石油成因理论.pptx

本章提要本章提要油气成因问题是石油地质学的三大核心（油气成因问题是石油地质学的三大核心（油气成因、油气成因、油气藏形成、油气分布规律油气藏形成、油气分布规律）问题之一，是研究）问题之一，是研究油气油气藏形成及分布规律藏形成及分布规律的基础。本章在阐述油气无机生成的基础。本章在阐述油气无机生成与有机生成两大学派的发展概况及新进展后，系统阐与有机生成两大学派的发展概况及新进展后，系统阐述了现代油气成因理论：述了现代油气成因理论：1.1.油气生成的物质基础油气生成的物质基础 2.2.油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件 3.3.有机质演化阶段及成烃模式有机质演化阶段及成烃模式 4.4.天然气的成因类型及其识别天然气的成因类型及其识别 5.5.生油层地质生油层地质地球化学研究与油气源对比地球化学研究与油气源对比石油成因问题是石油地质学中研究的重要问题之一，石油成因问题是石油地质学中研究的重要问题之一，对待这个问题的研究已争论了一个世纪，其原因主要有对待这个问题的研究已争论了一个世纪，其原因主要有四个：四个：l 石油是可以流动的物体，产出地点非同生成地点。石油是可以流动的物体，产出地点非同生成地点。l 石石油油是是成成分分复复杂杂的的有有机机化化合合物物，对对外外界界途途径径的的变变化化较为敏感，它的不同组份可能有不同的生成经历。较为敏感，它的不同组份可能有不同的生成经历。l 对石油与原始母质之间的过渡形式缺乏明确的认识。对石油与原始母质之间的过渡形式缺乏明确的认识。l 解决石油成因问题涉及广泛的地质学科和化学学科。解决石油成因问题涉及广泛的地质学科和化学学科。第一节第一节油气成因理论油气成因理论一石油的无机成因学说一石油的无机成因学说 石石油油的的有有机机成成因因说说盛盛行行于于1919世世纪纪中中叶叶，较较为为有有代代表表性性的的学说有三个：学说有三个：l 碳化说（门捷列夫的学说影响最大碳化说（门捷列夫的学说影响最大1919世纪中期）世纪中期）石石油油是是在在地地下下深深处处的的重重金金属属碳碳化化物物与与下下渗渗的的水水相相互互作作用用所所形形成成的的，经经化化学学反反应应生生成成的的蒸蒸汽汽在在冲冲向向地地壳壳的的过过程程中中冷冷凝凝在在地地层层孔孔隙隙里里，在在有有一一上上覆覆的的非非渗渗透透层层遮遮挡挡时时，可可集集中形成油气藏。中形成油气藏。第一节第一节油气成因理论油气成因理论石油成因石油成因无机无机有机有机l宇宙成因说（索柯洛夫宇宙成因说（索柯洛夫19世纪晚期）世纪晚期）某些天体中发现有碳氢化合物，它们是宇宙中所固有的，在地某些天体中发现有碳氢化合物，它们是宇宙中所固有的，在地球球处于熔融状态时，气圈中就存有碳氢化合物，后来随着地球的处于熔融状态时，气圈中就存有碳氢化合物，后来随着地球的冷却，而被吸附并凝结在地壳的上部，在沿着裂缝溢向地表的过冷却，而被吸附并凝结在地壳的上部，在沿着裂缝溢向地表的过程中，便可以形成油气藏。程中，便可以形成油气藏。l 岩浆说（库德梁采夫岩浆说（库德梁采夫20世纪世纪5070年代）年代）地地壳壳深深处处的的岩岩浆浆中中，存存在在碳碳、氢氢、氧氧、硫硫及及石石油油中中的的其其它它灰灰分分元元素素。在在温温度度高高达达6000600012000C12000C中中，碳碳和和氢氢形形成成甲甲炔炔基基；在在300030004000C4000C时时，可可形形成成亚亚甲甲基基；温温度度依依次次降降低低，可可分分别别形形成成甲甲基基化化合合物物和和甲甲烷烷。同同时时，一一氧氧化化碳碳与与氢氢可可直直接接合合成成烃烃类类化化合合物物。当当地地球球深深处处的的高高温温岩岩浆浆（基基性性岩岩浆浆）离离开开岩岩浆浆源源侵侵入入到到地地壳壳以以致致于于喷喷出出地地表表的的过过程程中中，岩岩浆浆的的温温度度逐逐渐渐降降低低，上上述述化化学学反反应应依依次次发发生生，在在温温度度和和压压力力适适宜宜的的地地带带，生生成成石石油油烃烃类类。但但并并不不否否认认石石油在运移的过程中可以掺入一些生物成因化合物的可能性。油在运移的过程中可以掺入一些生物成因化合物的可能性。第一节第一节油气成因理论油气成因理论斯密特在斯密特在现代沉积物现代沉积物中发中发现了现了烃类烃类，包括液态烃，包括液态烃，得出了石油是在沉积的早得出了石油是在沉积的早期形成的理论，突破了期形成的理论，突破了3040年代特拉斯克关于现年代特拉斯克关于现代沉积物不存在烃类的著代沉积物不存在烃类的著名研究，这是一个飞跃的名研究，这是一个飞跃的突破。