1、第二章第二章 油气的成因及生油层油气的成因及生油层油气成因概述油气成因概述生成油气的原始物质生成油气的原始物质*生成油气的地质条件及理化条件生成油气的地质条件及理化条件*生成油气的主要阶段生成油气的主要阶段*生油层生油层*天然气的成因类型天然气的成因类型成因复杂：成因复杂：油气为流体，在地下可运移；油气为流体，在地下可运移；*发现地发现地生成地生成地成份复杂：受外界影响大成份复杂：受外界影响大难以判断来源；难以判断来源；成因往往涉及多学科综合分析（需要广泛的知识）成因往往涉及多学科综合分析（需要广泛的知识）缺乏对石油及其原始母质过渡形式的明确认识；缺乏对石油及其原始母质过渡形式的明确认识；第一
2、节第一节 油气成因概述油气成因概述 有机成因说有机成因说：油气是由地质历史上分散于沉积岩中油气是由地质历史上分散于沉积岩中的生物有机质在适当条件下生成的。的生物有机质在适当条件下生成的。生物有机质油气生物有机质油气无机成因说：无机成因说：无机物（无机物（C、H、O、Fe）油气。油气。焦点焦点:生油气生油气原始物质原始物质在实验室中，无机物可以合成烃类；在实验室中，无机物可以合成烃类；nCO+nHnCO+nH2 2onHCHn2)(催化一、油气无机成因说一、油气无机成因说 无机物在高无机物在高T T、高、高P P条件下，转化为油气。条件下，转化为油气。主要依据：主要依据：火山喷出气体中有甲烷、乙
3、烷等烃类成分；火山喷出气体中有甲烷、乙烷等烃类成分；火星等太阳系星球上发现有烃类；火星等太阳系星球上发现有烃类；石油的分布常常与深大断裂有关；石油的分布常常与深大断裂有关；（断开地壳，作为通道）。（断开地壳，作为通道）。mnPTHComFe8343 高高1.1.碳化说碳化说 18761876年年 俄国俄国 门捷列夫门捷列夫3FemCn3FemCn（碳化铁）（碳化铁）+4mH4mH2 2o o(沿大断裂或大裂隙流入沿大断裂或大裂隙流入)2.2.宇宙说宇宙说 18891889年年1010月月3 3日，俄、索可洛夫日，俄、索可洛夫天文学家在木星、土星、天王星等行星气圈及慧星尾部发现有烃类天文学家在木
4、星、土星、天王星等行星气圈及慧星尾部发现有烃类nCo+nHnCo+nH2 2onHCHn2)(催化3.3.岩浆说岩浆说 19491949年年 库德梁采夫库德梁采夫基岩岩浆中基岩岩浆中C C、HCHCHHCHCH2 2CHCH3 3CHCH4 4烃类物质烃类物质天然气天然气 有机成因有机成因+无机成因无机成因 一、油气无机成因说一、油气无机成因说 “石油是煤在地下高温蒸馏的产物。石油是煤在地下高温蒸馏的产物。蒸馏说蒸馏说。1.1.最早：最早：有机说有机说十八世纪中叶，十八世纪中叶，罗蒙诺索夫罗蒙诺索夫：二、油气有机成因说二、油气有机成因说 19321932年年古勃金古勃金提出提出“混成说混成说”
5、：“含有各种类型的分散有机质的淤泥，在成含有各种类型的分散有机质的淤泥，在成岩早期产生分散状态的石油（微石油），在压岩早期产生分散状态的石油（微石油），在压实过程中和水一起进入储层，形成油气藏。实过程中和水一起进入储层，形成油气藏。”早期有机成因说早期有机成因说2.2.混成说混成说19321932年古勃金年古勃金 二、油气有机成因说二、油气有机成因说 “石油是有机质在沉积物（埋藏成岩）早期石油是有机质在沉积物（埋藏成岩）早期生成的，是许多海相生物遗留下来的天然烃生成的，是许多海相生物遗留下来的天然烃的混合物的混合物”。5.19525.195219541954年间，年间，P.V.SmithP.V
