绪绪 论论 石油和天然气在现代社会中的地位、近现代油气勘探发展简况石油和天然气在现代社会中的地位、近现代油气勘探发展简况第一章第一章 石油、天然气和油田水的基本特征石油、天然气和油田水的基本特征第第二二章章 石石油油和和天天然然气气成成因因::油油气气生生成成的的原原始始物物质质、、有有机机质质演演化化与与油油气气生生成成、、烃源岩烃源岩第三章第三章 储集层和盖层:砂岩储层、碳酸盐岩储层、其他储层、盖层储集层和盖层:砂岩储层、碳酸盐岩储层、其他储层、盖层第四章第四章 油气运移:初次运移、二次运移油气运移:初次运移、二次运移第五章第五章 油气聚集与油气藏形成:圈闭和油气藏、油气聚集原理、油气藏形成油气聚集与油气藏形成:圈闭和油气藏、油气聚集原理、油气藏形成第六章第六章 油气藏的类型和特征:构造油气藏、地层油气藏、岩性油气藏油气藏的类型和特征:构造油气藏、地层油气藏、岩性油气藏第七章第七章 油气分布规律油气分布规律第八章第八章 油气勘探:区域勘探、圈闭预探、评价勘探、滚动勘探开发油气勘探:区域勘探、圈闭预探、评价勘探、滚动勘探开发第九章第九章 钻井地质:单井地质设计、地质录井、完井资料整理钻井地质:单井地质设计、地质录井、完井资料整理第十章第十章 油气资源与储量:概念、评价方法油气资源与储量:概念、评价方法第二章第二章 石油与天然气成因及生油层石油与天然气成因及生油层一一、油气成因概述、油气成因概述二二、油气生成的原始物质、油气生成的原始物质三三、、有机质的演化与油气生成有机质的演化与油气生成四、四、烃源岩及评价烃源岩及评价 不仅具有理论意义,而且对油气勘探具有 指导作用。
关于油气成因的争论焦点主要集中在以下关于油气成因的争论焦点主要集中在以下几个方面:几个方面: 一、一、油气成因概述油气成因概述1、油气的来源是有机成因的还是无机成因的?2、油气的生成是高温条件还是在低温条件下生成的?3、有机质生成油气的时间,是其演化的早期还是晚期?4、陆相沉积盆地能否生油?煤系地层是否能够生油?生油理论碳化物说有机成因说 宇宙说 岩浆说蛇纹石化生油说高温生成说 俄国著名化学家Д.И.门捷列夫于1876年提出他认为: 地球形成时期温度很高,碳和铁呈液态,互相作用形成碳化铁 Fe+C---FemCnI.碳化物说地球冷却之后,碳化铁保存在地球深处如果地表水沿地壳裂隙向下渗透,与碳化铁作用,生成烃3FemCn+4mH2O→mFe3O4+C3nH8m烃类不断聚集形烃类不断聚集形成油气藏成油气藏烃类沿着裂隙上升烃类沿着裂隙上升地壳岩石中地壳岩石中宇宙之中有许多烃类物质地球呈熔融状态时,烃被包含在它的气圈中II.宇宙说 俄国学者В.Д.索可洛夫于1889年10月3日在莫斯科自然科学研究者协会年会上首次提出的 烃被岩浆吸收,凝结于地壳中而成石油地球冷凝 近年宇航技术和宇宙化学的发展表明,太阳系某些星球,大气的主要成分为甲烷。
IIIIII.岩浆说.岩浆说 1949年10月3日,在发表宇宙说六十周年纪念日的同一讲坛上,前苏联学者H.A.库得梁采夫提出了石油起源岩浆说 石油的生成是同基性岩浆冷却时碳氢化合物石油的生成是同基性岩浆冷却时碳氢化合物的合成有关,高温高压条件下,不饱和碳氢化合的合成有关,高温高压条件下,不饱和碳氢化合物聚合成饱和碳氢化合物岩浆中形成石油的过物聚合成饱和碳氢化合物岩浆中形成石油的过程在不断进行着有机物质来源于石油程在不断进行着有机物质来源于石油 ⅣⅣ.高温生成说.高温生成说150公里的上地幔温度超过15000℃、压力5000MPa,由于FeO及Fe3O4参与H2O、CO2------而成烃类还原切卡留克(Э.Б.Чекалюк,1971) ⅤⅤ.蛇纹石化生油说.蛇纹石化生油说3(Fe,Mg)2·SiO4+7H2O+SiO2+3CO2 ==2Mg3(OH)4·Si2O5+3Fe2O3+C3H6+Q(热)耶兰斯基(Н.Н.Еланскии,1966,1971)提出橄榄石的蛇纹石化作用可以产生烃类: 埋深22~40km的地壳玄武岩层底的橄榄岩同12~22km深处的深水圈层接触产生的蛇纹石化作用。
发生在地壳深坳陷,由于延伸扩张、裂开,水沿萌芽状态的断裂进入橄榄岩发育带,生成烃类又沿着断裂而进入沉积岩无机成因学说认为:无机成因学说认为: 石油是由无机质形成的石油是由无机质形成的(在高(在高温条件下,碳、氢元素或这些元温条件下,碳、氢元素或这些元素的无机化合物通过化学反应合素的无机化合物通过化学反应合成石油)成石油) 认为认为: : 石油是由沉积物当中的有机质,石油是由沉积物当中的有机质,在特定的地质环境中,在各种应力的综合在特定的地质环境中,在各种应力的综合作用下,经历生物化学、热催化、热裂解、作用下,经历生物化学、热催化、热裂解、高温变质等阶段,陆续转化为石油和天然高温变质等阶段,陆续转化为石油和天然气有机成因说有机成因说有机成因说的证据有机成因说的证据 ① ① 世界上已经发现的油气田世界上已经发现的油气田99.9%99.9%都分布在沉积岩中都分布在沉积岩中 ② ② 石油和天然气在地质时代上的分布很不均衡,这与沉积岩中石油和天然气在地质时代上的分布很不均衡,这与沉积岩中有机质的分布状况相吻合有机质的分布状况相吻合 ③ ③ 石油的成份具有相似性,说明它们的成因可能大致相同。
石油的成份具有相似性,说明它们的成因可能大致相同 ④ ④ 石油与煤具有同源性石油与煤具有同源性 ⑤ ⑤ 从大量油田测试结果可知:油层温度很少超过从大量油田测试结果可知:油层温度很少超过100℃100℃,有些,有些深部油层温度最高也就深部油层温度最高也就141℃141℃ ⑥ ⑥ 上新世至更新世地层中发现的工业油藏,表明生成石油并聚上新世至更新世地层中发现的工业油藏,表明生成石油并聚集成油藏所需的时间,大约不到一百万年集成油藏所需的时间,大约不到一百万年 ⑦ ⑦ 研究成果表明,在近代沉积物中确实存在着油气生成过程,研究成果表明,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至今还在进行着,而且生成的油气数量也很可观 实践证明实践证明:绝大多数油气田都分布在沉积:绝大多数油气田都分布在沉积岩中;极少数岩浆岩和变质岩中的油藏也同附岩中;极少数岩浆岩和变质岩中的油藏也同附近生油岩有关,是油气侧向和垂向运移聚集的近生油岩有关,是油气侧向和垂向运移聚集的结果指导世界油气勘探实践的,是现代石油指导世界油气勘探实践的,是现代石油有机生成学说有机生成学说。
