃的浅层中起作用：在油气生成的 早期阶段作用显著。
nCO 2nH2 催化( CH2 )n nH2O
3.岩浆说 1949年，原苏联学者库德梁采夫提出：
“基性岩浆中存在C、H、O等元素，随其冷却时可化 合为碳氢化合物。”
基岩岩浆中C、H→CH→CH2→CH3→CH4→烃类物质
证据：岩浆岩、变质岩中相继发现油 气藏，基性岩浆中发现天然气。
另外，还有高温生成说、蛇纹石化生油学说等。
滨海③镜质浅海组（陆（棚）vi半t深r海i（n陆i坡t）e深）海（：深海平原）
催化作用强，但不耐高温。
是植物的茎、叶和木质纤维经过凝胶化作用形成的各种凝 – ④石油的分布常常与深大断裂有关（断开地壳作为通道）
所以，有机质向油气的转化，是在适宜的地质 环境里，多种因素综合作用的结果。
四、油气生成的主要阶段 →生物化学生气阶段 →热催化生油气阶段 →热裂解生凝析气阶段 →深部高温生气阶段
反射光下观察有机质可以划分为四种——
成无份机复 催杂化：剂蜡运—移最质受主外要等界的影是。响粘大土包→矿难物括以：判蒙孢断脱来石子源、；伊体利石、等 角质体、树脂体和木栓质体。是富氢 组分。 温度：60℃～180℃；
温度：180℃～250℃； ③慧星等天体上发现有烃类气体；
2.细菌作用
喜氧细菌：在游离氧存在的条件下都能生存。 厌氧细菌：在无游离氧，而存化合氧的条件下才能生存。 通性细菌：在有无游离氧的条件下都能生存。
① 细菌本身为生油原始物质 ② 细菌对有机质分解，产生相应的有机化合物和甲烷气。
——由于细菌怕热，只能在<100℃的浅层中起作用：在油气生成的 早期阶段作用显著。
nCO 2nH2 催化( CH2 )n nH2O
3.岩浆说 1949年，原苏联学者库德梁采夫提出：
“基性岩浆中存在C、H、O等元素，随其冷却时可化 合为碳氢化合物。”
基岩岩浆中C、H→CH→CH2→CH3→CH4→烃类物质
证据：岩浆岩、变质岩中相继发现油 气藏，基性岩浆中发现天然气。
另外，还有高温生成说、蛇纹石化生油学说等。
滨海③镜质浅海组（陆（棚）vi半t深r海i（n陆i坡t）e深）海（：深海平原）
催化作用强，但不耐高温。
是植物的茎、叶和木质纤维经过凝胶化作用形成的各种凝 – ④石油的分布常常与深大断裂有关（断开地壳作为通道）
所以，有机质向油气的转化，是在适宜的地质 环境里，多种因素综合作用的结果。
四、油气生成的主要阶段 →生物化学生气阶段 →热催化生油气阶段 →热裂解生凝析气阶段 →深部高温生气阶段
反射光下观察有机质可以划分为四种——
现代油气成因理论综述.doc
前言石油和天然气的成因问题是石油地质学的前缘学科之一,也是石油地质的热门话题。
因为不仅涉及到油气成因理论的创新,而且关系到深部油气的勘查方向和最大程度扩大能源储备的问题。
对于油气成因,除了“生物成因论”和“地幔成因论”之外,尚有“地幔热柱成因论”、“宇宙尘石油雨成因论”、“地下放电放光成因论”、“古陨石坑成因论”等等概括地说,就是“有机”和“无机”的成因争论。
20世纪中期,我国大庆油田在陆相有机成因理论的指引下,发现了世界上最大的中、新生代陆相油田,突破了“中国贫油论”的束缚,取得了辉煌的成绩。
近年来由于我国冀东南堡大型油田、四川盆地普光大型海相油田、松辽盆地徐家园子油田火山岩气田的发现,无疑是对单一的“生物成因论(有机成因论)”提出了挑战。
然而石油成因理论不仅关系到生命起源等重大科学问题,而且对于石油勘探工作有着实际的指导意义。
有机生油论指导我们找到了目前绝大多数的油气资源,然而无机成因油气田的不断发现,以及无机生油论取得的一些令人瞩目的研究成果,使我们不得不重新审视生油理论,以求解放思想,拓宽视野,在新领域探寻石油资源。
现在认为石油基本上是无机成因的,而天然气的成因却是二元的即有机成因和无机成因。
油气成因理论应该是不断发展、不断进步、不断丰富的过程。
