1、石油與天然氣成因及生油層概述、演變和評價(jià)一、油氣成因概述二、油氣生成的原始物質(zhì)三、有機(jī)質(zhì)的演化與油氣生成四、烴源巖及評價(jià)緒 論 石油和天然氣在現(xiàn)代社會(huì)中的地位、近現(xiàn)代油氣勘探發(fā)展簡況第一章 石油、天然氣和油田水的基本特征第二章 石油和天然氣成因：油氣生成的原始物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)演化與油氣生成、烴源巖第三章 儲集層和蓋層：砂巖儲層、碳酸鹽巖儲層、其他儲層、蓋層第四章 油氣運(yùn)移：初次運(yùn)移、二次運(yùn)移第五章 油氣聚集與油氣藏形成：圈閉和油氣藏、油氣聚集原理、油氣藏形成第六章 油氣藏的類型和特征：構(gòu)造油氣藏、地層油氣藏、巖性油氣藏第七章 油氣分布規(guī)律第八章 油氣勘探：區(qū)域勘探、圈閉預(yù)探、評價(jià)勘探、滾動(dòng)勘探開發(fā)

2、第九章 鉆井地質(zhì)：單井地質(zhì)設(shè)計(jì)、地質(zhì)錄井、完井資料整理第十章 油氣資源與儲量：概念、評價(jià)方法 不僅具有理論意義，而且對油氣勘探具有 指導(dǎo)作用。 關(guān)于油氣成因的爭論焦點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面： 一、油氣成因概述1、油氣的來源是有機(jī)成因的還是無機(jī)成因的？2、油氣的生成是高溫條件還是在低溫條件下生成的？3、有機(jī)質(zhì)生成油氣的時(shí)間，是其演化的早期還是晚期？4、陸相沉積盆地能否生油？煤系地層是否能夠生油？生油理論碳化物說有機(jī)成因說 宇宙說 巖漿說蛇紋石化生油說高溫生成說 俄國著名化學(xué)家門捷列夫于1876年提出。他認(rèn)為： 地球形成時(shí)期溫度很高，碳和鐵呈液態(tài)，互相作用形成碳化鐵。 Fe+C-FemCnI碳化物

3、說地球冷卻之后，碳化鐵保存在地球深處如果地表水沿地殼裂隙向下滲透，與碳化鐵作用，生成烴3FemCn+4mH2OmFe3O4+C3nH8m烴類不斷聚集形成油氣藏?zé)N類沿著裂隙上升地殼巖石中宇宙之中有許多烴類物質(zhì)地球呈熔融狀態(tài)時(shí)，烴被包含在它的氣圈中II宇宙說 俄國學(xué)者索可洛夫于1889年10月3日在莫斯科自然科學(xué)研究者協(xié)會(huì)年會(huì)上首次提出的。 烴被巖漿吸收，凝結(jié)于地殼中而成石油地球冷凝 近年宇航技術(shù)和宇宙化學(xué)的發(fā)展表明，太陽系某些星球，大氣的主要成分為甲烷。III巖漿說 1949年10月3日，在發(fā)表宇宙說六十周年紀(jì)念日的同一講壇上，前蘇聯(lián)學(xué)者H.A.庫得梁采夫提出了石油起源巖漿說。 石油的生成是同基

4、性巖漿冷卻時(shí)碳?xì)浠衔锏暮铣捎嘘P(guān)，高溫高壓條件下，不飽和碳?xì)浠衔锞酆铣娠柡吞細(xì)浠衔铩r漿中形成石油的過程在不斷進(jìn)行著。有機(jī)物質(zhì)來源于石油。 高溫生成說150公里的上地幔溫度超過15000、壓力5000MPa，由于FeO及Fe3O4參與H2O、CO2-而成烴類還原切卡留克（，1971） 蛇紋石化生油說3（Fe,Mg）2SiO4+7H2O+SiO2+3CO2 =2Mg3（OH）4Si2O5+3Fe2O3+C3H6+Q(熱)耶蘭斯基（，1966，1971）提出橄欖石的蛇紋石化作用可以產(chǎn)生烴類： 埋深2240km的地殼玄武巖層底的橄欖巖同1222km深處的深水圈層接觸產(chǎn)生的蛇紋石化作用。發(fā)生在地殼

5、深坳陷，由于延伸擴(kuò)張、裂開，水沿萌芽狀態(tài)的斷裂進(jìn)入橄欖巖發(fā)育帶，生成烴類又沿著斷裂進(jìn)入沉積巖。無機(jī)成因?qū)W說認(rèn)為： 石油是由無機(jī)質(zhì)形成的（在高溫條件下，碳、氫元素或這些元素的無機(jī)化合物通過化學(xué)反應(yīng)合成石油） 。 近20年來，宇宙化學(xué)和地球形成新理論的興起、板塊構(gòu)造理論的發(fā)展和應(yīng)用、同位素地球化學(xué)研究的深入，為油氣無機(jī)成因提供了依據(jù)。地幔脫氣說、費(fèi)-托合成說等新假說。 還有許多問題尚待進(jìn)一步深入研究，諸如地球深部和宇宙空間烴類的成因及分布、各種原始物質(zhì)（包括有機(jī)物與無機(jī)物）轉(zhuǎn)化為油氣的詳細(xì)機(jī)理、不同原始物質(zhì)生成的石油或天然氣有哪些特征。 認(rèn)為: 石油是由沉積物當(dāng)中的有機(jī)質(zhì)，在特定的地質(zhì)環(huán)境中，在各

