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《石油地质基础》-8-油气生成93519382

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第八章 油气的生成油气成因理论研究概况生成油气的原始物质促使有机质向油气转化的因素有机质向油气转化的阶段及一般模式生油层研究第一节 油气成因理论研究概况油气生成理论的发展油气的成因是一个长期争论的基本理论问题。由于油气是流体,其产出地与生成地往往不一致,更使油气成因的研究变得复杂和困难。人类在长期寻找、勘探和研究油气的基础上,提出了各种假说。这些假说又在实践中不断受到检验、修正和完善,逐步建立起油气生成的理论。今天的 干酪根热降解成油 的理论,基本能说明油气生成的众多现象,并在勘探实践中取得了显著的成果,这说明现代油气成因理论是基本正确的。一 、 无机成因论石油工业发展早期 , 从纯化学角度出发 , 认为石油是无机成因的 。1、无机成因说的主要论点: 石油是自然界的无机物形成的。这些无机物来源于地球内部的或宇宙中的碳氢元素,经过复杂的化学作用形成了烃类 ——石油。2、无机成因说的主要依据:—— 实验室中,从无机物制得了烃类。如门捷列夫用盐酸加在含锰生铁上获得烃类;—— 天体光谱分析,有碳、氢和烃类;—— 火山喷出气体、岩浆岩的包裹体中含烃;—— 陨石中鉴定出烃类。3、主要代表说 (炭化说、岩浆说、宇宙说 )炭化说 :俄国著名学者门捷列夫 1876年在俄罗斯化学协会上首次提出。——主要内容:地球内部水和重金属碳化物相互作用下,就可以产生碳氢化合物。33 碳化说主张的油气生成过程 :—— 在地球形成时期,由于温度很高,使碳和铁变为液态而互相作用生成碳化铁,由于比重大而深埋地下。—— 由于地面水岩地壳裂缝向下渗透,与碳化铁作用产生碳氢化合物。—— 已生成的碳氢化合物沿缝上升到冷却部分形成石油而储集在空隙岩层中。由于假说的主要生油原始物质是金属碳化物,所以称为碳化说。近年来,随 “ 能源危机 ” 的出现,无机论者力图通过理论的探讨或实际的验证引起石油工业对无机油源的注意,不断抛出新观点。美国 《 石油地质杂志 》 1981年第四卷第 2期上发表了乔治亚大学 道了他们根据实测计算出的无机生油量和可采储量。无机生油的深度为地壳下 100—400公里或更深的地幔上部。对金钢石中石油类化合物包体的计算得出:31亿年间(金钢石结晶时间)1015吨石油类化合物。如果其中仅有 1‰ 进入壳层而后被搜集的话,壳层石油可达 采收率30%计,可采石油储量达 4500亿吨。美国天文学家、科内尔大学教授托马斯 ·戈尔德提出了一个石油成因新理论。戈尔德认为;太阳系里贮量最丰富的元素中,碳元素名列第四,在大行星、小行星、流星和慧星中发现的 合物形式存在。 当原生气旋凝结成太阳及其卫星时,大量 “ 积在星球内部,其中一部分向上渗入多孔岩层中,形成中东那样易于开采的大油田。戈尔德预言,如果继续向地层深处探查,石油贮量将远远超过我们目前的推测量。戈尔德的新理论得到了一些著名科学家的支持和赞同。在美国天然气研究所的支持下,瑞典政府投资 1400万美元,用以寻找瑞典中部锡利盐湖地区的天然气。根据戈尔德的理论,锡延湖是三亿多年前由一颗大陨石撞击形成。陨石撞击可能使这里的花岗岩层断裂,导致天然气上逸,所以该区可能贮藏着丰富的天然气。1988年,在锡利盐湖地区已钻出 6口 15然尚未发现典型的石油和天然气沉积物,但已表明有 “ 痕迹。原苏联地质部预计钻 20口超深井 (8000—15000米 ),其目的是探索无机成因气的真面目。如果事实证明戈德尔是正确的,那么,所有的地质学教科书和地质学辞典将重新修订!