石油地质学 第五部分 油气成因、烃源岩演化与评价及油气源对比
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石油和天然气成因石油天然气地质和勘探
煤成烃理论
沉积有机质馏分的深部热演化模式
第二节 生成油气的原始物质
一、生物有机质 二、沉积有机质 三、干酪根
17
（一）生物有机质类型－生物体的有机组分
元素% C H O S N
主要特征
类脂 76 12 2 化合物
/ / 包括：脂肪、有机酸、甾萜类、蜡、色素等。 主要来自：低等植物（菌藻）、动物中。 ——主生油母质。
1.油气是流体，可运移，非原地矿藏， 即产油气地≠生油气地。
2.化学成分复杂。 3.原始母质→油气？ 4.涉及学科多。
二、两大成因学派
根据在生油气原始物质问题上观点的差异，分：
无机成因说 有机成因说
❖无机成因说：石油及天然气是在地下 深处高温、高压条件下由无机物通过化 学反应形成的。
无机物（C、H 、O、Fe）→油气
蛋白质 53 7 22 1 17 氨基酸聚合物，较利于生油。 ——低C数烃和含N化合物主要来源。
碳水 44 6 50 / / 糖类（葡萄糖、麦芽糖、淀粉、纤维素…）。
化合物
——易水解难保存，非主成油物质。
可成煤、气、芳烃。
木质素 63 5 31.6 0.1 0.3 芳香族化合物，抗腐能力强，来自高等植物。 ——主成煤。另：天然气、芳烃。
不溶性有机质：干酪根 （占A总量的70~90%或更多）
❖ 干酪根：
是指沉积岩中不溶于碱、非氧化性酸（HF、HCI）、非 极性有机溶剂（CCl4、CHCl3、苯、酒精）的分散有机质。
1. 干 酪 根 的 形 成 及 演 化
2.干酪根的分布
图：干酪根数量与化工燃料最大资源的比较
3.干酪根结构和化学组成
4.1932年古勃金提出“混成说” ： ——早期有机成因说
沉积有机质馏分的深部热演化模式
第二节 生成油气的原始物质
一、生物有机质 二、沉积有机质 三、干酪根
17
（一）生物有机质类型－生物体的有机组分
元素% C H O S N
主要特征
类脂 76 12 2 化合物
/ / 包括：脂肪、有机酸、甾萜类、蜡、色素等。 主要来自：低等植物（菌藻）、动物中。 ——主生油母质。
1.油气是流体，可运移，非原地矿藏， 即产油气地≠生油气地。
2.化学成分复杂。 3.原始母质→油气？ 4.涉及学科多。
二、两大成因学派
根据在生油气原始物质问题上观点的差异，分：
无机成因说 有机成因说
❖无机成因说：石油及天然气是在地下 深处高温、高压条件下由无机物通过化 学反应形成的。
无机物（C、H 、O、Fe）→油气
蛋白质 53 7 22 1 17 氨基酸聚合物，较利于生油。 ——低C数烃和含N化合物主要来源。
碳水 44 6 50 / / 糖类（葡萄糖、麦芽糖、淀粉、纤维素…）。
化合物
——易水解难保存，非主成油物质。
可成煤、气、芳烃。
木质素 63 5 31.6 0.1 0.3 芳香族化合物，抗腐能力强，来自高等植物。 ——主成煤。另：天然气、芳烃。
不溶性有机质：干酪根 （占A总量的70~90%或更多）
❖ 干酪根：
是指沉积岩中不溶于碱、非氧化性酸（HF、HCI）、非 极性有机溶剂（CCl4、CHCl3、苯、酒精）的分散有机质。
1. 干 酪 根 的 形 成 及 演 化
2.干酪根的分布
图：干酪根数量与化工燃料最大资源的比较
3.干酪根结构和化学组成
4.1932年古勃金提出“混成说” ： ——早期有机成因说
油气源对比
第四章 石油天然气的生成与烃源岩
第七节 油气源对比
一、油源对比
油(气)与烃源岩的对比
油（气）与油（气）的对比
油(气)之间、油(气)与烃源岩之间的亲缘关系和成因联系
1．油源对比原理 （相似性原则）
①来自同一源岩的石油在化学组成上具有相似性
②烃源岩中的可溶有机质(氯仿沥青“A”)在成分 上与该烃源岩生成的石油具有相似性。
一、油源对比
一、油源对比
Relative Abundance
RT: 33.51 - 60.64 100 90 80 70
56.96 55.12
