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1、第四章第四章 油气生成与演化模式油气生成与演化模式二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化四、油气生成的影响因素四、油气生成的影响因素四、油气生成的影响因素四、油气生成的影响因素五、油气形成演化模式五、油气形成演化模式五、油气形成演化模式五、油气形成演化模式一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法1 烃源岩中分散有机质的热演化研究，一直为石油地质学家和煤岩学家所重视。人们早已注意到随着埋藏深度的增加或地质历史的增长，原油比重和成分变轻原
2、油比重和成分变轻、环环烷烃向链烷烃转化烷烃向链烷烃转化、饱和烃更富集于成熟原油之中饱和烃更富集于成熟原油之中等总的变化趋势。 从油气勘探历史上，油气生成理论既源于油气勘探实际，又有力地促进了油气勘探进程。对石油成因的研究经历了无机成因到有机成因、从有机质早期生油到晚期生油的转变， 其中以Tissot和 Welte（1978）为代表的干酪根热降解成油理论，使石油成因理论的研究发展到一个新的阶段。干酪根的结构十分复杂，在埋藏过程中伴随着一系列化学反应而形成油、气。因此，建立烃源岩有机质的成烃演化模式不仅具有重要的理论意义，而且对指导油气勘指导油气勘探具有重要要实际意义探具有重要要实际意义。 2下托
3、尔组页岩各种有机组分的演化特征图 1、地质剖面统计、地质剖面统计一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法3杜阿拉盆地白垩纪地层中烃类的生成深度和温度关系（P.Albrecht等，1976） 转化率（mg/gCorg)1、地质剖面统计、地质剖面统计4在不同盆地中烃和非烃的生成与埋藏深度的关系在不同盆地中烃和非烃的生成与埋藏深度的关系（TissotTissot等，等，19781978） 1、地质剖面统计、地质剖面统计5热模拟原理：油气形成的热模拟实验技术的应用越来越广泛，其重要的理论依据在于：一是干酪根热降解成烃原理；二是有机质热演化
4、的时间温度补偿原理。通过在实验室内的各种热模拟实验，来模拟地质体中的油气的生成过程，再现有机质在地质体中所经历的物理和化学演化过程，为评价烃源岩的成烃潜力、研究成烃过程与机理、推导成烃模式、动力学规律、资源量的计算提供实验依据和基础资 可以根据实验介质划分为加水热解，无水热解；按照反应环境条件分为密闭热解和开放热解。加水热模拟比无水热模拟更接近实际地层条件，而密闭与开放热模拟同实际烃源岩的生烃环境都存在差异。开放体系下烃源岩产气率实验是指在不同成熟阶段生成的原油和天然气能完全排出体系，产生的天然气完全来源于干酪根，无油裂解气。 2、实验室模拟、实验室模拟61 1 恒温样品室恒温样品室 2 2
5、动密封加压活塞动密封加压活塞 3 3 缸体缸体 4 4 加热炉加热炉5 5 压力传感器压力传感器 6 6 加压柱加压柱 7 7 位移传感器位移传感器 8 8 热电偶热电偶胜利油田油气生成模拟装置胜利油田油气生成模拟装置2、实验室模拟、实验室模拟7大庆石油学院模拟实验装置示意图2、实验室模拟法、实验室模拟法8模拟温度（模拟温度（ ）k-酮酮a-酸酸e-脂脂不同不同不同不同类型类型类型类型干酪干酪干酪干酪根在根在根在根在人工人工人工人工演化演化演化演化过程过程过程过程中含中含中含中含氧基氧基氧基氧基团的团的团的团的变化变化变化变化9吐哈盆地侏罗系煤岩样品热模拟实验的油气产率吐哈盆地侏罗系煤岩样品热
6、模拟实验的油气产率吐哈盆地侏罗系煤岩样品热模拟实验的油气产率吐哈盆地侏罗系煤岩样品热模拟实验的油气产率 102、实验室模拟、实验室模拟表3-1 珠一坳陷典型烃源岩热压模拟实验产烃率数据样品样品温度()烃气(kg/tC)凝析油(kg/tC)轻油(kg/tC)残留油(kg/tC)总油(kg/tC)总产烃(kg/tC)LF13-2-1井WC组I-II1型原样0.000.000.00105.40105.40105.402000.2019.9920.9862.35103.31103.5125034.592.2829.5830.6694.8397.1127519.1365.9039.9837.76143.
