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1、,第六章 烃源岩及初次运移 本章重点： 烃源岩的形成； 烃源岩有机质向油气的转化； 初次运移与油气生成有直接联系，受烃源岩物 理性质的影响较大；因此，初次运移的相态、 动力、距离、方向、时期等问题是研究的内容。,第一节 生成油气的物质基础 有机说的核心是认为石油起源于生物物质， 通过沉积作用保留下来，再转化成油气。 一、生油气母质及其化学组成 1.脂类化合物 包括脂肪、醇类、甾族类及萜烯类化合物 等。化学性质稳定，从元素组成和分子结构都 近似石油，实验证明，通过加氢和去羧基，脂 肪酸可向烃类转化。,2.蛋白质 生物体内重要成分，当充分受到高地温作 用，蛋白质衍生物是一种重要的生油母质，经 过去
2、羧基和去氨基后便可合成烃类。 3.碳水化合物 动、植物体内都含有碳水化合物，实验证 明，碳水化合物被氢还原后可得到烃类。 4.木质素 仅存在高等植物中，可生成天然气。 综上所述，各种生物所含的生物化学组分不同，一般植物主要含碳水化合物、木质素，而动物主要合蛋白质、脂类。,二.沉积有机质的形成 油气转化从生物有机质进入沉积有机质 开始进行； 沉积有机质主要是生物的遗体，此外包 括其生命过程中的排泄物和分泌物； 沉积有机质来源（原地有机质、异地有 机质、 混合有机质、再沉积有机质）,统计表明有机质数量很大，但分布不均衡： 1.不同时代分布不均衡； 2.不同沉积环境分布不同，大陆及边缘海有 机质含量
3、高，大洋沉积物有机质含量贫乏； 3.不同岩性有机质含量不同，泥岩高，碳酸 盐岩中等，砂岩低。,有机质丰度不均衡分布影响因素： (1)生物产率(浅海区、大陆区湿热带高)； (2)原始有机质保存条件（氧化、还原)； (3)沉积、沉降速度（沉积、沉降较快且稳 定有利有机质保存）； (4)沉积物的粒度（粒度越细吸附有机质微 粒越多）。,三.酐酪根 酐酪根是沉积岩中主要的有机质和生 成油气的主要母质。最初用来描述苏格兰 一种油页岩中的不溶有机质，经蒸馏后能 产出似腊质的粘稠石油。亨特(Hunt)等在 研究沉积页岩中，把其中的不溶有机质统 称为酐酪根。,沉积物有机质包括： 有机质不溶于有机溶剂的残余； 有
4、机质不溶于碱性溶液的残余； 以上二者合称为酐酪根。 有机质中部分能溶于有机溶剂的有机物 质，称可溶有机质，也叫做可溶性沥青。,1.酐酪根定义： 酐酪根是沉积物中不溶于碱、非氧化 型酸和有机溶剂的分散有机质(Hunt,1979)。 其成分和结构极为复杂，是一种不均质的 分子量较高的物质，由C、H、O、S、N等 元素组成。结构上为一种带有各种烷基取 代基及其它官能团的结构单元，通过桥键 (主要是C、O或肽键)结合而成的三维分子。,提纯分离： 将岩石粉碎后，先用氯仿抽提，然后用 MAB抽提，除去可溶物质； 盐酸溶解，除去碳酸盐； 氢氟酸溶解除去硅铝酸盐； 用比重液、超生波除去岩石中的黄铁矿 及其它重
5、矿物。,2.成分和结构 (1)化学成分、元 素组成 主要由C、H 、O组成，并含有 少量N、S、P和其 它金属元素。,其中： C，70-90%；H，3-10%；O，3-19%； H/C(原子比)，一般0.4-1.67；O/C 0.03-0.30； N，0.44%；S，0.2%5%； 元素组成与酐酪根类型、成熟度关系明显 以浮游生物为有机质的主要母源，深水 还原环境下的海相或湖相形成的酐酪根富 含氢和氮。,以陆源植物为主要母源的酐酪根和近岸 浅水较氧化环境形成的酐酪根相对贫氢、 氮而富氧。 (2)结构（结构复杂）大致由： 核，可以是单环、或缩合环、芳香环或 脂族环，含硫或含氮的杂环(核间由不同类