NL: 2.70E4
m/z= 216.50217.50 F: MS geoa13189 2
60 55.65
50
52.83
40 30 20 10
34.02 0
60 55.65
50
52.83
40
54.03 30
51.91
20
10 34.02
39.09
37.33 36.87
41.62 41.22
44.21 46.13
48.43 50.33
57.32 59.18
0
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
Time (min)
C27甾烷（胆甾烷）C28甾烷（麦角甾烷）C29甾烷（谷甾烷）
16000 14000
12000
10000 8000
6000 4000
2000 0
时 间 -->
46.00 48.00 50.00 52.00 54.00 56.00 58.00 60.00 62.00 64.00 66.00
第七节 油气源对比
一、油源对比
油(气)与烃源岩的对比
油（气）与油（气）的对比
油(气)之间、油(气)与烃源岩之间的亲缘关系和成因联系
1．油源对比原理 （相似性原则）
①来自同一源岩的石油在化学组成上具有相似性
②烃源岩中的可溶有机质(氯仿沥青“A”)在成分 上与该烃源岩生成的石油具有相似性。
一、油源对比
一、油源对比
Relative Abundance
RT: 33.51 - 60.64 100 90 80 70
56.96 55.12
NL: 2.70E4
m/z= 216.50217.50 F: MS geoa13189 2
60 55.65
50
52.83
40 30 20 10
34.02 0
60 55.65
50
52.83
40
54.03 30
51.91
20
10 34.02
39.09
37.33 36.87
41.62 41.22
44.21 46.13
48.43 50.33
57.32 59.18
0
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
Time (min)
C27甾烷（胆甾烷）C28甾烷（麦角甾烷）C29甾烷（谷甾烷）
16000 14000
12000
10000 8000
6000 4000
2000 0
时 间 -->
46.00 48.00 50.00 52.00 54.00 56.00 58.00 60.00 62.00 64.00 66.00
045第四章 油气成因和烃源岩(第五节烃源岩)
元素中，碳含量最高、最稳定，因此是最主要的丰度指标。 氯仿沥青“A”是对岩石进行氯仿抽提再进行色层分离可得到总烃含量，
也能反映有机质的丰度。
我国陆相生油层评价标准
项
生 目
油
好 层层
生
油
岩相
深湖-半
深湖相
干酪根类型
腐泥型
中等生 油层
半深湖浅湖相
中间型
差生油 层
浅湖-滨 海相
腐植型
非生油 层 河流相
萜烷多见于高等植物。
有机质成熟度
有机质成熟度是指在有机质所经历的埋藏时间内，由于增温作用所引起 的各种变化。
评价有机质成熟度常用且有效的方法包括：镜质体反射率（R0）法、孢 粉和干酪根的颜色法、岩石热解法和可溶有机质的化学法。
还要应用多种成熟度标尺和TTI等预测方法来估算烃源岩中有机质的成熟 度。
＜100 ＜1
有机质的类型
有机质的类型常从不溶有机质（干酪根） 和可溶有机质（沥青）进行分析。
干酪根类型的确定是有机质类型研究的 主体，常用的研究方法有元素分析、光 学分析、红外线光谱分析以及岩石热解 分析等。
元素分析
元素分析：是从化学性质和本质上来把握其类型的。 从全球来看，石油主要产生于腐泥型或腐植形过渡的有机质；腐植型主
碳， IO）与干酪根元素组成分析能很好 对比。可利用这两个指数绘制范氏图确 定烃源岩中有机质的类型。
烃源岩中的干酪根分类
煤岩 学分 类
孢粉学分类 显微组分 显微组分细分
元素 分析
岩石 热解 分析
Tissot分类 中国分类 原始H/C原子比 原始O/C原子比 生烃潜力
降解率（%）
藻质
絮质
草质
木质
也能反映有机质的丰度。