6、種應(yīng)力的綜合作用下，經(jīng)歷生物化學(xué)、熱催化、熱裂解、高溫變質(zhì)等階段，陸續(xù)轉(zhuǎn)化為石油和天然氣。有機(jī)成因說有機(jī)成因說的證據(jù) 世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的油氣田99.9%都分布在沉積巖中。 石油和天然氣在地質(zhì)時(shí)代上的分布很不均衡，這與沉積巖中有機(jī)質(zhì)的分布狀況相吻合。 石油的成份具有相似性，說明它們的成因可能大致相同。 石油與煤具有同源性。 從大量油田測試結(jié)果可知：油層溫度很少超過100，有些深部油層溫度最高也就141。 上新世至更新世地層中發(fā)現(xiàn)的工業(yè)油藏，表明生成石油并聚集成油藏所需的時(shí)間，大約不到一百萬年。 研究成果表明，在近代沉積物中確實(shí)存在著油氣生成過程，至今還在進(jìn)行著，而且生成的油氣數(shù)量也很可觀。 實(shí)踐證

7、明：絕大多數(shù)油氣田都分布在沉積巖中；極少數(shù)巖漿巖和變質(zhì)巖中的油藏也同附近生油巖有關(guān)，是油氣側(cè)向和垂向運(yùn)移聚集的結(jié)果。指導(dǎo)世界油氣勘探實(shí)踐的，是現(xiàn)代石油有機(jī)生成學(xué)說。 又可以分為：早期成油說和晚期成油說兩個(gè)分支。 早期成油說：石油是早期生成的烴類富集而成的。 進(jìn)一步研究證明，這些烴類與油藏中的石油相比，數(shù)量上，相同有機(jī)碳含量的現(xiàn)代沉積物的烴含量及烴轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于古代沉積巖；質(zhì)量上，現(xiàn)代沉積物的烴組成與原油和生油巖有較大的差別。成巖作用早期是有機(jī)質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化的一個(gè)階段。 晚期成油說：沉積物埋藏達(dá)到一定深度和溫度，即成巖作用晚期或后生作用初期，沉積巖中的不溶有機(jī)質(zhì)（干酪根）在溫度的作用下達(dá)到成熟，通

8、過熱降（裂）解生成大量石油和天然氣。（干酪根熱降解生烴學(xué)說）。在油氣勘探中取得了巨大成功。 油氣勘探實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)“未成熟-低成熟”石油的存在，表明自然界中確實(shí)還存在相當(dāng)數(shù)量的各類早期生成的非常規(guī)油氣資源?，F(xiàn)代油氣成因理論： 石油主要是有機(jī)成因的，天然氣大部分是有機(jī)成因的，但不排除相當(dāng)一部分天然氣是無機(jī)成因的。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)手段的發(fā)展，油氣成因理論的研究必將更加完善。 下面講述有機(jī)質(zhì)晚期成因理論。第二章 石油與天然氣成因及生油層一、油氣成因概述二、油氣生成的原始物質(zhì)三、有機(jī)質(zhì)的演化與油氣生成四、烴源巖及評價(jià) 有機(jī)說的核心就是認(rèn)為：石油是地質(zhì)時(shí)期生物遺體（或有機(jī)殘?bào)w）在適當(dāng)條件下形成的

9、。生物死亡后，一部分作為它種生物的食料被消耗，大部分被氧化為二氧化碳?xì)怏w消失在空氣中，只有一小部分由于沉積在乏氧環(huán)境中而被泥沙埋藏起來，受到各種地球化學(xué)因素的作用才轉(zhuǎn)化為石油和天然氣。因此，生成油氣的原始物質(zhì)是生物遺體中的一小部分。二、油氣生成的原始物質(zhì)在海洋或湖盆沉積環(huán)境中浮游生物在一些淺水地區(qū)的水底植物。在上述兩種情況下，對死亡植物進(jìn)行再改造的細(xì)菌，可被認(rèn)為是沉積有機(jī)質(zhì)的主要補(bǔ)充來源。 1、原始有機(jī)質(zhì)的來源低等水生動(dòng)、植物陸生動(dòng)、植物湖泊、三角洲地區(qū)細(xì)菌、藻類、有孔蟲、介形蟲、葉肢介、珊瑚、軟體動(dòng)物等沉積有機(jī)質(zhì)的生物種類來源首先是浮游植物，其次是細(xì)菌、高等植物、浮游動(dòng)物。2006年2月中國

