1、油气田开发基础油气田开发基础1授课内容授课内容、油气田开发基础油气田开发基础2油气田开发基础油气田开发基础3 石油和天然气的成因问题，是石油地质学界的主要研究对象之一，也是自然石油和天然气的成因问题，是石油地质学界的主要研究对象之一，也是自然科学领域中争论最激烈的一个重大研究课题。多年来，这一问题一直吸引着国内科学领域中争论最激烈的一个重大研究课题。多年来，这一问题一直吸引着国内外地质学家、生物化学家和地球化学家。外地质学家、生物化学家和地球化学家。1 1、化学成分比较复杂：、化学成分比较复杂：由于石油、天然气的由于石油、天然气的化学成分比较复杂化学成分比较复杂。2 2、找到油气藏的地方往往不
2、是油气生成的地方找到油气藏的地方往往不是油气生成的地方：是流体，现在：是流体，现在找到油气藏的找到油气藏的地方往往不是油气生成的地方地方往往不是油气生成的地方，这就为研究油气成因问题带来了许多复杂性。，这就为研究油气成因问题带来了许多复杂性。3 3、油气成因的争论焦点：、油气成因的争论焦点：（1 1）油气的来源是有机成因的还是无机成因的？）油气的来源是有机成因的还是无机成因的？（2 2）油气的生成是高温条件还是在低温条件下生成的？）油气的生成是高温条件还是在低温条件下生成的？（3 3）有机质生成油气的时间是其演化的早期还是晚期）有机质生成油气的时间是其演化的早期还是晚期?（4 4）陆相沉积盆地
3、能否生油？煤系地层是否能够生油？）陆相沉积盆地能否生油？煤系地层是否能够生油？油气田开发基础油气田开发基础4一、石油无机成因说一、石油无机成因说 其基本观点：石油是由自然界中的无机物化合而其基本观点：石油是由自然界中的无机物化合而成的，与有机物质无关。石油是在高温、高压条件下成的，与有机物质无关。石油是在高温、高压条件下形成的，为非生物成因产物。形成的，为非生物成因产物。“碳化说碳化说”（门捷列夫，（门捷列夫，1876）宇宙成因说宇宙成因说（索科洛夫，（索科洛夫，1889）岩浆说岩浆说（库德梁采夫，（库德梁采夫，1950s）高温生油说高温生油说（切卡留克，（切卡留克，1971）油气田开发基础油
4、气田开发基础5 1 1、碳化物说：、碳化物说：由俄国著名化学家门捷列夫于1876年提出。他认为在地球内部水与重金属碳化物相互作用，可以产生碳氢化合物：3FemCn+4mH2OmFe3O4+C3nH8m 地球形成时期温度很高，碳和铁为液态，互相作用而形成碳化铁。由于它们比重较大，保存在地球深处。后来，地表水沿地壳裂隙向下渗透，与碳化铁作用产生碳氢化合物，后者又沿着裂隙上升到地壳的冷却部分。有些碳氢化合物浸透了岩石，形成油页岩、藻煤及其他含沥青岩石；有些碳氢化合物浸透了岩石，形成油页岩、藻煤及其他含沥青岩石；有些碳氢化合物在地表附近受到氧化，形成地表沥青等产物；有些碳氢化合物在地表附近受到氧化，形
5、成地表沥青等产物；如果碳氢化合物上升到地壳比较冷却的部分，冷凝下来形成石油，如果碳氢化合物上升到地壳比较冷却的部分，冷凝下来形成石油，并在孔隙性岩层中聚集便可形成油藏。并在孔隙性岩层中聚集便可形成油藏。油气田开发基础油气田开发基础6 2 2、宇宙说：、宇宙说：由俄国学者索可洛夫于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。在地球呈熔融状态时，碳氢化合物就包含在它的气圈中；随地球冷凝，碳氢化合物被冷凝岩浆吸收，最后凝结于地壳中而成石油。宇宙说的基本论点为：1）在天体中碳和氢的储量很大，因此同样可以假设这些元素在地球上也很丰富；2）由碳、氢合成碳氢化合物是出现在天体发展的早期阶段
6、，例如在温度1000时，甲烷可按下列方式生成：CO+3H2CH4+H2O CO2+4H2CH4+2H2O 3）同其他天体一样，地球上形成的碳氢化合物后来为岩浆所吸收；4）当岩浆进一步冷却和凝缩时，包含在其中的碳氢化合物就沿断裂或裂隙分离出来。油气田开发基础油气田开发基础7 3 3、岩浆说：、岩浆说：1949年10月3日，前苏联学者H.A.库得梁采夫库得梁采夫在发表宇宙说六十周年纪念日的同一讲坛上，提出了石油起源岩浆说。库得梁采夫首先提到在许多天体上存在碳氢化合物提到在许多天体上存在碳氢化合物、泥火山重复喷发、在所谓生油岩之下的岩浆岩和变质岩中形成和存在油气藏、等都是无机生成说的论据。他认为石油