我国陆相生油层评价标准
项
生 目
油
好 层层
生
油
岩相
深湖-半
深湖相
干酪根类型
腐泥型
中等生 油层
半深湖浅湖相
中间型
差生油 层
浅湖-滨 海相
腐植型
非生油 层 河流相
萜烷多见于高等植物。
有机质成熟度
有机质成熟度是指在有机质所经历的埋藏时间内，由于增温作用所引起 的各种变化。
评价有机质成熟度常用且有效的方法包括：镜质体反射率（R0）法、孢 粉和干酪根的颜色法、岩石热解法和可溶有机质的化学法。
还要应用多种成熟度标尺和TTI等预测方法来估算烃源岩中有机质的成熟 度。
＜100 ＜1
有机质的类型
有机质的类型常从不溶有机质（干酪根） 和可溶有机质（沥青）进行分析。
干酪根类型的确定是有机质类型研究的 主体，常用的研究方法有元素分析、光 学分析、红外线光谱分析以及岩石热解 分析等。
元素分析
元素分析：是从化学性质和本质上来把握其类型的。 从全球来看，石油主要产生于腐泥型或腐植形过渡的有机质；腐植型主
碳， IO）与干酪根元素组成分析能很好 对比。可利用这两个指数绘制范氏图确 定烃源岩中有机质的类型。
烃源岩中的干酪根分类
煤岩 学分 类
孢粉学分类 显微组分 显微组分细分
元素 分析
岩石 热解 分析
Tissot分类 中国分类 原始H/C原子比 原始O/C原子比 生烃潜力
降解率（%）
藻质
絮质
草质
木质
【石油地质学】第五讲油气聚集与成藏
⑤生油岩的排烃能力高(排烃效率)
据克莱米（H.D.Klemme，1997）的统计， 世界上共有334个大油气田（最终可采储量达 68×106t以上的大油田222个，最终可采储量为 1011m3的大气田112个），分布于60多个油气 盆地中。其中有16个盆地含有5个以上的大油 气田，这16个盆地的大油气田总数为249个， 占所有大油气田总数的71.5%；储量则可达 90%以上。其中部分油气盆地的面积、体积沉 积速率和大油气田数的分布，如表 所示。
聚集系数，指生油量和地质储量的比值。
天然气与石油相比，排烃率较高，运聚系数偏低 。
1．盆地油气源丰富程度，取决几个基本条件：
①烃源岩体积（广、厚）； ②有机质丰度（数量多）； ③有机质类型（质量好）； ④有机质成熟度（生成条件）； ⑤排烃效率（运移条件）。
即一要有，二要好，三要多！
2．满足上述条件依靠几个方面(地质条件)：
有效孔隙度和储集层有效厚度的确定
有效孔隙度主要根据实验室岩心测定、测井解释 料统计分析求得。
储层有效厚度根据有效储集层的岩性、电、物性 标准，扣除其中的非渗透性夹层而剩余的厚度。
圈闭最大有效容积的确定
圈闭的最大有效容积，决定于圈闭的闭合面积、储 集层的有效厚度及有效孔隙度等有关参数
V=F×H×φ
Abundance map of oil and gas basin
(from Perute,1972)
(二)有利的生、储、盖组合配置关系
a.互层型，有利(接触面积大，能及时从生向储运移)； b.指状交叉型，有利(靠近指状交叉一侧，类似互层、侧 变、侧生式)； c.不整合型，有利； d.断裂型，上覆、下覆型较好； e.封闭型，较差(主要指不能形成巨大油气藏）。
据克莱米（H.D.Klemme，1997）的统计， 世界上共有334个大油气田（最终可采储量达 68×106t以上的大油田222个，最终可采储量为 1011m3的大气田112个），分布于60多个油气 盆地中。其中有16个盆地含有5个以上的大油 气田，这16个盆地的大油气田总数为249个， 占所有大油气田总数的71.5%；储量则可达 90%以上。其中部分油气盆地的面积、体积沉 积速率和大油气田数的分布，如表 所示。
聚集系数，指生油量和地质储量的比值。
天然气与石油相比，排烃率较高，运聚系数偏低 。
1．盆地油气源丰富程度，取决几个基本条件：
①烃源岩体积（广、厚）； ②有机质丰度（数量多）； ③有机质类型（质量好）； ④有机质成熟度（生成条件）； ⑤排烃效率（运移条件）。
即一要有，二要好，三要多！
2．满足上述条件依靠几个方面(地质条件)：
有效孔隙度和储集层有效厚度的确定