上世界七十年建立的油气有机成因理论极大地推动了石油工业的发展,指导地质学家们发现了众多的油气田。
但是油气的无机成因理论也在发展丰富取得了一些列的成就。
以及一些无机成因的油气田的发现更是极大地鼓舞了长期坚持油气可以无机形成的地质学家,进一步推动了有机无机成因理论的发展。
同时也有一些理论认为尤其是两种机制同时作用的结果,即油气中的碳元素来自生物有机质即为有机成因,而油气中的氢元素部分却是来自无机自然界的。
更有一些理论运用地球动力学的模式直接打破了油气传统的有机或者无机成因划分,将二者融为一体运用地球动力学模式进行分析和研究进而指导油气田的勘探。
一．油气有机成因油气的有机成因理论包括早期生油说和晚期干酪根热降解。
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
高等石油地质学课件1-生成理论
迈
斯
生 成 和 地 质 时 间 关 系 图
欧 德 地 区 生 油 岩 的 埋 藏 史
以
及
烃
类
五. 有效烃源岩评价
• 1. 烃源岩评价主要内容 • （1）烃源岩地质特征：岩性，颜色，厚
度，沉积环境
• （2）烃源岩地球化学特征： • 有机质丰度：有机碳含量，氯仿沥青含量 • 有机质类型：腐泥型、腐殖-腐泥型、腐
• 二次生烃特点：
• （1）烃源岩一次生烃后仍具有生烃潜力；
• （2）一次生烃与二次生烃间隔时间很长，剥 蚀间断时间通常在上亿年；
• （3）一次生烃过程生成的油气早已散失，商 业性油气聚集来自二次生烃过程。
• (4)二次生烃里程显现出迟滞性,起始成熟度 增高,二次生烃峰位成熟度有规律性后移.
哈
西
• 干酪根是石油的主要前驱物质； • 沉积岩必须达到一定埋深（温度），即
门限深度（温度），才能大量生成石油；
• 油气生成数量取决于干酪根的类型及其 所经历的地质时间和温度。
•
• 将油气生成、有机质演化分为四个阶段: • (1)生物化学生气阶段 • (2)热催化生油气阶段 • (3)热裂解生凝析气阶段 • (4)深部高温生气阶段
油,小于0.2为未熟油。
• 5. 低熟油的分布特征 • 分布广泛，多与陆相沉积或陆源有机质有关。
具有早期生烃和分期生烃特点。
• 不是每个盆地都有低熟油，必须具备特定的 有机母质和适宜的沉积-成岩环境，才能形 成低熟油。
• 湖盆范围小，邻近物源区，有机质搬运距离 短，沉积速率高，有利于各种沉积有机质的 堆积和保存。
• 多数情况下，煤系和气藏相联系。
• 澳大利亚的吉普斯兰盆地、印度尼西亚 的库特盆地、北海默里盆地发现了与中、 新生界煤系地层有关的重要油气田；
现代油气成因理论
下沉的区域，是地壳上油气资源分布的主要沉积盆地类型。
在沉积盆地中，能否造就还原环境以及还原环境持续时间的长短 等，取决于沉降速度(Vs)与沉积速度(Vd)之间的关系：
若Vs远远超过Vd水体急剧变深，生物死亡后，在下沉过程中易遭巨厚
水体所含氧气的氧化破坏；
若 Vs 显著低于Vd水体迅速变浅，甚至上升为陆，沉积物暴露地表，
沉积物和沉积岩中有机质的转化
(据D.W.Waples,1985修改)
2、干酪根的类型和演化 干酪根是沉积有机质的主体，干酪根的类型基本上代表了沉积有 机质的类型。干酪根类型划分一般有两种方案：化学方法分类、光学
方法分类。其中，化学方法较常用。
煤岩学家分类 孢粉学家分类 I 型干酪根 化学分类： Ⅱ型干酪根 Ⅲ型干酪根
H/C原子比
0.5
Ⅲ型演化轨迹
埋深增加
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型
0.1 O/C原子比 0.2 0.3 0.4
图2-8 不同来源干酪根的元素分析图解
Ⅰ型： ○ 美国尤英塔盆地绿河页岩； Ⅱ型： ▲法国巴黎盆地下托尔页岩； ■德国里阿斯期波西多尼希费组； Ⅲ型： *喀麦隆杜阿拉盆地洛格巴巴页岩；＋腐殖煤