二 、 有机成因论随着油气勘探和生油研究不断深入 , 无机成因论逐步为有机成因论所代替 , 油气的有机成因说 ,由于充分考虑了油气的生成和产出的地质 、 地球化学条件 , 深入对比了油气及有机质的组成特征 , 因此 , 更能说明油气的成因 , 为绝大多数石油地质 ,地球化学工作者所接受 。现代研究证明 , 部分天然气则很可能是无机成因的 。在油气生成的机理和时间上 , 亦有 早期生成论 和 晚期生成论 之争 。有机成因论的主要论据—— 世界上 90%以上的石油产于沉积岩区;少量工业油流的岩浆岩、变质岩都与沉积岩毗邻;—— 油气中烃类与生物体中类脂物、沉积有机质在元素组成、化学成分及结构上都存在着相似性和连续性。实验室中模拟地下条件,从多种有机质中获得了烃类。—— 介壳灰岩及其晶洞和泥岩中的砂岩透镜体这些封闭空间中所含的油气,只能来源于沉积岩中有机质;—— 油气中先后鉴定出很多与活生物体有关的生物标志化合物;1、 早期成油论1947年 , 美国石油学会制定了第 43号研究方案 , 由史密斯领导 , 分析了 65个墨西哥湾现代沉积物样品 。 取样深度最大到海底以下 770米 , 使用了有机碳 、 沥青抽提 、 柱色层分离 、 元素 、 分子量测定 、 紫外 、 红外 、 发射光谱 、 放射性碳同位素 ( l)首次在现代沉积物中发现了液态烃,含量为22~ 11700 2)用放射性碳同位素 明它们是现代生成的,最老的年龄只有 3)这些烃类的红外光谱和芳烃分布与墨西哥海湾中新统原油相似。( 4)随着埋藏加深,烃的含量逐渐增高,烃 /沥青抽提物从表层的 至 30英尺深处的 干酪根形成过程示意图研究的结论——“石油在现代正在生成;它是许多生物体中残留烃的天然混合物 ” (史密斯, 1954年)。从那时起,美国人梅赛因、祖别尔、史蒂文汇,苏联人维别尔等,纷纷进行了大量现代沉积物中烃类生成的研究。 1961年,我国在青海湖也组织了类似研究,同样发现湖底淤泥中不但有 有 着埋深加大,烃的含量也略有增高。这个时期的缺陷是 :分析手段简单,气相色谱尚未广泛使用;只研究了现代沉积物中烃的数量,而质量方面的研究不够深入。1956年 , 美国人布雷发现现代沉积物中的正烷烃普遍有明显的 奇数碳优势 , 而原油中则一般无此优势 。此后 , 早期成油论就开始逐渐破产 。第一、在数量方面,现代沉积物中烃的数量太少,不足以形成油藏。现代沉积物中液态烃的含量一般< 100< 2%;而古代生油岩中烃的含量约为它的23倍,烃 /为 13倍。即现代沉积有机质中烃的含量和烃转化率很低,难以靠它们形成工业油气聚集。早期成油说破产的事实证据第二、在质量方面,现代沉积物中的烃,在性质上与石油中的烃差异太大。这表现在:早期成油说破产的事实证据① 现代沉积物中缺少 代沉积物 代沉积物分别为 300 现代沉积物中的正烷烃有明显的奇碳数优势,正脂肪酸具有偶碳数优势,而古代生油岩和原油无此优势。③ 现代沉积物中很难找到苯、二甲苯等轻芳烃,而它们在石油中则是重要分子。④ 现代沉积物的可溶有机质中非烃馏份多;而在原油中则以饱和烃及芳烃馏份占优势。⑤ 现代沉积物经细菌作用后虽能生成少量烃类,但主要是甲烷, 上事实说明: 现代沉积物中所发现的烃 , 与石油烃有着质的区别 。 它们要变到石油中的烃 , 还有很长一段距离的转化路程 。 石油不可能在现代 ,在浅处 , 在沉积早期生成 。早期成油论的破产说明 , 在生油研究中精密的分析手段多么重要 。 史密斯等人正是没有使用气相色谱等先进技术 , 尽管发现了现代沉积物中有液态烃 , 但却没能找出它们与石油质的区别 。 因此 , 两年后布雷等人一经发现正烷烃的奇碳化势 , 早期成油论就破了产 。