10、南極考察隊(duì)首次在南極普里茲灣采集到的底棲生物標(biāo)本 深海生物生成油氣的沉積有機(jī)質(zhì)主要由：生物的主要化學(xué)組成脂類 碳水化合物蛋白質(zhì)木質(zhì)素等生物化學(xué)聚合物組成。脂類（又稱類脂）化合物：包括脂肪、高級脂肪酸蠟、醇類、甾族化合物以及萜烯類化合物?？垢?qiáng)，易保存；元素組成和分子結(jié)構(gòu)最接近石油；認(rèn)為它是生成石油的主要原始物質(zhì)。 去掉少量的氧就可演化為石油。蛋白質(zhì)： 在生物體的細(xì)胞中，除水外，80%以上的物質(zhì)為蛋白質(zhì)。占動(dòng)物干重的50%以上。氮約占蛋白質(zhì)總量的16%。石油中的含氮化合物可能與之有關(guān)。蛋白質(zhì)容易受喜氧細(xì)菌的破壞，難以保持。蛋白質(zhì)要去除大量的氧和氮才能轉(zhuǎn)化為石油。碳水化合物： Cn（H2O）n

11、又稱醣類，是植物的主要成分，自然界中分布極廣，幾乎所有的動(dòng)物、植物、微生物體都含有碳水化合物，最簡單 葡萄糖（C6H12O6），淀粉和纖維素屬多糖，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。容易被喜氧細(xì)菌所消耗或被分解成水溶物質(zhì)，難以保持下來。纖維素較為穩(wěn)定。去掉氧可以轉(zhuǎn)化為石油。是煤的重要母質(zhì)。木質(zhì)素： 僅存于高等植物中。具有芳香結(jié)構(gòu)的特征，是植物細(xì)胞壁的主要成分，性質(zhì)十分穩(wěn)定，不易水解，但可被氧化成芳香酸和脂肪酸。有人認(rèn)為可能是石油中某些芳香烴和瀝青烯的母質(zhì)之一。也是煤的重要母質(zhì)，也可形成以甲烷為主的天然氣。沉積有機(jī)質(zhì)：通過沉積作用進(jìn)入沉積物中并被埋藏下來的這部分有機(jī)質(zhì)稱為沉積有機(jī)質(zhì)。形成： 氧化成簡單的分子 生物死亡

12、沉積有機(jī)質(zhì)（只占0.8%左右）2、沉積有機(jī)質(zhì)的形成 第一，要求有缺氧的水體。它可以使吸附在礦物顆粒表面上的溶解有機(jī)質(zhì)和微粒有機(jī)質(zhì)被保護(hù)而免受生物的消耗； 第二，要求有機(jī)質(zhì)在水體中滯留時(shí)間短。深度適中的水體中有機(jī)質(zhì)的堆積條件優(yōu)于很深的水體； 第三，適度的沉積顆粒的沉積速度對沉積有機(jī)質(zhì)的保存有利。有機(jī)質(zhì)供應(yīng)量一定，則有機(jī)質(zhì)在沉積物中的濃度與礦物顆粒的沉積速度成反比。 保持有機(jī)質(zhì)的有利環(huán)境是海洋和湖泊。 沉積有機(jī)質(zhì)的保存條件 隨著埋藏深度的增加，有機(jī)質(zhì)逐漸分解為脂類、蛋白質(zhì)等各個(gè)組分，其化學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，類脂化合物相對含量升高，蛋白質(zhì)含量相對略高，碳水化合物含量降低；在成巖作用過程中，這些生物聚合物

13、逐漸轉(zhuǎn)化為更為穩(wěn)定的生物聚合物烴類、瀝青及干酪根，呈分散狀態(tài)存在于沉積物中并進(jìn)一步演化為油氣。古代沉積巖中分散有機(jī)質(zhì)的組成： 烴類：巖石中可溶于有機(jī)溶劑的有機(jī)質(zhì)。是有機(jī)體生化作用的產(chǎn)物。 瀝青：可溶于有機(jī)溶劑，是烴類和非烴類物質(zhì)的混合物。可分為油質(zhì)、膠質(zhì)及瀝青質(zhì)，是有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物。 干酪根：不能溶解于有機(jī)溶劑的固體分散有機(jī)質(zhì)。（1）腐泥型 指脂肪族有機(jī)質(zhì)在缺氧條件下分解和聚合作用的產(chǎn)物，來自海洋或湖泊環(huán)境水下淤泥中的孢子及浮游類生物，它們可以形成石油、油頁巖、藻煤和燭煤。（2）腐殖型 指泥炭形成的產(chǎn)物，來自有氧條件下沼澤環(huán)境的陸生植物，主要可以形成天然氣和腐殖煤，在一定條件下也可以

14、生成液態(tài)石油。沉積有機(jī)質(zhì)的分類3、干酪根沉積有機(jī)質(zhì)干酪根概念保存來源成份分類分類概念成份干酪根（Kerogen）：沉積巖（物）中不溶于非氧化性的酸、堿和非極性有機(jī)溶劑的有機(jī)質(zhì)。與此對應(yīng)，巖石中可溶于有機(jī)溶劑的部分稱為瀝青。干酪根在熱解或加氫分解時(shí)產(chǎn)生烴類物質(zhì)。干酪根是沉積有機(jī)質(zhì)的主體，在古代沉積巖中約占總有機(jī)質(zhì)的80-90%， 80-95%的石油烴是由干酪根轉(zhuǎn)化而成。干酪根的定義 干酪根由有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化而來，是一種高分子聚合物，沒有固定的化學(xué)成分，主要由C、H、O和少量S、N組成， 五種元素中C（70-90%），H（3-10%），O（3-19），N(0.4-4%),S(0.2-5%)。三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