I 型干酪根： ★ 原始氢含量高和氧含量低，H/C原子比介于1.25～1.75，O/C原子 比介于0.026～0.12。 ★ 以含类脂化合物为主，直链烷烃很多，多环芳香烃及含氧官能 团很少。 ★ 来自藻类堆积物，也可能是各种有机质被细菌强烈改造，留下 原始物质的类脂化合物馏分和细菌的类脂化合物。 ★ 生油潜能大，相当于浅层未成熟样品重量的80%。
间似乎可以互为补偿：高温短时作用与低温长时作用可能产生近乎同
样的效果。 值得注意的是：若沉积物埋藏太浅，地温太低，有机质热解生成烃所 需反应时间过长，实际上难以生成工业数量的石油。
石油地质学第2章现代油气成油理论
25
10
牡蛎
55
33
12
高等无脊椎动物 70
20
10
木质素 29 37 17 0 0 0
0 0 0 0
天然有机物质的平均化学组成(重量%)
( 据Hunt, 1996 )
物质
C
H
S
N
O
碳水化合物 44
6
50
木质素
63
5
0.1
0.3 31.6
蛋白质
53
7
1
17
22
脂类
76
12
12
石油
85
13
1
0.5
0.5
各类有机物质的 C/N+S+O 原子比:
碳水化合物 蛋白质 脂类
~ 1:1 ~ 3:1 ~ 10:1
保存下来的生物有机质平均 仅为其原始产量的0.8%左右
有机质的沉积
氧化分解 生化分解 生物吞食
海洋盆地中有机体的产量
有机体
浮游植物 浮游动物 底栖生物 鱼类 经损失后能到沉积物中的 （占总量的0.6%）
沉积物堆积速度（米/百万年）
三、沉积有机质中的干酪根
（一）干酪根（Kerogen） Kerogen：泛指现代沉积物和古代沉积岩中不溶于一般有机溶剂的沉积有 机质。
常温常压下不溶于有机溶剂的 固体有机质，但在热解或加氢 分解产生烃类物质。
Hunt （ 1979 ） ： 沉 积 岩 中 所 有不溶于非氧化性的酸、碱和 非极性溶剂的分散有机质。
右图说明：有机质各组成随深度的变化 (据B.Durand,1980)
1-CO2+H2O; 2-油; 3-湿气; 4-甲烷; 5-胶质+沥 青质; 6-不溶于有机溶剂的有机质; 7-可溶于碱 的有机质; 8-可溶于酸的有机质; 虚线表示这些
- 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)。
煤成油的成烃模式
? 4．煤成油的地球化学特征
? 煤成油排驱和运移具有强烈的地层色层 效应：
? 分子直径较大和极性较大的油被滞留在 源岩内，轻质油和凝析油运移出烃源岩 聚集成藏。
低温降解形成低熟油。
低熟油的形成的地质模式
吐哈盆地
东海盆地
低熟油的形成的地质模式
板桥凹陷
苏北金湖凹陷
临清坳陷
东营凹陷沙四上亚段烃源岩的烃类生成模式图
? 4、低熟油的地球化学特征 ? 一般为重质油，也有凝析油和轻质油。 ? 饱和烃含量较低，非烃和沥青质含量较
高，饱/芳比低。 ? 甾烷的立体异构化程度低，如 ? C29甾烷20S/(20S+2潜力 ? 煤生成液态烃的能力大小，与煤的类型和
显微组分组成密切相关。
? 富氢的显微组分具有更大的液态烃生成潜 力，
? 煤显微组分的生烃能力从大到小为： ? 壳质组、镜质组、惰质组。
? 生烃潜力取决于煤中壳质组的数量与组成。
? 商业性煤成油田的形成条件： ? （1）壳质组含量大于10%；
? 干酪根热降解成烃理论在勘探中卓有成效。 ? 存在问题： ? （1）忽略了成岩-深成作用早期沉积岩中可
溶有机质对油气形成的的贡献；
? （2）不能很好地解释在生油门限以上形成 的大量未熟石油。
二.低熟油形成理论
? 1. 低熟油基本概念 （Immature oil） ? 低熟油：所有非干酪根晚期热降解成因的各
门限深度（温度），才能大量生成石油； ? 油气生成数量取决于干酪根的类型及其
所经历的地质时间和温度。 ?