又可以分为:又可以分为:早期成油说早期成油说和和晚期成油说晚期成油说两两个分支目前,有机晚期成油说已被石油地质个分支目前,有机晚期成油说已被石油地质学家、地球化学家所接受,能比较可靠地指导学家、地球化学家所接受,能比较可靠地指导油气田勘探油气田勘探所以,这里主要介绍所以,这里主要介绍有机晚期成有机晚期成油说油说的主要论点的主要论点 不能否定油气无机成因理论的科学价值不能否定油气无机成因理论的科学价值随着宇宙化学和地球形成新理论的兴起、板块随着宇宙化学和地球形成新理论的兴起、板块构造理论的发展和应用、同位素地球化学研究构造理论的发展和应用、同位素地球化学研究的深入,为油气无机成因理论提供了一些理论的深入,为油气无机成因理论提供了一些理论依据 还有许多问题尚待进一步深入研究,还有许多问题尚待进一步深入研究,诸如诸如地球深部和宇宙空间烃类的成因及分布、各种地球深部和宇宙空间烃类的成因及分布、各种原始物质(包括有机物与无机物)转化为油气原始物质(包括有机物与无机物)转化为油气的详细机理、不同原始物质生成的石油或天然的详细机理、不同原始物质生成的石油或天然气有哪些特征。
气有哪些特征 ““嫦娥一号嫦娥一号””卫星将用伽卫星将用伽马/马/X X射线谱仪探测月球射线谱仪探测月球上上1414种元素的分布种元素的分布天宫天宫——宇宙空间站宇宙空间站第二章第二章 石油与天然气成因及生油层石油与天然气成因及生油层一一、油气成因概述、油气成因概述二二、油气生成的原始物质、油气生成的原始物质三三、、有机质的演化与油气生成有机质的演化与油气生成四、四、烃源岩及评价烃源岩及评价 有机成因说认为,生物体是生成油气的最初来源,有机成因说认为,生物体是生成油气的最初来源,生物死亡后的残体经沉积作用埋藏于水下的沉积物生物死亡后的残体经沉积作用埋藏于水下的沉积物中,经过一定的生物化学、物理化学变化形成石油中,经过一定的生物化学、物理化学变化形成石油和天然气生成油气的原和天然气生成油气的原始物质是始物质是沉积有机质沉积有机质沉积有机质:沉积有机质:通过沉积作用进通过沉积作用进入沉积物中并被埋藏下来的那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部分有机质称为沉积有机质形成:形成: 氧化成简单的分子氧化成简单的分子 生物生物 死亡死亡 沉积有机质(只占沉积有机质(只占0.8%左右)左右)二、油气生成的原始物质二、油气生成的原始物质包括:包括: 1. 1. 原生的沉积有机质:原生的沉积有机质:指通过沉积作用,指通过沉积作用,直接或间接进入沉积物中的有机质。
包括:直接或间接进入沉积物中的有机质包括:氨基酸、脂肪酸、脂类及木质素氨基酸、脂肪酸、脂类及木质素 2. 2. 新生的沉积有机质:新生的沉积有机质:指原生的沉积有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、干酪演化形成的有机化合物如腐殖酸、干酪根、烃和非烃根、烃和非烃古代沉积岩中分散有机质的组成:古代沉积岩中分散有机质的组成: 烃类:烃类:岩石中可溶于有机溶剂的有机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是有机体生化作用的产物 沥青:沥青:可溶于有机溶剂,是烃类和非可溶于有机溶剂,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沥青质,是有机质向油气转化的中间产物 干酪根:干酪根:不能溶解于有机溶剂的固体不能溶解于有机溶剂的固体分散有机质分散有机质①在海洋或湖盆沉积环境中浮游生物②在一些浅水地区的水底植物③在上述两种情况下,对死亡植物进行再改造的细菌,可被认为是沉积有机质的主要补充来源 沉积有机质的来源沉积有机质的来源低等水生低等水生动、植物动、植物 陆 生 陆 生动、植物动、植物湖泊、三角洲地区细菌、藻类、有细菌、藻类、有孔虫、介形虫、孔虫、介形虫、叶肢介、珊瑚、叶肢介、珊瑚、软体动物等软体动物等沉积有机质的生物种类来源首先是浮游植沉积有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。
物,其次是细菌、高等植物、浮游动物浮游生物浮游生物 2006年年2月中国南极月中国南极考察队首次在南极考察队首次在南极普里兹湾采集到的普里兹湾采集到的底栖生物标本底栖生物标本 深海生物 生成油气的沉积有 生成油气的沉积有机质主要由:机质主要由:沉积有机质的化学成份沉积有机质的化学成份类脂化合物类脂化合物蛋白质蛋白质碳水化合物碳水化合物木质素木质素等生物化学聚合物组成等生物化学聚合物组成脂类(又称类脂)化合物脂类(又称类脂)化合物:: 包括脂肪、高级脂肪酸蜡、醇类、甾 包括脂肪、高级脂肪酸蜡、醇类、甾族化合物以及萜烯类化合物化学性质族化合物以及萜烯类化合物化学性质较稳定,易保存,元素组成和分子结构较稳定,易保存,元素组成和分子结构近似石油;认为它是生成石油的主要原近似石油;认为它是生成石油的主要原始物质 蛋白质:蛋白质: 在生物体的细胞中,除水外,在生物体的细胞中,除水外,80%80%以以上的物质为蛋白质蛋白质约占动物干重的上的物质为蛋白质蛋白质约占动物干重的50%50%,同时它是生物体中含,同时它是生物体中含氮化合物氮化合物的主要的主要成分。