15、。 干酪根的成分及結(jié)構(gòu)綠河葉巖干酪根結(jié)構(gòu)圖化學(xué)元素組成表干酪根分離法1、將生油巖粉碎后，先用氯仿抽提，然后用MAB(甲醇丙酮-苯三元溶劑)或EAB(乙醇、丙酮、苯三元溶劑)進(jìn)行抽提，除去可溶有機(jī)質(zhì)。2、用鹽酸溶解除去巖樣中碳酸鹽。氟氫酸溶解除去巖樣中硅鋁酸，如；4、用比重差異原理以重液、超聲波除去干酪根中的黃鐵礦及其它礦物。絲質(zhì)體。內(nèi)蒙古伊敏，K1,煤層， R為，透射光，180。 。樹皮體，統(tǒng)切面，近等粒狀細(xì)胞形態(tài)。山西大同高峰礦，J2，大同組2煤層， R為，透射光，180。 。 腐泥組藻質(zhì)體，光面皺球藻，遼河歡16井，深1950米，泥巖，沙河街組二段。870 大量統(tǒng)計(jì)資料表明，在近代沉積中，

16、干酪根占沉積有機(jī)質(zhì)總量的95以上，在古代生油巖中占70-90左右。許多學(xué)者還用各種方法對地殼中干酪根總量進(jìn)行了估算，其結(jié)果約為31015t，只要有0.01%的干酪根轉(zhuǎn)化為石油，其全球石油儲量就可達(dá)31011t。烴類瀝青干酪根現(xiàn)代沉積物9578117500泥巖50060020100碳酸巖鹽3404002100沉積有機(jī)質(zhì)中各組分的平均含量(mg/l) 亨特(1979)認(rèn)為80-95%的石油烴是由干酪根轉(zhuǎn)化而成；杜朗(BDurand，1980)估計(jì)在沉積巖中，干酪根總量約比化石燃料資源總量大1000倍，所以，人們?nèi)找嬲J(rèn)識到研究干酪根的重要性。 干酪根的類型干酪根分類光學(xué)分類化學(xué)分類透射光分類反射光分

17、類藻質(zhì)體無定形草質(zhì)體木質(zhì)煤質(zhì)腐泥組殼質(zhì)組鏡質(zhì)組惰質(zhì)組I型A型B型B藻質(zhì)和無定形組分：均來源于海、湖水生浮游生物 ，前者可識別出藻類形態(tài)，后者呈多孔狀、非晶質(zhì)、無結(jié)構(gòu)、無定形的云霧狀，沒有清晰的輪廓；草質(zhì)組分：由孢子、花粉、角質(zhì)層、葉子表皮和植物細(xì)胞構(gòu)造所組成，大部分來源于陸地；木質(zhì)組分：呈易辯認(rèn)的長形木質(zhì)構(gòu)造的纖維狀物質(zhì)，來源于陸地高等植物；煤質(zhì)組分是陸地天然碳化的植物物質(zhì)與再沉積的碳化物質(zhì)。隨著埋藏深度的加大，地溫升高，上述組分的生油氣潛能按藻質(zhì)-無定形草質(zhì)木質(zhì)煤質(zhì)順序依次減小。 孢粉學(xué)家透射光方法藻質(zhì)體無定形草質(zhì)組份生油潛力：藻質(zhì)-無定形草質(zhì)木質(zhì)煤質(zhì)腐泥組：包括無定形體和藻質(zhì)體，富含氫，其

18、中無定形體為絮狀或團(tuán)塊狀、薄膜狀；殼質(zhì)組：呈暗灰色，富含氫，由孢子、角質(zhì)、樹脂、蠟組成，包括孢粉體、角質(zhì)體、樹脂體、木栓質(zhì)體等；鏡質(zhì)組：呈灰白色，富含氧，具鏡煤(Vitrain)特征，由同泥炭成因有關(guān)的腐殖質(zhì)組成，包括結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體和無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體；惰質(zhì)組：呈黃白色，富含碳，包括碎質(zhì)體、菌質(zhì)體、絲質(zhì)體、半絲質(zhì)體，在碳化過程中，屬不活潑成分。 以上四組的反射率依次增大，生油潛能依次降低。 煤巖學(xué)家反射光方法腐泥組鏡質(zhì)組殼質(zhì)組 B.P.Tissot（1974）根據(jù)干酪根的元素分析結(jié)果，采用 H/C 和 O/C 原子比繪制相關(guān)圖，即范氏圖（Van Krevelen 圖），將其主要分為三大類 。 隨著埋藏深

19、度加大和溫度升高（成熟作用增強(qiáng)），每種類型有機(jī)質(zhì)都沿著一定軌跡演化?；瘜W(xué)分類干酪根類型及其演化圖解A：I型干酪根B：型干酪根 C：型干酪根A：I型干酪根 氫含量高、氧含量低，H/C原子比介于，O/C原子比介于0.026-0.12 。以含類脂化合物為主，直鏈烷烴很多，多環(huán)芳香烴及含氧官能團(tuán)很少。 來自藻類堆積物，或各種有機(jī)質(zhì)被細(xì)菌強(qiáng)烈改造，留下原始物質(zhì)的類脂化合物餾分和細(xì)菌的類脂 化合物，腐泥型。 生油氣潛能大。 B：型干酪根 原始?xì)浜枯^高，但稍低于I型干酪根，H/C原子比，O/C原子比。屬高度飽和的多環(huán)碳骨架，含中等長度直鏈烷烴和環(huán)烷烴甚多，也含多環(huán)芳香烴及雜原子官能團(tuán)。 來源于浮游生物(以

