第8章 油气的生成

c
C：76.4%，
H：6.3%，
2 9.5
6
6
9
0
59.1
18
0 92.8 1.5 N=3 16 m= 3.65
d
16
0 14. 1 1.2 N=326 m=2.0 2
e
O：11.1% S：3.65% N：2.02%
9
8
0
0
0 12.3 0.2 3 3 .8
第一节 油气生成的物质基础
3.干酪根的结构 干酪根结构属于三 维网状系统，具有多个
一般岩性特征： 粒细、色暗、
富含有机质和微体古生物化石
常含分散状的黄铁矿
(1)粘土岩类烃源岩 :暗色泥岩、页岩 (2)碳酸盐岩类烃源岩：暗色石灰岩、生物灰岩等
(3)煤系烃源岩：煤和煤系泥岩
第三节
烃源岩
（2）有机质类型
Ⅰ 型 演化 轨 迹 1. 5 Ⅱ 型 演化轨 迹
2. 烃源岩的地球化学特征 （1）有机质丰度
1. 0
Ⅲ 型 演化 轨 迹
0. 5
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型
0
0. 1
0. 2 O/C原 子 比
0. 3
0. 4
范· 克雷维伦（D.W.Van Krevelen）图解
第二节
油气生成的条件及过程
1.温度和时间的作用
MO CH
干酪根的结构
OH
HO
O M O CH O CH
CH - CH
O
S
CH -O- CH
芳香结构的核 CH - O- C
温度所在的深度称为成熟点
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 曲 线
第二节
油气生成的条件及过程
1.温度和时间的作用
鄂尔多斯盆地 （上三叠统） 10 20 30 松辽盆 地 （下白垩统） 10 20 30 泌阳凹陷 （古近系） 10 20 30 冀中拗陷 （古近系） 10 20 3 0 柴达木盆地 （新近系） 30 35 40
第八章 油气的生成
主讲教师：柳广弟
第八章 油气的生成
第一节 第二节 第三节 油气生成的物质基础 油气生成的条件及过程 烃源岩
第一节 油气生成的物质基础
一、关于油气成因问题的历史争论 无机成因说：认为石油是由无机物质形成的。主要有碳化 物说、宇宙说、岩浆说等。无机成因说主要石油工业发展 的早期（19世纪和20世纪早期）比较流行 有机成因说：认为石油是由有机物质形成的，如浮游动物、 浮游植物、高等植物等。
第三节
烃源岩
（3）有机质的成熟度
2. 烃源岩的地球化学特征 成熟度(maturity):在温 度的作用下有机质的热演 化程度 镜质体反射率 Ro：镜质体 反射光的能力，用％表示 未成熟阶段：Ro<0.5% 成 熟 阶段：Ro=0.5%～1.2% 高成熟阶段：Ro=1.2% ～ 2.0% 过成熟阶段：Ro>2.0%
原始氢含量高，氧含量低
以脂肪族直链结构为主， 多环芳香结构及含氧官能 团很少 主要来自藻类 生油潜力大
H/C原 子 比
1. 0
Ⅲ 型 演化 轨 迹
0. 5
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型
0
0. 1
0. 2 O/C原 子 比
0. 3
0. 4
范· 克雷维伦（D.W.Van Krevelen）图解
第一节 油气生成的物质基础
第一节 油气生成的物质基础
1. 干酪根的定义
干酪根：沉积岩中不溶 于非氧化的酸、碱和非 极性有机溶剂的有机质
第一节 油气生成的物质基础
2.干酪根的成分
干酪根是一种高分子聚合物，无固定的化学成分， 主要由C、H、O和少量S、N组成
N=328 m=76.4
a
12
12
N=3 34 m=6.30
b
18
N=324 m= 11.1
有机碳含量（TOC）：
的百分比，％ 等级 非烃源岩 差烃源岩 中等烃源岩 好烃源岩 TOC(%)
H/C原 子 比
岩石中的有机碳占岩石重量
1. 0
Ⅲ 型 演化 轨 迹
0. 5
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型
<0.5 0.5-1.0 1.0-2.0 >2.0
0
0. 1
0. 2 O/C原 子 比
0. 3
0. 4
范· 克雷维伦（D.W.Van Krevelen）图解
=
O
OH
OH
O
连接核与支链的化学键 O
OH CH CH C H CH C-O
H O M 脂肪族链状结构的支链 HC C CH CH C=O
CH CH - C- CH
HC
CH OH
温度的升高
=
O
N MO H O
H C HCOH CH
第二节
油气生成的条件及过程
1.温度和时间的作用 随着埋藏深度的增加， 温度逐渐升高。烃源岩 中的有机质在热力（温 度）的作用下逐渐生成 了石油和天然气 温度在油气生成中起主 要作用；
第二节
油气生成的条件及过程
2. 油气生成的过程和阶段 （4）深部高温生气阶段 （过成熟阶段） ①范围 温度：>250℃ 深度：>6500m ②机理：热裂解\热变质 ③产物：干气
第三节
烃源岩
1. 烃源岩的概念及其岩性特征 烃源岩（source rock）：能够生成油气， 并能排出油气的岩石称为烃源岩
MO CH OH
HO
O M O CH O CH
=
O
OH
CH - CH
O
S
CH -O- CH
CH - O- C
OH
O O
OH CH CH C H CH C-O
H HC C
O CH CH C=O
M
CH CH - C- CH
HC
CH OH
=
O
N MO H O
H C HCOH CH
芳香结构的核，核上连
接着数量不等的具有脂
无结构镜质体
本章要点