为此，斯密特曾获突破。为此，斯密特曾获得了诺贝尔奖。得了诺贝尔奖。19世纪，有机学派提出了一些新的世纪，有机学派提出了一些新的方案，如以低等动物为主的方案，如以低等动物为主的动物说动物说和以藻类为主的和以藻类为主的植物说植物说。也有人主。也有人主张石油与煤同源于高等植物，只是张石油与煤同源于高等植物，只是沉积环境不同而已。沉积环境不同而已。有机学说的最早提出人是有机学说的最早提出人是18世纪苏世纪苏联的罗蒙诺索夫，他认为石油是煤联的罗蒙诺索夫，他认为石油是煤在地下经受在地下经受高温蒸馏的产物高温蒸馏的产物。20世纪的世纪的5060年代，年代，有人提出了有人提出了原生说原生说，认，认为石油起源于生物体中为石油起源于生物体中固有的烃类。据估计海固有的烃类。据估计海洋植物每年可以产生洋植物每年可以产生12106t烃，如有烃，如有0.01%被保存下来，一亿年即被保存下来，一亿年即可满足世界石油储量。可满足世界石油储量。但生物体中的原生烃含但生物体中的原生烃含量太少，更难以富集，量太少，更难以富集，不宜作为生油的主要原不宜作为生油的主要原料。料。19世纪初波东尼认为动植世纪初波东尼认为动植物都能生成石油，也称物都能生成石油，也称动动植物混成说植物混成说。石油有石油有机成因机成因第一节第一节油气成因理论油气成因理论二石油的有机成因说二石油的有机成因说在动植物混成说之后，人们又注意到有利于生油的生物化在动植物混成说之后，人们又注意到有利于生油的生物化学组份，学组份，1932年前苏联的古勃金认为，各种生物化学组份都可年前苏联的古勃金认为，各种生物化学组份都可参与生油。它们来自海洋的动植物残体，也可以是从陆地携带参与生油。它们来自海洋的动植物残体，也可以是从陆地携带入的生物分解产物，含有这些有机物质的淤泥，就是将来生成入的生物分解产物，含有这些有机物质的淤泥，就是将来生成石油的母质。母岩在早期由于细菌作用而产生分散态石油，晚石油的母质。母岩在早期由于细菌作用而产生分散态石油，晚期由于负荷加大，将油水一起挤入多孔的地层中，而油水按比期由于负荷加大，将油水一起挤入多孔的地层中，而油水按比重分开，形成了油藏和气藏。重分开，形成了油藏和气藏。第一节第一节油气成因理论油气成因理论 沉沉积积物物中中的的有有机机质质在在成成岩岩作作用用的的过过程程中中，逐逐渐渐地地转转化化成成为为可可溶溶有有机机溶溶剂剂中中的的沥沥青青与与不不溶溶于于有有机机溶溶剂剂中中的的干干酪酪根根两两大大部分。部分。l 20世世纪纪6060年年代代后后期期，一一些些前前苏苏联联学学者者倾倾向向于于把把沥沥青青视视为为生生成石油的直接源泉。成石油的直接源泉。l20世世纪纪7070年年代代西西欧欧的的一一些些学学者者认认为为干干酪酪根根为为生生油油的的母母质质，而沥青为干酪根热解过程的中间产物。而沥青为干酪根热解过程的中间产物。第一节第一节油气成因理论油气成因理论中间产物中间产物干酪根干酪根沥青沥青生油相的问题生油相的问题，在，在20世纪世纪40年代后，我国老一代石年代后，我国老一代石油地质工作者潘钟祥、黄汲青等力排众议，以中国油油地质工作者潘钟祥、黄汲青等力排众议，以中国油田的实例，雄辩地论证了陆相生油的现实性。从此，田的实例，雄辩地论证了陆相生油的现实性。从此，使唯海相生油论发生了动摇。目前，已很少有人反对使唯海相生油论发生了动摇。目前，已很少有人反对陆相生油了。但还有一种错误的倾向，认为陆相环境陆相生油了。但还有一种错误的倾向，认为陆相环境是腐植型有机质堆积，海相环境是腐泥型有机质堆积。是腐植型有机质堆积，海相环境是腐泥型有机质堆积。第一节第一节油气成因理论油气成因理论生油相生油相海相海相陆相陆相 在在石石油油有有机机形形成成理理论论建建立立之之后后，争争论论的的焦焦点点转转为为石石油油是是成成 岩岩早早期期还是成岩还是成岩晚期晚期生成的。生成的。l20世世纪纪5050年年代代，早早期期成成油油主主张张相相当当活活跃跃,当当时时，斯斯密密特特在在现现代代沉沉积积物物中中发发现现了了烃烃类类，包包括括液液态态烃烃，得得出出了了石石油油是是在在沉沉积积的的早早期期形形成成的的理理论论,突突破破了了30304040年年代代特特拉拉斯斯克克关关于于现现代代沉沉积积物物不不存存在在烃烃类类的的著著名研究名研究,这是一个飞跃的突破。为此，斯密特曾获得了诺贝尔奖。这是一个飞跃的突破。为此，斯密特曾获得了诺贝尔奖。