成分碳水化合物碳水化合物:: C Cn n((H H2 2O O))n n 又称醣类,是自然界中分布极广的有机物质,又称醣类,是自然界中分布极广的有机物质,也是一切生物体的重要组成之一几乎所有的动也是一切生物体的重要组成之一几乎所有的动物、植物、微生物体都含有碳水化合物,其中在物、植物、微生物体都含有碳水化合物,其中在植物中含量最多最简单植物中含量最多最简单 葡萄糖(葡萄糖(C C6 6H H1212O O6 6),含),含羟基和醛基(图)淀粉和纤维素属多糖,结构羟基和醛基(图)淀粉和纤维素属多糖,结构复杂木质素木质素:: 木质素具有木质素具有芳香结构芳香结构的特征是植的特征是植物细胞壁的主要成分,性质十分稳定,物细胞壁的主要成分,性质十分稳定,不易水解,但可被氧化成芳香酸和脂不易水解,但可被氧化成芳香酸和脂肪酸有人认为可能是石油中芳香烃肪酸有人认为可能是石油中芳香烃的母质之一也是成煤的重要有机组的母质之一也是成煤的重要有机组分,也有可能形成以甲烷为主的气体分,也有可能形成以甲烷为主的气体沉积有机质大致可以区分为沉积有机质大致可以区分为腐泥型和腐殖型腐泥型和腐殖型两大类。
两大类1 1)腐泥型)腐泥型 系指脂肪族有机质在系指脂肪族有机质在缺氧缺氧条件下分解和聚合作用条件下分解和聚合作用的产物,来自海洋或湖泊环境水下淤泥中的的产物,来自海洋或湖泊环境水下淤泥中的孢子孢子及浮游类生物及浮游类生物,它们可以形成石油、油页岩、藻,它们可以形成石油、油页岩、藻煤和烛煤煤和烛煤2 2)腐殖型)腐殖型 系指泥炭形成的产物,来自 系指泥炭形成的产物,来自有氧有氧条件下沼泽环条件下沼泽环境的境的陆生植物陆生植物,主要可以形成天然气和腐殖煤,,主要可以形成天然气和腐殖煤,在一定条件下也可以生成液态石油在一定条件下也可以生成液态石油沉积有机质的分类沉积有机质的分类 第一,要求有第一,要求有缺氧的水体缺氧的水体,它可以使吸附,它可以使吸附在矿物颗粒表面上的溶解有机质和微粒有机质在矿物颗粒表面上的溶解有机质和微粒有机质被保护而免受生物的消耗;被保护而免受生物的消耗; 第二,要求有机质在水体中滞留时间短,第二,要求有机质在水体中滞留时间短,深度适中的水体深度适中的水体中有机质的堆积条件优于很深中有机质的堆积条件优于很深的水体;的水体; 第三,第三,适度的沉积颗粒的沉积速度适度的沉积颗粒的沉积速度对沉积对沉积有机质的保存有利。
有机质供应量一定,则有有机质的保存有利有机质供应量一定,则有机质在沉积物中的浓度与矿物颗粒的沉积速度机质在沉积物中的浓度与矿物颗粒的沉积速度成反比 沉积有机质的保存条件沉积有机质的保存条件 油气生成的原始物质油气生成的原始物质沉积有机质干酪根概念保存来源成份分类分类概念成份 沉积岩(物)中不溶于非氧化性的酸、沉积岩(物)中不溶于非氧化性的酸、碱和非极性有机溶剂的有机质称为碱和非极性有机溶剂的有机质称为干酪干酪根根((KerogenKerogen)与此对应,岩石中可溶与此对应,岩石中可溶于有机溶剂的部分称为于有机溶剂的部分称为沥青沥青Ø干酪根在热解或加氢分解时产生烃类物干酪根在热解或加氢分解时产生烃类物质Ø干酪根是沉积有机质的主体,约占总有干酪根是沉积有机质的主体,约占总有机质的机质的80-90%80-90%,, 80-95%80-95%的石油烃是由干的石油烃是由干酪根转化而成酪根转化而成干酪根的概念干酪根的概念干酪根分离法干酪根分离法1 1、将生油岩粉碎后,先用氯仿抽提,然后用、将生油岩粉碎后,先用氯仿抽提,然后用M M..A A..B(B(甲醇甲醇——丙酮丙酮- -苯三元溶剂苯三元溶剂) )或或E E..A A..B(B(乙醇、丙酮、苯三元溶乙醇、丙酮、苯三元溶剂剂) )进行抽提,除去可溶有机质。
进行抽提,除去可溶有机质2 2、用盐酸溶解除去岩样中碳酸盐用盐酸溶解除去岩样中碳酸盐氟氢酸溶解除去岩样中硅铝酸,如;氟氢酸溶解除去岩样中硅铝酸,如;4 4、用比重差异原理以重液、超声波除去干酪根中的黄铁矿、用比重差异原理以重液、超声波除去干酪根中的黄铁矿及其它矿物及其它矿物丝质体内蒙古伊敏,K1,煤层, RO.max为0.40%,透射光,180×树皮体,统切面,近等粒状细胞形态山西大同高峰矿,J2,大同组2煤层, RO.max为0.78%,透射光,180× 腐泥组藻质体,光面皱球藻,辽河欢16井,深1950米,泥岩,沙河街组二段×870 干酪根由干酪根由有机质转化而来有机质转化而来,是一种高分子聚合物,,是一种高分子聚合物,没有固定的化学成分,主要由没有固定的化学成分,主要由C C、、H H、、O O和少量和少量S S、、N N组组成,成, 五种元素中五种元素中C C((70-90%70-90%),),H H((3-10%3-10%),),O O((3-3-1919)),,N(0.1-4%),SN(0.1-4%),S(0.2-5%)(0.2-5%) 干酪根的成分及结构干酪根的成分及结构绿河叶岩干酪根结构图绿河叶岩干酪根结构图化学元素组成表化学元素组成表 大量统计资料表明,在近代沉积中,干酪大量统计资料表明,在近代沉积中,干酪根占沉积有机质总量的根占沉积有机质总量的95%以上,在古代生油%以上,在古代生油岩中占岩中占70-90%左右。
许多学者还用各种方法对%左右许多学者还用各种方法对地壳中干酪根总量进行了估算,其结果约为地壳中干酪根总量进行了估算,其结果约为3×1015t,只要有,只要有0.01%的干酪根转化为石油,的干酪根转化为石油,其全球石油储量就可达其全球石油储量就可达3×1011t烃类烃类沥青沥青干酪根干酪根现代沉积物现代沉积物95957817811750017500泥岩泥岩5005006006002010020100碳酸岩盐碳酸岩盐34034040040021002100沉积有机质中各组分的平均含量沉积有机质中各组分的平均含量(mg/l)(mg/l) 不溶于非极性有机溶剂的干酪根,是沉积有机质的主体,不溶于非极性有机溶剂的干酪根,是沉积有机质的主体,约占总有机质的约占总有机质的80-90%,亨特%,亨特(1979)认为认为80-95%的石油烃的石油烃是由干酪根转化而成;杜朗是由干酪根转化而成;杜朗(B..Durand,,1980)估计在沉估计在沉积岩中,干酪根总量约比化石燃料资源总量大积岩中,干酪根总量约比化石燃料资源总量大1000倍,所倍,所以,人们日益认识到研究干酪根的重要性以,人们日益认识到研究干酪根的重要性。