有效孔隙度主要根据实验室岩心测定、测井解释 料统计分析求得。
储层有效厚度根据有效储集层的岩性、电、物性 标准，扣除其中的非渗透性夹层而剩余的厚度。
圈闭最大有效容积的确定
圈闭的最大有效容积，决定于圈闭的闭合面积、储 集层的有效厚度及有效孔隙度等有关参数
V=F×H×φ
Abundance map of oil and gas basin
(from Perute,1972)
(二)有利的生、储、盖组合配置关系
a.互层型，有利(接触面积大，能及时从生向储运移)； b.指状交叉型，有利(靠近指状交叉一侧，类似互层、侧 变、侧生式)； c.不整合型，有利； d.断裂型，上覆、下覆型较好； e.封闭型，较差(主要指不能形成巨大油气藏）。
油气地球化学知识框架
油气地球化学知识框架(总11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--油气地球化学第一章生物有机质组成与沉积模式第一节有机质的形成与全球碳循环一、生命的起源与演化二、光合作用三、对地球上有机质有主要贡献的生物1、浮游植物（时间长、水体面积高、繁殖率高）2、细菌（时间长、分布广、适应性极强、繁殖快）3、高等植物（出现晚，分布在陆地保存难、可富集演化为煤层）4、浮游动物（食物消费者产率低、低等浮游动物数量较大）四、有机碳的循环1、有机圈2、有机碳的循环 (1)生物化学亚循环 (2)地球化学亚循环第二节生物有机质的组成和性质一、碳水化合物二、蛋白质和氨基酸（一）蛋白质(二)氨基酸(三)酶三、脂类1．脂肪酸2．腊3.萜类和甾类化合物4.甾族化合物四、木质素和丹宁五、色素第三节有机质沉积模式一、有机质沉积的控制因素1、生物控制因素:微生物降解、原始生产速率2、物理控制因素:有机质沉积速率、沉积环境、有机质的搬运作用二、缺氧环境的类型1、大型缺氧湖泊（1）深水是缺氧湖泊发育的重要条件（2）缺氧湖泊的发育与纬度有关（四季变化明显的湖泊底水含氧量大,热带湖泊含氧量少）2、海相缺氧环境(1)缺氧封闭局限海盆(2)由上升流形成的缺氧沉积第二章沉积有机质组成及成岩演化第一节腐殖质的组成、结构和性质1、腐殖质的概念：是指土壤、天然水和现代沉积物中不能水解的、不溶于有机溶剂的暗色有机质。
2、腐殖质的形成、提取及分类(1)形成有机质受细菌作用后剩余的木质素、氨基酸、脂肪酸、酚、纤维素等在微生物作用下缩合而成（在强还原环境下可以不形成腐殖质）(2)提取与分类富啡酸（FA）、胡敏酸(HA)、胡敏素(3)腐殖酸元素组成主要为C、H、O、S、N，其中C、O两项占90%以上3.腐殖酸的结构A富克斯结构模型 B费尔伯克结构模型 C特拉古诺夫结构模型 D库哈连科结构通式4.腐殖酸的物理化学性质(1)胶体性和可溶性(2)明显的酸性(3)亲水性(4)热解性质5.腐殖质的演化第二节可溶有机质一、可溶有机质的定义凡是被中性有机溶剂从沉积岩（物）中溶解（抽取）出来的有机质称为可溶有机质，或可抽提有机质，也成为沥青。
烃源岩特征
无烟煤 ＞2.5%
有机质演化程度 未熟
Ro （%） <0.5
成烃演化阶段 生物化学 生气阶段
成熟
0.5－1.3
热催化生 油气阶段
高熟
过熟
1.3-2.0 ＞2.0
热裂解生凝 深部高温 析气阶段 生气阶段
37
镜质体反射率除主要用于研究成熟度外，也可用 来研究其它相关的地质问题。不整合面上、下镜质体 反射率的变化,可能用来说明盆地的沉积史、构造史。
34
（三）有机质的成熟度
——烃源岩有机质的热演化程度。 ❖ 目前用于评价烃源岩成熟度的常规地球化学方法：
干酪根的组成特征、可溶抽提物的化学组成、 岩石热解法、 TTI法等
35
1、利用干酪根组成特征和性质研究有机质成熟度
（1）镜质体反射率(Ro)
镜质体：以芳香环为核，带有不同的烷基支链。
在热演化过程中，烷基支链热解析出，芳环稠合，芳香片间 距逐渐缩小，致使反射率增大、透射率减小、颜色变暗，且 该趋势不可逆转。
10
济阳坳陷三套烃源岩
纯372 沙四上
河130 沙三下
河149 沙三中
11
烃源岩具有非均质性
上部扰 动纹层
莓状黄铁矿 中间静水纹层
12
（二）碳酸盐岩类烃源岩