l 因因为为早早期期生生成成的的烃烃与与晚晚期期生生成成的的烃烃无无论论在在数数量量上上或或是是在在质质量量上上均均有有较较大大的的差差别别。最最近近的的一一、二二十十年年来来，菲菲利利比比.蒂蒂索索、阿阿尔尔伯伯莱莱切切特特等等对对生生油油剖剖面面的的详详细细研研究究表表明明，当当母母岩岩埋埋深深到到一一定定的的温温度度和和深深度度时时，有有机机质质才才能能产产生生成成熟熟的的石石油油烃烃。同同时时也也承承认认，在在成成岩岩作作用用的的晚晚期期是是石油的主要生成期，但不排除早期转换所做的准备。石油的主要生成期，但不排除早期转换所做的准备。第一节第一节油气成因理论油气成因理论成油时间成油时间早期早期晚期晚期三三.早期成油说与晚期成油说理论早期成油说与晚期成油说理论1早期成油说早期成油说认为石油烃类是沉积岩中分散有机质在成岩作用早期转变而成认为石油烃类是沉积岩中分散有机质在成岩作用早期转变而成的，是沉积物中的烃经过初步生物化学改造烃简单聚集而成的，这的，是沉积物中的烃经过初步生物化学改造烃简单聚集而成的，这些烃的聚集所需热力、动力条件微弱，时间也不是很长。该学说的些烃的聚集所需热力、动力条件微弱，时间也不是很长。该学说的证据是现代沉积物中发现了烃，证据是现代沉积物中发现了烃，C14分析这些烃与现代沉积同时生成，分析这些烃与现代沉积同时生成，主要论点是生油过程是生物体中烃类物质的聚集和分离。主要论点是生油过程是生物体中烃类物质的聚集和分离。2 2晚期成油学说晚期成油学说20世世纪纪6060年年代代以以后后,一一些些学学者者研研究究表表明明现现代代沉沉积积中中的的烃烃和和古古代代岩岩石石中中的的烃烃在在分分布布和和化化学学结结构构上上有有着着本本质质上上的的差差别别。岩岩石石、原原油油中中烃烃的的含含量量比比生生物物沉沉积积中中烃烃的的含含量量高高很很多多,岩岩石石、原原油油中中高高碳碳数数烃烃具具明明显显奇奇数数碳碳优优势势消消失失的的特特征征；而而生生物物沉沉积积中中高高碳碳数数正正烷烷烃烃则则存存在在明明显显的的奇数碳优势。因此，认为石油是有机质在奇数碳优势。因此，认为石油是有机质在成岩作用的晚期生成的成岩作用的晚期生成的。无无机机成成油油说说学学派派20世世纪纪5050年年代代曾曾发发起起一一次次反反攻攻，但但没没有有动动摇摇有有机机说说理理论论在在这这一一学学说说中中的的地地位位，有有机机起起源源说说不不仅仅有有着着充充分分的的论论据据，而且形成了相当完整的体系，被大多数人所接受。而且形成了相当完整的体系，被大多数人所接受。第一节第一节油气成因理论油气成因理论四四.石油有机成因的证据石油有机成因的证据l世界上已经发现的油气田世界上已经发现的油气田99.9%都分布在沉积岩中。都分布在沉积岩中。l各个时代的地层中都发现了石油（前寒武各个时代的地层中都发现了石油（前寒武第三纪）。第三纪）。l世界上石油的化学成分相似，说明他们的成因可能相同。世界上石油的化学成分相似，说明他们的成因可能相同。l石油中富集的微量元素与岩石圈的相比相差很大。石油中富集的微量元素与岩石圈的相比相差很大。l油藏所在的地层温度较低（油藏所在的地层温度较低（6005020腐殖腐泥型腐殖腐泥型II12506002050520腐泥腐殖型腐泥腐殖型II2120250102025腐殖型腐殖型III120102 第二节第二节 生成油气的物质基础生成油气的物质基础应用应用IH与与Tmax的关系的关系确定生油岩中的有机物类型确定生油岩中的有机物类型l氢指数（氢指数（IH=S2/COT）:表示每克有机碳热解所产表示每克有机碳热解所产生毫克热解烃的量。生毫克热解烃的量。l氧指数（氧指数（IO=S3/COT）lTmax()裂解烃最高裂解烃最高峰值温度：峰值温度：是干酪根的最是干酪根的最高裂解温度，反映干酪根高裂解温度，反映干酪根的成熟度。的成熟度。干酪根干酪根是沉积岩中的生油气是沉积岩中的生油气母质母质第二节第二节 生成油气的物质基础生成油气的物质基础MAB抽提物是抽提物是甲醇甲醇丙酮丙酮苯混合溶剂。苯混合溶剂。一、有利于油气生成的地质环境一、有利于油气生成的地质环境 1.1.大地构造环境大地构造环境 地壳上油气资源分布的主要沉积盆地地壳上油气资源分布的主要沉积盆地l 板块边缘活动板块边缘活动l 板块内部裂谷、坳陷板块内部裂谷、坳陷l 造山带的前陆盆地、山间盆地造山带的前陆盆地、山间盆地利于大量油气生成的盆地特征：利于大量油气生成的盆地特征：l沉降速率沉降速率 沉积数率沉积数率第三节第三节 油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件保持沉积物处于还原环境保持沉积物处于还原环境保持水深不变，利于生物的大量繁殖和死亡后的保存。