7、64162.7730035.21100.9357.3621.26179.56214.7732596.16132.6716.276.03154.98251.13350216.8826.4224.944.1555.51272.39400234.2834.3245.384.6484.34318.63500347.4810.5917.823.9032.32379.79珠一坳陷典型烃源岩热压模拟实验产烃率数据112、实验室模拟、实验室模拟表3-1 珠一坳陷典型烃源岩热压模拟实验产烃率数据样品样品温度()烃气(kg/tC)凝析油(kg/tC)轻油(kg/tC)残留油(kg/tC)总油(kg/tC)总产烃(
8、kg/tC)珠一坳陷典型烃源岩热压模拟实验产烃率数据HZ08-1-1井EP组II2型原样0.000.000.0030.0030.0030.002006.2221.5911.537.4540.5746.7825066.1277.0824.024.59105.69171.8027598.9052.3026.773.9383.00181.91300183.6747.8417.624.1969.65253.32325224.6134.8628.070.5363.46288.07350252.7918.7832.761.2652.80305.59400264.012.5123.491.4227.4329
9、1.43500370.092.599.741.2713.59383.69122、实验室模拟、实验室模拟表3-1 珠一坳陷典型烃源岩热压模拟实验产烃率数据样品样品温度()烃气(kg/tC)凝析油(kg/tC)轻油(kg/tC)残留油(kg/tC)总油(kg/tC)总产烃(kg/tC)珠一坳陷典型烃源岩热压模拟实验产烃率数据HZ08-1-1井EP组III型原样0.000.000.0054.8954.8954.892007.771.7112.3335.1249.1656.9325049.9716.559.7018.2344.4994.4627588.306.299.848.5124.64112.94
10、30095.607.126.581.5315.23110.83325132.255.105.942.8813.91146.16350118.424.457.360.8612.68131.10400186.152.635.710.458.78194.93500302.892.741.370.264.37307.2613第四章第四章 油气生成与演化模式油气生成与演化模式二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化四、油气形成的模式四、油气形成的模式四、油气形成的模式四、油气形成的模式五、油气形成的化学动力学
11、五、油气形成的化学动力学五、油气形成的化学动力学五、油气形成的化学动力学一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法14二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化1 1、元素组成的变化、元素组成的变化2 2、基团结构的变化、基团结构的变化3 3、热失重变化、热失重变化4 4、自由基浓度变化、自由基浓度变化5 5 5 5、镜质体反射率变化、镜质体反射率变化、镜质体反射率变化、镜质体反射率变化6 6 、有机质颜色及荧光性的变化、有机质颜色及荧光性的变化、有机质颜色及荧光性的变化、有机质颜色及荧光性的变化7 7、有机质成熟度与粘土矿物演化的关系、
