第四章 油气生成与烃源岩

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1、第四章油气生成与烃源岩    石油和天然气的性质复杂多变，给石油和天然气成因的研究带来了巨大困难。油气成因争论的焦点是原始物质和成油时间。    无机成因说认为，石油是无机物合成的，著名的学说有碳化物说、宇宙说、岩浆说。作为一种学说，无机学说仍不够成熟，它远离油气地质实际，难以协调实验室和深部无机合成的简单烃类与石油组成复杂性之间的关系。    有机成因说主张油气起源于活的有机体，由地质体中动植物的遗体经过复杂的生物化学、物理化学转化而来。早期成油说认为石油是成岩早期生物体中固有烃类的富集，但研究表明，这些烃类与油藏中石油相比，无论在数量上还是质量上均有较大的差别，成

2、岩早期并非石油形成的主要时期。现代油气成因模式认为油气是有机物质干酪根在成岩晚期经过复杂的物理、化学反应而形成的，是烃类的新生过程。        第一节 油气生成的原始物质         第二节 干酪根热降解成油机理                    第三节 油气生成的地质环境                      第四节 天然气的成因类型                     第五节 烃源岩及其地球化学研究                     第六节 油源对比　第一节 油气生成的原始物质一、油气生成的原始物质的来源   1.生物种类来源   沉积有

3、机质的生物种类来源首先是浮游植物，其次是细菌、高等植物、浮游动物。     2.生化组分来源   对沉积有机质来源提供最多的生化组成是脂类化合物、蛋白质、碳水化合物和木质素。   类脂物质的特征是抗腐力较强，能在各种地质条件下保存起来，其元素组成和分子结构也最接近于石油烃，被认为是生成油气的主要原始物质。二、原始物质的形成   沉积有机质:通过沉积作用进入沉积物中并被埋藏下来的那部分有机质称为沉积有机质。   形成： 氧化成简单的分子生物→死亡 沉积有机质（只占0.8%左右）   分两类：  1.原生的沉积有机质：指通过沉积作用，直接或间接进入沉积物中的有机质。包括：

4、氨基酸、脂肪酸、脂类及木质素。2.新生的沉积有机质：指原生的沉积有机质通过埋藏作用和化学作用重新合成和演化形成的有机化合物。如腐殖酸、干酪根、烃和非烃。古代沉积岩中分散有机质的组成：烃类：岩石中可溶于有机溶剂的有机质。是有机体生化作用的产物。   沥青：可溶于有机溶剂，是烃类和非烃类物质的混合物。可分为油质、胶质及沥青质，是有机质向油气转化的中间产物。   干酪根：不能溶解于有机溶剂的固体分散有机质。三、生油母岩———干酪根   1.概念  干酪根：为沉积岩中所有不溶于非氧化的酸、碱和非极性有机溶剂的分散有机质（1979年，亨特）。 沉积有机质包括：有机溶剂可抽提的沥

5、青；不溶于有机溶剂的干酪根。干酪根是有机碳的最重要形式。它比煤和储集层中石油含量之和还要多上千倍，比非储集层中沥青和其它分散的石油多50倍。在古代沉积岩中，有机质的80～99%是干酪根。   2.形成   六、七十年代，关于干酪根的形成研究日渐完善，日本大石渡良志1976年提出认为干酪根的形成的以下三种途径：       ①不饱和化合物®（氧化聚合）中间产物®（聚合）干酪根   ②碳水化合物、蛋白质®（聚合）腐殖酸®（聚合）干酪根       ③脂肪、碳水化合物、蛋白质®（微生物作用）腐殖酸®（聚合）干酪根   3.性质   从岩石中提纯出来的干酪根呈黑色或褐色粉末，

6、是复杂的有机高分子聚合物。在沉积岩中干酪根呈细微分散状态，有时以局部富集的纹层存在于泥岩中。   4.组成及结构   元素组成：干酪根的元素组成中以C为主。一般分布范围是C：70～90%，H：3～10%，O：3～19%，N：0.4～4%，S：0.2～5%（据Tissot，1984）。干酪根的元素组成跨有很大范围，它的化学成分和结构会因原始物质的类型和演化程度而变化。  结构：干酪根是一个由很多“桥键”交连的“核”组成，在核和桥上带有各种官能团，类脂化合物可被聚集在核间的空隙中的立体大分子。  5.类型  Tissot（1974）根据干酪根的元素分析采用H/C和O/C原

7、子比绘制相关图，即范氏图（VanKrevelen图），将其主要分为三大类。　   Ⅰ型干酪根：称腐泥型，富含脂肪族结构，富氢贫氧，H/C高，一般为1.5～1.7，而O/C低，一般小于0.1，生烃潜力为0.4～0.7。   Ⅱ型干酪根：富含脂肪链及饱和环烷烃，也含有多环芳香烃及杂原子官能团。H/C较高，约1.3～1.5，O/C较低，约0.1～0.2，生烃潜力为0.3～0.5。  Ⅲ型干酪根：称腐殖型。富含多芳香核和含氧基团。H/C低，通常小于1.0，而O/C高，可达0.2～0.3，生烃潜力为0.1～0.2。   国内陆相有机质由于分异性差，不能充分区分