6、.Smith有机成因早期生油说有机成因早期生油说3.3.早期说早期说1952195219541954年间年间P.V.Smith P.V.Smith “石油是沉积岩中占有机质7090%的不溶部分（干酪根）经过一定的埋藏演化，在成岩作用晚期，经热解产生的。”6.19636.1963年，阿贝尔松（年，阿贝尔松（P.H.P.H.AbelsonAbelson）：）：干酪根热解成油说（有机成因晚期成油说）干酪根热解成油说（有机成因晚期成油说）4.4.晚期说晚期说19631963年阿贝尔松（年阿贝尔松（P.H.AbelsonP.H.Abelson）二、油气有机成因说二、油气有机成因说 早期说早期说+晚期说晚
7、期说 早期说（浅成说）早期说（浅成说）：油气是沉积物中的分散有机质在油气是沉积物中的分散有机质在地壳浅部地壳浅部，沉积物沉积物成岩早期成岩早期，在，在细菌生物化学作用细菌生物化学作用下生成的下生成的晚期说晚期说（深成说）：（深成说）：油气是有机质被埋藏到油气是有机质被埋藏到一定深度一定深度，达到，达到一定一定温度温度，在，在热力和催化剂作用热力和催化剂作用下转化成的。下转化成的。世界世界99%99%以上的石油产自沉积岩，少数岩浆岩，变质岩中的石油以上的石油产自沉积岩，少数岩浆岩，变质岩中的石油 是来自相邻近的富含有机质的沉积岩。是来自相邻近的富含有机质的沉积岩。含油盆地中，含油层位与富含有机质
8、的层位有依存关系；油气含油盆地中，含油层位与富含有机质的层位有依存关系；油气 在各时代地层中的富集、分布不同；在各时代地层中的富集、分布不同；石油中存在生物体特有的化合物、旋光性等。石油中存在生物体特有的化合物、旋光性等。生物物质加热催化，可形成烃类。生物物质加热催化，可形成烃类。石油及多数天然气中的碳稳定同位数组成与生物物质的碳稳定石油及多数天然气中的碳稳定同位数组成与生物物质的碳稳定 同位数组成接近；同位数组成接近；油气有机成因的依据油气有机成因的依据 沉积有机质在特定的地质（还原）环境中，在细菌、沉积有机质在特定的地质（还原）环境中，在细菌、催化剂、温度和时间、放射性等各种作用下，经历催
9、化剂、温度和时间、放射性等各种作用下，经历生物化学、热催化、热裂解、高温变质阶段，陆续生物化学、热催化、热裂解、高温变质阶段，陆续转化成石油和天然气。转化成石油和天然气。第二节第二节 生成油气的原始物质生成油气的原始物质 沉积岩中有机质数量沉积岩中有机质数量3.83.810101515吨吨主要分布在泥、页岩中主要分布在泥、页岩中在外力地质条件作用下，在还原环在外力地质条件作用下，在还原环境中伴随其它矿物一起沉积、保存境中伴随其它矿物一起沉积、保存下来的生物残留物质下来的生物残留物质一、一、沉积有机质沉积有机质的来源的来源 低等水生动植物低等水生动植物为主为主藻类藻类3 310101515吨吨0
10、.01%(0.01%(转化率转化率)3)310101111吨（石油）吨（石油）%9080%2010)()(干酪根不溶有机质烃胶质可溶沥青可容有机质氯仿苯乙醚等有机溶剂沉积有机质二、干酪根二、干酪根（KerogenKerogen）油母质油母质沉积岩中不溶于一般有机溶剂（非氧化性酸、沉积岩中不溶于一般有机溶剂（非氧化性酸、碱碱和非极性有机溶剂）的分散的沉积有机质。和非极性有机溶剂）的分散的沉积有机质。1.1.定义？定义？生物聚合体生物聚合体生物单体生物单体较小碎片较小碎片 地质聚合体地质聚合体腐殖物质腐殖物质 干酪根干酪根生物有机组分生物有机组分 水体水体化学及生物化学降解化学及生物化学降解综合作
11、用、聚合作用综合作用、聚合作用聚合、失去聚合、失去O O2 2 H H2 2O NHO NH3 3成成岩岩作作用用2.2.干酪根的成分及结构干酪根的成分及结构 黑色或褐色粉末，无固定的化学成分；黑色或褐色粉末，无固定的化学成分；C C（79%79%）H H（9%9%）O O（3.0%3.0%）S S（5%5%）N N（2.0%2.0%）微量）微量石油富集碳去氧加氢,多个核桥键和各种多个核桥键和各种官能团联接形成的官能团联接形成的三维网状结构；三维网状结构；干酪根 3.3.干酪根类型干酪根类型 化学分类化学分类 I型干酪根：型干酪根：原始原始H/CH/C高（高（1.251.25-1.751.75
