干酪根生油气概论

第二节干酪根热降解成油机理

一、烃的演化

1. 氯仿沥青“A”和总烃的演化

2. 烷烃的演化

正构烷烃的演化

异构烷烃的演化

环烷烃的演化

芳香烃的演化

二、油气生成的阶段性及特征

门限温度：随着埋藏深度的增加，当温度升高到一定数值，有机质开始大量转化为石油，这个温度界限称门限温度。

门限深度：与门限温度相对应的深度称门限深度。

分三个阶段：

成岩作用阶段——未成熟阶段

深成作用阶段——成熟阶段

变质作用阶段——过成熟阶段

1、成岩作用阶段—未成熟阶段

从沉积有机质被埋藏开始至门限深度为止。

地层条件：低温（小于50～60℃）、低压。

有机质特征：微生物化学作用为主，有机质以形成干酪根为主，没有形成大量烃类，O/C 大大降低，H/C稍微下降。

主要产物及特征：生物成因气，有少量的烃类来自于活生物体，大部分为C15以上的重烃，为生物标志物。正烷烃多具明显的奇偶优势。成岩作用阶段后期也可形成一些非生物成因的降解天然气以及未熟油。

鉴别指标：Ro小于0.5%。

2、深成作用阶段—成熟阶段

深成作用阶段为干酪根生成油气的主要阶段。该阶段从有机质演化的门限值开始至生成石油和湿气结束为止，按照干酪根的成熟度和成烃产物划分为两个带：

生油主带：(低—中成熟阶段)

凝析油和湿气带：(高成熟阶段)

生油主带：(低—中成熟阶段)

有机质特征：干酪根热降解作用为主，H/C大大降低。

主要产物及特征：成熟的液态石油。以中—低分子量的烃类为主，正烷烃中奇碳优势逐渐消失，环烷烃和芳香烃的碳数和环数减少，曲线由双峰变单峰。W.C.Pusery把它称为“液态窗”或“石油窗”。

鉴别指标： Ro为0.5～1.3%。

凝析油和湿气带：(高成熟阶段)

有机质特征：高温下，剩余的干酪根和已经形成的重烃继续热裂解。

主要产物及特征：液态烃急剧减少，C1～C8的轻烃将迅速增加。在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值时，这些轻质轻就会发生逆蒸发，反溶解于气态烃之中，形成凝析气和更富含气态烃的湿气。

鉴别指标： Ro为1.3～2.0%。

3、准变质作用阶段—过成熟阶段

有机质特征：埋深大、温度高，由于在成熟阶段干酪根中绝大部分可以断裂的侧链和基团已消耗殆尽，所以石油潜力枯竭，残余的少量烷基链，尤其是已经形成的轻质液态烃在高温下继续裂解形成大量的热力学上的最稳定的甲烷。干酪根的结构进一步缩聚形成富碳的残余物质。

主要产物及特征：热裂解甲烷。

鉴别指标： Ro＞2.0%。

三、干酪根成油理论的新进展

1.未—低成熟油的成因

★强还原咸化环境藻类成烃

★盐湖相沉积有机质在低温条件下转化成烃★含煤岩系特殊的富氢显微组分早期成烃内因：有机质类型

外因：局部咸化环境、较高的地温梯度

2.煤成烃的形成

★煤成烃：煤系地层的有机质在不同的演化阶段，其富氢组分所生成的气态和液态烃类。★演化特点：沥青化作用

四、油气生成的影响因素

有机质演化过程主要是一个生物化学和化学作用的过程，影响其演化的因素很多，有温度、时间、细菌、催化剂和压力等因素，其中起主要控制作用的因素是温度和时间。

1、温度

化学动力学定律的一级反应方程：-dc/dt=KC

速度常数k由阿氏方程求得：k=Ae-E/RT

E：为活化能，与键强度成正比，同温下，E越大，反应越慢；只有超过E值，才能反应，相应的温度为门限温度，与有机质类型有关。

T：为绝对温度，决定其活化分子数和碰撞几率，同活化能条件下，温度增高，速度增加。

A：为频率因子。

R：气体常数。

2、时间

一级反应方程积分：

ln(C

O /C)=kt k=(1/t)ln(C

O

/C)

阿氏方程取对数：lnK=lnA*(E/R)*(1/T)

上式代入下式整理得：lnt=(E/R)*(1/T)-b

反应时间的对数与反应温度成反比，表明反应温度和时间可互补。

从以上化学定律的原理可以得出：

①有机质在反应过程中，温度起决定作用，时间有补偿作用；

②时间的补偿是有限的，温度所产生的热量应超过活化能E。

③压力大阻碍有机质转化，但影响不大。

因此，门限温度的高低取决于有机质类型，Ⅰ型 < Ⅱ型 < Ⅲ型；而门限深度的大小取决于地温梯度，地温梯度高，门限深度低。