12、有机质成熟度与粘土矿物演化的关系、有机质成熟度与粘土矿物演化的关系、有机质成熟度与粘土矿物演化的关系151 1 元素组成的变化元素组成的变化干酪根干酪根芳核芳核侧链侧链含杂原子基团含杂原子基团第一阶段：第一阶段：以以O/C比值迅速下降为主，比值迅速下降为主， H/C比值略有降低。比值略有降低。III型干酪根比型干酪根比II、I型下降慢。该阶段相当于成岩作用后期。型下降慢。该阶段相当于成岩作用后期。第二阶段：第二阶段：以以H/C 比值迅速下降为特征，大量氢元素因形比值迅速下降为特征，大量氢元素因形成烃类而排除。成烃类而排除。 1、2、3型干酪根的型干酪根的H/C比值分别从比值分别从1.5、1.2
13、5、 0.8降到降到0.5。 O/C值变化不大。相当于深成阶段。值变化不大。相当于深成阶段。第三阶段：第三阶段：相当于准变质阶段。三类曲线趋于合并，相当于准变质阶段。三类曲线趋于合并，H/C=0.5，含碳量高达，含碳量高达91.693%。从元素组成看，干酪根的热演化是富碳、去氢、脱氧的过程。从元素组成看，干酪根的热演化是富碳、去氢、脱氧的过程。从元素组成看，干酪根的热演化是富碳、去氢、脱氧的过程。从元素组成看，干酪根的热演化是富碳、去氢、脱氧的过程。16成岩成岩作用早期作用早期成岩作用晚期成岩作用晚期准变质作用准变质作用Van KrevelenVan Krevelen图上干酪根从成岩图上干酪根
14、从成岩阶段到准变质阶段演化图阶段到准变质阶段演化图00.50.51122.04.0Ro(%)O/C原子比原子比H/C原子比原子比172 2 2 2 基团结构的变化基团结构的变化基团结构的变化基团结构的变化第一阶段：第一阶段：以以C=O基峰（基峰（1710cm-1）迅速下降为特征。其中尤以）迅速下降为特征。其中尤以酸、酮中的酸、酮中的C=O 减少最快。减少最快。3型干酪根的型干酪根的C=O 下降最明显。下降最明显。而而CH3、CH2基团的峰（基团的峰（2930 cm-1， 2860cm-1 ）仅稍有减少。）仅稍有减少。第二阶段：第二阶段：以以2930 cm-1， 2860cm-1 峰迅速下降低。
15、表明大量的峰迅速下降低。表明大量的CH3、CH2以烃的形式排除。在以烃的形式排除。在930 cm-1 700cm-1范围范围的出现反映芳香环上的的出现反映芳香环上的CH面外弯曲振动。这是芳香核脱面外弯曲振动。这是芳香核脱烷基或环烷烃逐渐芳构化的结果。烷基或环烷烃逐渐芳构化的结果。第三阶段：第三阶段： C=O、 CH3、CH2基团的趋于消失，相当于最后的基团的趋于消失，相当于最后的CH4阶段。此时，耗尽了干酪根中的烷基侧链，仅有芳环上阶段。此时，耗尽了干酪根中的烷基侧链，仅有芳环上C= C基的吸收谱带（基的吸收谱带（ 1610 cm-1 ）突出，）突出， 930 cm-1 700cm-1谱带相对
16、谱带相对增强。它反映了剩余干酪根中芳香结构的不断缩合。增强。它反映了剩余干酪根中芳香结构的不断缩合。18深深度度增增加加酸酸和其它基团和其它基团弱酸或醇弱酸或醇O%C%8016148906101242100- -COOHC=O- -OH-C-O-C-OH（煤级增加）（煤级增加）随煤级增加，镜质组中随煤级增加，镜质组中含氧官能团之间的关系含氧官能团之间的关系主要为芳香结构主要为芳香结构C=CC=C芳香结构芳香结构C-HC-H（面外弯曲）（面外弯曲）C=OC=O2型干酪根红外光谱型干酪根红外光谱随埋深的变化随埋深的变化烷链烷链C-HC-H12345烷链烷链CHCH2 2+CH+CH3 3烷链烷链C