12、），），O/CO/C低（低（0.0260.026-0.120.12）。以链状结）。以链状结构多为特征，富含类脂和蛋白质分解产物。主要来源于水生低等生构多为特征，富含类脂和蛋白质分解产物。主要来源于水生低等生物，富物，富C12C12。生油潜能大，最主要生油母质。生油潜能大，最主要生油母质。0.06-0.160.06-0.161.1-1.61.1-1.6型干酪根：型干酪根：原始原始H/CH/C原子比原子比0.650.65-1.251.25，O/CO/C原子比原子比0.040.04-0.130.13。含大量中等。含大量中等长度直链烷烃和环烷烃，也含多环芳香烃及杂原子官能团。主要来长度直链烷烃和环烷烃
13、，也含多环芳香烃及杂原子官能团。主要来自海相浮游生物、植物和微生物混合有机质。生油潜能中等。自海相浮游生物、植物和微生物混合有机质。生油潜能中等。分两类：分两类：1、2型。型。0.08-0.20.08-0.21.1-1.351.1-1.35型干酪根：型干酪根：原始原始H/C原子比原子比0.460.93，O/C原子比原子比 0.050.30。以芳香结构以芳香结构及含氧官能团多为特征，饱和烃很少。主要来源于陆地高等植物，及含氧官能团多为特征，饱和烃很少。主要来源于陆地高等植物，富富C13。生烃潜力低，主要可形成煤、芳烃、天然气。生烃潜力低，主要可形成煤、芳烃、天然气。0.10.250.10.250
14、.7-1.10.7-1.1 0.7-1.1 0.1-0.25 0.7-1.1 0.1-0.25 H/CH/C O/CO/C 来源来源 生油潜力生油潜力1.1-1.60 0.06-0.16 1.1-1.60 0.06-0.16 1.10-1.35 0.08-0.2 1.10-1.35 0.08-0.2 型型型型型型 藻类为主藻类为主大大浮游生物浮游生物水生低等生物水生低等生物中中等等陆地高等植物陆地高等植物 低低天然气的母源天然气的母源 第三节第三节 生成油气的地质条件及理化条件生成油气的地质条件及理化条件有机质烃类去O、加H、富集C还原条件地质+理化条件痕量痕量-4硫硫痕量痕量-44-6氮氮痕
15、量痕量-415-35氧氧11-157-10氢氢83-8752-71碳碳石油，石油，%沉积岩中的有机质，沉积岩中的有机质，%元素元素痕量痕量-4硫硫痕量痕量-44-6氮氮痕量痕量-415-35氧氧11-157-10氢氢83-8752-71碳碳石油，石油，%沉积岩中的有机质，沉积岩中的有机质，%元素元素一、生成油气的地质条件一、生成油气的地质条件 沉积速率沉降速率：水体变浅、沉积物暴露地表沉积速率沉降速率：水体变浅、沉积物暴露地表大地构造条件：大地构造条件：有利于有机质堆积、保存和向油气转化的地区：地质历史上形成巨厚沉积岩层的沉积盆地。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、
16、山间盆地等大地构造单位。沉降速度与沉积速度：沉降速度与沉积速度：若沉降速度大大超过沉积速度(VsVd)，水体急剧变深，不利于生物的发育和有机质的保存；若VsVd，水体迅速变浅，盆地上升为陆，有机质易受氧化，不利于有机质的堆积和保存。1 1 大地构造条件大地构造条件沉积速率沉降速率：水体急剧变深、生物体易氧化沉积速率沉降速率：水体急剧变深、生物体易氧化 持久保持还原环境，适于大量生物繁殖和有机质免遭持久保持还原环境，适于大量生物繁殖和有机质免遭氧化的水体深度，丰富的原始有机质沉积；沉积厚度大、氧化的水体深度，丰富的原始有机质沉积；沉积厚度大、埋深大、地温梯度高、生储盖组合良好；迅速向油气转埋深大
