油气生成的动力条件(1)

5 8℃
1600m
松辽盆 地 （下白垩统）
10 20 30 烃 /有 机 碳 ， ％
65 ℃
13 00m
地温 梯度 3.1℃/100m
地温梯 度 4.0℃/1 00m
泌阳 凹 陷 （ 古近 系 ） 10 20 30
烃/有 机 碳 ， ％
冀中拗陷 （古近系）
10 20 3 0
烃/有 机 碳 ， ％
85℃
1口井 6口井 1口井
年龄 （Ma）
70
12
12
180 112 135 38 105 12 20 359 32
地层温度 （℃）
65
成熟点资料
深度（m） 岩石类型 1/T（K-1）
1200
粉砂质黏土 岩
0.00296
115
2440
页岩? 0.00258
127
2740
页岩? 0.0025
60
1400
页岩
第四章 石油天然气的生成与烃源岩
第三节 油气生成的动力条件 （1）
第三节 油气生成的动力条件
MO
CH
OH
OH
O
=
HO
CH -CH O
CH -O-CH 干酪根CH的- O-结C 构
OH
S
O
O
M
O
OH
CH O
CH CH C H CH C-O
O
芳香结构的核
H
O
M
H C脂C肪C族H 链CH状C=结O 构的支链
1800m
地温 梯度 4.2 ℃/100 m
95℃
2700m
柴达木盆地 （新近系） 30 35 40
饱和烃，％
126 ℃
3300 m
地温梯 度 3 .4℃/1 00m
（据胡见义和黄第藩，1991）
地温梯度 3 .0 ℃/ 1 0 0 m
0
未 成熟
未成 熟
未 成熟
未成熟
最大 埋藏 深 度 ，m
1 0 00
2 0 00
3 0 00
4 0 00 0
60℃
PZOF
?
?
2000
60℃ ～90℃
4000
10 0℃～
13 5℃ 6000
PZOF
PZOF
10 00 10 0℃
20 00
15 0℃ 30 00
1 1 5℃
PZOF
ZC F
ZCF
8000
（据J. Connan, 1974）
一、温度和时间的作用
lg（t/ M a） 1000
lgt＝3014×1/T－ 6.498
500
亚 马逊盆 地（ 巴西）
路 易士 和蒂 索 （19 67）
阿 奎 坦盆 地（ 法国）
100
阿尤 恩盆地 （撒 <西>）
阿 尔布 雷 奇特
（19 6 9）
滨 外塔 娜纳 基 盆地
d
1.22 436 206.22
平均活化能 （kj/mol）
272
一、温度和时间的作用
ln C k e t 0
（3） E RT
C0是反应开始时（t=0） 反应物的浓度，
0
C C为在时刻t反应物的浓度。
（3）式描述了反应程度与温度和时间的关系
固定时间：反应程度( ln C0 )与 温度(1/T)呈指数关系 C
ln C0 C
k0eE RT
t
ln C0 kt C
C0是反应开始时（t=0）
（3）
反应物的浓度，
C为在时刻t反应物的浓度
一、温度和时间的作用
井号 层位
仙鹤4
s2
ⅠⅠ Ⅰ Ⅰ
TOC(%) Tmas(℃) HI(mg/g)
2.86
439
602.24
平均活化能 （kj/mol）
257
井号 葵花8
ⅡA
CH
CH
HC
连接C核H O与H支链的桥和键
CH - C-CH
=
O
N
MO H O
H C HCOH
CH
化学键的断裂主要受温度和时间的控制，用化学动力学的一级反应来描述
一、温度和时间的作用
1.从化学动力学看温度和时间的作用
化学动力学(kinetics):
研究化学反应速度及其影响因素的一门科学 一级反应(First order reaction):
A－ 深度（－据温P度. A关lb系er曲ch线t,；1969）
C－ 石 油 生成 百 分 率 － 深 度关 系 曲 线
一、温度和时间的作用
资料来源
作者
地理位置
样品来源
Albrecht(196 9)
喀麦隆 杜阿拉盆地
4口井
Philippi(196 5)
加利福尼亚 落杉矶盆地 加利福尼亚 文图拉盆地
反应的速度与反应物浓度的一次方成正比
dC dt
式中：t为反应时间，s；
k C（1）
C为反应物的浓度；
k为反应速度常数。
一、温度和时间的作用
阿伦纽斯方程：
k k0eE RT （2）
对（1）式积分，得：
式中：k0称为频率分子 E为活化能，
R为气体常数
T为绝对温度
C dC