6、型 桥键连接成三维主体结构，核表面再连结各种基团)； 桥键，有脂肪族碳键-(CH)n-； 含氧或含硫的官能键，-C-(酮)，,-C-O-(酯)，-O-(醚键)，-S-(硫键)， -S-S-(二硫键)； 官能团，有羟基(-OH)，羧基(-COOH)， 氧甲基(-OCH3)等； 结构间隙中，可截获的各种类型的游离 分子。 主要由以上四类组份组成。,3.类型 (1)化学分类(根据H/C，O/C进行划分)： 型，H/C高(1.5以上)，一般1.25-1.75； O/C低，0.026-0.12；热失重65%； 生烃潜力0.4-0.7；富含类脂物质，主 要由脂族链组成，链状结构较多，富氢、 贫氧，生油潜力
7、高，主要来源于藻类物质。,型，H/C较高，0.651.25；O/C较低， 一般0.040.13；热失重50-80%； 生烃潜力0.30.5；含大量中等长度脂 族链化合物和脂环化合物，生烃潜力较高； 其生油、生气能力取决于靠近、型的 程度而异；来源于浮游生物和微生物的混 合有机质。 分1型、2型两类。,型， H/C低，0.460.93， O/C高，0.050.3；热失重30-50%； 生烃潜力，0.10.2；富含多环芳香 核、含氧基团，脂族链很少，生油潜力小， 是生天然气的主要母源，来源于陆生植物 的木质素、秆维素、芳香丹宁等。,型，H/C很低，0.46， O/C很高0.25热失重30%； 生烃
8、潜力0.2；含大量芳香核、含氧 基团，能生成少量的气，基本不具生油能 力，来源于高度氧化或再沉积的有机质。,(2)据原始有机质分类： 腐泥型()； 腐植腐泥型(1)； 腐泥腐植型(2)； 腐植型； 残余惰质型。,(3)光学分类： 无定形絮质，没有清晰几何边缘，常呈 无定形的片、团和粉末，主要属生油潜力 高、富氢的腐泥组；有贫氢和富氢之分， 富氢无定型，生油潜力高， 贫氢无定型，生油潜力低，乃至不具生油 潜力；主要来源于浮游生物类的低等生物。 藻质型 主要为藻类残体构成，生油潜力高，主 要来源于浮游生物之类的低等动物；,草质型 主要由陆生植物的花粉、孢子、角质 层、叶子表层构成，生油潜力较高，来
9、源 于陆地植物； 木质型 由纤维物质组成，具木质结构，生油 潜力低、生气潜力高，来源于陆地植物；,煤质型 由再沉积有 机质和经过天然 碳化作用的陆生 植物残体构成， 不具生油潜力， 生气潜力低。,1菌解无定形体A，大庆，K，干酪根 2菌解无定形体A，样品同1，反射荧光 3菌解无定形体B，茂名，N，干酪根，透射光 4菌解无定形体B，样品同3，反射荧光 5菌解无定形体c，依兰，E，干酪根，透射光 6菌解无定形体C，样品同5，反射荧光 7菌解无定形体D，辽河，E，干酪根，透射光 8菌解无定形体D，样品同8，反射荧光 9藻类无定形体，桦甸，E，干酪根，透射光 10藻类无定形体，样品同9，反射荧光 11
10、粒状无定形体，百色，N，干酪根，透射光 12粒状无定形体，样品同11，反射荧光 13腐殖无定形体，南宁，N，干酪根，透射光 14腐殖无定形体，样品同13，反射荧光 15降解无定形体，大庆，K，干酪根，透射光 16惰质无定形体及共生的非常细小的腐殖碎屑， 百色，N，干酪根，透射光 17菌解无定形体B强烈的正荧光变化，辽河，E， 干酪根，反射荧光 18富含苗解无定形体B的矿物沥青基质强烈的正 荧光变化，茂名，N，油页岩，反射荧光,(4)按煤岩系组分划分(反射光)： 壳质组 呈暗灰色、低突起，相对富氢； 镜质组 呈灰白色，无或微突起，相对富氧； 惰性组 呈白亮黄色，较高突起，相对富碳。,1叶绿素体，