干酪根的分类干酪根的分类干酪根分类光学分类化学分类透射光分类反射光分类藻质体无定形草质体木质煤质腐泥组壳质组镜质组惰质组I型AⅡ型BⅢ型Bü藻质和无定形组分藻质和无定形组分:均来源于海、湖水生浮游生物 ,前者可识别出藻类形态,后者呈多孔状、非晶质、无结构、无定形的云雾状,没有清晰的轮廓;ü草质组分草质组分:由孢子、花粉、角质层、叶子表皮和植物细胞构造所组成,大部分来源于陆地;ü木质组分木质组分:呈易辩认的长形木质构造的纤维状物质,来源于陆地高等植物;ü煤质组分煤质组分是陆地天然碳化的植物物质与再沉积的碳化物质☆随着埋藏深度的加大,地温升高,上述组分的生油气潜能按藻质-无定形→草质→木质→煤质顺序依次减小 孢粉学家孢粉学家————透射光方法透射光方法藻质体无定形草质组份生油潜力生油潜力:藻质:藻质-无定形无定形→草质草质→木质木质→煤质煤质ü腐泥组腐泥组:包括无定形体和藻质体,其中无定形体为絮状或团块状、薄膜状;ü壳质组壳质组:呈暗灰色,富含氢,由孢子、角质、树脂、蜡组成,包括孢粉体、角质体、树脂体、木栓质体等;ü镜质组镜质组:呈灰白色,富含氧,具镜煤(Vitrain)特征,由同泥炭成因有关的腐殖质组成,包括结构镜质体和无结构镜质体;ü惰质组惰质组:呈黄白色,富含碳,包括碎质体、菌质体、丝质体、半丝质体,在碳化过程中,属不活泼成分。
以上四组的反射率依次增大,生油潜能依次降低 煤岩学家煤岩学家煤岩学家煤岩学家————————反射光方法反射光方法反射光方法反射光方法腐泥组镜质组壳质组干酪根类型及其演化图解 Tissot((1974))根据干酪根的元素分析结果,采用采用 H/C 和和 O/C 原子原子比绘制相关图,即范氏比绘制相关图,即范氏图(图(Van Krevelen 图),图),将其主要分为三大类将其主要分为三大类 随着埋藏深度加大和温度升高(成熟作用增强),每种类型有机质都沿着一定轨迹演化化学分类化学分类A:I型干酪根B:Ⅱ型干酪根 C:Ⅲ型干酪根A A::I I型干酪根型干酪根Ø氢含量高、氧含量低氢含量高、氧含量低,,H/CH/C原子比介于原子比介于1.25-1.751.25-1.75,,O/CO/C原子比介于原子比介于0.026-0.12 0.026-0.12 以含类脂化合物以含类脂化合物为主,为主,直链烷烃直链烷烃很多,但多环芳香烃及含氧官能很多,但多环芳香烃及含氧官能团很少Ø来自来自藻类藻类堆积物,或各种有机质被细菌强烈改造,堆积物,或各种有机质被细菌强烈改造,留下原始物质的类脂化留下原始物质的类脂化 合物馏分和细菌的类脂合物馏分和细菌的类脂 化合物,腐泥型。
化合物,腐泥型Ø生油气潜能大生油气潜能大 B B::ⅡⅡ型干酪根型干酪根Ø原始氢含量较高原始氢含量较高,但稍低于,但稍低于I I型干酪根,型干酪根,H/CH/C原子比原子比0.65-1.250.65-1.25,,O/CO/C原子比原子比0.04-0.130.04-0.13属高度饱和的多环碳骨架,含高度饱和的多环碳骨架,含中等长度直链烷中等长度直链烷烃和环烷烃甚多烃和环烷烃甚多,也含多环芳香烃及杂原子,也含多环芳香烃及杂原子官能团Ø来源于浮游生物来源于浮游生物 ( (以浮游植物为以浮游植物为 主主) )和微生物的和微生物的 混合物Ø生油气潜能中等生油气潜能中等 C C::ⅢⅢ型干酪根型干酪根Ø原始氢含量低和氧含量高原始氢含量低和氧含量高,,H/CH/C原子比原子比0.46-0.930.46-0.93,,O/CO/C原子比原子比 0.05-0.300.05-0.30,,以含多环芳香烃及含氧官能以含多环芳香烃及含氧官能团为主,团为主,饱和烃链很少,被联接在多环网格结构上饱和烃链很少,被联接在多环网格结构上Ø来源于来源于陆地高等植物陆地高等植物,含可鉴别的植物碎屑甚多,腐,含可鉴别的植物碎屑甚多,腐殖型,可被河流带入海、湖成三角洲或大陆边缘。
殖型,可被河流带入海、湖成三角洲或大陆边缘Ø热解时可给出热解时可给出30%30%产物,产物, 与与ⅠⅠ、、ⅡⅡ型相比,对生型相比,对生 油不利油不利,但埋藏到足够,但埋藏到足够 深度时,可成为有利的深度时,可成为有利的 生气来源生气来源 我国主要陆相我国主要陆相含油气盆地泥质岩含油气盆地泥质岩干酪根中,干酪根中,以以ⅡⅡ型型为主为主,, 占占48.5%48.5%,,ⅠⅠ、、ⅢⅢ型分别为型分别为22.9%22.9%和和28.6%28.6%第二章第二章 石油与天然气成因及生油层石油与天然气成因及生油层一一、油气成因概述、油气成因概述二二、油气生成的原始物质、油气生成的原始物质三三、、有机质的演化与油气生成有机质的演化与油气生成四、四、烃源岩及评价烃源岩及评价 沉积有机质在埋藏过程中,经微生物分解、 沉积有机质在埋藏过程中,经微生物分解、化学水解及聚合作用形成腐植酸,再进一步聚合化学水解及聚合作用形成腐植酸,再进一步聚合演化形成干酪根,成为生成石油、天然气的来源演化形成干酪根,成为生成石油、天然气的来源 随着埋藏深度增随着埋藏深度增大大,,只有当温度升高到一定只有当温度升高到一定数值时,干酪根才开始大量生烃,这个温度界限数值时,干酪根才开始大量生烃,这个温度界限称为干酪根的称为干酪根的成熟温度成熟温度或或生油门限温度生油门限温度。
这个成这个成熟温度所在的深度称为熟温度所在的深度称为成熟点成熟点或或生油门限深度生油门限深度干酪根的类型不同,其生油门限有差别干酪根的类型不同,其生油门限有差别三、三、有机质的演化与油气生成有机质的演化与油气生成 在不同深度范围内,有机质所处的环境在不同深度范围内,有机质所处的环境和动力因素不同,所发生的反应性质、形和动力因素不同,所发生的反应性质、形成的主要产物都有明显的区别,从而使有成的主要产物都有明显的区别,从而使有机质的演化、烃类的生成过程具有明显的机质的演化、烃类的生成过程具有明显的阶段性其划分方法有两种其划分方法有两种油气形成的阶段性及特征油气形成的阶段性及特征方案一、根据有机质的成熟度划分方案一、根据有机质的成熟度划分 有机质的成熟度:有机质的成熟度:在温度的作用下有机质的在温度的作用下有机质的热演化程度常用镜质体反射率热演化程度常用镜质体反射率R R来衡量镜质来衡量镜质体是有机质的一种显微组分,随着演化程度的增体是有机质的一种显微组分,随着演化程度的增加其反射光的能力增强加其反射光的能力增强 根据有机质镜质体反射率的大小,可将有机根据有机质镜质体反射率的大小,可将有机质的演化划分为四个阶段:质的演化划分为四个阶段:未成熟阶段、成熟阶未成熟阶段、成熟阶段、高成熟阶段、过成熟阶段段、高成熟阶段、过成熟阶段。