17、、地温梯度高、生储盖组合良好；迅速向油气转化并广泛排烃的地质环境。化并广泛排烃的地质环境。长期、持续稳定下沉的沉积盆地长期、持续稳定下沉的沉积盆地一、生成油气的地质条件一、生成油气的地质条件-大地构造条件大地构造条件沉积速度沉积速度沉降速度沉降速度丰富的沉积有机质丰富的沉积有机质 迅速向油气转化的地质环境迅速向油气转化的地质环境渤海湾盆地早第三纪、沉积厚度达渤海湾盆地早第三纪、沉积厚度达3000-5000m，沉积速率，沉积速率0.12-0.18mm/a，埋藏深度达，埋藏深度达4000-8000m，地温梯度平均，地温梯度平均3.95-5/100m。盆地盆地名称名称陆陆 盆盆面积面积10104 4
18、KmKm2 2持续时间持续时间MaMa最大厚度最大厚度mm塔里木塔里木56.356.3175175（J K RJ K R）1000010000陕甘宁陕甘宁32.032.0155155（T J KT J K）36003600渤海湾渤海湾21.321.3133133（K R QK R Q）1000010000松辽松辽26.126.1175175（J K RJ K R）50005000四川四川23.023.0120(J K)120(J K)柴达木柴达木12.112.118(J K R Q)18(J K R Q)1200012000准噶尔准噶尔13.113.1265(P T J K R)265(P T
19、 J K R)1000010000一、生成油气的地质条件一、生成油气的地质条件-大地构造条件大地构造条件滨海滨海 浅海（陆棚）浅海（陆棚）半深海（陆坡）半深海（陆坡）深海（深海平原）深海（深海平原）高能环境海水高能环境海水进退频繁进退频繁沉积物粗沉积物粗不利于繁殖、不利于繁殖、堆积和保存堆积和保存水体营养丰富，水体营养丰富，阳光充足阳光充足水体较安静水体较安静生物大量繁殖生物大量繁殖最有利最有利水体营养不足水体营养不足生物不发育生物不发育生物遗体下沉经历巨厚水体生物遗体下沉经历巨厚水体大部分遭到破坏，大部分遭到破坏，陆源有机质很少陆源有机质很少2 2岩相古地理条件岩相古地理条件一、生成油气的地
20、质条件一、生成油气的地质条件-岩相古地理条件岩相古地理条件海相：海相：浅海浅海海陆过渡海：海陆过渡海：三角洲相三角洲相波斯湾盆地中新生界，西西伯利亚朱罗系、白波斯湾盆地中新生界，西西伯利亚朱罗系、白 垩系，四川盆地的志留系、二叠系垩系，四川盆地的志留系、二叠系陆相：陆相：深湖、半深湖相深湖、半深湖相 （松辽、渤海湾）（松辽、渤海湾）深度适当，面积较大，有机物丰富的水体；深度适当，面积较大，有机物丰富的水体；低能还原环境；低能还原环境；3.3.古气候条件古气候条件直接影响生物的发育，直接影响生物的发育，温暖、潮湿气候有利于生物的繁殖和发育。温暖、潮湿气候有利于生物的繁殖和发育。二、生成油气的理化
21、条件二、生成油气的理化条件油气生成是一个不断吸收能量的过程油气生成是一个不断吸收能量的过程1.1.细菌作用细菌作用富含有机质的开阔海沉积物中微生物富含有机质的开阔海沉积物中微生物 代谢作用的生化环境剖面图代谢作用的生化环境剖面图按生活习性按生活习性 喜氧细菌喜氧细菌 厌氧细菌厌氧细菌 通氧细菌通氧细菌细菌：细菌：分布最广、繁殖最快、分布最广、繁殖最快、适应性最强适应性最强 生油原始物质生油原始物质 细菌对有机质分解，产生相应的有机化合物和甲烷细菌对有机质分解，产生相应的有机化合物和甲烷 气。分离出氧、硫、氮等杂元素，富集碳、氢。气。分离出氧、硫、氮等杂元素，富集碳、氢。按生活习性按生活习性 喜
