油气的现代成因理论
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油气成因理论一、油气无机成因说(一)泛宇宙说认为包含烃类在内的有机化合物是宇宙天体的无机演化过程中形成的。
1.宇宙说:认为地球呈熔融状态时,碳氢化合物就包含在气圈中,随着地球的冷却被冷凝岩浆吸收,最后凝结于地壳形成石油。
2.地幔脱气说:认为地球深部存在大量的甲烷和其他非烃资源,在地球分异演化的早期从地球深部被加热而释放出来,有的被释放到大气圈,一小部分形成天然气藏。
(二)地球深部的无机合成说1.门捷列夫的碳化合物说:认为地球内部的水与重金属碳化物相互作用,形成碳氢化合物。
2.高温生成说:认为深度在150km,温度超过1500k、压力达5000Mpa,由于FeO及Fe3O4的参与,水与二氧化碳被还原形成烃类。
3.蛇纹石化生油说:提出橄榄石的蛇纹石化可以产生烃类。
4.费—托地质合成说:认为地球上原始石油是在20×108 年前通过费—托反应生成。
二、有机成因说基本观点:石油是地质历史时期生物有机质形成的。
分为:早期生油理论和晚期生油理论。
目前晚期生油理论占主导,晚期生油理论是指石油是在有机物质被埋藏到一定深度、温度条件,在热力作用和催化作用由有机物转化而来。
(一)生油的原始物质生物有机质:包括脂类、蛋白质、碳水化合物、木质素和丹宁(二)生油环境温暖、潮湿的气候环境有利于生物的大量繁殖和发育,总而具备了丰富的生油原始物质。
海洋、湖泊、三角洲等古地理区域不仅有丰富的水生生物,还因水体起到了隔绝空气的作用,阻止了有机质的腐烂分解,是生油的有利地区。
(三)油气生成的一般模式:1.生物化学生气阶段2.热催化生油气阶段3.热裂解生凝析气阶段4.深部高温生气阶段。
前言石油和天然气的成因问题是石油地质学的前缘学科之一,也是石油地质的热门话题。
因为不仅涉及到油气成因理论的创新,而且关系到深部油气的勘查方向和最大程度扩大能源储备的问题。
对于油气成因,除了“生物成因论”和“地幔成因论”之外,尚有“地幔热柱成因论”、“宇宙尘石油雨成因论”、“地下放电放光成因论”、“古陨石坑成因论”等等概括地说,就是“有机”和“无机”的成因争论。
20世纪中期,我国大庆油田在陆相有机成因理论的指引下,发现了世界上最大的中、新生代陆相油田,突破了“中国贫油论”的束缚,取得了辉煌的成绩。
近年来由于我国冀东南堡大型油田、四川盆地普光大型海相油田、松辽盆地徐家园子油田火山岩气田的发现,无疑是对单一的“生物成因论(有机成因论)”提出了挑战。
然而石油成因理论不仅关系到生命起源等重大科学问题,而且对于石油勘探工作有着实际的指导意义。
有机生油论指导我们找到了目前绝大多数的油气资源,然而无机成因油气田的不断发现,以及无机生油论取得的一些令人瞩目的研究成果,使我们不得不重新审视生油理论,以求解放思想,拓宽视野,在新领域探寻石油资源。
现在认为石油基本上是无机成因的,而天然气的成因却是二元的即有机成因和无机成因。
油气成因理论应该是不断发展、不断进步、不断丰富的过程。
上世界七十年建立的油气有机成因理论极大地推动了石油工业的发展,指导地质学家们发现了众多的油气田。
但是油气的无机成因理论也在发展丰富取得了一些列的成就。
以及一些无机成因的油气田的发现更是极大地鼓舞了长期坚持油气可以无机形成的地质学家,进一步推动了有机无机成因理论的发展。
同时也有一些理论认为尤其是两种机制同时作用的结果,即油气中的碳元素来自生物有机质即为有机成因,而油气中的氢元素部分却是来自无机自然界的。
更有一些理论运用地球动力学的模式直接打破了油气传统的有机或者无机成因划分,将二者融为一体运用地球动力学模式进行分析和研究进而指导油气田的勘探。