2、 晚期成油论早在 1964年 , 苏联人拉尔斯卡娅在研究北高索中新生代生油岩时即已发现:生油层埋深> 1200~1500米 、 地温超过 50~ 60℃ 时 , 沥青 A/比值才会明显增大 。1965年,美国人菲利皮研究了文图拉和洛杉机两个盆地中新统生油岩,发现它们分别在 3600米和2400米深处出现烃 /值的明显增大;与此同时,正构、异构和环烷烃的组成也发生了明显变化,逐渐与石油趋于一致。值得注意的是,两个盆地的地温梯度不同:文图拉盆地为 100 米,洛杉矾盆地为 ,烃 /值明显增大的转折点深度也不同(亦即上覆层的厚度和压力不同),但转折点的温度却都是 115℃ 左右。这就证明: 油气的生成主要取决于温度,而上覆层的压力作用并不大 。根据两个盆地的研究结果,菲利皮首次提出了“ 生油层成熟度 ” 的概念和一套判别成熟度的指标,并因此而获得了国际有机地球化学协会的第一个“ 特雷普斯奖 ” (为纪念第一个发现原油中的卟啉的地球化学家而设)。早成说与晚成说的区别:期成油论的意义——提出了生油岩 “ 成熟度 ” 的概念;指出石油的生成需要一定的温度;生油过程有阶段性;从而区分出未成熟生油层与成熟生油层 、 过成熟生气层;并且提出了一套划分成熟度的指标;——预测一个盆地能找到油还是能找到气 , 如是根本没有成熟生油层 , 找油希望甚小;——根据不同演化阶段的生油率 , 更精确地计算生油量 。现代油气生成理论 认为 : 保存在沉积物中的有机质在不断埋深的过程中 , 在 细菌 、 温度 等因素的作用下,经历未成熟、成熟和过成熟等阶段,陆续转化成石油和天然气。第二节 生成油气的原始物质一、沉积有机质及其来源原始来源: 活的有机体及其在生命活动中的代谢产物(分泌物、排泄物)。水生低等生物(尤其是藻类)陆生高等植物浮游动物和高等动物对沉积有机质的贡献 相对很小沉积有机质 :随无机质点一道沉积并保存下来的生物残留物质。生物体的组成(干重 %)植 物 蛋白质 碳水化合物 脂 类 木质素云杉木 1 66 4 29 橡树叶 6 52 5 37 针松叶 8 47 28 17 浮游植物 23 66 11 0 硅 藻 29 63 8 0 石松孢子 8 42 50 0动 物浮游动物 60 22 18 0 挠足类 65 25 10 0 牡 蛎 55 33 12 0 高等无脊椎动物 70 20 10 0 ( 据 1996 )物质 C H S N 4 6 50木质素 63 5 3 7 1 17 22脂类 76 12 12石油 85 13 1 重量 %)( 据 1996 )保存下来的生物有机质平均仅为其原始产量的 右氧化分解生化分解生物吞食有机质的沉积二、影响沉积物有机质丰度的主要因素1、生物产率控制因素包括 : 营养供给、光照强度、温度、水化学性质等—— 具有较高生物产率的环境:浅海、海水上涌区2、保存条件控制因素包括 : 氧化作用强度、有机质的类型、沉积物的堆积速度缺氧带: 溶解氧含量 0.5 (喜氧菌 )海水上涌造成高的生物产率全球现代沉积碳的分布三 、 沉积有机质中的 干酪根( 一 ) 干酪根 ( —— 泛指现代沉积物和古代沉积岩中不溶于一般有机溶剂的沉积有机质 。常温常压下不溶于有机溶剂的固体有机质 ,但在热解或加氢分解产生烃类物质 。岩石中可溶于有机溶剂的部分 —— 沥青( 。(二)元素组成C 为主 , H、 少量 S、 C: H: O: 7: 11: 2成分结构复杂的高分子聚合物。占沉积有机质的 80 。细软粉末,暗棕到黑色。干酪根 是地球上有机质分布最广泛的形式,是煤和液态石油的 1,000倍和非储集岩岩石中分散天然沥青的50倍;干酪根 是最主要的原始成烃物质,但并非原始成烃物质的全部。应该说形成油气的原始物质是沉积有机质,而不仅是干酪根。