22、氧细菌喜氧细菌 厌氧细菌厌氧细菌还原条件下可分解有机质，产还原条件下可分解有机质，产 生甲烷、氢气、二氧化碳及有生甲烷、氢气、二氧化碳及有 机酸、其它碳氢化合物机酸、其它碳氢化合物 通氧细菌通氧细菌1.1.细菌作用细菌作用2.2.催化作用催化作用主要为中浅层主要为中浅层无机无机主要为粘土矿物，成岩中晚期主要为粘土矿物，成岩中晚期有机有机酵母酵母不耐高温，成岩早期不耐高温，成岩早期有机质有机质 脂肪酸去羧基脂肪酸去羧基 类似石油的东西类似石油的东西150-250150-250粘土粘土2.2.催化剂作用：催化剂作用：主要中浅层主要中浅层125油气生成过程中，催化剂与分散有机质作用，改变有机质的原始
23、结构，形成结构更稳定的烃类物质。蛋白质蛋白质 酵母酵母 氨基酸；氨基酸；碳水化合物碳水化合物 单糖单糖酵母在油气生成过程中的作用可能是很重要的，但研究深度不够。酵母在油气生成过程中的作用可能是很重要的，但研究深度不够。有酵母存在时，有机质的分解比在细菌活动时快得多。有酵母存在时，有机质的分解比在细菌活动时快得多。3 3热力作用热力作用最主要作用最主要作用 温度温度最持久、最有效因素最持久、最有效因素时间时间在一定范围内补偿温度之不足在一定范围内补偿温度之不足P.Albrecht(1969)P.Albrecht(1969)，喀麦隆杜阿拉盆地上，喀麦隆杜阿拉盆地上白垩统洛格巴巴页岩中烃类生成与地下
24、温白垩统洛格巴巴页岩中烃类生成与地下温度、埋藏深度的关系。度、埋藏深度的关系。13701370米，米，有机质开始大量转化为有机质开始大量转化为石油，石油，成熟温度为成熟温度为6565，地层时代，地层时代距今约距今约70Ma70Ma年；年；22002200米，生油量达最高峰米，生油量达最高峰主要生油期或生油窗，地温主要生油期或生油窗，地温9090；30003000米后，生油作用趋于停止。米后，生油作用趋于停止。石油大量生成成熟点的确定石油大量生成成熟点的确定3 3热力作用热力作用 生油门限温度生油门限温度：有机质热有机质热演化过程中开始大量转化演化过程中开始大量转化为石油的温度。为石油的温度。生
25、油门限深度生油门限深度：生油门陷生油门陷温度所对应的深度。温度所对应的深度。石油大量生成成熟点的确定（据石油大量生成成熟点的确定（据P.Albrecht，1969）3 3热力作用热力作用 美国洛杉矶盆地中上新统暗色美国洛杉矶盆地中上新统暗色页岩中烃类随埋藏深度的变化页岩中烃类随埋藏深度的变化苏联前高加索西部第三系迈科普苏联前高加索西部第三系迈科普层页岩中烃类随埋藏深度的变化层页岩中烃类随埋藏深度的变化 松辽松辽盆地盆地鄂尔多鄂尔多斯盆地斯盆地东营东营凹陷凹陷冀中冀中拗陷拗陷柴达木柴达木盆地盆地门限温度门限温度51515858585893939595126126地层时代地层时代下白垩统下白垩统距
26、今距今1.11.110108 8上三叠统上三叠统下第三系下第三系下第三系下第三系上第三系上第三系地温梯度地温梯度/100m/100m4.04.03.13.13.63.63.43.43.03.0埋深埋深1300m1300m1600m1600m1800m1800m2700m2700m3300m3300m3 3热力作用热力作用 我国不同盆地不同时代生油岩埋藏深度与油气生成的关系我国不同盆地不同时代生油岩埋藏深度与油气生成的关系3 3热力作用热力作用 地质条件地温梯度较高的地区，有机质不需埋地质条件地温梯度较高的地区，有机质不需埋藏太深就能转化为石油。生油岩的时代不同，油气藏太深就能转化为石油。生油岩