暗色、富含有机质的普通灰岩、生物灰岩和 泥灰岩，形成于低能环境；隐晶-粉晶结构，多呈 厚层-块状，水平层理或波状层理发育。含黄铁矿 及生物化石，偶见原生油苗，有时锤击可闻到沥 青味。
有机碳损失多； c.吸附作用：泥中粘土矿物吸附
强，有机碳多。
根据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）
岩石类型 生油岩级别
差 中等
油气成因和烃源岩课件
油气成因和烃源岩课件
CONTENTS
• 油气成因 • 烃源岩 • 油气勘探 • 油气开发 • 油气储运
01
油气成因
油气形成的过程
有机物质形成阶段
在沉积环境中，有机物质（如 动植物遗体）通过沉积和埋藏
过程逐渐形成。
生物降解和热解阶段
随着埋深的增加，有机物质在 缺氧的环境下经过生物降解和 热解作用转化为油、气和干酪 根等。
05
油气储运
油气的储存方式
地下储存
利用地下岩层孔隙和洞穴 储存油气，优点是安全性 高、容量大，缺点是开采 成本高。
地面储存
利用储罐、储气库等地面 设施储存油气，优点是便 于管理和监控，缺点是容 量相对较小。
海上储存
利用海上平台或浮式储油 装置储存油气，优点是容 量大、灵活性高，缺点是 技术难度大、风险较高。
腐殖型等）和丰度对油气的生成
具有决定性作用。
温度和压力
温度和压力是影响有机质热解和 油气形成的动力学因素。 03
时间
04 油气形成需要足够的时间，使有 机质经过充分的转化和油气生成 。
油气形成的机理
生物降解作用
在缺氧环境下，微生物通过降解有机 质释放出甲烷等气体。
热解作用
随着温度升高，有机质中不稳定的组 分热解形成轻质油和气体。
0 开发与生产 4在证实油气藏存在后，进行开
发方案设计和生产工作。
油气勘探的实践
案例分析
介绍国内外成功的油气勘探案例，分析其 成功的原因和技术手段。
实践操作
通过模拟实验和实地考察，让学生亲自动 手进行油气勘探实践操作。
经验总结
总结油气勘探实践中的经验教训，提高学 生对油气勘探的认识和理解。
CONTENTS
• 油气成因 • 烃源岩 • 油气勘探 • 油气开发 • 油气储运
01
油气成因
油气形成的过程
有机物质形成阶段
在沉积环境中，有机物质（如 动植物遗体）通过沉积和埋藏
过程逐渐形成。
生物降解和热解阶段
随着埋深的增加，有机物质在 缺氧的环境下经过生物降解和 热解作用转化为油、气和干酪 根等。
05
油气储运
油气的储存方式
地下储存
利用地下岩层孔隙和洞穴 储存油气，优点是安全性 高、容量大，缺点是开采 成本高。
地面储存
利用储罐、储气库等地面 设施储存油气，优点是便 于管理和监控，缺点是容 量相对较小。
海上储存
利用海上平台或浮式储油 装置储存油气，优点是容 量大、灵活性高，缺点是 技术难度大、风险较高。
腐殖型等）和丰度对油气的生成
具有决定性作用。
温度和压力
温度和压力是影响有机质热解和 油气形成的动力学因素。 03
时间
04 油气形成需要足够的时间，使有 机质经过充分的转化和油气生成 。
油气形成的机理
生物降解作用
在缺氧环境下，微生物通过降解有机 质释放出甲烷等气体。
热解作用
随着温度升高，有机质中不稳定的组 分热解形成轻质油和气体。
0 开发与生产 4在证实油气藏存在后，进行开
发方案设计和生产工作。
油气勘探的实践
案例分析
介绍国内外成功的油气勘探案例，分析其 成功的原因和技术手段。
实践操作
通过模拟实验和实地考察，让学生亲自动 手进行油气勘探实践操作。
经验总结
总结油气勘探实践中的经验教训，提高学 生对油气勘探的认识和理解。
地球化学-第五章油气生成1
0.40~0.70 0.35~0.6 0.50~1.00 0.70~0.90 0.70~0.90 0.75~1.1 取决于母源组分的性质
生油潜力 极高 极高
高
高 高 中等 高 高 极高
2.可溶有机质的贡献
在沉积物和年轻岩石中存在一定数量的有机 质，其中包括烃类物质。在成岩作用阶段，烃源 岩中可溶有机质的变化十分活跃，含杂原子的非 烃不断脱除杂原子基团转化为烃类，而且这一过 程不需要很高的热力条件，属典型早期低温转化 过程。可溶有机质对低熟油有十分重要的贡献。