保持水深不变，利于生物的大量繁殖和死亡后的保存。沉积厚度大，埋藏深度大沉积厚度大，埋藏深度大，地温梯度大。，地温梯度大。生、储、盖组合互层接触，利于有机质的转化与排烃。生、储、盖组合互层接触，利于有机质的转化与排烃。l下降速度快，持续时间长的盆地下降速度快，持续时间长的盆地 一、有利于油气生成的地质环境一、有利于油气生成的地质环境 2 2古地理环境古地理环境l 陆相陆相 半深湖深湖区半深湖深湖区 三角洲相三角洲相l海相海相浅海区的泻湖浅海区的泻湖海湾海湾三角洲地带三角洲地带第三节第三节 油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件 一、有利于油气生成的地质环境一、有利于油气生成的地质环境（古地理环境）（古地理环境）陆相：陆相：半深湖深湖区、三角洲相。半深湖深湖区、三角洲相。深深水水半半深深水水湖湖相相是是陆陆相相生生油油岩岩相相发发育育的的有有利利环环境境，这这里里具具备备有有机机物物质质含含量量丰丰富富，水水流流弱弱，波波浪浪小小的的静静水水沉沉积积，水水底底是是还还原原的的良良好好环环境境，因因此此，具具备备良良好好的的生生油油条条件件。但但处处于于近近海海地地带带的的深深水水湖湖盆盆地带泥岩沉积物对生油更为有利。地带泥岩沉积物对生油更为有利。l 深深水水湖湖盆盆的的共共同同特特征征:是是长长期期稳稳定定沉沉降降的的沉沉积积岩岩系系厚厚度度达达数数千千米。米。l 生生油油气气层层系系发发育育：在在湖湖盆盆长长期期大大幅幅度度沉沉降降过过程程中中，往往往往伴伴随随着着震荡运动，形成多旋回特点。震荡运动，形成多旋回特点。l 湖盆的发育过程湖盆的发育过程 旋旋回回初初期期，是是山山麓麓河河流流相相砂砂泥泥岩岩沉沉积积，伴伴随随盆盆地地下下沉沉，水水体体加加深深，湖湖盆盆扩扩大大，使使得得半半深深水水和和深深水水湖湖相相泥泥岩岩沉沉积积成成为为主主要要生生油油岩岩系系。后后期期，湖湖盆盆沉沉积积速速度度变变小小，湖湖盆盆变变浅浅，沉沉积积了了不不利利于于生生油油的的岩岩系系，最最后后，为为湖湖滨滨沼沼泽泽相相的的炭炭质质页页岩岩沉沉积积，一一次次旋旋回回结结束束。之之后后，有有可可能能开开始始一一次次新新的的沉沉积积旋旋回回，造造成成又又一一次次有有利利生生油油的的深深水湖相沉积。水湖相沉积。第三节第三节 油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件 烃源岩在湖盆中的分布特征烃源岩在湖盆中的分布特征l 烃源岩在地区分布上烃源岩在地区分布上深水湖相是最有利的生油岩相区深水湖相是最有利的生油岩相区l 烃源岩烃源岩在空间上在空间上 湖盆中央的深水地区是生油的最有利地区湖盆中央的深水地区是生油的最有利地区l 在时间上在时间上 生油最生油最有利的时期是沉积旋回中持续沉降阶段有利的时期是沉积旋回中持续沉降阶段 第三节第三节 油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件 海相：海相：浅海区的泻湖、海湾和三角洲地带。浅海区的泻湖、海湾和三角洲地带。浅浅海海相相:浅浅海海相相的的碳碳酸酸盐盐岩岩和和泥泥质质岩岩具具备备很很好好的的生生油油条条件件，它它们们多多处处于于广广海海大大陆陆架架和和潮潮下下带带，处处于于持持续续的的低低能能环环境境，盆盆地地长长期期稳稳定定沉沉降降，气气候候温温暖暖湿湿润润，生生物物繁繁盛盛，水水体体安安静静，氧氧化化还还原原电电位位是是负负值值，水水介介质质属属弱弱碱碱性性，长长期期的的还还原原环环境境使使丰丰富富的的有有机机物物质质得得以以顺顺利利保保存存，并并向向油油气气转转化化。国国外外许许多多碳碳酸酸盐盐岩岩含含油油气气盆盆地地常常出出现现碳碳酸酸盐盐岩岩蒸蒸发发岩岩沉沉降降旋旋回回，开开始始是是深深水水泥泥灰灰岩岩，然然后后过过渡渡到到石石灰灰岩岩，局局部部遭遭受受重重结结晶晶和和白白云云岩岩化化作作用用；有有时时出出现现生生物物礁礁沉沉积积，最最后后，为为原原生生白白云云岩岩、硬硬石石膏膏及及盐盐岩岩等等蒸蒸发发岩。在旋回的初、中期为有利的生油时期。岩。在旋回的初、中期为有利的生油时期。