20、浮游植物 為主)和微生物的混合物。 生油氣潛能中等。 C：型干酪根原始?xì)浜康秃脱鹾扛撸琀/C原子比，O/C原子比 ，以含多環(huán)芳香烴及含氧官能團(tuán)為主，飽和烴鏈很少，被聯(lián)接在多環(huán)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)上來源于陸地高等植物，含可鑒別的植物碎屑甚多，腐殖型，可被河流帶入海、湖成三角洲或大陸邊緣。熱解時(shí)可給出30%產(chǎn)物，與、型相比，對生油不利，但埋藏到足夠 深度時(shí)，可成為 有利的生氣來源。干酪根的五分法分類： 黃第藩等（1984）、胡見義等（1991）提出適合我國湖相烴源巖的陸相有機(jī)質(zhì)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)： 1型、2型、型、1型、2型。 我國主要陸相含油氣盆地泥質(zhì)巖干酪根中，以型為主， 占48.5%，、型分別為22.9%

21、和28.6%。第二章 石油與天然氣成因及生油層一、油氣成因概述二、油氣生成的原始物質(zhì)三、有機(jī)質(zhì)的演化與油氣生成四、烴源巖及評價(jià)沉積有機(jī)質(zhì)在埋藏過程中，經(jīng)微生物分解、化學(xué)水解及聚合作用形成腐植酸，再進(jìn)一步聚合演化形成干酪根，成為生成石油、天然氣的來源。 隨著埋藏深度增大，只有當(dāng)溫度升高到一定數(shù)值時(shí)，干酪根才開始大量生烴，這個(gè)溫度界限稱為干酪根的成熟溫度或生油門限溫度。這個(gè)成熟溫度所在的深度稱為成熟點(diǎn)或生油門限深度。干酪根的類型不同，其生油門限有差別。1、有機(jī)質(zhì)的演化特征 在不同深度范圍內(nèi)，有機(jī)質(zhì)所處的環(huán)境和動(dòng)力因素不同，所發(fā)生的反應(yīng)性質(zhì)、形成的主要產(chǎn)物都有明顯的區(qū)別，從而使有機(jī)質(zhì)的演化、烴類的生

22、成過程具有明顯的階段性。其劃分方法常見的有兩種。2、油氣形成的階段性及特征方案一、根據(jù)有機(jī)質(zhì)的成熟度劃分 有機(jī)質(zhì)的成熟度：在溫度的作用下有機(jī)質(zhì)的熱演化程度。常用鏡質(zhì)體反射率R來衡量。鏡質(zhì)體是有機(jī)質(zhì)的一種顯微組分，隨著演化程度的增加其反射光的能力增強(qiáng)。 根據(jù)有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)體反射率的大小，可將有機(jī)質(zhì)的演化劃分為四個(gè)階段：未成熟階段、成熟階段、高成熟階段、過成熟階段。 方案二、根據(jù)油氣生成機(jī)理和產(chǎn)物類型劃分 生物化學(xué)生氣階段、熱降解生油氣階段、熱裂解生凝析氣階段、 深部高溫生氣階段。 環(huán)境：原始有機(jī)質(zhì)沉積開始到門限深度為止，深度范圍從沉積界面到1500m左右，低溫10-60、低壓、微生物（厭氧細(xì)菌）生物

23、化學(xué)作用為主。 產(chǎn)物：R2%，已形成的液態(tài)烴和重質(zhì)氣態(tài)烴強(qiáng)烈裂解，變成熱力學(xué)上最穩(wěn)定的甲烷；出現(xiàn)了全部沉積有機(jī)質(zhì)熱演化的最終產(chǎn)物干氣甲烷和碳瀝青或石墨。 意義：埋藏很深的生油巖，有機(jī)質(zhì)演化程度高，氣藏，以產(chǎn)天然氣和凝析油為主。 深部高溫生氣階段過成熟階段 以上是油氣演化的一般模式。不同的沉積盆地，其沉降歷史、地溫歷史及原始有機(jī)質(zhì)類型的不同，有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的過程不一定全都經(jīng)歷這四個(gè)階段，每個(gè)階段的深度和溫度界限也略有差別。 在地質(zhì)發(fā)展史較復(fù)雜的沉積盆地，例如經(jīng)歷過數(shù)次升降作用，生油巖中的有機(jī)質(zhì)可能由于埋藏較淺尚未成熟就遭遇抬升，直到再度沉降埋藏到相當(dāng)深度后，方才達(dá)到了成熟溫度，有機(jī)質(zhì)仍然可以生