一.油气有机成因油气的有机成因理论包括早期生油说和晚期干酪根热降解。
油气成因理论油气成因理论一、油气无机成因说(一)泛宇宙说认为包含烃类在内的有机化合物是宇宙天体的无机演化过程中形成的。
1.宇宙说:认为地球呈熔融状态时,碳氢化合物就包含在气圈中,随着地球的冷却被冷凝岩浆吸收,最后凝结于地壳形成石油。
2.地幔脱气说:认为地球深部存在大量的甲烷和其他非烃资源,在地球分异演化的早期从地球深部被加热而释放出来,有的被释放到大气圈,一小部分形成天然气藏。
(二)地球深部的无机合成说1.门捷列夫的碳化合物说:认为地球内部的水与重金属碳化物相互作用,形成碳氢化合物。
2.高温生成说:认为深度在150km,温度超过1500k、压力达5000Mpa,由于FeO及Fe3O4的参与,水与二氧化碳被还原形成烃类。
3.蛇纹石化生油说:提出橄榄石的蛇纹石化可以产生烃类。
4.费—托地质合成说:认为地球上原始石油是在20×108 年前通过费—托反应生成。
二、有机成因说基本观点:石油是地质历史时期生物有机质形成的。
分为:早期生油理论和晚期生油理论。
目前晚期生油理论占主导,晚期生油理论是指石油是在有机物质被埋藏到一定深度、温度条件,在热力作用和催化作用由有机物转化而来。
(一)生油的原始物质生物有机质:包括脂类、蛋白质、碳水化合物、木质素和丹宁(二)生油环境温暖、潮湿的气候环境有利于生物的大量繁殖和发育,总而具备了丰富的生油原始物质。
海洋、湖泊、三角洲等古地理区域不仅有丰富的水生生物,还因水体起到了隔绝空气的作用,阻止了有机质的腐烂分解,是生油的有利地区。
(三)油气生成的一般模式:1.生物化学生气阶段2.热催化生油气阶段3.热裂解生凝析气阶段4.深部高温生气阶段。
因此,现代油气成因理论主要偏向于有机成因。
现代油气成因理论指出:油气是由经沉积埋藏作用保存在沉积物中的生物有机质(即沉积有机质)经过一定的生物化学、物理化学变化而形成的。
油气地质学上将沉积剖面中的沉积有机质分为干酪根和沥青两大类。
沉积有机质源于生命物质及其代谢产物。
丰富的生物有机质的供给、适宜的静水环境以及中等沉积速度的细碎屑物质的沉积是富有机质沉积形成的必要条件。
时间和温度是影响有机质演化生烃的最主要因素。
当温度升高到一定数值,有机质开始大量转化为石油,这个温度界限称为门限温度。
影响有机质生烃的因素还有细菌活动、催化作用、放射性作用和压力的作用等等。
有机质向油气转化的阶段主要有:生物化学生气阶段:深度范围从沉积物顶面到数百米乃至一千多米处,温度介于10~60℃。
在该阶段早期,埋深较浅,温压较低,环境适于细菌存活,这些微生物将利用有机化合物合成生物甲烷;本阶段后期,温度接近60℃,开始生成少量低熟石油。
热催化生油气阶段:沉积物埋深超过1500~2500m,有机质经受的温度升至60~180℃,促使有机质转化的最活跃因素是粘土矿物的热催化作用。
干酪根中大量的化学键开始断裂,形成大量烃类分子,成为主要的生油时期。
热裂解生凝析气阶段:沉积物埋深超过3500~4000m,地温达到180~250℃,为有机质演化的高成熟阶段,此时残余干酪根继续断开杂原子官能团和侧链,生成H2O、CO2、N2和低分子量烃类。
同时地温升高,前期已经生成的液态烃类不再稳定,开始裂解,导致液态烃急剧减少,低分子正烷烃剧增。
深部高温生气阶段:当深度超过6000~7000m,沉积物已进入变生作用阶段,有机质演化的过成熟阶段,温度超过250℃。
干酪根的裂解反应继续进行,氢以甲烷的形式脱除,干酪根进一步缩聚,生烃潜力逐渐枯竭。
从形成天然气的基本物质着眼可将天然气分为有机成因和无机成因。
有机成因气主要强调成气的原始母质为有机质,来源于生物界。