17、HCH3 3波数波数cmcm-1-13000 260018008001400160010001200193 3 3 3 热失重变化热失重变化热失重变化热失重变化热失重变化热失重变化 （TGA）：）： 是是连续测量试样在线性升温连续测量试样在线性升温过程中累积变化的方法，得到的是一条积分曲线。过程中累积变化的方法，得到的是一条积分曲线。微分热失重变化微分热失重变化 （DTG）：）： 是连续测量试样在线性升温是连续测量试样在线性升温过程中失重的速率，得到的是一条微分曲线。过程中失重的速率，得到的是一条微分曲线。干酪根重量干酪根重量 小小大大温度温度20TGADTG三类未成熟的干酪根热失重曲线（三类
18、未成熟的干酪根热失重曲线（R Ro o= =0.50.5）第一阶段：第一阶段：温度低于温度低于350度，失度，失重较小，释放出重较小，释放出的产物主要是的产物主要是H2O和和CO2，此外有，此外有SO2、H2S以及少量的烃类。以及少量的烃类。第二阶段：第二阶段：温度于温度于350450度度范围，这是大量失范围，这是大量失重阶段。其产物主重阶段。其产物主要烃类，少量的要烃类，少量的H2O和和CO2。烃类可区。烃类可区分出烷烃、环烷烃分出烷烃、环烷烃和芳香烃。曲线的和芳香烃。曲线的第一个明显的拐点第一个明显的拐点即为该阶段的开始。即为该阶段的开始。第三阶段：第三阶段：温度大于温度大于450度时失度
19、时失重又减少，曲线平缓，重又减少，曲线平缓，只有只有CH4释放出来。释放出来。失重（失重（WB%）2550750400500300t/oC1型型2型型3型型021降降解解潜潜率率（ % % ）1430m2230m2770m2970m3190m泌泌8080井井I I型生油岩在自然热型生油岩在自然热演化过程中降解潜率的变化演化过程中降解潜率的变化热解温度热解温度OC224 4 自由基浓度变化自由基浓度变化自由基自由基: :是指共价键分子在均裂时，是指共价键分子在均裂时，产生的带有不配对电子的基团。产生的带有不配对电子的基团。煤、沥青、石油及分散有机质煤、沥青、石油及分散有机质中都存在着自由基，使物
20、质具中都存在着自由基，使物质具有顺磁性。电子顺磁共振仪有顺磁性。电子顺磁共振仪（ESRESR）可以测定自由基的浓度。）可以测定自由基的浓度。23链的断裂和自由基的形成链的断裂和自由基的形成短链化合物短链化合物键的热破裂键的热破裂带缩聚芳香环的大分子带缩聚芳香环的大分子不稳定自由基不稳定自由基稳定自由基稳定自由基自由电子不能保存自由电子不能保存自由电子能在整个地质时期保存自由电子能在整个地质时期保存电子离开原位并被稳定下来电子离开原位并被稳定下来可能的结构可能的结构快快 H 24干酪根类型及热演化对干酪根类型及热演化对ESRESR信号的影响信号的影响（电子顺磁共振）（电子顺磁共振）一般认为，不同
21、类型一般认为，不同类型的干酪根和煤的自旋的干酪根和煤的自旋密度随深度的变化的密度随深度的变化的趋势相同：首先随温趋势相同：首先随温度增加而升高，在大度增加而升高，在大约相当约相当Ro=2%的时候的时候达到最大值，随后再达到最大值，随后再度降低。度降低。 自旋密度开始增加与自旋密度开始增加与有机质裂解，芳香核有机质裂解，芳香核上烷基取代基断裂有上烷基取代基断裂有关。讯号随后降低可关。讯号随后降低可能与芳核缩聚的趋势能与芳核缩聚的趋势大于裂解形成自由基大于裂解形成自由基的趋势有关。因此，的趋势有关。因此，自由基的浓度可视为自由基的浓度可视为芳核缩合度的函数芳核缩合度的函数。埋深（埋深（M M）25
