第五章 干酪根的演化与油气生成PPT课件

基本上是温度作用之下，由结构复杂的干酪根 大分子逐级分解为分子量越来越小，结构越来 越简单的化合物的过程。
干酪根→沥青质→胶质→重质烃→轻质烃 的过程。
油气的形成就是干酪根随埋深增加，引起 温度增高不断进行调整的必然产物。
研究表明，在热降解的不同阶段各存在着占优 势的反应。
总之，干酪根 演化经历了形成、 解聚~裂解~缩聚三 个主要阶段，其实 质是有机质中氢的 再分配和碳的有序 化。 （据R.J.Harwood）
三、原始有机质性质对油气形成的影响
由于原始有机质来源和性质不同，干酪根 化学组成、性质的差异是主要的影响原因。
1．生油潜能
Ⅰ、Ⅱ型干酪根富含脂链，Ⅲ型干酪根富 含芳香结构、含氧基团，在同样成熟条件下， Ⅰ、Ⅱ型干酪根的生油潜能显然高于Ⅲ型；
2．产物及其组成
腐泥型以生油为主，腐植型(包括煤)以生 气为主，少量为油和凝析油；
四、镜质体反射率 •Ro＜0.5％～0.7％为成岩阶段，未成熟； •0.5％～0.7％＜Ro＜1.1％～1.3％为深成阶段， 低成熟到成熟； •1.1％~1.3％＜Ro＜2％深成阶段后期，高成熟; •Ro＞2％为准变质阶段。 五、有机质颜色及荧光性的变化 •干酪根颜色变化；黄→褐黄→褐→黑 •荧光性变化；浅（强）→深（弱）→消失
1．均等断裂
在C—C键断裂的过程中，电子对发生分 离，每个碳原子上各获得—个电子，故称均等 断裂，亦叫游离基反应。游离基反应的趋势是 由直链烃生成直链烃，通常不发生碳骨架的重 新排列。
2．不等断裂
发生C—C键断裂时，两个电子全部转移到 一个原子上去，称不等断裂。失去电子对的分 子碎片带正电荷，叫做阳碳离子，获得电子对 的分子碎片，称阴碳离子。
3．门限温度 不同类型干酪根的门限温度不同；
4．干酪根生烃模式
第四节 油气的成烃模式
油气实际是有机质埋藏时间和温度互补的 产物。埋藏史不同，导致了不同的生烃史，勘 探效果也迥然不同。
因此油气生烃史研究很重要（常用TTI计算）
第五节 干酪根转化成烃中产物特征的演化
（C5~C15烃类〔液态烃〕在岩石样品中不易保存）
一、烃类特征的变化： （1）一种是由于干酪根处于不同成熟水平， 生成不同特征的烃类； （2）另一种是已生成的烃类尚未排出母岩的 情况，在温度增高时，发生变化。 一、氯仿抽提物和总烃含量随深度的变化
氯仿抽提物和总烃含量随埋深增加而增加。
规律： 开始增加较慢，当埋深超过1500米时变得
显著。如某剖面： （1）埋深小于1500米，可溶有机质变化较小， 约50mg/g有机碳； （2）1500~2200米，可溶有机质数量迅速增大 （由于饱和烃大量增加）； （3）2200~3000米，可溶有机质达到最大数量 后，又迅速降低； （4）＞3000米，可溶有机质降到很小（由于热 裂解所致）。
2．沥青质向胶质转化的阶段，氢的再分配起着 重要作用。其特点是反应中某些分子失去氢， 另一些获得氢，结果是一部分产物比原始反应 富含氢，多具链状结构；另一部分产物贫氢、 芳香度和缩合程度增高。 3．胶质到重质烃阶段，特别是到轻质烃阶段， 解聚作用消失。代之热裂解作用越来越突出， 随温度增高，热裂解作用速度大大超过氢的再 分配，低分子烃的数量越来越多。
三、自由基浓度 •自由基浓度（顺磁磁化率）的变化；
由小→大，→最高，→下降 •热失重的变化，热失重有规律地减少； •有机碳同位素的变化（13C/12C）
地温增加、干酪根裂解加剧，而裂解： 12C-12C键所需的能量比裂解13C~12C键要少， 12C-12C键断裂次数比13C~12C多8%。
所以当烃分子从干酪根释放出来后， 干酪根的13C同位素就相对增加了。同位 素组成就变重了。而烃类和其它极性化合 物与相应的母质比较，通常有较轻的碳同 位素组成。
上述演化特征都与热演化关系密切。构成 一个逐渐过渡、连续，然而产物有明显有别的 过程，说明了温度对油气生的控制作用。
（有必要探讨成油气机理问题）
Leabharlann Baidu
二、干酪根热降解机理 温度是引起干酪根发生一系列化学反应的
主要动力，成熟阶段，化学反应主要有两种： 催化裂化反应和热裂化反应。研究表明： 1．在干酪根向沥青质转化阶段，解聚作用是 主反应，主要沿活化能较低的杂原子键解开， 解聚的产物为沥青质（酮、酸中的羧基、羰 基先断开）
二、基团结构的变化
结构变化反映在基团的变化上：
(1)以C=O峰(1710cm-1)迅速下降为特征。Ⅲ型 干酪根的C=O下降最为明显，CH3、CH2基团的 峰(2930cm-1；860cm-1)仅稍有减少； (2)2930cm-1，1860cm-1峰迅速降低，大量CH3、 CH2基以烃类形式排出； (3)C=O，CH3、CH2基团的峰继续下降趋于消 失，相当于最后CH4的形成阶段。反映了残余干 酪根中芳香结构不断缩合；
在反应中，催化剂只起着加速反应进程和 寄附电子对的作用，其本身在反应前后量没有 变化。这种断裂亦称阳碳离子反应。
反应产物的种类也很多，其中有直链烃， 但支链烃为其主要产物。
第二节 干酪根的性质变化 一、元素成分含量的变化： •随温度加大，碳含量增加，氢和氧含量减少； •干酪根发生脱氧，失氢和富集碳； •干酪根原子键断裂自身H/C值大幅度降低； •O/C有变化（减少，但幅度没前者快）； •C-C键断裂； •不同类型干酪根H/C，O/C不同（范氐图可看出）。
第三节 干酪根的热演化和油气的生成
一、沉积有机质的演化阶段 1．成岩作用阶段（未成熟阶段）
生物→胡敏素→干酪根 C-O，C-S键断裂，然后C-C键断裂 2．深成作用阶段（成熟阶段） 干酪根→MAB→油、气 3．（准）变质作用阶段（过成熟阶段） 油→气，固体炭质残余物（有机质耗尽）
据研究，当温度增至一定深度时，大量液 态石油烃生成，热演化程度进一步增高，液态 烃数量逐渐减少，而气态烃数量显著增加，直 至产物只有气态烃甲烷。
各位同学
你们好！
第五章 干酪根的热演化与油气生成
第一节 干酪根的化学反应 一、干酪根的化学反应种类
温度是引起干酪根发生—系列化学反应的 主要动力。主要有两种： ①催化裂化是在有催化剂参与下的—种反应： ②热裂化反应则是单纯温度作用下的反应。
二、裂化反应的机理
干酪根或其他高分子量的有机化合物生成 较轻的烃，由于每一个键都包含有一个电子对， 所以C—C键的断裂基本上有两种方式，即均等 断裂和不等断裂。