24、成大量石油，即所謂“二次生油”。 有機(jī)質(zhì)演化和生烴主要是一個(gè)生物化學(xué)和化學(xué)作用的過程，其影響因素包括：細(xì)菌、溫度和時(shí)間、催化劑、放射性等，溫度和時(shí)間是主要的控制因素。3、 有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成烴的影響因素 溫度和時(shí)間 油氣演化過程中，溫度是最有效、最持久的作用因素。只有達(dá)到成熟溫度或門限溫度，有機(jī)質(zhì)才可以大量生烴。一般，生油主要階段的起始溫度不低于50，終止溫度不高于175 。 溫度主要由地溫梯度和埋藏深度所決定（門限深度）。 地溫梯度：深度每增加100米的溫度增加值。平均3/100m。含油氣盆地常見2-5 /100m。 在反應(yīng)過程中，溫度與時(shí)間可以互為補(bǔ)償，干酪根的反應(yīng)速度與時(shí)間呈線性變化關(guān)系、與溫

25、度呈指數(shù)變化關(guān)系，高溫短時(shí)作用與低溫長時(shí)作用可以產(chǎn)生同樣的效果。法國.康南研究了世界若干含油氣盆地的主要生油層，分析了成熟點(diǎn)的現(xiàn)時(shí)溫度與地質(zhì)年齡的關(guān)系。t生油層成熟點(diǎn)的地質(zhì)年齡，a；生油層成熟點(diǎn)的現(xiàn)時(shí)熱力學(xué)溫度，。 研究表明，不同含油氣盆地的生油層，其門限溫度不同。地層越老，生油門限溫度越低。 我國松遼盆地下白堊統(tǒng)(距今約11108a)生油層的門限溫度為5l-58 ，而美國洛杉機(jī)盆地中上新統(tǒng)(距今約0.11108a)生油層的門限溫度高達(dá)115。 細(xì)菌 按生活習(xí)性分為喜氧細(xì)菌、厭氧細(xì)菌和通性細(xì)菌三類。厭氧細(xì)菌可以促使有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化。隨埋深增加而減弱。出現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)改造的中、早期。 在缺乏游離氧的

26、還原條件下，細(xì)菌在油氣生成過程中的作用實(shí)質(zhì)是將有機(jī)質(zhì)中的氧、硫、氮、磷等元素分離出來，使碳、氫（特別是氫）富集起來，使有機(jī)質(zhì)向有利于生油的方向轉(zhuǎn)化；也可以分解有機(jī)質(zhì)形成甲烷。 細(xì)菌本身也是良好的生油原始材料。還能促進(jìn)生油從沉積巖中析出并發(fā)生運(yùn)移。在特定條件下對石油氧化破壞，對油氣保存不利。 催化作用和放射性物質(zhì) 油氣生成過程中，最普遍的催化劑是粘土礦物（高嶺石、蒙脫石、綠泥石、水云母等）。具有很強(qiáng)的吸附能力，可使有機(jī)質(zhì)組分在粘土礦物顆粒表面富集，并按不同組分的吸附性能不斷進(jìn)行重新分布，降低了有機(jī)質(zhì)的成熟溫度，有效地促進(jìn)了油氣生成。 在粘土礦物中富集大量放射性物質(zhì)，可導(dǎo)致水分解產(chǎn)生大量游離氫，衰

27、變產(chǎn)生能量，游離氫和能量將增加油氣形成的產(chǎn)率和速率，對油氣生成有利。這種聚合作用還會(huì)繼續(xù)下去，直至形成各種氣態(tài)和液態(tài)碳?xì)浠衔铩?、細(xì)菌和催化劑 在特定階段作用顯著，加速有機(jī)質(zhì)降解生油、生氣；2、放射性作用 可不斷提供游離氫的來源；3、溫度與時(shí)間 在油氣生成全過程中都有著重要作用。 有機(jī)質(zhì)向油氣的轉(zhuǎn)化，是在適宜的地質(zhì)環(huán)境里，多種因素綜合作用的結(jié)果，其中起決定作用的是溫度和時(shí)間。 第二章 石油與天然氣成因及生油層一、油氣成因概述二、油氣生成的原始物質(zhì)三、有機(jī)質(zhì)的演化與油氣生成四、烴源巖及評價(jià) 烴源巖：富含有機(jī)質(zhì)、在地質(zhì)歷史過程中生成并排出了或者正在生成和排出石油和天然氣的巖石。油源巖、氣源巖 烴

28、源層：由烴源巖組成的地層。 烴巖層系：在一定地質(zhì)時(shí)期內(nèi)，具相同巖性-巖相特征的若干烴巖層與其間非烴巖層的組合。 烴源巖評價(jià)：根據(jù)大量地質(zhì)和地球化學(xué)分析結(jié)果，在一個(gè)沉積盆地（或凹陷中），從剖面上確定烴巖層，在空間上確定有利的烴源區(qū)，為油氣勘探提供科學(xué)依據(jù)。四、烴源巖及評價(jià) 油氣生成必須具備兩個(gè)條件： 有足夠的有機(jī)質(zhì)并能保存下來 有足夠的熱量保證有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為油氣 具備烴源巖形成的地質(zhì)環(huán)境一般應(yīng)為：水體安靜、氣候溫暖、生物繁茂、穩(wěn)定沉降。這種環(huán)境受到區(qū)域大地構(gòu)造和巖相古地理等條件的制約。 (一) 烴源巖形成的地質(zhì)環(huán)境1、大地構(gòu)造環(huán)境 長期持續(xù)下沉、沉積物得到相應(yīng)補(bǔ)償。若沉降速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過沉積速度，水體

