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石油天然气地质-2-5天然气成因类型

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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1石油天然气地质与勘探主讲人:张传河中国石油大学胜利学院2油气成因概述油气生成的原始物质油气生成的地质环境与物理化学条件有机质成烃演化模式天然气的成因类型及特征烃源岩特征与油源对比第二章 石油和天然气的成因《石油天然气地质与勘探》3第三节 油气生成的地质环境与理化条件一、油气生成的地质环境二、促使油气生成的理化条件4第四节 有机质成烃演化模式一、 有机质向油气转化的阶段二、低熟油与煤成油形成理论56一、天然气成因类型概述二、有机成因气三、无机成因气四、非烃类气体成因五、不同成因类型天然气的识别第五节 天然气的成因类型及特征7天然气的形成具有广泛性 、 多源性和多阶性 。天然气:广义上,是指自然形成的、在标准状态下呈气态的单质和化合物。两大类: 有机成因气 、 无机成因气一、天然气成因类型概述无机成因气: 根据来源分:宇宙气、幔源气、岩浆岩气、变质岩气、无机盐类分解气有机成因气:按有机质类型 —— 腐殖型气 、 腐泥型气按热演化阶段 —— 生物气 、 热解气 、 裂解气腐泥型有机质的热解气和裂解气称为 油型气 ;腐殖型有机质 (包括煤 )的热解气和裂解气称为 煤型气天然气成因综合分类(戴金星、徐永昌等, 1997)无机成因气 幔源气、岩浆成因气、放射成因气、变质成因气、无机盐类分解气 成熟度 母质 气的 类型 成因类型 未熟阶段 成熟阶段 高成熟阶段 过成熟阶段 油型气 Ⅰ ~ Ⅱ 原油伴生热解气 裂解凝析气(湿气) 裂解干气 煤型气 有 机 成 因 气 Ⅱ B ~ Ⅲ 腐殖型气 生物化学气 热解气(凝析气) 裂解干气 混合成因气 异源多源混合气、同源多阶混合气 10(一)、有机成因气形成机理• 热解作用 : 温度作用下有机质降解成烃,大分子烃热裂解成更小分子烃。• 生物化学作用 : 主要指产甲烷菌利用二氧化碳、氢、甲酸、醋酸和甲醇等形成甲烷的过程。• 力化学作用 : 构造作用引起的机械能(压力)作用于有机质,直接参与有机质分解的化学键断裂,即力化学作用。二、有机成因气11• 催化作用 : 粘土矿物作为催化剂在有机质成烃演化过程中可加速成烃化学反应速度,并降低了反应的活化能,使有机质在低温阶段形成烃类。• 加氢作用 : 与烃类相比,有机质贫氢富杂原子,通过加氢可形成气态烃;氢主要来源于不饱和环状单元的缩聚作用。12• 脱基团作用 : 脂肪酸脱羧基形成烃类,氨基酸脱氨基和羧基形成烃类• 缩聚作用: 具两个或两个以上官能团的物质相互作用,在形成大分子同时形成小分子气态烃的过程(二)、有机成因气的主要类型★ 依据有机质的类型有机成因气分★ 按热演化阶段分腐泥型气、腐殖型气生物气 、热解气、裂解气腐泥型有机质的热解气和裂解气合称 油型气腐殖型有机质的热解气和裂解气合称 煤型气1415腐泥型生物气腐殖型生物气1. 生物气★ —— 在低温( 98%, 干气 ; 干燥系数 2+ >100或数百以上• 甲烷: 富集轻的碳同位素 12C, δ 13 100‰ ) , 多数在 。• 甲烷: δ 150‰ )。腐殖型生物气 δ D:- 210~- 280‰ ;腐泥型生物气 δ D: 。有热解气混入以及厌氧氧化时,同位素可变重• 气藏埋藏浅 (一般 12000米。干酪根在热演化过程中 , 同时存在放氢的芳香烃缩合作用与加氢的正烷烃歧化作用 。芳香烃缩合作用:低分子菲 缩合稠化 放出核绸合芳香烃 石墨。正烷烃岐化作用:大分子裂解为小分子,加H 最终 6演化 生成低碳数液态烃、气态烃自身芳环聚合成大分子,H/低分子的菲逐渐缩合稠化为多核稠环芳香烃,直到石墨,放出大量氢;加氢的正烷烃歧化作用:氢能用于后者形成 一步裂解为6正烷烃,最终产物是甲烷石油热演化的缩合作用和歧化作用28 在地层条件下,石油及天然气生成后,一直处于地温加热状态下,这种温度使烃类缓慢而持续地向稳定状态改变其分子结构。烃类分子最稳定的异构体是那些带有最低自由能的分子。各种烃类的热稳定性零线代表元素碳和氢的自由能;正烷烃 的自由能随碳数增加而增大,甲烷的自由能最低,因而最稳定; 碳数相同的烃类 的自由能,烯烃 >环烷烃 >正烷烃,烯烃最不稳定; 芳香烃 在低中温 ( 98%, 干气 ;重烃含量低。低演化阶段的 热解气 δ 13C 较重, 重烃含量高。66672、 有机成因 0%,高含 大于 20%)的烃类气藏和 四)、有机和无机成因 同位素组成:有机成因 δ 138‰ 至 ,主频率段在 到 ;无机成因 δ 137‰ 至 ,主频率段在 至 。 中国有机成因二氧化碳;Ⅰ有机成因二氧化碳区国外有机成因二氧化碳; Ⅱ无机成因二氧化碳区中国无机成因二氧化碳;Ⅲ有机与无机成因二氧化碳共存区 外无机成因二氧化碳; Ⅳ有机无机成因二氧化碳混合气区 中国有机和无机成因二氧化碳混合气国外有机和无机成因二氧化碳混合气有机与无机成因二氧化碳鉴别图(据戴金星,1989)
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