( 三 ) 结构—— 复杂,环状结构,三维网状系统,由多个核被桥键和官能团连接而成。( 四 ) 类型1、 光学分类透射光下 : 藻质 、 无定形 、 草质 、 木质 、 煤质反射光下 : 腐泥组 、 壳质组 、 镜质组 、 惰质组2、 化学分类由 C、 H、 可分为三类:Ⅰ 型干酪根: 单细胞藻类 ( 海藻 ) 残体组成 , 富含脂类化合物 , H/ O/ 含大量脂肪族烃结构( 链式结构为主 ) , 生成液态石油潜力大 , 油页岩属此类 。 典型腐泥质类型 。 最大转化率 80% 。Ⅲ 型干酪根: 源于富木质素和碳水化合物的高等陆源植物碎屑形成的 , H/ O/ 生油潜力小 ,天然气的主要母质 。 典型腐殖质类型 。 最大转化率30% 。Ⅱ 型干酪根: 介于 Ⅰ 、 Ⅲ 之间 , 过渡型 , 来源于海洋飘浮植物及浮游动物 , 具多环饱和烃结构 。 生油气潜能介于二者之间 。我国陆相盆地统计 (王铁冠 ):—— Ⅰ 型干酪根占 —— Ⅱ 型干酪根占 —— Ⅲ 型干酪根占 第三节 促使有机质向油气转化的因素沉积有机质向油气演化的过程是有机质不断的 去氧 、 加氢 、 富集碳 的过程。原始有机质在陆地表面难以保存 , 大气中的氧自由出入 , 有机质易被氧化破坏。当原始有机质在比较广阔的长期被水 ( 海水或湖水 ) 淹没的低洼地区沉积下来 , 水体起着隔绝空气的作用 , 即使水体含有一定量氧气 , 一部分有机质被氧化而消耗后 , 其他大量有机质仍然能够保存下来并向油气转化。但是 , 这种有利于有机质堆积、保存和转化的地质环境 , 并不是到处都有 , 它们受到区域大地构造和岩相古地理等条件的严格控制。一 、油气生成的地质环境在沉积盆地中 , 沉降幅度迅速被沉积物相应接近补偿 , 若沉降速率远远超过沉积速率 , 水体急剧变深 , 生物死亡后 , 在下沉过程中易遭巨厚水体所含氧气的氧化破坏 ; 反之 , 若沉降速率显著低于沉积速率 , 水体迅速变浅 , 乃至盆地上升为陆 , 沉积物暴露地表 , 有机质易受空气中的氧所氧化 , 也不利于有机质的堆积和保存。 只有在长期持续下沉过程中伴随适当的升降 , 沉降速率与沉积速率相近或前者稍大时 , 才能持久保持还原环境。 在这种条件下 , 不仅可以长期保持适于生物大量繁殖和有机质免遭氧化的有利水体深度 , 保证丰富的原始有机质沉积下来 ; 而且可以造成沉积厚度大、埋藏深度大、地温梯度大 ,生、储层频繁相间广泛接触 ,有助于原始有机质迅速向油气转化并广泛排 烃 的优越环境。1、 大地构造条件—— 根据板块学说, 地壳上板块的边缘活动带、板块内部的裂谷、坳陷以及造山带的前陆盆地、山间盆地等大地构造部位 ,是在地质历史时期中曾经发生长期持续下沉的地区,是地壳上油气资源最主要的分布地区。—— 沉积盆地中处于长期持续稳定下沉的沉积坳陷是含油气盆地内最有利的生油凹陷 ,是因为:1.坳陷中沉积物厚度最大,埋藏深度最大,地温较高;2.坳陷中水体最深,沉积物以细粒为主,是生油岩最发育的地区;3.沉积盆地中的坳陷区下沉快,沉积物补偿快,形成还原环境,有利于沉积有机质的保存和油气转化。—— 盆地的下沉速度与沉积物沉积速度大致相当,持久保持还原环境。在海相环境中 , 一般认为浅海区及三角洲区是最有利于油气生成的古地理区域。在浅海大陆架范围内 , 水深一般不超过 200m, 水体较宁静 , 阳光、温度适宜 , 生物繁盛 , 尤其各种浮游生物异常发育 , 死亡后不需经过太厚的水体即可堆积下来 ; 在三角洲发育部位 , 陆源有机质源源搬运而来 , 加上原地繁殖的海相生物 , 致使沉积物中的有机质含量特别高 , 是极为有利的生油区域 ; 至于海湾及渴湖 , 因有半岛、群岛沙堤或生物礁带与大海相隔 , 携带大量氧气的汹涌波涛难以侵入 , 新的氧气不易补给 , 在这种半闭塞无底流的环境中 , 也对保存有机质有利。