7、的生成是同基性岩浆他认为石油的生成是同基性岩浆冷却时碳氢化合物的合成有关冷却时碳氢化合物的合成有关。这个过程是在高压条件下完成的，因而可以促使不饱和碳氢化合物聚合而成饱和碳氢化合物。他还指出：因为岩浆中形成石油的过程在不断进行着，古老的油气通过扩散作用早已逸散消失，所以，所有的油藏，包括寒武系中的油藏，都是年青的油藏。并且，依靠石油才在地球上产生了生物，石依靠石油才在地球上产生了生物，石油中含有生物所需要的一切化学元素，油中含有生物所需要的一切化学元素，因此，石油不是来自有机物质，相反，有机物质却是来源于石油。油气田开发基础油气田开发基础8 4 4、石油高温生成说：、石油高温生成说：切卡留克1
8、971年根据合成金刚石的实验，用装满矿物混合物（方解石、石英、六水泻盐等）代替石墨反应器，在高压60007000MPa和高温1800K下，几分钟后由反应器中分离出易挥发组分，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷及少许庚烷。从而认为在深约150公里的上地幔古顿堡层内，在温度超过1500K、压力5000MPa下，由于有FeO及Fe3O4的参与，H2O与CO2还原而成烃类。在强烈褶皱作用时，深部石油进入地壳沉积岩，并由低分子烃转化为高分子烃及环状烃。油气田开发基础油气田开发基础9主要证据：主要证据：(1)(1)在实验室，用无机在实验室，用无机C C、H H元素合成了烃类；元素合成了烃类；(2)(2
9、)在岩浆岩内曾发现过石油、沥青；在岩浆岩内曾发现过石油、沥青；(3)(3)在宇宙其它星球大气层中也发现有碳氢化合物存在；在宇宙其它星球大气层中也发现有碳氢化合物存在；(4)(4)在陨石中发现有碳氢化合物及氨基酸等多达在陨石中发现有碳氢化合物及氨基酸等多达100100多种；多种；(5)(5)认为用有机观点对世界上有些大的沥青矿认为用有机观点对世界上有些大的沥青矿(如加拿大的阿萨巴如加拿大的阿萨巴斯卡沥青矿，储量达斯卡沥青矿，储量达856856亿吨以上亿吨以上)不能作出令人满意的解释。不能作出令人满意的解释。油气田开发基础油气田开发基础10二、石油有机成因假说二、石油有机成因假说 石油、天然气由地
10、质时期生物遗体在适宜条件下生成。石油、天然气由地质时期生物遗体在适宜条件下生成。1 1、早期生成说、早期生成说 石油烃类是由沉积岩中的分散有机质在地质浅处，石油烃类是由沉积岩中的分散有机质在地质浅处，成岩作用的早期在生物化学作用下生成的。成岩作用的早期在生物化学作用下生成的。2 2、晚期生成说、晚期生成说 石油是有机物质被埋藏后，在一定深度、温度、热石油是有机物质被埋藏后，在一定深度、温度、热力和催化剂作用下，由有机物质转化而来。力和催化剂作用下，由有机物质转化而来。油气田开发基础油气田开发基础11有机成油理论依据：有机成油理论依据：1 1环境：环境：世界已发现的油气田世界已发现的油气田99.
11、9%99.9%都在沉积岩中，只都在沉积岩中，只有极少数分布在岩浆岩和变质岩中，且这少数石油也被证明有极少数分布在岩浆岩和变质岩中，且这少数石油也被证明是从沉积岩中运移而来的，而与沉积岩无关的地盾和巨大结是从沉积岩中运移而来的，而与沉积岩无关的地盾和巨大结晶岩突起发育区，至今未找到油气聚集。晶岩突起发育区，至今未找到油气聚集。2 2分布：分布：石油在地层时代的分布上与煤、油页岩及有机石油在地层时代的分布上与煤、油页岩及有机质的分布状况相吻合的，表明它们在成因上是有联系的。质的分布状况相吻合的，表明它们在成因上是有联系的。3 3组成：组成：虽然世界上的石油没有成份完全相同的，但所虽然世界上的石油没
12、有成份完全相同的，但所有石油的元素组成和化合物组成是相近的或相似的，说明它有石油的元素组成和化合物组成是相近的或相似的，说明它们的成因可能大致相同。们的成因可能大致相同。油气田开发基础油气田开发基础12 4 4条件：条件：大量油田测试结果可知，油层温度很少超过大量油田测试结果可知，油层温度很少超过100100，有，有些深部油层温度可以高达些深部油层温度可以高达141141，而当，而当T T超过超过250250时，烃类就会发生时，烃类就会发生急剧而彻底的裂解，生成石墨及急剧而彻底的裂解，生成石墨及H H2 2，说明石油不可能在高温下形成。，说明石油不可能在高温下形成。5 5时间：时间：从目前发现