绝大多数油样（占80%）饱/芳比值介于1～4， 这与低熟油重杂原子含量高、烃含量低的特征是一 致的。与成熟石油相比，低熟油的非/沥比相对较 高，其中75%以上油样的非/沥比大于5，而在成熟 石油中通常小于3。
2．低熟油化合物分布特征
（1）饱和烃馏分组成
低熟油饱和烃馏分的烃类组成与常规石油并没有本 质的区别。所不同的是含有相当数量的热稳定性差的化 合物。
（2）芳烃馏分组成
与常规石油相比，低熟油的芳烃馏分组成显得格外 复杂。其中不但能检测到萘、菲、屈等系列常规多环芳 烃，而且还能检测到具有不同芳构化程度的甾、萜类化 合物和一些含硫（如烷基噻吩类）和含氧（如脱羟基维 生素E系列）化合物。
（3）非烃馏分含氧化合物组成 在低熟油非烃馏分中检测到的含氧化合物包括各种脂
第五章 油气的生成
第一节 烃类的演化与干酪根成烃作用模式
一、烃油类气的的形成成因及是演油化气地球化学的一个基本理论问题。
石油、天然气是流体，由于其流动性，常使产出地与 1．生抽成提地物勘探实践和研究，人们对油气的主要
成在因埋机藏理深有度了浅深于刻的认识。
饱和烃馏分以正构烷烃为主（含量占60～80%）， 生物标志物含量丰富。
油气成因与烃源岩
教学目的与教学思路
掌握油气生成的地质环境及促使有机质演化 成烃的因素
教学重点难点
油气形成的地质条件 油气形成的地质条件
上节的内容： 油气生成的基本理论 问题的提出： ★ 油气生成必须具备什么条件？ ★ 什么地质环境可以生烃？
第三节 油气形成的地质条件
一、油气生成的地质环境 二、有机质转化成油的影响因素
有机成因气 按其有机质类型——腐植气、腐泥气 按热演化阶段——生物气、热解气、裂解气 腐植型有机质(包括煤)的热解气和裂解气称为煤型气 腐泥型有机质的热解气和裂解气称为油型气
天然气与石油形成条件比较
第二章 油气成因与烃源岩
一、生物成因气
1. 生物成因气的形成
生物成因气是指成岩作用阶段早期，在浅 层生物化学作用带内，沉积有机质经微生物的 群体发酵和合成作用形成的天然气，主要是甲 烷气及部分 CO2 和少量 N2。有时也混有早期低 温降解形成的烃气。
第四节 天然气的成因类型 一、生物成因气
二、油型气 三、煤型气
四、无机成因气
第二章 油气成因与烃源岩
第四节 天然气的成因类型
天然气按成因可分为四种类型：
生物成因气、油型气、煤型气 和无机成因气
第二章 油气成因与烃源岩
天然气：广义上，是指自然形成的、在标准状态下呈 气态的单质和化合物。
无机成因气根据来源机制——宇宙气、幔源气、岩浆 岩气、变质岩气、无机盐类分解气
深 海 沟
大陆板块内 部
西太平洋 型大陆边 缘弧沟体 系
大洋板块
大西洋 碰撞山 型张裂 带 大陆边 缘
大陆板块 内部
第二章 油气成因与烃源岩
2.岩相古地理环境
海相环境：
第二章 油气成因与烃源岩
第五章-石油和天然气成因与生油岩
3、主要代表说(碳化物说、岩浆说、宇宙说) 碳化物说：俄国著名学者门捷列夫1876年在俄
罗斯化学协会上首次提出。 ——主要内容：地球内部水和重金属碳化物相互作 用下，就可以产生碳氢化合物。
3FemCn+4H20→mFe3O4+C3nH8m
碳化物说
地球形成之初温度很高 碳、铁呈液态
Fe+C---FemCn
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 油田形成了
烃类上升到 地壳岩石中
碳化说主张的油气生成过程：
——在地球形成时期，由于温度很高，使碳和铁变 为液态而互相作用生成碳化铁，由于比重大而深埋 地下。
可能是20亿年前通过如下费-托反应生成的
催化
CO2
H2
Fe,Co, Ni,V
300 ~ 400℃
CnHm
H2O
Q
证据：原油中正构烷烃的分布与费-托合成油中的相同， 世界油气的一半以上与板块俯冲及其相联系的各种断裂有关。
费-托反应最适宜的部位：俯冲板块的接触带、蛇绿岩推覆体 中、裂谷作用所薄化的地壳中。费-托反应合成的烃类伴随着断 裂岩浆活动上升，并运移到储集层中形成油气藏。