第三节第三节 油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件二、有机质演化成油的作用因素二、有机质演化成油的作用因素促使有机质演化和生成石油过程主要是生物化学和化学过程，涉及的主促使有机质演化和生成石油过程主要是生物化学和化学过程，涉及的主要因素有要因素有细菌、温度、时间和催化剂细菌、温度、时间和催化剂。l细菌细菌由于细菌生存条件的限制，细菌作用主要出现在有机质改造的早由于细菌生存条件的限制，细菌作用主要出现在有机质改造的早期。主要期。主要起到以下作用：起到以下作用：细细菌菌本本身身是是良良好好的的生生油油原原始始材材料料，有有的的细细菌菌可可在在自自身身细细胞胞中中合合成成少少许固态的高分子烃类。许固态的高分子烃类。它它的的作作用用实实质质是是将将有有机机物物中中的的OO、NN、S S、P P等等元元素素分分离离出出来来，使使C C、H H元素富集起来。元素富集起来。它它可可加加速速石石油油烃烃的的转转化化，因因它它的的存存在在增增加加了了石石油油烃烃的的化化学学活活性性，促促进油气运移。进油气运移。通通过过酵酵素素可可使使原原始始生生物物体体中中的的许许多多组组份份被被氧氧化化和和消消化化。当当游游离离氧氧耗耗尽尽，在在有有机机质质附附近近造造成成还还原原环环境境，这这时时厌厌氧氧细细菌菌继继续续和和它它发发生生作作用用。在在通通氧氧的的条条件件下下游游离离产产物物为为H2O、CO2、硫硫酸酸盐盐、铵铵和和磷磷酸酸盐盐离离子子；在在厌厌氧氧条条件件下下主主要要游游离离产产物物为为CH4、CO2、H2S、H2O、铵铵和和磷磷酸酸盐盐离离子子。细细菌菌作作用用是是以以气气态态和和溶溶解解态态移移走走N、S、O和和P等等原原始始的的有有机机质质，在此过程中，在此过程中，C、H相对富集。相对富集。第三节第三节 油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件l 温度温度 地温梯度：地温梯度：深度每增加深度每增加100m100m所增加的温度值，所增加的温度值，单位：单位：/100m/100m，/km/km。人人们们曾曾对对天天然然的的有有机机质质（脂脂肪肪酸酸、氨氨基基酸酸）进进行行加加热热实实验验，得得到到了了烃烃的的产产物物，并并对对沉沉积积物物中中的的不不溶溶有有机机质质做做实实验验，也也得得到到了了烃烃类类产产物物。证证实实了了随随温温度度的的增增高高，产产物物在在数数量量上上相相应应地地增增加加，产产物物中中的的低低分分子子成成分分也也在在逐逐渐渐地地增增多多。在有机质向烃类转化的过程中，温度起到如下作用：在有机质向烃类转化的过程中，温度起到如下作用：促进不溶有机质热降解，生成石油烃。促进不溶有机质热降解，生成石油烃。加加速速化化学学反反应应，增增加加反反应应速速率率，它它的的大大小小决决定定了了生生烃烃的的数数量量。实实验验表表明明，低低温温时时烃烃的的增增长长速速度度是是缓缓慢慢的的，当当达达到到某某一一温温度度时时，烃烃开开始始大大量量的的增增长长，生生油数量开始显著增加。油数量开始显著增加。第三节第三节 油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件 门门限限温温度度（成成熟熟温温度度、熟熟化化温温度度）：生生油油母母质质开开始始大大量量向向石石油烃类转化时的温度。油烃类转化时的温度。门限深度：门限深度：生油母质开始大量向石油烃类转化时的深度。生油母质开始大量向石油烃类转化时的深度。生生油油主主要要阶阶段段的的起起始始温温度度不不低低于于50C50C，终终止止温温度度古古高高于于175C175C，也也可可以以说说地地壳壳中中的的生生油油过过程程仅仅出出现现在在有有限限的的温温度度或或深深度度范范围围。温温度度在在导导致致有有机机质质发发生生热热降降解解生生成成石石油油烃烃过过程程中中起起决决定性的因素。定性的因素。第三节第三节 油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件l 门限温度门限温度l 门限深度门限深度第三节第三节 油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件 （3 3）时间）时间 时时间间本本身身对对有有机机质质向向石石油油转转化化不不能能单单独独起起作作用用，但但与与其其它它因因素素相相配配合合，却却是是不不可可忽忽视视的的因因素素。时时间间与与温温度度是是可可以以互互补补的的，有有机机质质向向石石油油转转化化作作用用符符合合化化学学动动力力学学的的一一级级反反应应，即即反反应应速速度度只只同同反反应应物物浓浓度度的的一一次次方方成成正正比比。