13、的油气藏分析看，石油生成、聚集成藏不从目前发现的油气藏分析看，石油生成、聚集成藏不需很长的时间，大约需不到一百万年。需很长的时间，大约需不到一百万年。6 6标志：标志：石油中含的卟啉化合物，异戊间二烯型化合物，甾醇石油中含的卟啉化合物，异戊间二烯型化合物，甾醇类，石油的旋光性都证明石油是在低温下，由生物有机质生成的。类，石油的旋光性都证明石油是在低温下，由生物有机质生成的。7 7实验：实验：石油地质工作者对近代沉积的研究成果表明，在近代石油地质工作者对近代沉积的研究成果表明，在近代沉积中确实存在着油气生成过程，且至今还在进行着，生成的数量也沉积中确实存在着油气生成过程，且至今还在进行着，生成的
14、数量也很可观。很可观。并且，在实验条件下，用有机质进行地下条件模拟，转化出并且，在实验条件下，用有机质进行地下条件模拟，转化出了烃类，这为有机成因学说提供了有力的科学依据。了烃类，这为有机成因学说提供了有力的科学依据。油气田开发基础油气田开发基础13 在石油形成的地质环境问题上，唯海相生油论曾在相在石油形成的地质环境问题上，唯海相生油论曾在相当长的一段时间内统治着人们的思想。在国外尤其如此，当长的一段时间内统治着人们的思想。在国外尤其如此，只是南庭格尔曾于只是南庭格尔曾于19391939年探讨过陆相生油的可能性。年探讨过陆相生油的可能性。2020世纪世纪4040年代，我国学者潘钟祥、黄汲清等力
15、排众议，年代，我国学者潘钟祥、黄汲清等力排众议，以丰富的中国油田实例雄辩地论证了陆相生油的现实性，以丰富的中国油田实例雄辩地论证了陆相生油的现实性，使唯海相生油论发生了动摇。使唯海相生油论发生了动摇。现在已很少有人再反对陆相生油了。无论海相、陆相现在已很少有人再反对陆相生油了。无论海相、陆相只要条件适宜均可生油。只要条件适宜均可生油。三、海、陆相生油问题三、海、陆相生油问题油气田开发基础油气田开发基础14 “未熟未熟低熟低熟”油油不断被发现，说明存在相当数不断被发现，说明存在相当数量的各类早期生成的非常规油气资源；使早期成油说和量的各类早期生成的非常规油气资源；使早期成油说和晚期成油说也结合起
16、来，视为一个统一的油气演化过程，晚期成油说也结合起来，视为一个统一的油气演化过程，从而拓宽了油气勘探领域。从而拓宽了油气勘探领域。煤成烃理论煤成烃理论发展与完善，提出了煤系地层有机质发展与完善，提出了煤系地层有机质生烃机理和演化模式。生烃机理和演化模式。近近2020多年来，多年来，无机成因天然气无机成因天然气发现，为无机成烃发现，为无机成烃理论提供了依据。理论提供了依据。四、石油成因进展四、石油成因进展油气田开发基础油气田开发基础15 生物体是生成油气的最初来源。生物体是生成油气的最初来源。生物死亡后残体埋藏生物化学、物理化学石油和天然气。包括细菌、浮游植物、浮游动物和高等植物、动物包括细菌、
17、浮游植物、浮游动物和高等植物、动物等，它是生物有机质的主要供应者。等，它是生物有机质的主要供应者。构成生物有机质的构成生物有机质的组分主要包括以下四种组分主要包括以下四种:油气田开发基础油气田开发基础16 动物和低等植物脂类含量高，动物和低等植物脂类含量高，是生成液态烃的主是生成液态烃的主要成分。要成分。如动植物的脂肪如动植物的脂肪_ _动物的皮下组织动物的皮下组织_ _植物的孢植物的孢子、种子及果实子、种子及果实-细菌和藻类细菌和藻类-高等植物的角质、孢粉高等植物的角质、孢粉等都含有丰富的脂类。等都含有丰富的脂类。在生物细胞中，除水外，在生物细胞中，除水外，80%80%以上的物质为蛋白以上的
18、物质为蛋白质，约占动物干重的质，约占动物干重的50%50%。油气田开发基础油气田开发基础17 又称糖类，是自然界分布极广的一种有机质，主要又称糖类，是自然界分布极广的一种有机质，主要由由C C、H H、O O三种元素组成，三种元素组成，是石油中芳烃和天然气主要来是石油中芳烃和天然气主要来源之一。源之一。尤以植物含量最高：纤维素、淀粉、树胶，动尤以植物含量最高：纤维素、淀粉、树胶，动物体内的糖原，昆虫的甲壳等。物体内的糖原，昆虫的甲壳等。木质素和丹宁都具有芳香结构特征。木质素是植物木质素和丹宁都具有芳香结构特征。木质素是植物细胞壁的主要成份，丹宁主要出现在高等植物中。细胞壁的主要成份，丹宁主要出
19、现在高等植物中。它们是有机质中芳香结构的主要来源，也是成煤的它们是有机质中芳香结构的主要来源，也是成煤的重要有机组分。重要有机组分。油气田开发基础油气田开发基础18 生物有机质并非是生生物有机质并非是生油的直接母质。油的直接母质。生物死之后生物死之后，与沉积物一起沉积下来，与沉积物一起沉积下来，构成沉积有机质。构成沉积有机质。指随无指随无机质点一起沉积并保存下机质点一起沉积并保存下来的生物残留物质。来的生物残留物质。油气田开发基础油气田开发基础191)原地有机质：自身有机质；2)异地有机质：河流带入；3)再沉积有机质1)生物死后，被吞食；2)生物化学作用分解逸散；3)有机质原始产量中只有0.8