11、呈非常细小的粒状集合体，茂名上第 三系，腐殖煤，反射荧光 2琥珀树脂体，呈破碎状，抚顺，下第三系，碳质 泥岩，反射荧光 3分解琥珀树脂体，呈非常不均一的荧光，抚顺， 下第三系，碳质泥岩，反射荧光 4，菌解琥珀树脂体，细菌呈很暗的褐色荧光，抚顺， 下第三系，碳质泥岩，反射荧光 5分泌树脂体及共生的渗出沥青质体，百色褐煤， 上第三系，反射荧光， 6荧光质体，百色，油页岩，上第三系，反射荧光 7分泌树脂体，百色，上第三系，腐殖煤 8分泌树脂体，受到氧化，显示同心层状结构，百 色，上第三系，碳质泥岩，反射荧光 9壳屑体，三水，上第三系，灰黑色泥岩，富含介 形虫化石的油页岩，反射荧光 10动物软体，具很
12、强血红色荧光，百色，上第三系， 11动物壳屑体，呈条纹状结构，大庆，白垩系，黑 色泥岩，透射光 12动物壳屑体，大庆白垩系，黑色泥岩，反射荧光,1结构藻类体A，大庆，白垩系，黑色泥岩 2结构藻类体A及沥青质体A，伊克召盟，早第三 系，藻煤 3结构藻类体B(B)斜切面及共生的沥青质体A， 蒲县，藻煤，二叠系 4结构藻类体B，横切面，南海，第三系 5结构藻类体C，黄县，油页岩，下第三系 6结构藻类体D，大庆，白垩系，黑色泥岩 7视域同6，注竟在藻类体中粘结有硅质矿物 8结构藻类体D，大庆，白垩系，黑色泥岩，透 射光，示其中粘有大量硅质矿物 9层状藻类体A，富氢镜质体条带及穿插其中的 渗出沥青质体，
13、浑源石炭系，油页岩，反射荧光 10层状藻类体B、小孢子体及结构藻类体A，辽 河，下第三系，黑色泥岩，反射荧光 11沥青质体A，其中包裹有一些强荧光的有机质， 百色，上第三系，油页岩，反射荧光 12小孢子体，沥青质体B及基质镜质体，平朔， 石炭系，腐殖煤，反射荧光 13角质体，大庆，白垩系，黑色泥岩，透射光， 14. 木栓质体，南海，上第三系，黑色泥岩 15角质体，舒兰，下第三系，腐殖煤，反射荧光，,(5)用热解方法来划分 直接从岩样测出其中的可抽提烃(S1峰)、酐酪根热解 烃(S2峰)和二氧化碳挥发物(S3峰) 氢指数(IH)，热解烃的量与岩石总有机碳 的比值，S2/有机碳； 氧指数(IO)，
14、二氧化碳的量与岩石总有机 碳的比值，S3/有机碳； 有机质类型指数(S2/ S3)，用以划分有机 质类型。,类型 IH(mg/g) IO(mg/g) S2/S3 型 600 40 20 1型 250-600 40-75 10-20 2型 120-250 75-110 5-10 型 120 110 5,第二节 油气生成的地质环境与物、化条件 一、油气生成的地质环境 (一)大地构造条件 有长期稳定下沉的地壳运动背景； 有较快的沉积堆积速度。 (二)岩相古地理条件 有浅海封闭环境或一定深度的湖泊环境； 有足够数量和质量的原始有机质； 有适当的受热或埋藏历史。 (三)古气候条件,二、物理化学条件 沉积
15、有机质的演化成烃作用早期主要 是生物化学作用过程，而晚期酐酪根热演 化成烃主要是物理化学作用过程。而促使 这些过程发生的外因，早期有生物化学作 用，晚期有温度、时间、压力、催化剂及 放射性作用等。,（一）温度和时间 1.作用机理 门限温度：酐酪根大量转化为石油的温度。 门限深度：门限温度所对应的深度(取决于 地温梯度)。 液态窗口：普西(Pusey，1973)提出“液态烃 类石油“存在的温度范围(65.6-148.9)， 温度低，不利于生成大量石油；温度太高， 石油进一步裂解成气态烃。,1一利比亚锡尔特盆地 A100 2一苏门答腊中部 杜里 3一北海、埃科菲斯克 4一阿拉伯湾，加瓦尔 5一阿尔及利亚，哈西-迈萨乌德 6一佛罗利达州，杰伊 7一马拉开波湖，拉马尔 8一苏门答腊中部，米纳斯 9一阿拉斯加，普鲁德霍湾 10一南派斯，27号地区 11一西西伯利亚的气和油 12一洛杉矶 咸尔明顿袖田,据实验，酐酪根热解的过程符合化学动力学原理的 一级反应。 Connan提出：沉积有机质向石油转化作用符合化学动力学定律一级反应。即，凡反应速度只与反应浓度的一次方成正比者，称为一级反应。即在任何瞬间，反应速度仅与当时该物质所存在的浓度有关。 -dCA/dt=KCA （1） 式中