27、的时代不同，油气生成的门限温度也不同。生成的门限温度也不同。在不同地区不同层系中，成熟点的成熟温在不同地区不同层系中，成熟点的成熟温度（门限温度）存在差异。度（门限温度）存在差异。门限温度的高低与有机质的持续门限温度的高低与有机质的持续受热时间或地质时代有关。受热时间或地质时代有关。Logt=3014 498.61T康南研究世界若干含油气盆地的主要生康南研究世界若干含油气盆地的主要生油层，分析了成熟点的现时温度和地质油层，分析了成熟点的现时温度和地质年龄的关系，得出生油层的时间（年龄的关系，得出生油层的时间（t t）对数与绝对温度（对数与绝对温度（T T）的倒数存在线性）的倒数存在线性关系关系
28、，即：即：大庆、胜利等油田的实际资料也符合大庆、胜利等油田的实际资料也符合3 3热力作用热力作用 石油大量生成成熟点的石油大量生成成熟点的lgt-1/T关系图关系图温度和时间在温度和时间在一定范围内一定范围内互补，即达到成熟点互补，即达到成熟点（门限温度）后，高温短时间可等效于低温长时间（门限温度）后，高温短时间可等效于低温长时间沉积有机质的时代越新、受热时间越短沉积有机质的时代越新、受热时间越短门限温度越高；门限温度越高；沉积有机质的时代越老、受热时间越长沉积有机质的时代越老、受热时间越长门限温度越低；门限温度越低；相同的门限温度在地温梯度大的地区相同的门限温度在地温梯度大的地区 出现的较浅
29、，即门限深度浅，反之亦然；出现的较浅，即门限深度浅，反之亦然；结论：结论：3 3热力作用热力作用 有利于油气生成并保存的盆地，应是年轻的热盆地和古有利于油气生成并保存的盆地，应是年轻的热盆地和古老的冷盆地，未达成熟阶段、已达破坏阶段均不利。老的冷盆地，未达成熟阶段、已达破坏阶段均不利。4.4.放射性作用放射性作用 钾、铀、钍钾、铀、钍粘土岩、页岩粘土岩、页岩中多见中多见 放射性元素所造成的局部地温增高将有利于有机质的放射性元素所造成的局部地温增高将有利于有机质的热演化。热演化。可产生游离氢可产生游离氢富含有机质的粘土岩中富集大量放射性物质。用富含有机质的粘土岩中富集大量放射性物质。用射射线轰击
30、某些有机质可得到甲烷、二氧化碳和氢，轰击水可线轰击某些有机质可得到甲烷、二氧化碳和氢，轰击水可产生大量游离氢和氧，氢可使有机质氢化或与二氧化碳化产生大量游离氢和氧，氢可使有机质氢化或与二氧化碳化合生成甲烷，继续在合生成甲烷，继续在射线轰击下可生成更重的气态烃乃射线轰击下可生成更重的气态烃乃至液烃。至液烃。3.放射性放射性第四节第四节 生成油气的主要阶段生成油气的主要阶段 生物化学生气阶段生物化学生气阶段热催化生油气阶段热催化生油气阶段热裂解生凝析气阶段热裂解生凝析气阶段深部高温生气阶段深部高温生气阶段1.CO2+H2O；2.石油；石油；3.湿气；湿气；4.甲烷；甲烷；5.胶质胶质-沥青质；沥青
31、质；6.不溶有机质；不溶有机质；7.溶于碱的物质；溶于碱的物质；8.溶于酸的物质；溶于酸的物质；一、生物化学生气阶段一、生物化学生气阶段 埋深：埋深：01500；温度；温度10 60；细菌活动为主细菌活动为主 成岩作用阶段成岩作用阶段原始生物有机质原始生物有机质可溶生物单体有机质可溶生物单体有机质水解水解微生物酶作用微生物酶作用主要产物主要产物：生物成因气、干酪根、少量低熟油：生物成因气、干酪根、少量低熟油部分作为微生物养料被部分作为微生物养料被菌解、氧化、消耗掉菌解、氧化、消耗掉COCO2 2、H H2 2O O；部分经部分经细菌生化细菌生化作用作用COCO2 2 、H H2 2O O、CH
32、CH4 4（生物化学气）（生物化学气）、NHNH3 3；大部分经大部分经地质聚合、缩合地质聚合、缩合干酪根（黄浅褐色）；干酪根（黄浅褐色）；少量少量早期低熟油早期低熟油明显奇数碳优势，明显奇数碳优势，缺乏轻质正烷烃。缺乏轻质正烷烃。烃类特点烃类特点：成熟烃成熟烃正烷烃碳原子数及分子量递减，奇数正烷烃碳原子数及分子量递减，奇数碳优势消失，环烷烃及芳香烃碳原子数也递减，碳优势消失，环烷烃及芳香烃碳原子数也递减，多环及多多环及多芳核化合物显著减少。芳核化合物显著减少。埋深埋深1500150040004000米，地温米，地温6060180180；热催化作用热催化作用；（粘土矿物的催化作用（粘土矿物的催