20、%可保存1)生物物质产量；2)保存条件氧化或还原；3)堆积速度；4)沉积物颗粒大小；1)不同岩性分布不均匀：泥质多2.1%，碳酸岩盐0.29%，砂岩0.05%；2)不同地质时代不均衡：地层老则含量少。1、来源、来源2、形成过程、形成过程3、丰度影响因素、丰度影响因素4、分布、分布油气田开发基础油气田开发基础20三、干酪根三、干酪根 干酪根：干酪根：沉积岩中所有不溶于非氧化性的酸、碱和沉积岩中所有不溶于非氧化性的酸、碱和非极性有机质溶剂的分散有机质。非极性有机质溶剂的分散有机质。沉积有机质经历了复杂的生物化学及化学变化，通过腐沉积有机质经历了复杂的生物化学及化学变化，通过腐泥化及腐殖化过程才形成
21、一种结构非常复杂的生油母质泥化及腐殖化过程才形成一种结构非常复杂的生油母质干干酪根，成为生成油气的直接先驱。酪根，成为生成油气的直接先驱。干酪根的形成可分为两步：干酪根的形成可分为两步：有机质转化为地质聚合物有机质转化为地质聚合物:有机组织构成一些新的结构不规则的大分子，有机组织构成一些新的结构不规则的大分子，即地质聚合物。这些地质聚合是干酪根的前驱，但还不是真正的干酪根。即地质聚合物。这些地质聚合是干酪根的前驱，但还不是真正的干酪根。地质聚合物转化成干酪根地质聚合物转化成干酪根：地质聚合物变得更大、更复杂、结构欠规：地质聚合物变得更大、更复杂、结构欠规则，干酪根才真正发育起来。则，干酪根才真
22、正发育起来。油气田开发基础油气田开发基础21 干酪根是沉积有机质的主体干酪根是沉积有机质的主体（约占（约占8080-90%90%）。石油主要是干酪石油主要是干酪根转化而成根转化而成（80-95%）。）。沉积岩中干酪根的成分和结沉积岩中干酪根的成分和结构十分复杂，构十分复杂，无固定的成份和结无固定的成份和结构，不能用分子式来表达，主要构，不能用分子式来表达，主要成份为成份为C C、H H、O O。C C：76.4%76.4%、H H：6.3%6.3%、O O：11.1%11.1%、三者共占三者共占93.8%93.8%。此外还包括小量。此外还包括小量S S、N N等其它元素。等其它元素。干酪根结构
23、呈三维网状系统，由多干酪根结构呈三维网状系统，由多个核被桥键和各种官能团联接而成个核被桥键和各种官能团联接而成 油气田开发基础油气田开发基础221 1、两分法、两分法 干酪根是沉积有机质的主体，其类型基本代表了沉积有干酪根是沉积有机质的主体，其类型基本代表了沉积有机质的类型。机质的类型。沉积有机质可分为腐泥型和腐植型两大类。沉积有机质可分为腐泥型和腐植型两大类。腐泥型腐泥型的原始生物质是富含脂类的的原始生物质是富含脂类的水生浮游生物水生浮游生物，它们主，它们主要要可以形成石油可以形成石油、藻煤和油页岩；、藻煤和油页岩；腐植型腐植型的原始生物质是富含木质素、纤维素的原始生物质是富含木质素、纤维素
24、陆地高等植物陆地高等植物，主要主要可以形成天然气可以形成天然气和腐植煤，也可生成和腐植煤，也可生成少量液态石油。少量液态石油。油气田开发基础油气田开发基础232 2光学分类方法光学分类方法(1)(1)孢粉学家的分类：透射光孢粉学家的分类：透射光 藻质和无定形：藻质和无定形：来源于海、湖水浮游生物，前者可识别出藻来源于海、湖水浮游生物，前者可识别出藻类形态，后者呈云雾状，没有清晰的轮廓；类形态，后者呈云雾状，没有清晰的轮廓；草质组分：草质组分：孢子、花粉、角质层、叶子表皮和植物细胞构造孢子、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；所组成，大部分来源于陆地；木质组分：木质组分
25、：易辩认的长形木质构造纤维状物质，来源于陆地易辩认的长形木质构造纤维状物质，来源于陆地高等植物；高等植物；煤质组分：煤质组分：是陆地天然碳化植物物质和再沉积的碳化物质。是陆地天然碳化植物物质和再沉积的碳化物质。生油气潜能：藻质生油气潜能：藻质无定形无定形草质草质木质木质煤质的顺序依次煤质的顺序依次减少。减少。油气田开发基础油气田开发基础24 (2)(2)煤岩学家分类：反射光煤岩学家分类：反射光 腐泥组：腐泥组：包括了藻质体和无定形体；包括了藻质体和无定形体；壳质组：壳质组：呈暗灰色，由孢子、角质、树脂、蜡组成；呈暗灰色，由孢子、角质、树脂、蜡组成；镜质组：镜质组：呈灰白色，具镜煤特征，由泥炭成
