有机质生烃理论(很重要的总结)
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论述有机质生烃的四个模式
有机质生烃是指在地质过程中,经过高温、高压、长时间作用下,有机质转化为烃类化合物的过程。
有机质生烃的四个模式是:
1. 热解模式:有机质在高温条件下分解,形成烃类化合物。
此模式主要发生在油气田深部的高温高压环境中,例如石墨化热解和裂化。
2. 生物成因模式:有机质在微生物作用下分解,产生烃类化合物。
此模式主要发生在浅层地质环境中,例如石油中的生物标志物。
3. 岩浆热模式:岩浆热作用下,矿物质和有机质互相作用,产生烃类化合物。
此模式主要发生在火山岩地质环境中。
4. 脱氧模式:有机质在缺氧环境下降解,形成烃类化合物。
此模式主要发生在海底沉积物和沼泽地质环境中。
以上四种模式各有不同的适用条件和形成机制,但都是有机质生烃的重要途径。
在实际的石油勘探和开发中,需要结合地质条件和有机质类型,综合分析选择合适的有机质生烃模式。
有机合成的心得5篇最新体会实验是科学研究的基本方法之一。
根据科学研究的目的,尽可能地排除外界的影响,突出主要因素并利用一些专门的仪器设备,而人为地变革、控制或模拟研究对象,使某一些事物发生或再现,从而去认识自然现象、自然性质、自然规律。
下面给大家带来一些关于做有机合成的心得体会,希望对大家有所帮助。
做有机合成的心得体会1分析化学是一门实践性很强的学科。
分析化学实验课的任务是使我们进一步加深对分析化学基本理论的理解。
正确掌握分析化学实验的基本操作技能。
培养良好的实验习惯和严谨,实事求是的科学态度,提高观察问题,分析问题和解决问题的能力。
为学习后续课程和将来从事实际工作打下良好的基础。
实验是化学的灵魂,是化学的魅力和激发学生学习兴趣的主要源泉,更是培养和发展学生思维能力和创新能力的重要方法和手段。
分析化学实验的意义在于以下几点:首先,分析化学实验能提高学习的兴趣。
其次,分析化学实验能培养我们的观察能力。
最后,实验能培养我们的思维能力。
大一暑期实践期间,我曾随学院学生科协进行了北京市城区饮用水水质调查。
那次活动是我第一次比较系统的作分析化学实验,以下借用几段我对于那次活动的总结。
活动的目的除了在于培养科协成员的分析化学试验能力外,还使成员体验了比较正规的科研项目的步骤——讨论、立题、取样、分析……通过这次活动,科协成员面对涉及外专业或目前学术水平难以达到的课题时,将更有能力与信心运筹帷幄。
调查是学生科协的传统活动——化学实验技能竞赛的拓展。
化学实验技能有机的溶于调查的水硬测量阶段,使单纯的实验提升到科研的高度。
从调查的取样阶段开始,全体成员充分参与到活动当中。
取样的范围是北京市城八区居民的饮用水。
原则上每个城区两个水样。
我被分配采集一个朝阳区的水样。
朝阳区是北京的大区,我选取的社区是位于西大望路19号的新近开发的楼盘——金港国际。
该地点处于泛CBD,也是近期入市的热门地点,我选取的社区定位是白领公寓,室内除有自来水外还有纯净水的管道以及完备的终水系统。
有机质微观成烃和宏观成藏机理
有机质是矿物质和有机物质组成的复杂物质,它既可以微观成藏机理,也可以宏观成藏机理。
从微观来看,有机质的组成可以分为二类:一类是以碳为基础的有机物质,如汽油、渣油、液霜和沥青等;另一类是以氮为基础的有机物质,如合成氨、肥料、染料、抗生素和农药等。
对于这些有机物质的成烃,大多能够在较低温度下发生,形成C-H、C-O、C-N等烃键,形成各种碳氢化合物,有机物质形成。