33、化作用可以降低有机质的成熟温度）；可以降低有机质的成熟温度）；后生作用阶段前期。后生作用阶段前期。二、热催化生油气阶段二、热催化生油气阶段有机质成熟，有机质成熟，干酪根发生热降解，杂原子键破裂产生挥发性物质（干酪根发生热降解，杂原子键破裂产生挥发性物质（CO2、H2O、N2）逸散，逸散，产生大量低分子液态烃和气态烃：石油和湿气产生大量低分子液态烃和气态烃：石油和湿气主要的生油时期主要的生油时期 、“生油窗生油窗”。干酪根干酪根热力热力进入生油门限进入生油门限大量石油大量石油原油伴生气原油伴生气残余干酪根残余干酪根湿气湿气催化剂催化剂烃类特点烃类特点：C C2525以上高分子正烷烃含量渐趋于零，
34、以上高分子正烷烃含量渐趋于零，只有只有少量低碳原子数的环烷烃和芳香烃；少量低碳原子数的环烷烃和芳香烃；低分子正烷烃剧增，低分子正烷烃剧增，主要产物是甲烷及其气态同系物主要产物是甲烷及其气态同系物，在地下深处呈气态，在地下深处呈气态，采至地面随温度压力降低，反而凝结为液态轻质石油，采至地面随温度压力降低，反而凝结为液态轻质石油，即凝析油。即凝析油。埋深埋深4000400070007000米，地温米，地温180-250180-250；热裂解、热焦化热裂解、热焦化后生作用阶段后期。后生作用阶段后期。三、热裂解生凝析气阶段三、热裂解生凝析气阶段 地温超过了烃类物质的临界温度，除继续断开杂原子官能地温超
35、过了烃类物质的临界温度，除继续断开杂原子官能团和侧链，生成少量水和二氧化碳、氮外，团和侧链，生成少量水和二氧化碳、氮外，主要是碳主要是碳-碳键断碳键断裂，液态烃急剧减少。裂，液态烃急剧减少。残余干酪根残余干酪根液态烃液态烃热裂解热裂解焦化焦化凝析气、湿气凝析气、湿气干酪根残渣干酪根残渣埋深埋深70007000米，地温米，地温250250；高温高压下热变质高温高压下热变质变生作用阶段。变生作用阶段。四、深部高温生气阶段四、深部高温生气阶段 以以高温高压为特点，干酪根和已经形成的液态烃及高温高压为特点，干酪根和已经形成的液态烃及重质气态烃发生强烈裂解，重质气态烃发生强烈裂解，产生全部沉积有机质热演
36、产生全部沉积有机质热演化的最终产物化的最终产物甲烷甲烷和固态沥青或石墨。和固态沥青或石墨。湿气湿气凝析气凝析气干酪根残渣干酪根残渣干气干气甲烷甲烷石墨石墨热变质热变质 高温高压高温高压 沉积沉积有机质有机质挥发物挥发物干酪根干酪根未熟未熟-低低熟石油熟石油湿气湿气大量石油大量石油 残留残留干酪根干酪根湿气湿气凝析气凝析气干酪根干酪根 残渣残渣干气干气次石墨次石墨生化降解泛氧热催化热裂解热变质1.5km1.5km10-6010-60 生物化学生物化学 生气阶段生气阶段成岩作用阶段成岩作用阶段 热催化热催化生油气阶段生油气阶段 热裂解热裂解生凝析气阶段生凝析气阶段深部高温深部高温生气阶段生气阶段变
37、生作用阶段变生作用阶段 后生作用阶段后生作用阶段1.5-4.0km1.5-4.0km60-18060-1804.0-7.0km4.0-7.0km180-250180-2507.0km7.0km250-375250-375成熟门限成熟门限生油层系生油层系一定地质时期内，具相同岩性一定地质时期内，具相同岩性 和沉积相特征的若干生油层及和沉积相特征的若干生油层及 其间非生油层的组合。其间非生油层的组合。第五节第五节 生油层生油层 生油岩？生油岩？一、一、概念概念 能够生成并提供具有工业能够生成并提供具有工业数量石油和天然气的岩石数量石油和天然气的岩石又称又称烃源岩、母岩烃源岩、母岩生油层生油层生油岩
