第2章石油及天然气的成因
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第二章石油和天然气的成因2.10 有机质演化生烃过程的一般模式成烃环境:还原-强还原环境。
主控因素:初期--细菌生物化学作用;中后期--温度。
连续性:随埋深加大,地温增加,有机质逐步地连续地向油气转化。
阶段性:不同温度(深度)范围促使其转化的地质和理化条件不同,产物有明显不同。
油气形成与烃源岩埋藏深度关系一般模式1)生物化学生气阶段(未成熟阶段)深度:沉积物顶面~1500-2500米;温度: 10~60℃。
沉积物成岩作用阶段。
浅层以细菌生物化学作用为主;较深层以纯化学作用为主。
演化过程作为养料,被生物吞食、消耗。
细菌作用→CO 2、H 2O 、CH 4(生物气)。
聚合、缩合→干酪根:黄-浅褐色,Ⅱ型干酪根R o <0.5%。
少量液态石油。
水解 微生物酶作用类脂化合物蛋 白 质碳水化合物 木 质 素可溶单体有机质脂肪酸氨基酸 单糖酚1.3烃类组成的特征油气形成与烃源岩埋藏深度关系一般模式高分子量化合物为主,显示萘和四芳烃双峰四环分子显畸峰C22~C34碳数范围内高分子量正构烷烃有明显奇数碳优势2)热催化生油气阶段(成熟阶段)深度: 1500-2500~4000-4500m;温度:60℃~180℃。
沉积物后生作用阶段前期。
促使油气生成的主要因素:热催化作用(黏土矿物)。
干酪根演化达到了成熟(进入生烃门限)。
主要产物:大量液态石油,一定量天然气。
挥发性物质:二氧化碳、水、氮气、硫化氢 等。
大量中低分子量液态烃:进入主生油期(生油窗)。
一定量的气态烃(石油伴生湿气)。
残余Kerogen :更加紧密,更富C 而少H 、O 及其它杂原子。
干酪根热力+催化剂 进入生烃门限大量化学键开始断裂; 杂原子(O 、N 、S)键破裂演化过程有缘学习更多+谓ygd3076或关注桃报:奉献教育(店铺)烃类组成的特征R o一般为0.5~1.3%1.3正构烷烃:中低分子量分子为主,奇数碳优势消失。
环烷烃、芳香烃:碳原子数下降,多环及多芳核化合物含量降低。
第二章油气的组成及性质第一节油气在地层中,油气则是指原油与天然气混合形成的矿藏能源。
油气的组成则是要把原油的组成与天然气的组成分开讲解。
原油即石油,也称黑色金子,是一种粘稠的、深褐色(有时有点绿色的)液体。
习惯上称直接从油井中开采出来未加工的石油为原油,它是一种由各种烃类组成的黑褐色或暗绿色黏稠液态或半固态的可燃物质。
地壳上层部分地区有石油储存。
它由不同的碳氢化合物混合组成,其主要组成成分是烷烃,此外石油中还含硫、氧、氮、磷、钒等元素。
可溶于多种有机溶剂,不溶于水,但可与水形成乳状液。
按密度范围分为轻质原油、中质原油和重质原油。
不过不同油田的石油成分和外貌可以有很大差别。
石油主要被用来作为燃油和汽油,燃料油和汽油组成世界上最重要的一次能源之一。
石油也是许多化学工业产品——如溶剂、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。
原油是一种黑褐色的流动或半流动粘稠液,略轻于水,是一种成分十分复杂的混合物;就其化学元素而言,主要是碳元素和氢元素组成的多种碳氢化合物,统称“烃类”。
原油中碳元素占83%一87%,氢元素占11%一14%,其它部分则是硫、氮、氧及金属等杂质。
虽然原油的基本元素类似,但从地下开采的天然原油,在不同产区和不同地层,反映出的原油品种则纷繁众多,其物理性质有很大的差别。
原油的分类按组成分类:石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油三类;按硫含量分类:超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油四类;按比重分类:轻质原油、中质原油、重质原油以三类。
第二节原油的组成及物理化学性质原油的性质包含物理性质和化学性质两个方面。
物理性质包括颜色、密度、粘度、凝固点、溶解性、发热量、荧光性、旋光性等;化学性质包括化学组成、组分组成和杂质含量等。
密度原油相对密度一般在0.75~0.95之间,少数大于0.95或小于0.75,相对密度在0.9~1.0的称为重质原油,小于0.9的称为轻质原油。
粘度原油粘度是指原油在流动时所引起的内部摩擦阻力,原油粘度大小取决于温度、压力、溶解气量及其化学组成。