近代和古代沉积物中烃含量的差异
? 将油气生成、有机质演化分为四个阶段: ? (1)生物化学生气阶段 ? (2)热催化生油气阶段 ? (3)热裂解生凝析气阶段 ? (4)深部高温生气阶段
? 大量石油生成于一定埋藏深度（地温） 区间（生油窗）内。
? （5）．藻类类脂物早期生烃
? 藻类以蛋白质和脂肪物质含量高为特征。 ? 藻生物类脂物结构简单，在低温还原条件
下，可转化成链烷烃和环烷烃。
? （6）．富硫大分子有机质早期降解生烃 ? ? 干酪根中不同原子间的键能: ? S—S：250kj/mol, ? S—C：275kj/mol, ? C—C：350kj/mol. ? S—S和S—C键易断裂，富硫大分子可早期
? （2）干酪根的氢指数大于100mg烃/g有机 碳；
? （3）煤层的沥青化作用达到了气煤-肥煤 阶段；
? （4）良好的油气聚集、保存条件。
? 3 煤成油的排驱机理及成烃模式 ? 煤的微孔隙性，高塑性和高吸附性使煤成油
的排驱受到限制，并造成地质色层分异效应。
? 三种排烃机理： ? 压实排驱：低熟阶段， Ro=0.5--0.7% ? 连续沥青网络运移：生油窗， Ro=0.7--1.2% ? 气溶方式运移：成气阶段，Ro大于1.2%
第一讲 现代油气成因理论
? 一 . 干酪根热降解成烃理论 ? 二、低熟油形成理论 ? 三、煤成油形成及特点 ? 四、现代油气成因模式 ? 五、碳酸盐岩生烃问题
第一讲 现代油气成因理论
? 一 . 干酪根热降解成烃理论 ? 要点： ? 在成岩作用晚期，有机质主要由干酪根
组成，热降解形成大量油气； ? 干酪根是石油的主要前驱物质； ? 沉积岩必须达到一定埋深（温度），即
油,小于0.2为未熟油。
? 5. 低熟油的分布特征 ? 分布广泛，多与陆相沉积或陆源有机质有关。
具有早期生烃和分期生烃特点。
? 不是每个盆地都有低熟油，必须具备特定的 有机母质和适宜的沉积-成岩环境，才能形 成低熟油。
? 湖盆范围小，邻近物源区，有机质搬运距离 短，沉积速率高，有利于各种沉积有机质的 堆积和保存。
种低温早熟的非常规石油。 ? （未熟-低熟油） ? 由可溶有机质经低温生物化学或低温化学反
应生成。
? 相当于干酪根生烃模式的未成熟（Ro?0.5%） （未熟油）和低成熟（Ro=0.5--0.7%）（低 熟油）阶段。
2、低熟油生成的物质基础
? 各种显微组分的热稳定性与生烃活化能 不同，生烃时间和生烃潜力不同。
? 多数情况下，煤系和气藏相联系。
? 澳大利亚的吉普斯兰盆地、印度尼西亚 的库特盆地、北海默里盆地发现了与中、 新生界煤系地层有关的重要油气田；
? 吐哈盆地也发现了与侏罗系煤系地层有 关的大油田。
? 煤系地层不仅能生成天然气，也生油；
? 在特定的地质条件下，煤成油可从煤系 烃源岩中运移出来并聚集成藏，甚至形 成大油田。
烃类的形成与生油岩埋藏深度的关系的一般图解
有 机 质 演 化 的 一 般 模 式
? 该理论产生了一系列实用性很强的地化 参数及研究方法:如
? (1)成烃演化阶段的划分及生油窗的确定， ? (2)成烃潜力三要素：有机质丰度、类型
和成熟度； ? (3)有效烃源岩的识别、油源判识；
不同时代的几种生油岩中主要生油带的起 始温度与埋藏深度的比较
? 若源岩有机质中存在大量化学性质不稳 定、活化能较低的富氢显微组分，可生 成低熟油。
3、低熟油形成机理 ? （1）．树脂体早期生烃 ? 植物分泌出树脂，随沉积物埋藏，树脂
可转化成树脂体。
? 树脂体可在低温条件下率先早期生烃。
? （2）．木栓质体早期生烃 ? ? 木栓质体来源于高等植物，在低热条
低熟油的各种沉积—成岩环境
三. 煤成油形成及特点
? 1. 煤成油的基本概念 ? 煤和煤系地层中分散和集中的陆源有机
质，在煤化作用过程中生成的液态烃。
? Oil from coal ? Oil derived from coal
? 煤系烃源岩特点：有机碳含量高，可溶 有机质含量偏低
? 与湖相泥质烃源岩相比，煤和含煤岩系 相对贫氢，在煤化作用过程中所产生的 主要是低分子量的烃类。
件下，发生低活化能的化学反应，生成 并释放以链状结构为主的烃类。
? （3）．细菌改造陆源有机质早期生烃
? 细菌作用对陆源有机质进行降解改造，提 高富氢程度和“腐泥化”程度，使有机质 热降解生烃反应所需活化能降低，有利于
? （4）．高等植物蜡质早期生烃
? 高等植物蜡质易于水解形成长链脂肪酸和 长链脂肪醇。在低温阶段，经脱官能团形 成原油中C22+正构烷。