二、油气有机成因说
油气有机生成学说的建立是一个漫长的过程，许 多研究者进行了探索，取得了卓有成效的成果。
1、最早：十八世纪中叶，罗蒙诺索夫 “石油是煤在地下高温蒸馏的产物。——蒸馏说
2、维尔纳茨 二十世纪二十年代初期
系统研究了有机质的地质作用《地球化学概论》和《生物圈》
—详细论述了石油的有机组成和石油有机成因的主要 依据，提出了碳循环的模式。
罗斯化学协会上首次提出。 ——主要内容：地球内部水和重金属碳化物相互作 用下，就可以产生碳氢化合物。
3FemCn+4H20→mFe3O4+C3nH8m
碳化物说
地球形成之初温度很高 碳、铁呈液态
Fe+C---FemCn
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 油田形成了
烃类上升到 地壳岩石中
碳化说主张的油气生成过程：
——在地球形成时期，由于温度很高，使碳和铁变 为液态而互相作用生成碳化铁，由于比重大而深埋 地下。
可能是20亿年前通过如下费-托反应生成的
催化
CO2
H2
Fe,Co, Ni,V
300 ~ 400℃
CnHm
H2O
Q
证据：原油中正构烷烃的分布与费-托合成油中的相同， 世界油气的一半以上与板块俯冲及其相联系的各种断裂有关。
费-托反应最适宜的部位：俯冲板块的接触带、蛇绿岩推覆体 中、裂谷作用所薄化的地壳中。费-托反应合成的烃类伴随着断 裂岩浆活动上升，并运移到储集层中形成油气藏。
二、油气有机成因说
油气有机生成学说的建立是一个漫长的过程，许 多研究者进行了探索，取得了卓有成效的成果。
1、最早：十八世纪中叶，罗蒙诺索夫 “石油是煤在地下高温蒸馏的产物。——蒸馏说
2、维尔纳茨 二十世纪二十年代初期
系统研究了有机质的地质作用《地球化学概论》和《生物圈》
—详细论述了石油的有机组成和石油有机成因的主要 依据，提出了碳循环的模式。
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微生物的降解作用
微生物的酶解作用（降解作用Degradation）就是利用酶把 高分子量的蛋白质、碳水化合物和脂类化合物分解成它们 可以吸收的简单分子。
这些简单分子，一部分被重新合成为细菌的细胞质； 一部分则转变为气体。这时主要的反应是水解，即糖类分 解菌把纤维素水解成糖，蛋白质分解菌把蛋白质水解成氨 基酸，脂类分解菌把脂肪水解成脂肪酸 。
第五部分 油气成因、烃 源岩演化与评价及油气
源对比
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 第六部分 第七部分
概论 盆地流体 储层和盖层 圈闭和油气藏 油气成因 油气运移 油气成藏与破坏
唐玄 李开开 唐玄 李开开 唐玄
目录
➢ 油气成因概论 ➢ 有机生烃理论 ➢ 烃源岩评价与油源对比
目录
在有机化合物各组份中，最易被分解的是蛋白质，其 次是碳水化合物，脂类物质和木质素通常是不易分解的。
有机质的成岩作用阶段
在有喜氧菌存在的条件下，沉积物中的有机质被分解、 改造，彻底消灭破坏；在厌氧菌活动的环境中，沉积有机质 中抵抗力弱的组分被不同程度地分解、改造，形成各种气态 和液态的产物排出，并造成沉积有机质中碳、氢两种元素的 相对富集。
干酪根的地球化学
注意事项：
1、整个分离操作过程务必在强通风条件下进行，以保证 人身安全。 2、加酸操作时，一次加酸量切勿过猛，以防样品溅出， 造成结果的偏差。 3、每次加酸处理后，要反复水洗至中性。 4、重液浮选提取干酪根时操作要小心。
干酪根的地球化学
干酪根的地球化学
干酪根的地球化学
但是随着沉积物埋藏深度的增加，大部分表面亲水官 能团消失，可溶于NaOH的腐殖组分逐渐减少，不溶组分增 加，即富啡酸和腐殖酸减少，腐黑物或干酪根增加。
因此，现代沉积物中的腐殖质组分被认为是干酪根的 前身物；而缩聚作用是干酪根形成与演化的主要机制（蒂 索和威尔特，1984）。
有机质的成岩作用阶段
干酪根的地球化学
➢ 油气成因概论 ➢ 有机生烃理论 ➢ 烃源岩评价与油源对比
沉积有机质的形成