第一章石油和天然气的成分和性质1、石油与可燃有机矿产的概念石油: 指地下岩石空隙中天然生成的,以液态烃为主要化学组分的可燃有机矿产。
由古代的动物、植物遗体演变而来,属有机成因,又具有燃烧能力,总称为可燃有机矿产或可燃有机岩。
2、石油的主要元素组成和化合物组成?石油的元素组成和化合物组成有什么特点?组成石油的化学元素主要有:C、H、O 、S、N,其中C和H两种元素占绝对优势。
元素组成特点:一般石油中碳的含量占84—87%,氢含量为11一14%,两者在石油中以烃的形态出现,占石油成分的97—99%。
剩下的硫、氮、氧及微量元素的总含量一般只有1—4%。
但是,在个别情况下主要由于硫分增多,这个比例可高达3%-7%。
石油的化合物组成归纳起来,主要可分为烃和非烃两类。
烃类:(1)烷烃(2)环烷烃(3)芳香烃非烃化合物主要包括:含硫、含氮、含氧化合物化合物组成特点:碳、氢、硫、氮、氧五种主要元素在石油中可以构成巨大数量的化合物。
不论其数量如何多,但其化学性质都取决于这些元素构成的官能团;每一种官能团都具有特殊的化学特征,在其所连接的各种有机化合物中起着相同的作用。
3、石油的颜色有那些?为什么有白色石油?石油的颜色变化范围很大,从白色、淡黄色、黄褐色、深褐色、黑绿色至黑色。
石油的颜色与胶质—沥青质含量有关,含量越高颜色越深。
白色石油的形成,可能于运移过程中,带色的胶质和沥青质被岩石吸附有关。
4、索可洛夫根据存在的环境将天然气分为哪八大类?①大气;②表层沉积物中的气体;③沉积岩中的气体;④海洋中的气体;⑤变质岩中的气体;⑥岩浆岩中的气体;⑦地慢排出气;⑧宇宙气。
5、根据产出状态,天然气有哪些类型?何谓气藏气、气顶气、凝析气?① 气藏气② 气顶气③ 溶解气④ 凝析气⑤固态气体水合物气藏气:指基本上不与石油伴生,单独聚集成纯气藏的天然气气顶气:指与石油共存于油气藏中呈游离气顶状态的天然气。
凝析气:当地下温度、压力超过临界条件后,液态烃逆蒸发而形成的气体。
国家精品课“石油天然气地质与勘探”第一章 石油、天然气及油田水的基本特征第一节 石 油一、石油的化学组成石油是地下岩石空隙中天然生成的、以液态烃为主要化学组分的可燃有机矿产。
这种矿产成分复杂,现已鉴定出上千种有机化合物,主要为烃类,还含有数量不等的非烃化合物和多种微量元素,有时溶有一些烃类气体、非烃气体、不等量固态烃和非烃物质。
所以,石油实际上是多种有机化合物的混合体。
各地的石油成分不一,无确定的化学成分和物理常数。
(一)元素组成不同地区,不同时代的石油元素组成比较接近,但也存在一定的差异(表1-1)。
组成石油的化学元素主要有碳、氢、氧、硫、氮,其中碳和氢两种元素占绝对优势。
1.碳和氢从重量百分比来看,碳一般为84~87%,氢一般为11~14%,这两种元素总量达95~99%,平均为97.5%;碳、氢元素的重量比(C/H )平均为6.5,原子比约为0.57(或1∶1.8)。
这两种元素主要以烃类形式存在,是组成石油的主体。
2.氧、硫、氮在石油中,氧、硫、氮也主要以化合物形式存在;这三种元素及微量元素的总含量一般只有1~4%;但有时由于硫分增多,这个比例可高达3~7%。
据Tissot 和Welte (1978)对9347个样品的统计,石油中硫含量平均为0.65%(重量),其频率分布具有双峰的特点(图1-1),在1%处为最小值,以此为界,可将样品分成两部分,多数样品(约7500个)含硫量小于1%,少数样品(约1800个)含硫量大于1%。
依据含硫量通常把开采至地表的石油(简称原油)分为高硫(含硫量大于1%)和低硫(含硫量小于1%)两类;也有人采用三分的方式,将原油分为高硫原油(含硫量大于2%)、含硫原油(含硫量为2~0.5%)和低硫原油(含硫量小于0.5%)。
石油中的硫含量有环境指示意义,通常海相、近海湖盆相、盐湖相等半咸-咸水沉积地层中生成并产出的石油含硫量较高,一般大于1%;内陆淡水湖泊相沉积地层中生成并产出的石油含硫量较低,一般小于1%。
第二章石油和天然气的成因2.2 油气有机成因理论概述《油气地质与勘探》2.2 油气有机成因理论概述油气有机成因说:油气是在地球上生物起源之后,在地质历史发展过程中,由保存在沉积岩中的生物有机质逐步转化而成。
1)蒸馏说18 世纪中叶米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫 石油是煤在地下高温蒸馏的产物。