26、因腐殖质组成。呈灰白色，具镜煤特征，由泥炭成因腐殖质组成。惰质组：惰质组：呈黄白色，包括了碎质体、菌质体、丝质体、半丝质体。呈黄白色，包括了碎质体、菌质体、丝质体、半丝质体。反射率依次增大，生油潜能依次降低。油气田开发基础油气田开发基础25干酪根的显微组分干酪根的显微组分1 1藻纤维体藻纤维体(藻基藻基)。南阳，。南阳，魏魏134134井。井。5005002 2丝质菌孢。辽河大民屯，丝质菌孢。辽河大民屯，沈沈1313井。井。2502503 3结构树皮。南阳，张结构树皮。南阳，张5 5井。井。5005004 4结构镜质体。南阳，张结构镜质体。南阳，张5 5井。井。5005005 5镜质体。南阳，
27、张镜质体。南阳，张7 7井。井。8008006 6镜质体。南阳，张镜质体。南阳，张5 5井。井。800800(据黄第藩等，据黄第藩等，1984)1984)油气田开发基础油气田开发基础263 3、化学分类：、化学分类：根据干酪根中C、H、O元素：型：型：H/CH/C原子原子(1.25-1.75)(1.25-1.75)，O/CO/C原子原子(0.026-0.12)(0.026-0.12)以含类脂化合物为主，主要来自藻类、细菌类等低等生物，生油潜能大。型：型：H/CH/C原子原子(0.65-1.25)(0.65-1.25)，O/CO/C原子原子(0.04-0.13)(0.04-0.13)来源于浮游生
28、物(以浮游植物为主)和微生物的混合有机质。生油潜能中等。型：型：H/CH/C原子原子(0.46-0.93)(0.46-0.93)，O/CO/C原子原子(0.05-0.30)(0.05-0.30)来源于陆地高等植物。可利于生气。干酪根类型及其演化干酪根类型及其演化(据据B.P.TissotB.P.Tissot，1974)1974)油气田开发基础油气田开发基础27271、2：I型干酪根，松辽盆地白垩系；3、4：IIA型干酪根，济阳坳陷沙三段油气田开发基础油气田开发基础28285、6、7：IIB型干酪根；8、9：III型干酪根油气田开发基础油气田开发基础29生物有机质干酪根沉积有机质油气条件条件条件
29、：条件：一、构造条件一、构造条件二、古地理条件二、古地理条件三、气候条件三、气候条件四、理化条件四、理化条件油气田开发基础油气田开发基础301 1、发生过持续下沉的盆地、发生过持续下沉的盆地 一、大地构造条件一、大地构造条件油气田开发基础油气田开发基础31油气田开发基础油气田开发基础32 2 2、沉积盆地的分割性对有机质的堆积与保存有利、沉积盆地的分割性对有机质的堆积与保存有利 3 3、板块的边缘活动带、板块内部的裂谷、坳陷以及造山、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、山间盆地等大地构造单元带的前陆盆地、山间盆地等大地构造单元 离散板块分离处地壳变薄下沉、弯曲，出现了张
30、性环境的离散板块分离处地壳变薄下沉、弯曲，出现了张性环境的各种沉积盆地；聚敛板块接合处伴随洋壳消亡、陆壳增厚和碰各种沉积盆地；聚敛板块接合处伴随洋壳消亡、陆壳增厚和碰撞造山带上升，沿造山带的翼部出现许多沉积盆地。撞造山带上升，沿造山带的翼部出现许多沉积盆地。油气田开发基础油气田开发基础33岩相古地理条件岩相古地理条件 1 1、海相：、海相：浅海区及三角洲、海湾及泻湖区最有利浅海区及三角洲、海湾及泻湖区最有利 大陆架内浅海区：大陆架内浅海区：水深不超过水深不超过200200米，水体较宁静，阳米，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，光、温度适宜，生物繁盛，尤其各种浮游生
31、物异常发育，死亡后不需经过太厚的水体即可堆积下来；死亡后不需经过太厚的水体即可堆积下来；在三角洲地区：在三角洲地区：陆源有机质源源不断地搬运而来，加陆源有机质源源不断地搬运而来，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；高，是极为有利的生油区域；海湾及泻湖：海湾及泻湖：属于半闭塞无底流的环境，也对保存有属于半闭塞无底流的环境，也对保存有机质有利。机质有利。油气田开发基础油气田开发基础34 滨海区：滨海区：海进、海退频繁海进、海退频繁，浪潮作用强烈，不利于生物，浪潮作用强烈，不利于生物繁殖和有机质堆积和保存。繁