2、 岩相古地理条件在浅海区域 , 浮游生物特别发育 , 属于 Ⅱ 型干 酪根 ; 若有陆源有机质加入 , 则可见到 Ⅱ 型与 Ⅲ 型干 酪 根的混合产物。波斯湾盆地的中、新生界 , 西西伯利亚的保罗系、 白垩 系 , 墨西哥湾的中、新生界 ,以及我国四川盆地的志留系、二叠系、三叠系都属于浅海环境的产物。 而在滨海区和深海区 , 不利于有机质保存和油气生成 : 在滨海区海水进退频繁 , 浪潮作用强烈 , 不利于生物繁殖和有机质的堆积保存 ; 深海区生物本来就少 , 死后下沉至海底需经历巨厚水体 ,易遭氧化破坏 , 加上离岸又远 , 陆源有机质需经长途搬运 , 早被淘汰氧化 , 都不利于有机质的堆 积 。大陆深水一半深水湖泊是陆相生油岩发育的区域。一方面湖泊能够汇聚周围河流带来的大量 陆源 有机质 , 增加了湖泊营养和有机质数量 ; 另一方面湖泊有一定深度的稳定水体 , 提供水生生物的繁殖发育条件。尤其在近海地带的深水湖盆更是最有利的生油拗陷 , 因为近海区域地势低洼、沉降较快 , 是陆表水的汇集地带 , 容易长期积水而形成深水湖泊 , 保持安静的还原环境。这种地区气候温暖湿润 , 浮游生物及藻类繁盛 , 而且往往又是河流三角洲的发育地带 , 河水带来大量陆源有机质注人近海湖盆 , 有机质异常丰富 , 以 Ⅰ 型和 Ⅲ 型干 酪根为主。 油气勘探开发实践表明 , 我国许多陆相沉积盆地 , 如晚二叠世的准噶尔盆地、晚三叠世的陕甘宁盆地、早白 垩 世的松辽盆地、早第三纪的渤海湾盆地 , 甚至早第三纪的柴达木盆地都可能属于当时的近海湖盆 , 成为湖相生油的最有利区域。浅水湖泊和沼泽区水体动荡 , 大气中的氧易进入水体 , 不利于有机质的保存 ; 这里的生物以高等植物为主 , 有机质多属 Ⅲ 型干酷根 。 一般认为 , Ⅲ 型干酷根生油潜能差 , 多适于造煤和生成煤型气 、 沼气 , 为天然气的来源 。 不过 , 近年来油气勘探表明 , 煤系地层有机质不仅可以生气 ,而且其中某些显微组分也可以生油 , 如澳大利亚的吉 普 斯兰盆地 、 加拿大的斯科舍盆地 、 我国的吐哈盆地都在煤系地层中找到了石油 。3、 古气候条件古气候条件也直接影响生物的发育。年平均温度高、日照时间长、空气湿度大 , 都能显著增强生物的繁殖能力。所以 , 温暖湿润的气候有利于生物的繁殖和发育 , 是油气生成的有利外界条件之一 。上述各项条件都对形成适于有机质繁殖、堆积、保存的环境产生综合性的影响 , 相互之间有密切联系。其中 大地构造条件根本 , 它控制着岩相古地理及古气候的特征。所以 , 我们在研究任何区域油气生成条件时 , 必须从区域大地构造特征入手。细菌 、 温度 、 时间 、 催化剂 、 放射性 。( 一 ) 细菌包括:喜氧细菌 、 通氧细菌 、 厌氧细菌在隔氧条件下 , 有机质的大分子被分解 , O N 使 C 有机化合物 — 分解 、 聚合 — 稳定干酪根 , 伴有部分甲烷 、 用显著 。二、物理化学条件( 二 ) 温度与时间1、 作用机理两个实验:( 1) 页岩中的不溶有机质 ( 干酪根 ) 烃类产物 ( 低分子烷烃 ) ;( 2) 现代海洋沉积物的干酪根 — 加热 — 挥发性产物 ,液态 、 固态产物结论:( 1) 不溶有机质 — 热力作用 — 烃类;( 2) 随温度增加 , 其产物有规律变化 , 气态产物首先产出;一般情况 , 相同时间 , 温度愈高 , 生成石油愈多 。地温梯度高的沉积盆地,油气资源较丰富。松辽盆地 100m ;加瓦尔油田(中东) 100m — 世界第一大油田。