据据此此得得出出了了时时温温指指数数（TTITTI），），它是计算有机质成熟效应值的方法之一。它是计算有机质成熟效应值的方法之一。反反应应时时间间与与地地层层的的绝绝对对温温度度呈呈直直线线关关系系，即即反反应应时时间间的的自自然对数与绝对温度成然对数与绝对温度成反比直线关系反比直线关系。第三节第三节 油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件 （4 4）催化剂）催化剂 自自然然条条件件下下的的催催化化剂剂主主要要是是粘粘土土，其其中中蒙蒙脱脱石石的的催催化化能能力力最最强强，高高岭岭土土的的催催化化能能力力最最弱弱。催催化化剂剂的的作作用用主主要要是是一一种种复复杂杂的的自自然然表表面面能能现现象象。被被催催化化剂剂吸吸附附的的各各种种原原子子在在催催化化剂剂原原子子的的激激发发下下变变得得活活跃跃起起来来，而而有有利利于于结结合合成成新新的的化化合合物物。在在有有机机质质生生油油过过程程中中催催化化剂剂可可以以改改变变生生物物体体原原有有的的化化学学结结构构，断断开开C CC C键键和和C CH H键，从而分裂出轻的烃。键，从而分裂出轻的烃。l 蒙脱石的催化能力最强蒙脱石的催化能力最强l 高岭土的催化能力最弱高岭土的催化能力最弱 总总之之，在在有有机机质质生生油油转转化化中中，有有催催化化剂剂的的参参与与可可以以加加快快成成烃烃的的反反应应速速度度，降降低低反反应应所所需需的的活活化化能能，改改造造烃烃的的性性质质。随随着着埋埋藏藏的的加加深深，有有机机质质受受逐逐渐渐增增大大的的温温度度作作用用，同同时时也也受受到到增增大大压压力力的的作作用用，对对压压力力的的作作用用目目前前尚尚缺缺乏乏明明确确的的认认识识，但但普普遍遍认认为为有有机机质质生生油油转转化化中中压压力力无无明明显显和和直直接接的的作作用用，但但压压力力影影响响反反应应系系统统中中的的物物质质相相态态，可可以以说说温温度度决决定定了了生生油油气气的的数数量量，压压力力决决定了生成烃的相态。定了生成烃的相态。第三节第三节 油气生成的地质环境及动力条件油气生成的地质环境及动力条件 生油原始物质有机质是沉积物的一部分，有机质经干酪根生油原始物质有机质是沉积物的一部分，有机质经干酪根演变成石油和天然气是有机质成岩演化过程中附带的自然产物，演变成石油和天然气是有机质成岩演化过程中附带的自然产物，有机质向油气演化的过程受埋藏深度、温度、压力的作用，即有机质向油气演化的过程受埋藏深度、温度、压力的作用，即在有机质演化进程的同时，所得到的烃类产物也是不同的。由在有机质演化进程的同时，所得到的烃类产物也是不同的。由此，可按石油地质的观点将此，可按石油地质的观点将岩石的岩石的成岩和油气生成划分出阶段成岩和油气生成划分出阶段来。岩石的成岩作用分为三个阶段，对应的油气生成阶段分为来。岩石的成岩作用分为三个阶段，对应的油气生成阶段分为四个阶段。四个阶段。第四节第四节 有机质的演化和油气生成的阶段性有机质的演化和油气生成的阶段性生物化学生气阶段生物化学生气阶段热催化生油气阶段热催化生油气阶段热裂解生凝析气阶段热裂解生凝析气阶段高温、高压生气阶段高温、高压生气阶段准变质作用阶段准变质作用阶段成岩作用阶段成岩作用阶段深层作用阶段深层作用阶段未成熟阶段未成熟阶段低成熟阶段低成熟阶段高成熟阶段高成熟阶段过成熟阶段过成熟阶段 1.1.成岩作用阶段（生物化学生气阶段未成熟阶段）成岩作用阶段（生物化学生气阶段未成熟阶段）有有机机质质经经沉沉积积作作用用进进入入了了埋埋藏藏状状态态，是是沉沉积积物物固固结结成成岩岩的的过过程程，生生物物残残体体有有机机质质受受细细菌菌作作用用和和水水解解作作用用，使使原原来来的的脂脂肪肪、蛋蛋白白质质、碳碳水水化化合合物物、木木质质素素、核核酸酸等等生生物物化化学学聚聚合合物物转转化化成成为为分分子子量量较较低低的的脂脂肪肪酸酸、氨氨基基酸酸、糖糖、酚酚等等生生物物化化学学单单体体物物质质,同同时时，部部分分有有机机物物质质被被完完全全分分解解成成COCO2 2、CHCH4 4、NHNH3 3、H H2 2S S、H H2 2O O等等简简单单分分子子。这这些些单单体体物物质质有有些些不不再再反反应应或或成成为为沥沥青青，而而大大部部分分重重新新聚聚合合成成为为一一种种新新的的产产物物，成成为为腐腐植植酸酸、富富啡啡酸酸、腐腐植植素素之之类类的的腐腐植植质质。