22、 5 5 镜质体反射率变化镜质体反射率变化煤岩学中挥发分、固定碳、镜质体反射率的研究早已是煤岩学中挥发分、固定碳、镜质体反射率的研究早已是研究煤变质程度及其划分煤阶的重要参数。研究煤变质程度及其划分煤阶的重要参数。上个世纪上个世纪7070年代，石油地质工作者引进该方法，年代，石油地质工作者引进该方法，通过测定沉积岩里分散有机质中的镜质体颗粒的反通过测定沉积岩里分散有机质中的镜质体颗粒的反射率来确定有机质的热成熟程度。射率来确定有机质的热成熟程度。原因：原因：镜质体颗粒的反射率的镜质体颗粒的反射率的测定不受成分变化的影响。测定不受成分变化的影响。26显微组分中主要组分的反射率变化与煤化程度的关系
23、显微组分中主要组分的反射率变化与煤化程度的关系506040302010挥发物（全煤）挥发物（全煤）0.510.00.21.02.05.00. 050.1镜质体（最小）镜质体（最小）镜质体（最大）镜质体（最大）镜质体镜质体腐殖体腐殖体脂质体脂质体丝质体丝质体RO反射率（油）反射率（油）27松辽盆地白垩系镜质体反射率与地温对比关系松辽盆地白垩系镜质体反射率与地温对比关系286 6 有机质颜色及荧光性的变化有机质颜色及荧光性的变化有机质颜色有机质颜色的研究方法的研究方法研究生物残体：孢粉、花粉、研究生物残体：孢粉、花粉、藻类的颜色藻类的颜色研究干酪根的颜色变化研究干酪根的颜色变化荧光性：用紫外光或蓝
24、光可以激发出脂质组的荧光。荧光性：用紫外光或蓝光可以激发出脂质组的荧光。荧光的产生与芳香结构特别是荧光的产生与芳香结构特别是12环结构的共轭双环结构的共轭双键有关。当发荧光分子聚合度加大时，就会因为吸收键有关。当发荧光分子聚合度加大时，就会因为吸收作用使荧光变弱。作用使荧光变弱。绿色绿色 黄色黄色浅褐色浅褐色红色红色Ro=1.3%时荧光消失时荧光消失29有机质颜色及荧光性的变化有机质颜色及荧光性的变化热变热变指示带指示带孢粉颜色孢粉颜色干酪根颜色干酪根颜色荧光荧光镜质体反镜质体反射率（射率（% %）成熟度成熟度热变指数热变指数（TAITAI）第一带第一带黄色带黄色带黄色、淡黄色黄色、淡黄色黄色
25、黄色强强0.52.02.0准变质准变质307 7 、有机质成熟、有机质成熟度与粘土矿物演度与粘土矿物演化的关系化的关系粘土矿物作为粘土矿物作为催化剂可促进催化剂可促进有机质的转有机质的转化。化。粘土矿物是一粘土矿物是一类含水铝硅酸类含水铝硅酸盐矿物，多具盐矿物，多具层状构造。层状构造。松辽盆地白垩系粘土矿物及有机质演变阶段松辽盆地白垩系粘土矿物及有机质演变阶段成岩阶段早成岩阶段中成岩阶段晚成岩阶段早 期晚 期浅变质阶段埋藏深度（km）砂岩薄片蒙脱石伊利石高绿岭泥石石混合层粘土粘土矿物组合粘土矿物组合浊沸石胶结物生成的烃类镜质体反射率%总烃总烃/有机碳有机碳 mg/g 50100生化甲烷重质原油
26、轻质油和湿气干 气1.52.02.53.03.54.01.00.50.9 1.04.01.9 2.0 0.5蒙蒙脱脱石石伊伊利利石石混混合合层层蒙蒙脱脱石石|绿绿泥泥石石混混合合层层31第四章第四章 油气生成与演化模式油气生成与演化模式二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化四、油气形成的模式四、油气形成的模式四、油气形成的模式四、油气形成的模式五、油气形成的化学动力学五、油气形成的化学动力学五、油气形成的化学动力学五、油气形成的化学动力学一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法一、油气
27、生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法32二、沥青的热演化二、沥青的热演化1 1 沥青和总烃含量的变化沥青和总烃含量的变化2 2 烃类结构的变化烃类结构的变化33下托尔组页岩各种有机组分的演化特征图 34杜阿拉盆地白垩纪地层中烃类的生成与深度和温度关系杜阿拉盆地白垩纪地层中烃类的生成与深度和温度关系AB总氯仿抽提物总氯仿抽提物烃类烃类烃类烃类生油上限生油上限生油下限生油下限重杂原子化合物重杂原子化合物深度（深度（M M）ABmg/g(Corg)050100150400030002000100035环烃（芳香烃和环烷烃）的生成和埋藏深度的关系环烃（芳香烃和环烷烃）的生成和埋藏深度的关系环烃