方案二、根据油气生成机理和产物类型划分方案二、根据油气生成机理和产物类型划分 生物化学生气阶段、热降解生油气阶段、热生物化学生气阶段、热降解生油气阶段、热裂解生凝析气阶段、裂解生凝析气阶段、 深部高温生气阶段深部高温生气阶段 环环境境::原原始始有有机机质质沉沉积积开开始始到到门门限限深深度度为为止止,,深深度度范范围围从从沉沉积积界界面面到到1500m1500m左左右右,,低低温温10-60℃10-60℃、低压、、低压、微生物生物化学作用为主微生物生物化学作用为主 产物:产物:R<0.5%R<0.5%,形成少量烃类、挥发性气,形成少量烃类、挥发性气体(体(COCO2 2、、NHNH3 3、、H H2 2S S、、H H2 2O O)、未成熟石油,)、未成熟石油,大部大部分转化成干酪根分转化成干酪根保存在沉积岩中保存在沉积岩中 意义:意义:生物化学气,或称细菌气,甲烷含生物化学气,或称细菌气,甲烷含量在量在95%95%以上,属干气;甲烷稳定碳同位素值异以上,属干气;甲烷稳定碳同位素值异常低常低-55~-85‰-55~-85‰。
可以富集成大型、特大型气藏可以富集成大型、特大型气藏,,埋藏深度浅,易于勘探和开发,是经济效益高埋藏深度浅,易于勘探和开发,是经济效益高的研究对象的研究对象 ①① 生物化学生气阶段生物化学生气阶段——未成熟阶段未成熟阶段 环环境境::沉沉积积物物埋埋藏藏深深度度超超过过门门限限深深度度之之后后,,即即进进入入了了该该阶阶段段,,深深度度约约15001500一一4500m4500m,,温温度度60-60-180℃180℃促促使使干干酪酪根根转转化化的的最最活活跃跃因因素素是是热热力力作作用和粘土的催化作用用和粘土的催化作用 产产物物::R R为为0.5~1.2%0.5~1.2%,,干干酪酪根根被被大大量量地地转转化化为为石石油油和和天天然然气气((生生油油窗窗::液液态态烃烃大大量量生生成成的的这这一阶段一阶段)) 意意义义::该该阶阶段段是是最最主主要要的的生生油油时时期期例例如如渤渤海海湾湾盆盆地地东东营营凹凹陷陷下下第第三三系系沙沙三三段段的的生生油油层层,,成成熟熟温温度度为为93℃93℃,,门门限限深深度度为为2200m2200m,,主主力力生生油油期期温温度度为为122-122-155℃155℃,相应的深度为,相应的深度为30003000一一3800 m3800 m。
②② 热催化生油气阶段热催化生油气阶段——成熟阶段成熟阶段 环环境境::埋埋藏藏深深度度为为40004000一一7000m7000m,,地地温温达达到到180~250℃180~250℃高高成成熟熟时时期期,,主主导导因因素素是是热热力力作作用用 产产物物::R R介介于于1.2~2.0%1.2~2.0%,,地地温温超超过过了了烃烃类类物物质质的的临临界界温温度度,,除除生生成成少少量量水水、、二二氧氧化化碳碳和和氮氮外外,,主主要要反反应应是是大大量量C-CC-C链链断断裂裂,,液液态态烃烃急急剧剧减减少少,,低低分分子子正正烷烷烃烃剧剧增增,,主主要要是是甲甲烷烷及及其其气气态态同同系系物物,,在在地地下下高高温温高高压压呈呈气气态态,,采采至至地地面面凝结为液态轻质石油,即凝析油,凝结为液态轻质石油,即凝析油,高成熟时期高成熟时期 意意义义::在在深深度度较较大大的的部部位位可可以以寻寻找找优优质质的的凝凝析气藏析气藏③③ 热裂解生凝析气阶段热裂解生凝析气阶段—高成熟阶段高成熟阶段 环环境境::深深度度超超过过6000~7000m6000~7000m,,温温度度超超过过250℃250℃,以,以高温高压高温高压为特征。
为特征 产物:产物:R>2%R>2%,,已形成的液态烃和重质气态已形成的液态烃和重质气态烃烃强烈裂解强烈裂解,变成热力学上最稳定的,变成热力学上最稳定的甲烷甲烷;出;出现了全部沉积有机质热演化的最终产物现了全部沉积有机质热演化的最终产物干气甲干气甲烷和碳沥青或石墨烷和碳沥青或石墨 意义:意义:埋藏很深的生油岩,有机质演化程埋藏很深的生油岩,有机质演化程度高,度高,气藏气藏,,以产天然气和凝析油为主以产天然气和凝析油为主④④ 深部高温生气阶段深部高温生气阶段—过成熟阶段过成熟阶段 以上是油气演化的一般模式不同的沉积盆地,其沉降历史、地温历史及原始有机质类型的不同,有机质向油气转化的过程不一定全都经历这四个阶段,每个阶段的深度和温度界限也略有差别 在地质发展史较复杂的沉积盆地,例如经历过数次升降作用,生油岩中的有机质可能由于埋藏较浅尚未成熟就遭遇抬升,直到再度沉降埋藏到相当深度后,方才达到了成熟温度,有机质仍然可以生成大量石油,即所谓“二次生油” 有机质演化和生烃主要是一个生物化学和化学作用的过程,其影响因素包括:细菌、温度细菌、温度和时间、催化剂、放射性和时间、催化剂、放射性等,温度和时间是主要的控制因素。
① 温度和时间 油气演化油气演化 过程中,过程中,温度是最有效、最持久的作用温度是最有效、最持久的作用因素因素只有达到成熟温度或只有达到成熟温度或门限温度门限温度,有机质才可以,有机质才可以大量转化为石油温度主要由地温梯度和埋藏深度所大量转化为石油温度主要由地温梯度和埋藏深度所决定(决定(门限深度)门限深度)在反应过程中,温度与时间可以互为补偿,干酪根的反应速度与时间呈线性变化关系、与温度呈指数变化关系,高温短时作用与低温长时作用可以产生同样的效果3 3、、 有机质转化成烃的影响因素有机质转化成烃的影响因素 法国J法国J.康南研究了世界若干康南研究了世界若干含油气盆地的主要生油层,分析含油气盆地的主要生油层,分析了了成熟点的现时温度与地质年龄成熟点的现时温度与地质年龄的关系t—生油层成熟点的地质年龄,106a;T—生油层成熟点的现时热力学温度,K 研究表明,不同含油气盆地的生研究表明,不同含油气盆地的生油层,其门限温度不同时代较老者油层,其门限温度不同时代较老者的生油层,门限温度低些;时代较新的生油层,门限温度低些;时代较新的生油层,门限温度高些。