t
k dt
C C0
0
②温度和时间具有互补性，高温短时间和低温长时间可以达 到相同的反应程度。
一、温度和时间的作用
2.地质条件下温度和时间的作用
ln C k e t 0
（3） E RT
C0是反应开始时（t=0） 反应物的浓度，
0
C C为在时刻t反应物的浓度。
对（3）两边取对数，得：
ln k0
E
RT
ln ln
C0 C
固定温度：反应程度( ln C0 )与时间(t)呈线形关系 C
一、温度和时间的作用
ln C k e t 0
（3） E RT
C0是反应开始时（t=0） 反应物的浓度，
0
C C为在时刻t反应物的浓度。
分析（3）式可以得到两个重要结论：
①在干酪根生烃过程中，干酪根的反应程度与温度呈指数 关系，与时间呈线性关系，温度的影响是主要的，时间的 影响是次要的；
0.003
90
3300 泥质石灰岩 0.00275
72
2500 碳酸盐岩 0.00289
106
3250
碳酸盐岩砾 岩
0.00264
85
2740
粉砂质黏土 岩
0.00279
120
3050
粉砂质黏土 岩
0.00254
80
2900 粉砂质页岩 0.00283
62
1750
页岩 0.00289
95
3350 灰质页岩 0.00272
2口井 3口井
Louis、 Tissot(1967)
法国 巴黎盆地
17口井, 2个采石场
Connan -1974
法国西南部阿奎坦 盆地
法国西南部阿奎坦 盆地
法国东南部卡马尔 果盆地
阿尤恩区
奥若河
1口井 31口井 1口井 1口井
沙巴苏绿海区
1口井
新西兰塔拉 纳基盆地(海上) 巴西亚马逊盆地
新西兰塔拉 纳基盆地(陆上)
实际地质资料同样证明： ①温度的影响呈指数
关系，时间的影响呈线性 关系，温度的影响是主要 的，时间的影响是第二位 的
②温度和时间的作用 是相互补偿的
一、温度和时间的作用
巴 黎 盆地 下托 尔 统 Ⅱ类干酪根
0
杜阿拉盆地 上白 垩 统 Ⅲ类干酪根
尤英塔盆地 始新统
Ⅰ类干酪根ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
洛杉矶盆地 中新统－上新统 （Philippi，1965）
（新 西兰 ）
50
陆 上塔娜 纳基 盆地 （ 新 西 兰）
卡 马格 盆 地 （ 法 国）
菲 利 皮（1 96 5）
10
0.0 031 0.0 027 苏 绿 海（ 沙 巴 ）
0.00 35 0.0033
0.0029 0.0 025 0.002 3 K-1
20℃ 60℃ 90℃ 120℃
（据J. Connan, 1974）
生油门限（threshold）
温度，℃
50 65 10 0
15 0
随着埋藏深度的增大和温 度的增高，干酪根开始大 量生烃的温度称为干酪根 的成熟温度或生油门限， 这个成熟温度所在的深度
称为成熟点
深 度 ，Km
1 1.3 7
大 量生 油 成 熟 点
2
C
3 A
0.01 0.02 0.03 0.04
饱 和 烃 /总 有 机 碳
40 00
10 0
20 0 0 50 10 0 15 0 0 50 100 15 0
0 50 10 0 15 0
石 油/总 有 机 碳, mg/g C 烃类 非烃 类(胶 质+沥 青 质)
（据B. Tissot, 1984）
一、温度和时间的作用
鄂 尔 多 斯 盆地 （ 上 三 叠 统）
10 20 30 烃/有 机 碳 ， ％
ln t
一、温度和时间的作用 对（3）两边取对数，得：
ln
k0
E RT
ln ln
C0 C
ln t
对于某一固定反应程度(C0/C)或对于相同反应程度的不同反应：
ln t E A 1 E A
RT
TR
温度的倒数（1/T）与时间的对数（lnt）具有线性关系
一、温度和时间的作用
对于相同反应程度的不同的干酪根生烃反应,温度的倒数 （1/T）与时间的对数（lnt）具有线性关系
层位 TOC(%) Tmas(℃) HI(mg/g)
d
1.47 439 406.27
平均活化能 （kj/mol）
260
井号 太阳6
ⅡB
层位 TOC(%) Tmas(℃) HI(mg/g)
d
3.73 445 223.36
平均活化能 （kj/mol）
418
井号
架岭3
Ⅲ
层位 TOC(%) Tmas(℃) HI(mg/g)