28、（芳香烃和环烷烃）的生成和埋藏深度的关系环烃（芳香烃和环烷烃）的生成和埋藏深度的关系（Tissot等，1978） 36不同类型干酪根中正构烷烃和支链烷烃的生成与埋深的关系不同类型干酪根中正构烷烃和支链烷烃的生成与埋深的关系（TissotTissot等等19781978） 37环烷烃芳香烃芳香烃正构烷烃正构烷烃在最大生油深度上由三种主要类型干酪根生成的烃类组成在最大生油深度上由三种主要类型干酪根生成的烃类组成在最大生油深度上由三种主要类型干酪根生成的烃类组成在最大生油深度上由三种主要类型干酪根生成的烃类组成 异构烷烃38温度温度深度深度原油的变化范围原油的变化范围美国洛衫叽盆地正构烷烃分布演化图
29、美国洛衫叽盆地正构烷烃分布演化图39下托尔阶页岩中各种烃类演化示意图下托尔阶页岩中各种烃类演化示意图40芳环数芳环数饱饱和和环环数数下托尔阶页岩中烃类结构随深度增加的变化特征下托尔阶页岩中烃类结构随深度增加的变化特征深度增加深度增加41第四章第四章 油气生成与演化模式油气生成与演化模式二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化四、油气生成的影响因素四、油气生成的影响因素四、油气生成的影响因素四、油气生成的影响因素五、油气形成演化模式五、油气形成演化模式五、油气形成演化模式五、油气形成演化模式一、油气生
30、成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法42油气形成的化学动力学油气形成的化学动力学干酪根CO2、H2O等重杂原子化合物B1残碳CO2、H2O等重烃化合物B2残碳CO2、H2O等原油：烃类胶质沥青质Bn-1残碳CO2、H2O等天然气Bn残碳43阿仑尼斯方程（阿仑尼斯方程（Arrhenius equationArrhenius equation）k-反应速率E-活化能A-频率因子R-气体常数T-反应时的绝对温度44物理或化学的弱键物理或化学的弱键羧基和羰基键羧基和羰基键醚键和硫键醚键和硫键饱和环及环上侧链的饱和环及环上侧链的CC键键脂肪链上的
31、脂肪链上的CC键键小小大大甲烷离解能甲烷离解能104 4184J/mol乙烷离解能乙烷离解能83.5 4184J/mol丁烷离解能丁烷离解能82 4184J/mol庚烷离解能庚烷离解能60 4184J/mol主主要要键键的的离离解解能能1 1 干酪根性质的影响干酪根性质的影响45三种干酪根类型的降解作用有关的活化能分布三种干酪根类型的降解作用有关的活化能分布型型干酪根干酪根型型干酪根干酪根型型干酪根干酪根2060 70805040301020608050403010206080504030100.20.30.30.20.200.10.10.1007070Xio频数频数E(4.18 kJ/mol
32、)46胡胡81 刘刘15 文文164 卫卫51 生烃率与活化能分布关系 47代代11628.13m代代1样品成烃活化能分布样品成烃活化能分布女女252905.68m女女2525样品成烃活化能分布样品成烃活化能分布官官9962940.10m官官996996样品成烃活化能分布样品成烃活化能分布沙参沙参13196.29m沙参沙参1 1样品成烃活化能分布样品成烃活化能分布黄黄骅骅孔孔店店组组 、苏苏北北阜阜宁宁组组烃烃源源岩岩成成烃烃活活化化能能分分布布48干酪根的热演化干酪根的热演化+（甲烷）（甲烷）（石墨）（石墨）通过氢的通过氢的重新分配重新分配（岐化作（岐化作用）和裂解用）和裂解作用，干酪作用，