的生油层,门限温度高些我国松辽我国松辽盆地下白垩统盆地下白垩统( (距今约距今约1 1..1×101×108 8a)a)生油生油层的门限温度为层的门限温度为5l-58℃ 5l-58℃ ,而美国洛,而美国洛杉机盆地中上新统杉机盆地中上新统( (距今约距今约0.11×100.11×108 8a)a)生油层的门限温度高达生油层的门限温度高达115℃115℃ ② 细菌 按其生活习性细菌分为喜氧细菌、厌氧细菌喜氧细菌、厌氧细菌和通性细菌通性细菌三类厌氧细菌厌氧细菌可以促使有机质向油气转化 在缺乏游离氧缺乏游离氧的还原条件下,细菌在油气生成过程中的作用实质是将有机质中的氧、硫、氮、磷等元素分离出来,使碳、氢(特别是氢)富集起来,使有机质向有利于生油的方向转化;也可以分解有机质形成甲烷 ③③ 催化作用与放射性物质催化作用与放射性物质 在油气生成过程中,最普遍的催化剂是在油气生成过程中,最普遍的催化剂是粘土矿物粘土矿物(高岭石、(高岭石、蒙脱石、绿泥石、水云母等)它具有很强的吸附能力,可使有蒙脱石、绿泥石、水云母等)它具有很强的吸附能力,可使有机质组分在粘土矿物颗粒表面富集,并按不同组分的吸附性能不机质组分在粘土矿物颗粒表面富集,并按不同组分的吸附性能不断进行重新分布,降低了有机质的成熟温度。
断进行重新分布,降低了有机质的成熟温度 在粘土矿物中富集大量在粘土矿物中富集大量放射性物质放射性物质,可导致水分解产生大量,可导致水分解产生大量游离氢,衰变产生能量,游离氢和能量将增加油气形成的产率和游离氢,衰变产生能量,游离氢和能量将增加油气形成的产率和速率这种聚合作用还会这种聚合作用还会继续下去,直至形继续下去,直至形成各种气态和液态成各种气态和液态碳氢化合物碳氢化合物1 1、细菌和催化剂、细菌和催化剂 在特定阶段作用显著,加速在特定阶段作用显著,加速有机质降解生油、生气;有机质降解生油、生气;2 2、放射性作用、放射性作用 可不断提供游离氢的来源可不断提供游离氢的来源;;3 3、温度与时间、温度与时间 在油气生成全过程中都有着重在油气生成全过程中都有着重要作用 所以,有机质向油气的转化,是在适宜的地所以,有机质向油气的转化,是在适宜的地质环境里,多种因素综合作用的结果,其中起决质环境里,多种因素综合作用的结果,其中起决定作用的是定作用的是温度和时间温度和时间 第二章第二章 石油与天然气成因及生油层石油与天然气成因及生油层一一、油气成因概述、油气成因概述二二、油气生成的原始物质、油气生成的原始物质三三、、有机质的演化与油气生成有机质的演化与油气生成四、四、烃源岩及评价烃源岩及评价 烃源岩烃源岩:富含有机质、在地质历史过程中生:富含有机质、在地质历史过程中生成并排出了或者正在生成和排出石油和天然气成并排出了或者正在生成和排出石油和天然气的岩石。
的岩石油源岩、气源岩油源岩、气源岩 由烃源岩组成的地层称为由烃源岩组成的地层称为烃源层烃源层 烃岩层系烃岩层系:在一定地质时期内,具相同岩:在一定地质时期内,具相同岩性性- -岩相特征的若干烃岩层与其间非烃岩层的组岩相特征的若干烃岩层与其间非烃岩层的组合 烃源岩评价:烃源岩评价:根据大量地质和地球化学分析根据大量地质和地球化学分析结果,在一个沉积盆地(或凹陷中),从剖面结果,在一个沉积盆地(或凹陷中),从剖面上确定烃岩层,在空间上确定有利的烃源区,上确定烃岩层,在空间上确定有利的烃源区,为油气勘探提供科学依据为油气勘探提供科学依据四、烃源岩及评价四、烃源岩及评价 油气生成必须具备两个条件:油气生成必须具备两个条件: ① ① 有足够的有机质并能保存下来有足够的有机质并能保存下来 ② ② 有足够的热量保证有机质转化为油气有足够的热量保证有机质转化为油气 形形成成烃烃源源岩岩的的地地质质环环境境受受到到区区域域大大地地构造和岩相古地理等条件的制约构造和岩相古地理等条件的制约 ( (一一) ) 烃源岩形成的地质环境烃源岩形成的地质环境Ⅰ.大地构造环境大地构造环境 只有在长期持续下沉过程中伴随适当的升降,沉只有在长期持续下沉过程中伴随适当的升降,沉降速度与沉积速度相近或前者稍大时,才能持久保持降速度与沉积速度相近或前者稍大时,才能持久保持还原环境还原环境。
1)若沉降速度远远超过沉积速度,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;(2)反之,若沉降速度显著低于沉积速度,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同沉积构造:同沉积构造: ① ① 利于有机质的生成和保存:利于有机质的生成和保存: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; ② ② 利于油气生成和排驱:利于油气生成和排驱: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 全球构造格局中沉积盆地的分布全球构造格局中沉积盆地的分布大陆板块内大陆板块内部部大大 洋洋 板板 块块碰撞山带碰撞山带大陆板块内大陆板块内部部大西洋大西洋型张裂型张裂大陆边大陆边缘缘西太平洋型西太平洋型大陆边缘弧大陆边缘弧沟体系沟体系陆陆壳壳盆盆地地大大陆陆裂裂谷谷盆盆地地弧弧后后盆盆地地弧弧前前盆盆地地深深海海沟沟开开阔阔大大洋洋盆盆地地大大洋洋中中脊脊中中谷谷盆盆地地开开阔阔大大洋洋盆盆地地残残留留大大洋洋盆盆地地陆陆内内剪剪张张盆盆地地陆陆源源沉沉积积棱棱柱柱体体周周围围盆盆地地 根据板块构造观点,根据板块构造观点,板块的边缘活动带、板块内部板块的边缘活动带、板块内部的裂谷、坳陷,以及造山带的前陆盆地、山间盆地的裂谷、坳陷,以及造山带的前陆盆地、山间盆地等大等大地构造单位,是地质历史上曾经发生长期持续下沉的区地构造单位,是地质历史上曾经发生长期持续下沉的区域,是地壳上油气资源分布的主要沉积盆地类型。