生油门限: 随着埋藏深度的增大,当温度升高到一定数值,有机质开始大量转化成石油的温度,或称成熟温度。达到门限温度的深度叫成熟点。生油窗 : 主要生油期。一般地, 50~ 120℃ 作为石油门限温度范围( 60不同沉积盆地 , 不同层位 , 生油门限温度不同 。 与有机质类型 、 埋藏时间有关 。时间与温度相互补偿 。温度是转化过程的决定作用 。应用:( 1) 研究成熟度 , 确定特定层位的油气保存状态;( 2) 确定有利生油气区范围;( 3) 确定石油生成时间 , 对圈闭评价;温度作用小结:度起决定性作用;有达到门限温度时才有大量油气生成;油存在的深度范围也不同,地温梯度高,油气丰富。间、温度)因而造成了自然界石油分布千差万别。地温梯度=地层温度 - 地面年平均温度 /深度加瓦尔油田 )催化剂催化剂 —— 能 加快化学反应 的进程而本身不参加化学反应的物质 。破坏反应物的原始结构 , 使分子重新分布 , 形成稳定的烃类物质( 1) 粘土矿物 ( 吸附性 ) :蒙脱石比表面大 , 催化能力最强;伊利石次之;高岭石最弱 。( 2) 酵素: 由动植物 , 微生物产生 , 在有机质分解早期有重要意义 。根据已有的实验资料外推,用高活力催化剂在 100℃ 下裂解正十六烷只需要几个月,若用低活力催化剂则需要1000年,而不用催化剂单纯的热解所需时间已超过了地球的年龄。正十六烷热裂解和催化裂解所需要的时间(据 980)第四节 有机质演化与成烃模式一 、 生物化学生气阶段温度 : 10~60℃ 。主要作用因素 : 生物化学作用 ( 细菌 ,酵素 )有机质演化过程 :在还原环境中 , 沉积有机质被部分分解 ,产生 2同时形成更为稳定的干酪根 。主要烃类产物 : 生物化学 甲烷从生物有机质 热催化生油气阶段温度: 60。主要作用因素: 热降解 作用 ( 催化剂 、 温度 )有机质演化过程: 干酪根在热力作用下逐步向油气转化 。 随温度持续增高 , 生油反应的速度和生油量显著增大 , 直至达到生油高峰 。 此后 , 生油量开始明显减少 , 生气量相应迅速增大 。 至约 180℃ 后 , 干酪根的生油潜力枯竭 , 只能生成气态烃类 。右图说明:有机质各组成随深度的变化(据 980)12O; 2 3 4 5沥青质 ; 6 7 8 虚线表示这些组成可能叠置三、热裂解生凝析气阶段产物: 湿气 、 凝析气 、 干酪根残渣温度: 180深: 3500— 4000m(四)深部高温生气阶段温度: 大于 250℃埋深: 6000— 7000定的甲烷 —干气 —碳沥青 —石墨不同盆地演化阶段各异 ——“二次生油”1、有机质向石油转化的过程本质上是有机质在缺氧条件下产生热降解的过程。在这个过程中:——温度起决定性作用;——时间可以补偿温度的不足;——催化剂加速生油的速度;——细菌作用只存在于过程的早期;——其他作用仅占次要地位。转化条件小结:2、油气生成的过程,是有机质逐渐改造演化烃类新生的过程,是上述各因素在漫长的地质时期中综合作用的结果,只是在不同阶段起主导作用的因素不同,任何一个因素要单独完成这样一个极为复杂的过程都是不可能的。常规生油理论的模式小结主要观点: 石油是沉积物中作为有机质主体的干酪根在成岩过程的晚期热降解而生成的。1. 石油生成的温度范围大致在 60~ 150℃ 2. 150~ 180℃ ,液态烃热裂解;3. 石油生成成熟反应为一级动力学反应,温度每升高 10℃ 反应速度增加一倍;4. 温度与时间为互补关系;5. 热变质作用和石墨形成,出现的温度为大于200~ 250℃ 。一般生烃模式第五节 烃源岩及其评价烃源岩: 曾经生成并排出足以形成工业数量油气的岩石 。 (张厚福:能够生成石油和天然气的岩石 。 )• 生油层: 由生油岩组成的地层 。