这这种种高高分分子子聚聚合合物物大大多多不不再再被被细细菌菌用用做做食食物物，而而与与周周围围的的矿矿物物质质络络合合，稳稳定定的的保保存存下下来来，这这些些物物质质就就是是生生油油的的母质母质干酪根干酪根。第四节第四节 有机质的演化和油气生成的阶段性有机质的演化和油气生成的阶段性生物化学生气阶段生物化学生气阶段成岩作用阶段成岩作用阶段未成熟阶段未成熟阶段 作用深度作用深度1000m1000m，不足以使分子发生有意义的热降解。，不足以使分子发生有意义的热降解。温度温度6000m6000m，温温度度200200，以以高高温温、高高压压为为特特征征，有有机机物物和和已已生生成成的的石石油油发发生生强强烈烈的的裂裂解解，由由于于H H的的消消耗耗，干干酪酪根根H/CH/C原原子子比比很很低低，生生油油潜潜力力枯枯竭竭，当当H/C0.45H/C0.45时时，无无液液态态烃烃生生成成；当当H/C0.3H/C0.3时时，接接近近于于甲甲烷烷生生成成的的最最低低限限。该该阶阶段段上上部部可可含含甲甲烷烷族族气气态态同同系系物物；下下部部是是干干气气甲甲烷烷。有有机机质质释释放放出出甲甲烷烷后，本身进一步聚缩，最终将成为石墨。后，本身进一步聚缩，最终将成为石墨。第四节第四节 有机质的演化和油气生成的阶段性有机质的演化和油气生成的阶段性高温、高压生气阶段高温、高压生气阶段准变质作用阶段准变质作用阶段过成熟阶段过成熟阶段第四节第四节 有机质的演化和油气生成的阶段性有机质的演化和油气生成的阶段性第四节第四节 有机质的演化和油气生成的阶段性有机质的演化和油气生成的阶段性以以上上各各阶阶段段是是连连续续过过渡渡的的，相相应应的的反反应应和和产产物物是是可可以以叠叠置置交交错错的的，况况且且生生成成烃烃类类的的有有机机质质类类型型不不同同，实实际际上上不不可可能能用用统统一一的的指指标标作出截然的划分。作出截然的划分。第四节第四节 有机质的演化和油气生成的阶段性有机质的演化和油气生成的阶段性 总总之之，石石油油烃烃的的绝绝大大部部分分是是在在有有机机质质成成熟熟阶阶段段产产生生的的，液液 态态 烃烃 相相 始始 终终 存存 在在 于于 6565150150之之间间，晚晚期期成成油油说说和和干干酪酪根根生生油油说说指指的的就就是是这这个个阶阶段段。蒂蒂索索曾曾指指出出，最最适适合合于于石石油油生生成成的的深深度度为为200020003000m3000m，但但并并不不是是说说2000m2000m以以前前及及3000m3000m以以后后就就不不能能形形成成石石油油。最最适适合合生生成成天天然然气气的的深深度度是是300030004000m4000m，虽虽然然在在较较浅浅的的地方也有相当多的天然气形成。地方也有相当多的天然气形成。第五节第五节 天然气成因类型及特征天然气成因类型及特征一一.天然气的成因类型天然气的成因类型烃类天然气的形成具有广泛性、多源性和多阶段性。烃类天然气的形成具有广泛性、多源性和多阶段性。l无机成因无机成因l有机成因有机成因 按有机质类型分：腐泥型按有机质类型分：腐泥型(油型气油型气)、腐殖型、腐殖型(煤型气煤型气)按热演化阶段分：生物气、热解气、裂解气按热演化阶段分：生物气、热解气、裂解气 按气藏位置分：气顶气、气藏气、按气藏位置分：气顶气、气藏气、溶解气、凝析气溶解气、凝析气按重烃含量分：干气、湿气按重烃含量分：干气、湿气l混合成因混合成因一一.烃类天然气特征烃类天然气特征生物气生物气、油型气、油型气(热解气、裂解气热解气、裂解气)、煤型气、煤型气l生物气生物气 厌厌氧氧细细菌菌对对沉沉积积有有机机质质进进行行生生物物化化学学降降解解所所形形成成的的富富含含甲甲烷烷气体。气体。生物气形成条件生物气形成条件 u 源岩中含有丰富的腐殖型和混合型有机质源岩中含有丰富的腐殖型和混合型有机质u T75T97%。u干燥系数（干燥系数（C1/C2+）在数百以上。）在数百以上。u13C为为10055。第五节第五节 天然气成因类型及特征天然气成因类型及特征一一.烃类天然气特征烃类天然气特征生物气生物气、油型气、油型气(热解气、裂解气热解气、裂解气)、煤型气、煤型气l油型气油型气 指指腐腐泥泥型型（I I、IIIIA A）干干酪酪根根进进入入成成熟熟阶阶段段以以后后所所形形成成的的天天然然气气，包包括括伴伴随随生生油油过过程程形形成成的的湿湿气气、高高成成熟熟和和过过成成熟熟阶阶段段由由于于干干酪酪根和液态烃裂解形成的根和液态烃裂解形成的凝析油凝析油伴生气和裂解干气。伴生气和裂解干气。