29、急劇變深，生物死亡后，在下沉過程中易遭巨厚水體所含氧氣的氧化破壞；反之，若沉降速度顯著低于沉積速度，水體迅速變淺，乃至盆地上升為陸，沉積物暴露地表，有機(jī)質(zhì)易受空氣中的氧所氧化，也不利于有機(jī)質(zhì)的堆積和保存。同沉積構(gòu)造： 利于有機(jī)質(zhì)的生成和保存：可以長期保持適于生物大量繁殖和有機(jī)質(zhì)免遭氧化的有利水體深度，保證豐富的原始有機(jī)質(zhì)沉積下來； 利于油氣生成和排驅(qū)：可以造成沉積厚度大、埋藏深度大、地溫梯度大，生、儲層頻繁相間廣泛接觸，有助于原始有機(jī)質(zhì)迅速向油氣轉(zhuǎn)化并廣泛排烴的優(yōu)越環(huán)境。 全球構(gòu)造格局中沉積盆地的分布大陸板塊內(nèi)部大 洋 板 塊碰撞山帶大陸板塊內(nèi)部大西洋型張裂大陸邊緣西太平洋型大陸邊緣弧溝體系陸

30、殼盆地大陸裂谷盆地弧后盆地弧前盆地深海溝開闊大洋盆地大洋中脊中谷盆地開闊大洋盆地殘留大洋盆地陸內(nèi)剪張盆地陸源沉積棱柱體周圍盆地 根據(jù)板塊構(gòu)造觀點(diǎn)，板塊的邊緣活動(dòng)帶、板塊內(nèi)部的裂谷、坳陷，以及造山帶的前陸盆地、山間盆地等大地構(gòu)造單位，是地質(zhì)歷史上曾經(jīng)發(fā)生長期持續(xù)下沉的區(qū)域，是地殼上油氣資源分布的主要沉積盆地類型。 在一個(gè)大型沉積盆地內(nèi)，由于斷裂分割或沉降速度的差異造成盆地許多次級凸起與凹陷，使有機(jī)質(zhì)就近沉降下來，有利于有機(jī)質(zhì)的沉積和保存。 既有生物大量繁殖，又有利于堆積和保存的環(huán)境：海相、陸相、海陸過渡相都有。海相環(huán)境：有利區(qū)域淺海、三角洲、海灣、瀉湖不利區(qū)域?yàn)I海、深海區(qū)2、巖相古地理環(huán)境有利區(qū)

31、域淺海、三角洲、海灣、瀉湖 一般認(rèn)為淺海區(qū)及三角洲區(qū)是最有利于油氣生成的古地理區(qū)域。 在淺海大陸架范圍內(nèi)，水深一般不超過200米，水體較寧靜，陽光、溫度適宜，生物繁盛，尤其各種浮游生物異常發(fā)育，死亡后不需經(jīng)過太厚的水體即可堆積下來。淺海：魚、蝦、蟹、貝、藻 有利區(qū)域淺海、三角洲、海灣、瀉湖 海灣及瀉湖 因有半島、群島、沙堤或生物礁帶與大海相隔，攜帶大量氧氣的洶涌波濤難以侵入，新的氧氣不易補(bǔ)給，在這種半閉塞無底流的環(huán)境中，也對保存有機(jī)質(zhì)有利。遼東灣、渤海灣、萊州灣、海州灣、三門灣、羅源灣、欽州灣 該區(qū)域，浮游生物很發(fā)育。海灣 波斯灣盆地的中、新生界，西西伯利亞的侏羅系、白堊系，墨西哥灣的中、新生

32、界，以及我國四川盆地的志留系、二疊系、三疊系都屬于淺海環(huán)境的產(chǎn)物。海相環(huán)境有利區(qū)域淺海、三角洲、海灣、瀉湖 在三角洲發(fā)育部位，陸源有機(jī)質(zhì)源源搬運(yùn)而來，加上原地繁殖的海相生物，致使沉積物中的有機(jī)質(zhì)含量特別高，是極為有利的生油區(qū)域。砂壩-瀉湖體系-砂壩又稱障壁島、堤島、堡島，泛指近海與海岸線延伸方向平行分布的一系列砂壩和砂島。被砂壩從毗鄰海域隔離出來、但仍與海洋溝通或有限溝通的淺水域稱瀉湖。兩者互相依存而構(gòu)成 砂壩-瀉湖體系。不利區(qū)域?yàn)I海、深海區(qū) 濱海區(qū)：海水進(jìn)退頻繁，浪潮作用強(qiáng)烈，不利于生物繁殖和有機(jī)質(zhì)的堆積保存。 深海區(qū)：生物本來就少，死后下沉至海底需經(jīng)歷巨厚水體，易遭氧化破壞；加上離岸又遠(yuǎn)，