32、殖和有机质堆积和保存。深海区：深海区：生物少，生物死生物少，生物死亡后还要下沉至海底需经历巨亡后还要下沉至海底需经历巨厚水体易遭氧化破坏；加上离厚水体易遭氧化破坏；加上离岸又远，陆源有机质需经长途岸又远，陆源有机质需经长途搬运，易被淘汰氧化，不利于搬运，易被淘汰氧化，不利于有机质的堆积和保存。有机质的堆积和保存。油气田开发基础油气田开发基础352 2、大陆：、大陆：深水、半深水湖泊是陆相生油岩发育区域。深水、半深水湖泊是陆相生油岩发育区域。油气田开发基础油气田开发基础36 反应时间自然对数与绝对温度成反比直反应时间自然对数与绝对温度成反比直线关系。这说明在石油形成过程中线关系。这说明在石油形成
33、过程中:1)1)温度是最有效、最持久的因素温度是最有效、最持久的因素。ARTEtln式中：T绝对温度(K)；t时间；A频率常数；R气体常数；E活化能。四、油气生成的理化条件四、油气生成的理化条件1 1、温度与时间、温度与时间温暖潮湿的气候、日照时间长，能增加生物的繁殖力。温暖潮湿的气候、日照时间长，能增加生物的繁殖力。油气田开发基础油气田开发基础37随温度增加，干酪根随温度增加，干酪根H/CH/C和和O/CO/C降低，碳降低，碳不断富集；芳烃结构不断缩合；烷烃结不断富集；芳烃结构不断缩合；烷烃结构减少构减少.这些变化的结果是导致油气的这些变化的结果是导致油气的生成生成.油气田开发基础油气田开发
34、基础38作者地理位置样品来源年龄（Ma）地层温度（）深度（m）岩石类型1/T（K-1）喀 麦 隆杜阿拉盆地加利福尼亚落杉矶盆地加利福尼亚文图拉盆地法国17口井,巴黎盆地2个采石场Connan法国西南部阿奎坦盆地1口井112903300泥质石灰岩0.00275-1974法国西南部阿奎坦盆地31口井135722500碳酸盐岩0.00289法国东南部卡马尔果盆地1口井381063250碳酸盐岩砾岩0.00264阿尤恩区奥若河沙巴苏绿海区1口井121203050粉砂质黏土岩0.00254新西兰塔拉纳基盆地(海上)巴西亚马逊盆地6口井359621750页岩0.00289新西兰塔拉纳基盆地(陆上)资料来源
35、成熟点资料Albrecht(1969)4口井70651200粉砂质黏土岩0.00296Philippi(1965)2口井121152440页岩?0.002583口井121272740页岩?0.0025Louis、Tissot(1967)1806014001口井105852740802900页岩0.003粉砂质黏土岩0.00279粉砂质页岩0.002831口井32953350灰质页岩0.002721口井20油气田开发基础油气田开发基础39 综上所述，综上所述，在温度与时间的综合作用下，有利在温度与时间的综合作用下，有利于油气生成并保存的盆地应该是年轻的热盆地于油气生成并保存的盆地应该是年轻的热盆
36、地(地温地温梯度高梯度高)和古老的冷盆地；和古老的冷盆地；否则，或未达成熟阶段，否则，或未达成熟阶段，或已达破坏阶段，对油气勘探均不利。或已达破坏阶段，对油气勘探均不利。例如，例如，油气田开发基础油气田开发基础40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（黄第藩，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（黄第藩，19911991）油气田开发基础油气田开发基础412 2、细菌活动、细菌活动 细菌是地球上分布最广、繁殖最快，对环境适应能力最细菌是地球上分布最广、繁殖最快，对环境适应能力最强的一种生物。按其生活习性，可分为三类：强的一种生物。按其生活习性，可分为三类：喜氧细菌：只
37、有在游离氧存在的条件下才能生存；厌氧细菌：在没有游离氧而有化合氧的条件下才能生存；通性细菌：在有、无游离氧的条件下均能生存。对油气生成来讲，最有意义的是厌氧细菌，在缺乏游离氧的还原条件下，有机质可被厌氧细菌分解而产生甲烷、氢、二氧化碳以及有机酸和其他碳氢化合物。油气田开发基础油气田开发基础42 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，并且细菌作用时间愈长，这种作用进行得愈彻底。（1）细菌的催化：CO2+4H2CH4+2H2O （2）某些细菌使氢气将硫酸盐还原为硫化氢：SO4+5H2H2S+4H2O （3）细菌使不饱和有机化合物加氢产