油型油型气类型气类型 u 原油伴生气（低、中成熟阶段形成的烃类气）原油伴生气（低、中成熟阶段形成的烃类气）u为凝析油伴生气（高成熟阶段形成的烃类气）为凝析油伴生气（高成熟阶段形成的烃类气）油型油型气组成特点气组成特点u重重烃烃含含量量高高，C2+5%，凝凝析析油油C2+达达2025%，原原油油伴伴生生气可高达气可高达4050%。uiC4/nC4比值明显小于比值明显小于1。u13C为为5537。原油伴生气原油伴生气13C为为5545凝析油凝析油13C为为4537第五节第五节 天然气成因类型及特征天然气成因类型及特征一一.烃类天然气特征烃类天然气特征生物气生物气、油型气、油型气(热解气、裂解气热解气、裂解气)、煤型气、煤型气l煤型气煤型气 指煤系有机质指煤系有机质（IIIIB B、IIIIII ）热演化形成的天然气。热演化形成的天然气。煤型煤型气组成特点气组成特点u重烃含量重烃含量C2+20%。u13C为为4225。第五节第五节 天然气成因类型及特征天然气成因类型及特征一概述一概述 1 1概念概念l 生油岩生油岩:产生并足以形成工业性油、气聚集烃类的细粒沉积。产生并足以形成工业性油、气聚集烃类的细粒沉积。l 生生油油岩岩系系:相相同同的的地地质质背背景景下下和和一一定定的的地地史史时时期期中中，形形成成的的生生油岩与非生油岩的岩性组合。油岩与非生油岩的岩性组合。l 含油岩系含油岩系:生油岩系中储集层含油。生油岩系中储集层含油。生生油油岩岩系系形形成成的的油油藏藏称称原原生生油油藏藏。有有的的含含油油岩岩系系并并非非生生油油岩岩系，而形成的油藏称为次生油藏。系，而形成的油藏称为次生油藏。2 2生油岩类型生油岩类型 生生油油岩岩主主要要是是低低能能带带形形成成的的粘粘土土岩岩和和碳碳酸酸盐盐岩岩淤淤泥泥沉沉积积物物质质，它它们们一一般般粒粒细细、色色暗暗，富富含含有有机机质质和和微微体体生生物物化化石石，常常含含原原生生分分散散状黄铁矿。状黄铁矿。l 泥质岩泥质岩 泥泥岩岩、页页岩岩和和粘粘土土岩岩是是在在一一定定深深度度稳稳定定水水体体中中形形成成的的，沉沉积积环环境境安安静静乏乏氧氧，浮浮游游生生物物和和陆陆源源有有机机胶胶体体随随粘粘土土矿矿物物大大量量堆堆积积，得得以以保保存存并并向向油油气气转转化化。所所以以，这这些些细细粒粒的的粘粘土土岩岩类类富富含含有有机机质质及及低低铁铁化合物，颜色多为暗色。化合物，颜色多为暗色。第六节第六节 生油岩研究与油源对比生油岩研究与油源对比l碳酸盐岩碳酸盐岩 以以低低能能环环境境下下形形成成的的富富含含有有机机质质的的石石灰灰岩岩、生生物物灰灰岩岩和和泥泥灰灰岩岩为为主主。它它们们多多呈呈厚厚层层块块状状，水水平平层层理理或或波波状状层层理理发发育育，含含黄黄铁铁矿矿及及生生物物化化石石，偶偶见见原原生生油油苗苗，锤锤击击可可闻闻到到沥沥青青臭臭味味。我我国国四四川川盆盆地地丰丰富富的的天天然然气气资资源源就就是是二二叠叠系系、三三叠叠系系的的石石灰灰岩岩生生成成的的；华华南南地地台台广广泛泛发发育育的的古古生生代代碳碳酸酸盐盐岩岩和和华华北北地地台台震震旦旦亚界、下古生界的许多碳酸盐岩都具有良好的生油条件。亚界、下古生界的许多碳酸盐岩都具有良好的生油条件。二二.生油岩的地球化学指标鉴定生油岩的地球化学指标鉴定 沉沉积积岩岩是是否否能能成成为为生生油油岩岩，鉴鉴别别生生油油岩岩的的好好坏坏要要有有一一个个标标准准，这些标准包括沉积岩中有机物质的这些标准包括沉积岩中有机物质的如下地球化学指标：如下地球化学指标：l 有机质丰富程度有机质丰富程度l 有机质类型有机质类型l 有机质演化程度有机质演化程度第六节第六节 生油岩研究与油源对比生油岩研究与油源对比l有机质的数量（有机质丰度指标）有机质的数量（有机质丰度指标）有机碳（有机碳（TOC/%TOC/%）指岩石种指岩石种残留的有机碳的含量残留的有机碳的含量，以单位重量岩石中有机碳，以单位重量岩石中有机碳的重量百分数表示。的重量百分数表示。剩余有机碳剩余有机碳是生油层内油气逸散后，岩石是生油层内油气逸散后，岩石中残留下来的有机物中碳的含量。是从实验室所侧得的数值，中残留下来的有机物中碳的含量。是从实验室所侧得的数值，固而得名。因生油层内只有很少一部分残留下来的有机物质转固而得名。因生油层内只有很少一部分残留下来的有机物质转化成油气离去，大部分仍残留在生油层中，并且，碳又是有机化成油气离去，大部分仍残留在生油层中，并且，碳又是有机物质中所占比例最大、最稳定的元素，所以，残余有机