油气生成的基本物质：干酪根的定义、成分、结构和类型； 不同类型干酪根的特征

油气生成的机理：温度和时间在油气生成中的作用，生油门 限的概念

油气生成的阶段，每个阶段的基本特点 烃源岩的岩性特征，烃源岩的地球化学指标

烃/有机碳，％ 5 8℃ 1600m
烃 /有机碳，％
65 ℃
烃/有机碳，％
85℃
烃/有机碳，％
饱和烃，％
13 00m
1800m
95℃
地温 梯度 3.1 ℃ /100m
地温梯 度 4.0 ℃/1 00m
地温 梯度 4.2 ℃/100 m
2700m
126 ℃
3300 m
地温梯 度 3 .4 ℃/1 00m
4.干酪根的类型 （2）Ⅱ型干酪根
Ⅰ 型 演化 轨 迹 1. 5 Ⅱ 型 演化轨 迹
含有较多的脂肪族直链结
构， 也含有多环芳香结构 及含氧官能团 主要来自浮游生物 生油潜力中等
H/C原 子 比
原始氢含量较高，氧含量 较低
1. 0
Ⅲ 型 演化 轨 迹
0. 5
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型
0
0. 1
0. 2 O/来自百度文库原 子 比
地温梯度 3.0 ℃/100m
第二节
油气生成的条件及过程
2. 油气生成的过程和阶段
未成熟阶段
成熟阶段
高成熟阶段
过成熟阶段
第二节
油气生成的条件及过程
2. 油气生成的过程和阶段 （1）生物化学生气阶段 （未成熟阶段） ①范围 温度：10～60℃ 深度：0～2000m ②机理：生物化学作用 ③产物：生物甲烷、CO2、 H2O，干酪根、 少量高分子液态烃
时间在油气生成中起重 要作用，温度的不足可 以用时间来补偿。
第二节
油气生成的条件及过程
温度，℃
1.温度和时间的作用
50 65 10 0 15 0
生油门限
1
随着埋藏深度的增大和温度
1.3 7
深度 ，Km
大 量生 油 成 熟 点 C
的增高，干酪根开始大量生
烃的温度称为干酪根的成熟
2
3
A
温度或生油门限，这个成熟

油气成因的现代观点：石油是有机成因的，天然气主要也
是有机成因的，但不排除一部分天然气是无机成因的。
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：浮游动物、 浮游植物、高等植物等
太 湖 蓝 藻
浮 游 动 物
厦 门 赤 潮
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。
0. 3
0. 4
范· 克雷维伦（D.W.Van Krevelen）图解
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
Ⅰ 型 演化 轨 迹 1. 5 Ⅱ 型 演化轨 迹
原始氢含量低，氧含量高
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
H/C原 子 比
O
黄县褐煤干酪根结构
O
O
O H
O O H
O O
=
肪族结构的支链，这些
核被链状桥、键和各种
O
C
O
C O O
官能团连接起来。
O 美国绿河页岩干酪根结构 S O O
=
O O
H C O
=
C
O
O
H
A
O
O
S
=
C
H C= O O
=
O
O
O
H H
C= O
第一节 油气生成的物质基础
4.干酪根的类型 （1）Ⅰ型干酪根
Ⅰ 型 演化 轨 迹 1. 5 Ⅱ 型 演化轨 迹
第二节
油气生成的条件及过程
2. 油气生成的过程和阶段 （2）热催化生油气阶段 （成熟阶段） ①范围 温度：60～180℃ 深度：2000～4500m ②机理：热催化作用 ③产物：液态石油为主
第二节
油气生成的条件及过程
2. 油气生成的过程和阶段 （3）热裂解生湿气阶段 （高成熟阶段） ①范围 温度：180～250℃ 深度：4500～6500m ②机理：热裂解作用 ③产物：湿气为主