33、干酪根向着两个根向着两个最终方向最终方向演化。演化。H/CH/CH/CH/C49非烃气体含量：少非烃气体含量：少非烃气体含量：多非烃气体含量：多烃类含量：多烃类含量：多烃类含量：少烃类含量：少50含蜡含蜡原油原油天然气天然气正常正常原油原油原始有机质类型与产物关系原始有机质类型与产物关系陆陆源源的的表层蜡表层蜡木质素木质素类脂类脂化合物化合物水水生生的的石油类型石油类型防防止止蒸蒸发发构构造造格格架架作作用用有机质有机质类型类型有机质有机质的来源的来源化学结构和降解产物化学结构和降解产物51干酪根类型干酪根类型未成熟未成熟腐殖体腐殖体-镜质镜质体反射率体反射率凝凝 析析 油油 和和 湿湿 气气
34、 带带未成熟未成熟未成熟未成熟油油油油油油干干 气气 带带2.51.02. 01.50.5根据镜煤反射率确定的油和气带的近似界限根据镜煤反射率确定的油和气带的近似界限型型型型型型生油峰生油峰生油峰生油峰生油峰生油峰52TTI值是值是Lopatine(1971)提出，后经提出，后经Waples(1976，1980)充实的有机质在热演化进程中的时充实的有机质在热演化进程中的时温指数，其温指数，其计算公式如下：计算公式如下： 式中式中 A频率因子；频率因子； E活化能；活化能； R气体常数；气体常数； T地层温度；地层温度； t反应时间；反应时间； n温度区间。温度区间。2 温度和时间的作用温度和时
35、间的作用53镜质体反射率镜质体反射率R Ro o% %无石油无石油干气带干气带无气带无气带t(Ma)时间-温度-成熟度关系图（据Connan和Hunt）0.50.520203.03.01.51.50.80.814414411211284844040606028228222722718018010105005002002004004006006006060150150300300858510010070702020303040405050主要石油和湿气带主要石油和湿气带54一般而言，相同条件时代越老，门限值（一般而言，相同条件时代越老，门限值（T T，H H）越小；地温梯度越高，门限越浅）越小；
36、地温梯度越高，门限越浅几种不同时代生油岩的门限深度，门限温度比较几种不同时代生油岩的门限深度，门限温度比较上第三系上第三系（10Ma)下白垩统下白垩统（150Ma)下第三系下第三系（40Ma)下侏罗统下侏罗统（180Ma)上泥盆统上泥盆统（350Ma)553 压力作用压力作用地层静压力地层静压力的作用的作用沉积物压实沉积物压实水分排除水分排除空隙度降低空隙度降低芳香族稠环芳香族稠环平行排列平行排列（化学变化不明显）（化学变化不明显）一般认为高压对一般认为高压对使得体积增大的使得体积增大的裂解是不利的裂解是不利的有证据表明，当有证据表明，当有异常高压存在时，有异常高压存在时，地温超过地温超过20
37、0200度，度，镜质体反射率达镜质体反射率达2%2%时，仍有液态烃赋存。时，仍有液态烃赋存。可能是高压阻止液态可能是高压阻止液态烃向气态转化的缘故烃向气态转化的缘故。华盛顿湖油田（华盛顿湖油田（6540m）巴尔湖油田（巴尔湖油田（6060m）56不同压力条件下热模拟油正构烷烃含量变化图不同压力条件下热模拟油正构烷烃含量变化图不同压力条件下热模拟油正构烷烃含量变化图不同压力条件下热模拟油正构烷烃含量变化图57小小大大低（温度）低（温度）高高原油原油凝析油凝析油甲烷甲烷低活度低活度热解热解热解热解催化催化正十六烷的裂解正十六烷的裂解125温度温度TOC催化作用催化作用对反应速度的对反应速度的影响与