域,是地壳上油气资源分布的主要沉积盆地类型 在一个大型沉积盆地内,由于在一个大型沉积盆地内,由于断裂分割断裂分割或或沉降速度沉降速度的差异造成盆地许多的差异造成盆地许多次级凸起与凹陷次级凸起与凹陷,,使有机质就近沉降下来,有利于有机质的沉积使有机质就近沉降下来,有利于有机质的沉积和保存 海相环境:海相环境:u有利区域有利区域——浅海、浅海、三角洲三角洲、、海湾、泻湖海湾、泻湖u不利区域不利区域——滨海、深海区滨海、深海区Ⅱ.Ⅱ.岩相古地理环境岩相古地理环境海相环境u有利区域—浅海、三角洲、海湾、泻湖 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200米,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浅海:鱼、浅海:鱼、虾、蟹、贝、虾、蟹、贝、藻藻 海相环境u有利区域—浅海、三角洲、海湾、泻湖 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海相环境◆有利区域—浅海、三角洲、海湾、泻湖 海湾及泻湖 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。
辽东湾、渤海湾、莱州湾、海州湾、三门湾、罗源湾、钦州湾 该区域,浮游生物很发育海湾 波斯湾盆地的中、新生界,西西伯利亚的侏罗系、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砂坝-泻湖体系------砂坝砂坝又称又称障壁岛、堤岛、堡岛障壁岛、堤岛、堡岛,,泛指近海与海岸线延伸方向平行分布的一系列砂坝和砂岛被泛指近海与海岸线延伸方向平行分布的一系列砂坝和砂岛被砂坝从毗邻海域隔离出来、但仍与海洋沟通或有限沟通的浅水砂坝从毗邻海域隔离出来、但仍与海洋沟通或有限沟通的浅水域称域称泻湖泻湖两者互相依存而构成两者互相依存而构成 砂坝砂坝-泻湖体系泻湖体系◆不利区域——滨海、深海区 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和保存 深海海滨陆相环境u有利区域—深水、半深水湖泊u不利环境——浅水湖泊和沼泽区 尤其在近海地带的深水湖盆更是最有利的生油坳陷,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。
湖泊能够汇聚周围河流带来的大量陆源有机质,同时提供水生生物的繁殖发育条件有机质丰富地理环境分析地理环境分析抚仙湖抚仙湖抚仙湖抚仙湖浅水湖泊和沼泽区浅水湖泊和沼泽区 在浅水湖泊和沼泽区,水体动荡,大气中的氧易于进入水体,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型干酪根一般认为,Ⅲ型干酪根生油潜能差,多适于造煤和生成煤系气、沼气,为天然气的生源 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找到了石油 古地理环境 海相环境、陆相环境 古气候 对沉积有机质向油气的转化也有一定的影响,它直接影响着生物的发育与繁殖 一般来说,温暖、潮湿的古气候条件有利于生物的繁殖与发育,对油气的生成是有利的大地构造条件 生生油油层层的的地地质质研研究究包包括括生生油油层层的的岩岩性性、、岩岩相相及及厚厚度度研研究究 生油岩一般为粒细、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 1 1.粘土岩类生油层.粘土岩类生油层:主要包括:主要包括泥岩泥岩、页岩、粘、页岩、粘土土等,是在一定深度的稳定水体中形成的。
等,是在一定深度的稳定水体中形成的 我国主要陆相盆地如松辽、渤海湾、准噶尔、柴达木等含油气盆地,主要生油层多为灰黑、深灰、灰及灰绿色泥岩、页岩二)烃源岩的地质研究(二)烃源岩的地质研究粘土岩类生油层粘土岩类生油层2 2.碳酸盐岩类生油层.碳酸盐岩类生油层::以低能环境下形成的以低能环境下形成的富含有机质的富含有机质的石灰岩、生物灰岩和石灰岩、生物灰岩和泥灰岩泥灰岩为主,为主,含黄铁矿及生物化石;偶见原生油苗,有时锤含黄铁矿及生物化石;偶见原生油苗,有时锤击可闻沥青臭味击可闻沥青臭味 我国四川盆地丰富的天然气资源部分与二叠系和三叠系的石灰岩有关;华南、塔里木地台广泛发育的古生界碳酸盐岩和华北地台中、上元古界、下古生界的许多碳酸盐岩都具备良好的生油条件波斯湾盆地的上侏罗统阿拉伯组和第三系阿斯马利石灰岩都具有重要的碳酸盐岩生油层塔里木盆地生塔里木盆地生物灰岩照片物灰岩照片 作为有效生油岩首先必须具备:作为有效生油岩首先必须具备: 1 1、足够数量的有机质、足够数量的有机质 2 2、良好的有机质类型、良好的有机质类型 3 3、具一定的有机质热演化史、具一定的有机质热演化史生油岩地球化学研究步骤:生油岩地球化学研究步骤: 1 1、测定岩石中可溶有机质和不溶有机质的含量、测定岩石中可溶有机质和不溶有机质的含量 2 2、确定干酪根的类型以及可溶抽提物的化学组成、确定干酪根的类型以及可溶抽提物的化学组成 3 3、根据光性和物理化学性质来分析有机质的演化阶、根据光性和物理化学性质来分析有机质的演化阶段。
段 (三)烃源岩的地球化学研究(三)烃源岩的地球化学研究1 1.有机质的丰度.有机质的丰度 通常用有机质的丰度来代表岩石中有机质的通常用有机质的丰度来代表岩石中有机质的相对含量,衡量和评价岩石的生烃能力相对含量,衡量和评价岩石的生烃能力国内外普遍采用的有机质丰度指标:国内外普遍采用的有机质丰度指标: 总有机碳含量总有机碳含量(TOC) 岩石热解参数岩石热解参数(生烃潜量,生烃潜量,S1+S2) 氯仿沥青氯仿沥青“A” 总烃总烃(HC)含量等含量等 总有机碳含量总有机碳含量(TOC)(TOC)::即单位质量岩石中有机碳即单位质量岩石中有机碳的质量百分数的质量百分数这部分有机碳实际上只代表岩石这部分有机碳实际上只代表岩石中残存下来的有机碳,故又称之为中残存下来的有机碳,故又称之为剩余有机碳剩余有机碳岩石热解参数岩石热解参数(生烃潜量,生烃潜量,S1+S2)::常用产烃潜常用产烃潜量量Pg(S1+S2) 氯仿沥青氯仿沥青 “A” “A”含量含量: :岩石中用氯仿可抽提的有岩石中用氯仿可抽提的有机质的含量,用占岩石的质量百分数表示。