38、生饱和烃。另外细菌也可在特定条件下将石油氧化破坏，例如分布在盆地或凹陷斜坡的一些重质稠油藏，就是遭细菌生物降解所致。细菌一般在低温条件下生存，超过90-100，大量死亡。例如甲烷菌超过75，大量死亡。所以，一般在低温、较浅层情况下影响油气生成。油气田开发基础油气田开发基础433 3、催化作用、催化作用 催化剂使分散有机质的原始结构破坏，促使分子重新分布，形成结构稳定的烃类。催化剂的参与可以降低反应所需活化能，加快成烃反应速度，并改造烃的性质。主要有无机盐类和有机酵母两大类。粘土矿物：粘土矿物：是自然界分布最广的无机盐类催化剂。在实验室用粘土矿物做催化剂在150250下，可以使酒精和酮脱去水或使
39、脂肪酸去羧基，都可以产生类似石油的物质。粘土矿物质的催化能力同其吸附性有关，催化剂表面吸附两种或两种以上物质的原子时，它们便会互相作用而形成新的化合物。蒙脱石催化能力最强，高岭石最弱。有机酵母：有机酵母：能加速有机质的分解。当有酵母存在时，有机质的分解比在细菌活动时还要快很多。实践证明，在富含植物残余的岩石中，酵母的活动性最大。它几乎不需外部能量来源。油气田开发基础油气田开发基础444 4、放射性、放射性 放射性作用可能是促使有机质向油气转化的能源之放射性作用可能是促使有机质向油气转化的能源之一。主要放射性元素有铀、钍和钾。一。主要放射性元素有铀、钍和钾。在砂岩和砾岩中的重矿物组份中，这些放射
40、性元素含量高；钾K40在化学盐类含量高；铀和钍在页岩、粘土岩、泥灰岩及其它含大量胶体团块的岩石中含量最大。索可夫认为，放射元素释放出的射线可以产生氢和氧2H2O2H2+O2，O2+CCO2，4H2+CO2CH4+2H2O。甲烷在射线轰击下发生聚合作用产生长链烃类。油气田开发基础油气田开发基础455 5、压力、压力 压力可以促进烃类生成，高压对于使体压力可以促进烃类生成，高压对于使体积增大的裂解反应是不利的，容易引起反应积增大的裂解反应是不利的，容易引起反应活化能的升高，抑制有机质的热成熟作用。活化能的升高，抑制有机质的热成熟作用。它可以阻止液态烃裂解为气态烃。它可以阻止液态烃裂解为气态烃。如华
41、盛顿油田、巴尔湖油田地层温度均超过200，仍为油藏。可见压力对油气的形成及转化可以起到某些作用。油气田开发基础油气田开发基础46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深部高温生气阶段未成熟成熟高成熟过成熟有机质向油气转化模式有机质向油气转化模式未熟未熟-低熟油低熟油成成熟熟油油凝凝析析气气甲烷甲烷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深部高温生气阶段未成熟成熟高成熟过成熟有机质向油气转化模式有机质向油气转化模式未熟未熟-低熟油低熟油成成熟熟油油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深部高温生气阶段未成熟成熟高成熟过成熟有机质向油气转化模式有机质向油气转化模式
42、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深部高温生气阶段未成熟成熟高成熟过成熟有机质向油气转化模式有机质向油气转化模式未熟未熟-低熟油低熟油成成熟熟油油凝凝析析气气甲烷甲烷油气田开发基础油气田开发基础47一、生物化学生气阶段一、生物化学生气阶段 反应条件：反应条件：H H：0-1500m0-1500m，T T：10-10-6060，Ro0.5,Ro1500-2500m1500-2500m，T T：60-18060-180，RoRo：0.5-1.0,0.5-1.0,进入后生作用阶段，相当于长焰煤进入后生作用阶段，相当于长焰煤-焦煤阶段。焦煤阶段。反应性质反应性质：有机质转化最活跃的因素
43、是热催化作用，催化剂为粘土矿物。热催化、热降解热催化、热降解 主要产物：主要产物：湿气、大量石油及残余的干酪根湿气、大量石油及残余的干酪根 粘土矿物的催化作用可能使长链烃类裂解成小分子烃。在进入此阶段，干酪根发生热降解，杂原子(O、H、S)键破裂产生二氧化碳、水、氨、硫化氢等挥发性物质逸散，同时获得大量低分子液态烃和气烃，是主要生油时期。其中，有机质成熟早晚跟有机质的类型有关。ABCD生生物气化阶学段热油催气化阶生段热析裂气解阶生段凝深生部气高阶温段腐殖质干酷根156201001030405060708090abc残碳腐殖酸富非酸碳水化合物氨基酸类脂化合物1生物化学甲烷2原有沥青、烃、非烃化合