2)有机质地质作用的研究维尔纳茨基20世纪20年代初期系统研究了有机质的地质作用:《地球化学概论》、《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。
3)石油中卟啉化合物和旋光性的发现20世纪30年代①特雷布斯(Treibs,1933):发现并证实了卟啉化合物广泛存在于不同时代、不同成因的石油、沥青中,认为这些卟啉化合物来源于植物叶绿素。
②发现石油有旋光性。
——石油有机成因说的重要依据和有力支持。
4)混成说1932年古勃金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),在压实过程中和水一起进入储层,形成油气藏。
5)油气有机成因早期说的建立P.V.Smith(美国)、B.B.维尔别(前苏联)1952-1954年20世纪40年代,怀特莫尔等:生油过程仅仅是生物体中烃类物质的分离和聚集。
20世纪50年代,美国学者史密斯和前苏联维尔别等: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的混合物。
——早期生油说。
6)油气有机成因晚期说的建立①Bray 等(1961)发现:现代沉积物和生物体中的正烷烃碳数分布具奇偶优势,正脂肪酸碳数分布具偶奇优势,古老沉积岩和原油(或油田水)中不具此优势。
揭开了有机质成岩演化机理及其与石油形成关系研究的序幕。
6)油气有机成因晚期说的建立②阿贝尔松(P. H. Abelson,1963):石油是沉积岩中占有机质70~90%的不溶部分(干酪根Kerogen)经过一定的埋藏演化,在成岩作用晚期,经热解产生的。
第一章
石油、天然气、油田水的成分与性质第一节石油沥青类概述
第二节石油的成分与性质
第一章
石油、天然气、油田水的成分与性质第三节天然气的成分与性质
第四节油田水的成分与性质
第五节重质油与固体沥青
第六节石油沥青类中的碳、氢等同位素
第二章石油与天然气的形成第一节油气成因假说概述
第二章石油与天然气的形成
第二节油气有机成因有关问题一、生成油气的原始物质
二、促使油气生成的因素
三、有机质成烃演化过程
第二章石油与天然气的形成第三节烃源岩研究
第二章石油与天然气的形成第四节天然气成因及其特征
第三章储集层与盖层
第一节储集层(储集岩体)
第三章储集层与盖层第二节盖层与生储盖组合
第四章石油与天然气的运移第一节概述
第二节油气初次运移。
1. 油气成因两大学派的根本分歧,两大学派的代表性观点,油气有机成因早期说和晚期说的根本分歧? 答:(1)根据在生油气原始物质问题上观点的差异,分为无机成因说: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有机成因说:油气是在地球上生物起源之后,在地质历史发展过程中,由保存在沉积岩中的生物有机质逐步转化而成。
(2)无机成因说:泛宇宙说,地球深部的无机合成说。
有机成因说:早期有机成因论,晚期有机合成论。
(3)早期说(浅成说):油气是沉积物中的分散有机质在地壳浅部,沉积物成岩早期,在细菌生物化学作用下生成的。
晚期说(深成说):油气是有机质被埋藏到一定程度,达到一定温度,在热力和催化剂作用下转化成的。
2. 生物有机质的类型及其成烃潜力,干罗根类型划分及各类型相关特征?答:(1)生物有机质类型-生物体的有机组分(2)I型干酪根:一般为细纹层状或无定形粉末状,颜色为发暗的深色,具有较高的生油潜力。
热解产物主要是直链和支链烷烃。
Ⅱ型干酪根:具有较高的H/C 原子比和较低的O/C 原子比,生油潜能中等,热解时比I型干酪根产生的烃类要少。
Ⅲ型干酪根:具有较低的原始H/C 原子比(<1.0),而O/C 原子比高(0.2-0.3)热解产物很少,生油能力差,但在高成熟阶段也可形成可观的甲烷气体。
3. 有利于油气生成的大地构造条件,岩相古地理古气候环境,理化环境?答:(1)有利于有机质堆积、保存、转化的地质环境必须要有: ① 期稳定下沉大地构造背景(V 沉积≈V 沉降) ; ②较快的沉积(堆积)速度; ③足够数量和一定质量的原始有机质; ④低能、还原性岩相古地理环境 ——浅海封闭环境,半深-深湖、前三角洲 ⑤适当的受热和埋藏史。
(2)(3)促使有机质转化为油气的理化条件(物理、化学、生物化学条件)主要有: 细菌、催化剂、温度和时间 放射性、压力 4. 有机质向油气转化的过程,各阶段的主要特征?0.51.50.51384.5石油芳香族化合物,抗腐能力强,来自高等植物。