机质的含量,用占岩石的质量百分数表示总烃总烃(HC)含量含量: 氯仿沥青氯仿沥青 “A”中饱和烃和芳香烃中饱和烃和芳香烃组份含量的总和组份含量的总和 有机碳含量划分泥质岩和碳酸盐岩生油岩级别(陈建平等,有机碳含量划分泥质岩和碳酸盐岩生油岩级别(陈建平等,1996)) 2 2.有机质的类型.有机质的类型 干酪根类型干酪根类型不同,向油气转化的成烃模式和不同,向油气转化的成烃模式和产物就不同因此,产物就不同因此,有机质类型研究主要任务就有机质类型研究主要任务就是确定干酪根的类型是确定干酪根的类型 确确定定干干酪酪根根的的类类型型,,比比较较常常用用的的方方法法有有::光光学学显微镜法、热解法、元素分析法显微镜法、热解法、元素分析法等Ø干酪根的显微组成干酪根的显微组成Ø干酪根元素组成以及岩石热解参数干酪根元素组成以及岩石热解参数Ø生生油油岩岩中中可可抽抽提提物物(饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质)的的相相对对含含量量对对划划分分有有机机质质类类型型也也有有参参考考意意义义,,尤尤其其是是低低熟熟生生油油岩岩,,其其应应用效果较好用效果较好Ø甾甾烷烷化化合合物物和和异异戊戊间间二二烯烯型型烷烷烃烃组组成成特特征征也能反映有机母质的性质。
也能反映有机母质的性质 3.3.有机质的成熟度有机质的成熟度 表示沉积有机质向油气转化的热演化程度表示沉积有机质向油气转化的热演化程度 目前评价有机质成熟度方法有:目前评价有机质成熟度方法有: 1 1))镜质体反射镜质体反射率率Ro Ro 显微光度计测定显微光度计测定 2 2))TTITTI指数指数 3 3)孢粉和干酪根颜色)孢粉和干酪根颜色 显微镜显微镜 4 4)岩石热解参数及其相互关系)岩石热解参数及其相互关系 5 5)生油岩可溶有机质的演化特征)生油岩可溶有机质的演化特征 正烷烃分布特征、正烷烃分布特征、奇偶优势比、甾、萜烷异构化比值确定成熟度奇偶优势比、甾、萜烷异构化比值确定成熟度 油源对比:包括油(气)与源岩之间、不同油层中油气之间的对比目的:追踪油气层中油气的来源,进一步圈定可靠的油源区,确定勘探目标 依据:油藏中的油气与烃源岩中的油气或有机质有亲缘关系,在化学组成上也必然存在某种程度的相似性 油气源对比油气源对比条件:条件:((1 1)) 运移过程中,没有或很少有来自不同生运移过程中,没有或很少有来自不同生油层的油气混杂;油层的油气混杂;((2 2)) 分布在岩石与原油中的特征化合物,性分布在岩石与原油中的特征化合物,性质稳定,在运移和热变质等次生过程中很少或质稳定,在运移和热变质等次生过程中很少或几乎无损失。
几乎无损失目前的主要方法: 烷烃分布特征 生物标志物组成特征 稳定碳同位素正正构构烷烷烃烃分分布布特特征征正构烷烃的组成和分布特征受母质类型、有机质演化程度等多种因素的影响,一般认为,如果原油与生油岩有亲缘关系,那么它们的正构烷烃分布特征(气相色谱指纹)应具有相似性 1、烷烃分布特征、烷烃分布特征正构烷烃正构烷烃在多数原油在多数原油中具有很高的浓度,中具有很高的浓度,它们控制着相应的它们控制着相应的气气相色谱相色谱的总面貌,的总面貌,但但受生物降解作用、成受生物降解作用、成熟作用和运移作用等熟作用和运移作用等次生变化的影响也较次生变化的影响也较大,给对比带来困难大,给对比带来困难 异戊间二烯型烷烃在本世纪六十年代以来,在原油和沉积物中陆续发现了C 9~C25异戊间二烯型烷烃,其中姥鲛烷、植烷最丰富且最稳定它们几乎在每个原油与生油岩抽提物中都出现,运移作用又不会改变其相对含量,甚至在寒武纪和更早时期都存在,所以是研究原油与生油岩之间的关系,追踪石油运移途径的良好对比标志,国外称之为“指纹化石” 2.2.微量元素微量元素 常常 用用 钒钒 和和 镍镍 ,,V/Ni<1V/Ni<1为为陆陆相相环环境境,,V/Ni>1V/Ni>1为为海海相相环环境境,,V/NiV/Ni随随年年代代越越老老,,比比值值越越小小,,可可能能由由于于V V较较NiNi不稳定。
不稳定 3.3.生物标志化合物生物标志化合物(甾、萜化合物)(甾、萜化合物)特征特征 甾烷为四环、五环环烷烃,用质谱—色谱联用仪测定甾、萜烷烃的相对含量和立体构型特征主要受有机质母源输入条件、沉积环境和有机质热演化程度的共同控制对于有亲缘关系的生油岩与原油,其中甾烷、萜烷的相对含量、组合特征应该是相似的 塔中111井4489.7m塔中11井4418.4m塔中45井5293.6m伽玛蜡烷25-降藿烷 4.4.稳定碳同位素组成稳定碳同位素组成 石油的同位素组成取决于原始有机质性质、生成环境和演化程度不同成因的石油同位素组成有较大差异 前苏联提曼—伯朝拉盆地三个原油的稳定碳同位素类型曲线,其形态和变化趋势是一致的,表明它们具有相关性 第二章第二章 石油与天然气成因及生油层石油与天然气成因及生油层一一、油气成因概述、油气成因概述二二、油气生成的原始物质、油气生成的原始物质三三、、有机质的演化与油气生成有机质的演化与油气生成四、四、烃源岩及评价烃源岩及评价思考题思考题1、油气无机成因理论的主要学说观点有哪些?近年来有何进展?油气有机成因理论的主要学说观点是什么?近年来有何进展?2、生成油气的原始有机物质主要有哪些?3、何谓干酪根?干酪根化学组成有何特点?通常可将其分成几类?不同类型的干酪根的演化特征有何异同点?4、试述有利于油气生成的大地构造条件和岩相古地理、古气候环境。
5、温度和时间如何影响有机物质向油气转化?TTI的基本概念和地质含义是什么?6、有机物质向油气转化过程可以分成哪几个阶段?各阶段有何特征?7、何谓生油门限及生油窗?8、何谓低熟油?低熟油气的成因机理有哪些?9、试比较分析天然气生成条件与石油的异同10、试总结不同成因类型天然气的判识标志11、 通常从哪几个方面来评价生油岩质量的好坏?常用的有机质丰度、类型和成熟度的地球化学指标分别有哪些?12、 何谓油源对比?油源对比的目的是什么?其基本原理是什么?目前常用的油源对比的主要方法有哪几类? 。