沉积有机质的形成 天然有机质
沉积有机质
1、概念
沉积有机质的形成
沉积有机质的来源
沉
浮游植物
积
有
机 质
浮游动物
来
源
的
细菌
生
物
种
类
高等植物Biblioteka 沉盆地内水生生物来源
积
有
机 质
盆地外陆源高等植物来源
主
要
来
混合来源
源
形成沉积有机质影响因素？
一、干酪根的定义 二、干酪根的性质（物理和化学） 三、干酪根的显微组分特征 四、干酪根的类型划分 五、干酪根的结构
干酪根的地球化学
干酪根定义
干酪根是指不溶于非氧化的无机酸、碱和有机溶剂的一 切有机质。
干酪根的地球化学
干酪根的地球化学
黄铁矿的处理： 之前方法：对于浮选出干 酪根（分层不明显），向 样品中加入6mol/L的盐酸 及无砷锌粒，用重液浮选 去除杂质，用蒸馏水洗至 无氯离子。 新开放方法：氯化铬固体 颗粒与6mol/L的盐酸以1： 1比例混合，加入无砷锌 粒，充分反应 至溶液变蓝，将一定量的 干酪根样品加入该溶液中 加热充分反应，以除去黄 铁矿。
有机质的成岩作用阶段
生物体+高等植物残体
生
被微生物分解
物
化
学
小分子有机化合物
部分被微生物吸收
部分剩余
通过化学作用
缩
酚-酚缩聚
聚 酚-含氮化合物（氨基酸）缩聚
方
醣-氨缩聚
式
酚-脂肪酸缩聚
发生缩聚 形成腐植（泥）质
有机质的成岩作用阶段
在沉积物最上层的几米范围内，沉积有机质发生的是 分散作用和缩聚作用，并形成了代表着90%以上的总有机 质大分子，大部分由可溶于NaOH的腐殖组分组成。
微生物对沉积有机质的分解、改造，是沉积有机质向油、 气演化漫长过程中的初步加工。因此，沉积有机质在成岩作 用阶段的生物化学过程，就其演化方向和产物看，可视为油、 气生成长链中最初始的一环。
有机质的成岩作用阶段
（二）化学作用
随着沉积物埋藏深度的增加、环境的改变，微生物对沉积 有机质的降解改造变得越来越不重要，或者说越来越削弱。取 代它的是包括聚合作用和缩合作用为主要内容的各种化学变化。 在成岩作用阶段所发生的各类化学反应，其最高温度为50～ 60℃。
沉积有机质的缩聚作用
有机质的成岩作用阶段
当现代沉积物处于较浅水的环境下，大部分游离的、 可水解的组分消失了，其余的残留物则很快重新合成为一 种新聚合的不溶结构。这就是沉积有机质在成岩作用期间
的缩聚作用。
简言之，是两个或更多的有机分子，释放H2O、NH3等 简单分子而生成较大分子的反应过程。
在沉积有机质的成岩作用阶段中可能发生的化学反应 是很多的，包括有：氢的重新分配，碳－碳键的断裂，脱 羧基、氨基、羟基和脱硫作用，还原反应，消除反应，二 聚化反应，环化和芳构化反应， 变形反应等。但仍以缩聚 作用为主。在它的作用下将导致沉积物中缩聚产物的出现 和不溶结构的形成。
交 换 库3
储 存 沉积岩中有机质
、煤和干酪根等
库
CO2
1
光合作用 植物和细菌
动物
2
死亡的动 植物细菌
土壤和沉积物 中的有机物
45 6
石油 天然气
变质沉积岩 中的有机质
生物圈
有 机 圈 中 有 机 碳 循 环
沉积有机质的形成
有机质演化阶段的划分
沉积物在埋藏过程中要发生成岩作用，有机 质必然要发生相应的变化，而且比无机质点要 敏感得多。石油和天然气正是有机质成岩演化 过程中形成的自然产物。有机质演化进程不同， 所得到的烃类产物也不同。
有机质演化阶段的划分
1、成岩作用阶段
二、有机质的成岩作用阶段
（一）生物化学作用
微生物的活动
沉积有机质所遭受的生物化学作用主要由微生物引起。
微生物引起化学变化的催化能力是非常大的。细菌个体很小， 能够进入沉积物的孔隙空间内部，从而迅速的改造有机质。
有机质的成岩作用阶段
细菌能改造和分解有机质，但他们的数量和活动能力 随沉积物埋藏深度增加而急剧减少
有机质演化阶段的划分
Tissot 等 （ 1984 ） 总 结 了 从 成岩作用至有机质的变质作 用过程中有机质生烃演化作 用的总体特征（右图）。不 难看出，图中有机质在不同 演化阶段所生成的烃类产物 的特征是明显不同的。
1、成岩作用（未成熟）阶段 2、深成作用（成熟）阶段 3、准变质作用（过成熟）阶段