石油地质勘探概论 第9章 现代油气成因理论

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1、第九章现代油气成因理论第一节石油和天然气成因概述第二节生成油气的原始物质第三节油气生成条件第四节有机质演化与成烃模式第五节生油层研究第一节石油和天然气成因概述一、无机成因说二、有机成因说一、无机成因说在石油工业发展早期，人们从纯化学角度出发，认为石油是无机成因的，即石油和天然气是在地下深处高温、高压条件下由无机物通过化学反应形成的。无机成因说的主要依据：①在实验室中，无机物可以合成烃类：催化nCO+nH2(CH)nnH2O②火山喷出气体中有甲烷、乙烷等烃类成分。③石油的分布常常与深大断裂有关(断开地壳，作为通道)。无机成因说的主要理论：①宇宙说；②碳

2、化物说；③高温生成说；④岩浆说；⑤蛇纹石化生油说；二、有机成因说主要依据：（1）世界上已经发现的油气田99.9%都分布在沉积岩中。（2）从前寒武纪至第四纪更新世的各时代岩层中都找到了石油。（3）石油灰分与岩石圈相比，大大富集了钒、镍、铜等。煤与石油的灰分在微量元素的组成上具有相似性。（4）从大量油田测试结果都证明石油是在低温条件下生成的。（5）除卟啉外，在石油中还发现了许多生物标志化合物。（6）从现代沉积物和古代沉积岩中检测出了石油中所含的所有烃类。研究表明，在近代沉积物中确实存在着油气生成过程，至今还在进行着，而且生成的油气数量也很可观。有机成因说认为：石油是

3、由地质时期中的生物有机质形成的；在油气有机生成学说中，存在着早期生油说与晚期生油说两种观点：早期成油说、晚期成油说。早期成油说：认为石油烃类是地壳浅处，沉积物成岩作用早期，由沉积岩中的分散有机质在生物化学作用下生成的。晚期成油说：认为石油是有机物质被埋藏后，达到一定深度、一定温度，在热力作用和催化剂作用下，由有机物质转化而来的。第二节生成油气的原始物质一、沉积有机质二、干酪根一、沉积有机质沉积有机质：也叫地质有机质，它是随无机质一起沉积并保存下来的生物残留物质。其中包括：生物的遗体、生物生命过程中的排泄物和分泌物。沉积有机质的类型—腐泥型和腐植型两大类：腐泥型-

4、-指由富含类脂化合物和腐殖型--指主要由富含木质素和蛋白质的藻类等低等植物与水生碳水化合物的高等植物在有氧条生物在缺氧条件下分解和聚合的件下分解、聚合的产物。产物。二、干酪根干酪根（Kerogen）：指沉积岩中所有不溶于碱、非氧化性酸和非极性有机溶剂的分散有机质。1、干酪根的成分和结构干酪根是一种高分子聚合物，没有固定的化学成分，主要由C、H、O和少量S、N组分。据分析，干酪根中，C、H、O的平均含量为：C：76.4%H：6.3%O：11.1%三者共占93.8%。干酪根结构呈三维网状系统，由多个A-微弱演化核被桥键和各种官能团联接而成。B-强烈演化绿河页岩干酪根

5、结构图解(据法B.P.Tissot等，1978)沉积物和沉积岩中有机质的转化(据D.W.Waples,1985修改)干酪根数量与化石燃料最大资源的比较(据B.Durand,1980)2、干酪根的类型和演化干酪根是沉积有机质的主体，干酪根的类型基本上代表了沉积有机质的类型。干酪根类型划分一般有两种方案：化学方法分类、光学方法分类。其中，化学方法较常用。煤岩学家分类光学分类：孢粉学家分类干酪根的分类I型干酪根化学分类：Ⅱ型干酪根Ⅲ型干酪根Ⅰ型演化轨迹1.5Ⅱ型演化轨迹法国石油研究院，根据不同来源的390个1.0干酪根样品的C、H、O元素分析结果，利比子原Ⅲ型演化轨迹

6、用范·克雷维伦C/0.5H埋深增加（D.W.VanKrevelen）Ⅰ型Ⅱ型图解，将干酪根划分Ⅲ型为三种主要类型：I型00.10.20.30.4干酪根、Ⅱ型干酪根、O/C原子比Ⅲ型干酪根。图2-8不同来源干酪根的元素分析图解Ⅰ型：○美国尤英塔盆地绿河页岩；Ⅱ型：▲法国巴黎盆地下托尔页岩；■德国里阿斯期波西多尼希费组；Ⅲ型：*喀麦隆杜阿拉盆地洛格巴巴页岩；＋腐殖煤I型干酪根：★原始氢含量高和氧含量低，H/C原子比介于1.25～1.75，O/C原子比介于0.026～0.12。★以含类脂化合物为主，直链烷烃很多，多环芳香烃及含氧官能团很少。★来自藻类堆积物，也可能是各

7、种有机质被细菌强烈改造，留下原始物质的类脂化合物馏分和细菌的类脂化合物。★生油潜能大，相当于浅层未成熟样品重量的80%。美国尤英塔盆地始新统绿河页岩、我国松辽盆地下白垩统青山口组一段、嫩江组一段等，其干酪根属此类型。Ⅱ型干酪根：★原始氢含量较高，但稍低于I型干酪根，H/C原子比0.65～1.25，O/C原子比0.04～0.13。★来源于海相浮游生物(浮游植物为主)和微生物的混合有机质。★生油潜能中等。法国巴黎盆地侏罗系下托尔统页岩；北非(S)、中东(K)、西加拿大(D)，以及我国东营凹陷下第三系Es3的干酪根均属此类型。Ⅲ型干酪根:▲原始氢含量低和氧含量高，H

8、/C原子比0.46～0.