38、组成的地层生油岩组成的地层 能够生成石油和天然气的岩石能够生成石油和天然气的岩石 二、生油层的岩性特征及分类二、生油层的岩性特征及分类特征特征：暗色、细粒、富含有机质及微体生暗色、细粒、富含有机质及微体生 物化石，常见分散状黄铁矿，偶见物化石，常见分散状黄铁矿，偶见 原生油苗。原生油苗。分类分类：泥质岩类（碎屑岩）：泥质岩类（碎屑岩）：黑色泥岩、页岩、粉砂质泥岩，个别泥黑色泥岩、页岩、粉砂质泥岩，个别泥 质粉砂岩；如松辽、渤海湾。质粉砂岩；如松辽、渤海湾。碳酸盐岩类碳酸盐岩类：富含有机质的生物灰岩、泥灰岩、石灰岩；：富含有机质的生物灰岩、泥灰岩、石灰岩；如中东波斯湾、四川、塔里木如中东波斯湾、
39、四川、塔里木 三、生油岩的地球化学指标三、生油岩的地球化学指标1 1有机质丰度指标有机质丰度指标l有机碳含量有机碳含量（单位质量岩石中有机碳的质量百分数）（单位质量岩石中有机碳的质量百分数）最好生油岩最好生油岩 好生油岩好生油岩 较好生油岩较好生油岩 较差生油岩较差生油岩 差生油岩差生油岩泥岩泥岩C有有 1.5-2%1-1.5%0.6-1%0.4-0.6%5、5-3、3光学显微镜法光学显微镜法藻藻质、无定形、草质、木质、媒质质、无定形、草质、木质、媒质 腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组烃指数：烃指数：He=氢指数氢指数H=氧指数氧指数0=有CS1有CS2有CS3 三
40、、生油岩的地球化学指标三、生油岩的地球化学指标3.3.有机质成熟度有机质成熟度镜质体反射率（镜质体反射率（R R0 0）2.0（过成熟）（过成熟）孢粉颜色孢粉颜色浅黄（末熟）浅黄（末熟）金黄金黄-棕棕-褐色（成熟）褐色（成熟）黑色（过熟）黑色（过熟）正烷烃分布特征和奇偶优势比正烷烃分布特征和奇偶优势比 4.4.有机转化指标有机转化指标 氢仿沥青氢仿沥青“A”、总烃、总烃/有机碳、饱和烃有机碳、饱和烃/芳芳 烃烃 三、生油岩的地球化学指标三、生油岩的地球化学指标本章重点讲述了油气的有机成因理论，主要内容包括：本章重点讲述了油气的有机成因理论，主要内容包括：生成油气的原始物质生成油气的原始物质 沉
41、积有机质的来源物质、干酪根及其类型沉积有机质的来源物质、干酪根及其类型地质条件及理化条件地质条件及理化条件 油气生成的地质条件有大地构造条件、岩相古地理油气生成的地质条件有大地构造条件、岩相古地理条件及古气候条件；理化条件有细菌、催化剂、热力（温条件及古气候条件；理化条件有细菌、催化剂、热力（温度和时间）、放射性；度和时间）、放射性；生成油气的主要阶段生成油气的主要阶段 生物化学生气阶段、热催化生油气阶段、热裂解生生物化学生气阶段、热催化生油气阶段、热裂解生凝析气阶段及深部高温生气阶段的特点凝析气阶段及深部高温生气阶段的特点生油层生油层生油岩、生油层及其岩性特征、分类。生油岩、生油层及其岩性特
42、征、分类。小小 结结 一、主要概念一、主要概念 干酪根、沉积有机质、门限温度、门限深度、干酪根、沉积有机质、门限温度、门限深度、烃源岩烃源岩(生油岩生油岩)、生油、生油(气气)层层二、主要思考题二、主要思考题 1 1、简述石油和天然气的成因及主要依据。、简述石油和天然气的成因及主要依据。2 2、何谓沉积有机质，简述其来源。、何谓沉积有机质，简述其来源。3 3、何谓干酪根？试述干酪根的化学分类及主要特征。、何谓干酪根？试述干酪根的化学分类及主要特征。4 4、试述油气生成的条件（地质条件及理化条件）。、试述油气生成的条件（地质条件及理化条件）。5 5、试述有机质向油气演化的过程（成烃模式或主要阶、试述有机质向油气演化的过程（成烃模式或主要阶段及其特点）。段及其特点）。6 6、简述生油层的地质特征及主要地化特征。、简述生油层的地质特征及主要地化特征。