33、陸源有機(jī)質(zhì)需經(jīng)長途搬運(yùn)，早被淘汰氧化，都不利于有機(jī)質(zhì)的堆積和保存。 深海海濱陸相環(huán)境有利區(qū)域深水、半深水湖泊不利環(huán)境淺水湖泊和沼澤區(qū) 湖泊能夠匯聚周圍河流帶來的大量陸源有機(jī)質(zhì)，同時(shí)提供水生生物的繁殖發(fā)育條件，有機(jī)質(zhì)豐富。近海地帶的深水湖盆更是最有利的生油坳陷，因?yàn)榻^(qū)域地勢低洼、沉降較快，是陸表水的匯集地帶，容易長期積水而形成深水湖泊，保持安靜的還原環(huán)境。撫仙湖淺水湖泊和沼澤區(qū) 在淺水湖泊和沼澤區(qū)，水體動(dòng)蕩，大氣中的氧易于進(jìn)入水體，不利于有機(jī)質(zhì)的保存；這里的生物以高等植物為主，有機(jī)質(zhì)多屬型干酪根。一般認(rèn)為，型干酪根生油潛能差，多適于造煤和生成煤系氣、沼氣，為天然氣的生源。 不過，近年來油氣勘

34、探表明，煤系地層有機(jī)質(zhì)不僅可以生氣，而且其中某些顯微組分也可以生油，如澳大利亞的吉普斯蘭盆地、加拿大的斯科舍盆地、我國的吐哈盆地都在煤系地層找到了石油。 古地理環(huán)境 海相環(huán)境、陸相環(huán)境 古氣候 對沉積有機(jī)質(zhì)向油氣的轉(zhuǎn)化也有一定的影響，它直接影響著生物的發(fā)育與繁殖。 一般來說，溫暖濕潤的氣候條件有利于生物的繁殖與發(fā)育，對油氣的生成是有利的。大地構(gòu)造條件 生油層的地質(zhì)研究包括生油層的巖性、巖相及厚度研究。 生油巖一般為粒細(xì)、色暗、富含有機(jī)質(zhì)和微體生物化石、常含原生分散狀黃鐵礦、偶見原生油苗。 1粘土巖類生油層：主要包括泥巖、頁巖、粘土等，是在一定深度的穩(wěn)定水體中形成的。 我國主要陸相盆地如松遼、渤

35、海灣、準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木等含油氣盆地，主要生油層多為灰黑、深灰、灰及灰綠色泥巖、頁巖。（二）烴源巖的地質(zhì)研究粘土巖類生油層2碳酸鹽巖類生油層：以低能環(huán)境下形成的富含有機(jī)質(zhì)的石灰?guī)r、生物灰?guī)r和泥灰?guī)r為主，含黃鐵礦及生物化石；偶見原生油苗，有時(shí)錘擊可聞瀝青臭味。 我國四川盆地豐富的天然氣資源部分與二疊系和三疊系的石灰?guī)r有關(guān)；華南、塔里木地臺廣泛發(fā)育的古生界碳酸鹽巖和華北地臺中、上元古界、下古生界的許多碳酸鹽巖都具備良好的生油條件。波斯灣盆地的上侏羅統(tǒng)阿拉伯組和第三系阿斯馬利石灰?guī)r都具有重要的碳酸鹽巖生油層。塔里木盆地生物灰?guī)r照片（三）烴源巖的地球化學(xué)研究作為有效生油巖首先必須具備： 1、足夠數(shù)量的有機(jī)

36、質(zhì) 2、良好的有機(jī)質(zhì)類型 3、具一定的有機(jī)質(zhì)熱演化史生油巖地球化學(xué)研究步驟： 1、測定巖石中可溶有機(jī)質(zhì)和不溶有機(jī)質(zhì)的含量 2、確定干酪根的類型以及可溶抽提物的化學(xué)組成 3、根據(jù)光性和物理化學(xué)性質(zhì)來分析有機(jī)質(zhì)的演化階段。1有機(jī)質(zhì)的豐度 通常用有機(jī)質(zhì)的豐度來代表巖石中有機(jī)質(zhì)的相對含量，衡量和評價(jià)巖石的生烴能力。國內(nèi)外普遍采用的有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)： 總有機(jī)碳含量(TOC) 巖石熱解參數(shù)(生烴潛量，S1+S2) 氯仿瀝青“A” 總烴(HC)含量等 總有機(jī)碳含量(TOC)：即單位質(zhì)量巖石中有機(jī)碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。這部分有機(jī)碳實(shí)際上只代表巖石中殘存下來的有機(jī)碳，故又稱之為剩余有機(jī)碳。巖石熱解參數(shù)(生烴潛量，S1+S2)：常用產(chǎn)烴潛量Pg(S1+S2) 。氯仿瀝青 “A”含量:巖石中用氯仿可抽提的有機(jī)質(zhì)的含量，用占巖石的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。總烴(HC)含量: 氯仿瀝青 “A”中飽和烴和芳香烴組份含量的總和。 有機(jī)碳含量劃分泥質(zhì)巖和碳酸鹽巖生油巖級別（陳建平等，1996） 有機(jī)質(zhì)的類型 干酪根類型不同，向油氣轉(zhuǎn)化的成烴模式和產(chǎn)物就不同。因此，有機(jī)質(zhì)類型研究主要任務(wù)就是確定干酪根的類型。 確定干酪根的類型，比較常用的方法有：光學(xué)顯微鏡法、熱解法、元素