38、浓度、影响与浓度、温度的影响是温度的影响是不一样的。不一样的。后者并不改变后者并不改变反应机理，催反应机理，催化剂却是通过化剂却是通过改变反应机理改变反应机理来影响反应速来影响反应速度。度。吸附吸附作用作用4 矿物基质的影响矿物基质的影响1010-6-61010-3-310109 93.53.510106 610103 32.02.02.52.53.03.01.51.51 130302002001301301001005005003003003030正十六烷热裂解和酸性催化裂解所正十六烷热裂解和酸性催化裂解所需时间（反应周期）与温度的关系需时间（反应周期）与温度的关系反反应应时时间间（年）（年
39、）高活度高活度58仅有仅有nC20高岭石高岭石蒙脱石蒙脱石石英石英伊利石伊利石方解石方解石吸附作用：吸附作用：由于黏土矿物的吸附由于黏土矿物的吸附使烃类释放变缓。使烃类释放变缓。产物释放曲线产物释放曲线59热热解解物物总总量量的的百百分分比比C C1 1-C-C4 4C C5 5-C-C1010C C1111干酪根干酪根干酪根干酪根+ +蒙脱石蒙脱石干酪根干酪根+ +石英石英干酪根干酪根+ +方解石方解石干酪根干酪根+ +伊利石伊利石干酪根干酪根+ +高岭石高岭石矿物对干酪根热解物成分的影响矿物对干酪根热解物成分的影响0020204040606060第四章第四章 油气生成与演化模式油气生成与演
40、化模式二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化二、干酪根的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化三、沥青的热演化四、油气生成的影响因素四、油气生成的影响因素四、油气生成的影响因素四、油气生成的影响因素五、油气形成演化模式五、油气形成演化模式五、油气形成演化模式五、油气形成演化模式一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法一、油气生成演化的研究方法61油气形成的模式油气形成的模式1 1、干酪根成烃的一般演化模式、干酪根成烃的一般演化模式2 2、不同类型干酪根成烃模式、不同类型干酪根成烃模式62油油气气烃形成的一般模式烃形成的一般模
41、式（深度是示意，它是根据古生代和中生代生油岩门限深度平均值得出）（深度是示意，它是根据古生代和中生代生油岩门限深度平均值得出）63不同类型干酪根生烃模式不同类型干酪根生烃模式64AABB65不同类型干酪根的生烃量不同类型干酪根的生烃量气气凝析油凝析油油油66济阳坳陷沙一段半咸水富藻烃源岩有机质成烃模式济阳坳陷沙一段半咸水富藻烃源岩有机质成烃模式济阳坳陷沙一段半咸水富藻烃源岩有机质成烃模式济阳坳陷沙一段半咸水富藻烃源岩有机质成烃模式 （宋一涛等，（宋一涛等，（宋一涛等，（宋一涛等，2003200320032003）67吐哈盆地木栓质体早期生烃吐哈盆地木栓质体早期生烃东海盆地树脂体早期生烃东海盆地树脂体早期生烃 68板桥凹陷高等植物生板桥凹陷高等植物生源细菌改造早期生烃源细菌改造早期生烃金湖凹陷生物类脂金湖凹陷生物类脂物早期生烃物早期生烃临清坳限富硫大分临清坳限富硫大分子早期生烃子早期生烃69有机质成有机质成烃演化图烃演化图图6-4 碳酸盐岩烃源岩成烃演化模式图（据黄第藩，1998）70 碳酸盐岩生烃演化模式图（程克明等，碳酸盐岩生烃演化模式图（程克明等，碳酸盐岩生烃演化模式图（程克明等，碳酸盐岩生烃演化模式图（程克明等，1996199619961996）71