44、物3石油4湿气、凝析气5天然气6未低熟油（注：还应包括2）Abc43沉积有机质重量,%油气田开发基础油气田开发基础49三、热裂解生凝析气阶段三、热裂解生凝析气阶段 反应条件：反应条件：H:3500-4000mH:3500-4000m，T:180-250T:180-250，Ro:1.0-Ro:1.0-2.0,2.0,进入后生成岩阶段后期，相当于碳化作用的瘦煤进入后生成岩阶段后期，相当于碳化作用的瘦煤-贫贫煤阶段。煤阶段。反应性质反应性质：石油热裂解、热焦化；石油热裂解、热焦化；主要产物：主要产物：凝析气、湿气、干酪根残渣；凝析气、湿气、干酪根残渣；此时温度超过了烃类物质的临界温度，除继续断开杂原
45、子官能团和侧链生烃外，主要反应是大量CC链断裂及环烷烃的开环和破裂，长链烃急剧减少，C25以上趋于零，低分子的正烷烃剧增，加少量低碳原子数的环烷烃和芳烃。在地下呈气态，采到地上反凝结为液态轻质油，并伴有湿气，这是进入了高成熟期。ABCD生生物气化阶学段热油催气化阶生段热析裂气解阶生段凝深生部气高阶温段腐殖质干酷根156201001030405060708090abc残碳腐殖酸富非酸碳水化合物氨基酸类脂化合物1生物化学甲烷2原有沥青、烃、非烃化合物3石油4湿气、凝析气5天然气6未低熟油（注：还应包括2）Abc43沉积有机质重量,%油气田开发基础油气田开发基础50四、深部高温生气阶段四、深部高温生
46、气阶段 反应条件反应条件：H6000-7000mH6000-7000m时，时，T250,Ro2.0,T250,Ro2.0,进入进入变生作用阶段，相当于半无烟变生作用阶段，相当于半无烟-无烟煤高度碳化阶段；无烟煤高度碳化阶段；反应性质反应性质：热变质热变质 主要产物：主要产物：干气、碳沥青或次石墨干气、碳沥青或次石墨 已形成的液态烃和重质气态烃强烈裂解，变成最稳定的甲烷，干酪根残渣释出甲烷后，进一步缩聚形成碳沥青或石墨。ABCD生生物气化阶学段热油催气化阶生段热析裂气解阶生段凝深生部气高阶温段腐殖质干酷根156201001030405060708090abc残碳腐殖酸富非酸碳水化合物氨基酸类脂化
47、合物1生物化学甲烷2原有沥青、烃、非烃化合物3石油4湿气、凝析气5天然气6未低熟油（注：还应包括2）Abc43沉积有机质重量,%油气田开发基础油气田开发基础51生物化学生气阶段热降解生油气阶段热裂解生湿气阶段深部高温生气阶段（未成熟阶段）（成熟阶段）（高成熟阶段）（过成熟阶段）Ro（%）0.50.51.01.02.02.0深度(km)1.51.52.53.54.06.0-7.0温度()6060180180250250干酪根颜色黄色暗褐色深暗褐色黑色煤阶泥炭-褐煤长焰煤-气煤-肥煤焦煤-瘦煤-贫煤半无烟煤-无烟煤生烃机理生物化学作用热催化作用热裂解作用热变质作用主要产物生物甲烷、未熟油、干酪根液
48、态石油湿气干气（甲烷）演化阶段湿气、凝析油油气田开发基础油气田开发基础52沉积有机 质 大量石油 干酪根凝析 气生化降解热催化热裂解热变质乏氧 挥发物湿气 湿气 残余干酪根 干酪根残渣 1.5m10600.5%RO生物化学生气阶段成岩作用阶段（）Diagenesis 热催化生油气阶段热裂解生凝析气阶段后生作用 阶段（）Catagenesis 未熟 低熟石 油次石墨干气 1.54.0Km601800.5%1.2RO深部高温生气阶段变生作用阶段（）Metagenesis 油气田开发基础油气田开发基础53 生油门限：生油门限：有机质进入大量生成油气有机质进入大量生成油气的界限。对应的温度为门限温度，
49、对应的的界限。对应的温度为门限温度，对应的深度称为门限深度。深度称为门限深度。生油窗：生油窗：在热催化作用下，有机质能在热催化作用下，有机质能够大量转化为石油和湿气的主要生油时期够大量转化为石油和湿气的主要生油时期，这一时期叫生油窗。，这一时期叫生油窗。二次生油二次生油:在一些地质发展演化史较在一些地质发展演化史较复杂的盆地，由于某种原因历经多次大构复杂的盆地，由于某种原因历经多次大构造运动，生油岩中有机质先期在埋藏较浅造运动，生油岩中有机质先期在埋藏较浅尚未成熟就被抬升，后来再度沉降埋藏到尚未成熟就被抬升，后来再度沉降埋藏到相当深度后方达到成熟温度，有机质才可相当深度后方达到成熟温度，有机质才可以大量生成石油，即所谓以大量生成石油，即所谓“二次生油二次生油”。ABCD生生物气化阶学段热油催气化阶生段热析裂气解阶生段凝深生部气高阶温段腐殖质干酷根156201001030405060708090abc残碳腐殖酸富非酸碳水化合物氨基酸类脂化合物1生物化学甲烷2原有沥青、烃、非烃化合物3石油4湿气、凝析气5天然气6未低熟油（注：还应包括2）Abc43沉积有机质重量,%