• 生油气层系: 在一定地质时期内具有相同岩性 、 岩相特征的若干生油层与其间非生油层的组合 , 称生油层系 。• 生油区 (油 /气源区 ): 盆地内生油层系分布的区域 。一 、 烃源岩 的岩石类型及特征1、 粘土岩类烃源岩1) 岩类: 泥岩 、 页岩 、 粘土岩2) 特征:—— 颜色较暗 , 以灰色 、 灰黑色 、 灰绿色为主 ( 有机质丰富 ) 。—— 生物化石丰富 , 沉积环境安静 、 缺氧 , 水体稳定 。—— 富含分散状原生 黄铁矿 , 水平层理 。2、 碳酸盐岩类烃源岩1) 岩类:—— 石灰岩 , 生物灰岩 , 泥灰岩 。2) 特征:—— 岩性主要为低能环境下形成的隐晶-粉晶灰岩 。—— 颜色较深 , 多为灰色 、 深灰色 、 褐灰色 。—— 含生物化石丰富 , 含原生黄铁矿 。3、 煤二 、 烃源岩的地球化学指标1 有机质丰度指标1) 总有机碳 : 单位重量的干岩石中有机碳的重量百分数 。 ( 也称残余或剩余有机碳 )。—— 可作为筛选烃源岩和评价生油气能力的指标;—— 粘土岩类的有机碳含量高于碳酸盐岩类 。• 烃源岩的 好的烃源岩: 12) 氯仿沥青 “ A”和总烃含量 ( 仿沥青 “ A”:指岩石中可抽提有机质的含量;总烃含量 :包括沥青 “ A”饱和烃和芳香烃组分含量的总和 。我国陆相中新生代淡水 ;非生油岩 ) 热变指数 ( — 按有机残体 ( 孢粉 、 藻类 ) 的颜色提出热变指数的 5个等级 。—— 石油 、 湿气和凝析气生成阶段的 。3) 干酪根颜色及 H/C— O/干酪根颜色由黄色 H/ O/逐步变小烃源岩小结通常把能够生成油气的岩石,称为烃源岩(或生油气岩),由生油气岩组成的地层为生油气层。生油气层是自然界生成石油和天然气的岩层,在沉积盆地中,油气是从生油气层中生成并运移到具有多孔介质的储集层中储集起来形成油气聚集的。生油岩一般是粒细、色暗、富含有机质和微体生物化石、常含原生分散状黄铁矿、偶见原生油苗。常见的生油层主要包括粘土岩类和碳酸盐岩类。烃源岩小结空间上 —— 在陆相盆地中,深水湖泊相是最有利的生油岩相; 在海相环境中 , 一般认为浅海区及三角洲区是最有利于油气生成的古地理区域 。时间上 —— 生油最有利的时期是沉积旋回中的持续沉降阶段。岩石中足够数量的有机质是形成油气的物质基础,是决定岩石生烃能力的主要因素。通常采用有机质丰度来代表岩石中所含有机质的相对含量,衡量和评价岩石的生烃潜力。其中有机碳含量是最主要的有机质丰度指标,好生油岩都具有较高的有机碳含量,通常将有机碳含量小于 为泥质生油岩的下限。烃源岩小结沉积岩中有机质的丰度和类型是生成油气的物质基础,但是有机质只有达到一定的热演化程度才能开始大量生烃。勘探实践证明,只有在成熟生油岩分布区才有较高的油气勘探成功率。成熟度是表示沉积有机质向石油转化的热演化程度。在沉积岩成岩后生演化过程中,生油岩中的有机质的许多物理、化学性质都发生相应的变化,并且这一过程是不可逆的。镜质体反射率是目前用于评价生油岩成熟度的最有效指标 —— 随有机质热演化成熟度的增加,镜质体反射率逐渐增大。在生物化学生气阶段镜质体反射率低于 在热催化生油气阶段和热裂解生凝析气阶段,反射率从 升到 2%;至深部高温生气阶段反射率继续增加。因此,测定生油岩中镜质体的反射率,可以预测油气的分布。烃源岩小结本章小结一 、 概念现代油气生成理论 沉积有机质 干酪根烃源岩 总有机碳 镜质体反射率二 、 思考题1、 促使有机质向油气转化的主要因素 ?2、 有机质向油气转化的过程及产物 ?3、 烃源岩的岩石类型及其特征 ?4、 表征烃源岩的各类地球化学指标 ?
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