宏观上来看,有机质的成烃和成藏机理也非常重要。
一般来说,有机物质的物理聚集、化学反应和生物变化三大过程都会影响有机质的成藏。
物理聚集过程包括有机物质沉积、化学聚集、岩石吸附等过程。
而化学反应过程又可分为四大部分,即有机质的生成、吸附、淋滤和游离的反应过程。
这些过程又可分类为大气、地表和地下等三大类,再划分出精细机理。
而生物变化过程也可以分为光源利用、有机物的合成、腐蚀作用、有机物的分解等多种形式。
总之,微观上有机物质由C-H、C-O、C-N等烃键组成,宏观上则由物理聚集、化学反应、生物变化三大过程和其细部机理构成有机物质集成,该机理保证了有机质的完整成藏。
有机化学考研复习笔记整理分专题汇总有机化学--------考研笔记整理(分专题汇总)第⼀篇基础知识⼀、关于⽴体化学1.⽆对称⾯1.分⼦⼿性的普通判据2.⽆对称中⼼3.⽆S4 反轴注:对称轴Cn不能作为判别分⼦⼿性的判据2. 外消旋体(dl体或+/-体)基本概念 1.绝对构型与相对构型2.种类:外消旋化合物/混合物/固体溶液基本理论⾮对映体差向异构体端基差向异构体内消旋体(meso-)e.g 酒⽯酸举例名词解释可能考察的:相对/绝对构型对映体/⾮对映体外消旋体潜不对称分⼦/原⼿性分⼦差向异构体3.⽴体异构部分⑴含⼿性碳的单环化合物:判别条件:⼀般判据⽆S1 S2 S4 相关:构象异构体ee aa ea ae构象对映体主要考查:S1=对称⾯的有⽆相关实例:1.1,2-⼆甲基环⼰烷1,3⼆甲基环⼰烷1,4⼆甲基环⼰烷⑵含不对称原⼦的光活性化合物N 稳定形式S P 三个不同的基团⑶含⼿性碳的旋光异构体丙⼆烯型旋光异构体 1.狭义c c c条件:a b 两基团不能相同2.⼴义:将双键看成环,可扩展⼀个或两个c c c联苯型旋光异构体(阻转异构现象- 少有的由于单键旋转受阻⽽产⽣的异构体)构型命名⽅法:选定⼀环,⼤基团为1,⼩基团为2.另⼀环,⼤集团为3,将其⼩基团转到环后最远处。
⑷含⼿性⾯的旋光异构体分⼦内存在扭曲的⾯⽽产⽣的旋光异构体,e.g 六螺苯4.外消旋化的条件⑴若⼿性碳易成碳正离⼦、碳负离⼦、碳⾃由基等活性中间体,该化合物极易外消旋化。
⑵若不对称碳原⼦的氢是羰基的-H,则在酸或碱的作⽤下极易外消旋化。
含多个不对称碳原⼦时,若只有其中⼀个碳原⼦易外消旋化,称差向异构化。
5.外消旋化的拆分化学法酶解法晶种结晶法柱⾊谱法不对称合成法:1.Prelog规则—⼀个分⼦得构象决定了某⼀试剂接近分⼦的⽅向,这⼆者的关联成为Prelog规则.2.⽴体专⼀性:即⾼度的⽴体选择性6.构象中重要作⽤⼒⾮键连的相互作⽤:不直接相连的原⼦间的作⽤⼒。
烃源岩有机质成烃阶段的划分一、理论知识回顾油气现代有机成因理论指出,油气是由经沉积埋藏作用保存在沉积物中的生物有机质,经过一定的生物化学、物理化学变化而形成的。
富含有机物质的细粒沉积物,随着埋深加大,温度不断升高,有机质逐渐向油气转化。
由于不同深度范围内促使有机质转化的条件不同,致使其转化的反应过程和主要产物具有明显的区别,并使有机质向石油转化过程具有明显的阶段性。
烃源岩中有机质的丰富程度和向油气的转化程度可以通过某些反映有机质丰度和成熟度的参数变现出来。
1.常用的有机质丰度指标目前常用的有机质丰度指标主要包括有机碳含量(TOC)、氯仿沥青“A”、总烃含量(HC)和岩石热解生烃潜量(S1+S2)等,这些指标数值越大,意味着有机质越丰富,通常这比较有利于油气的生成。
对于泥质烃源岩来说,评价其有机质丰度的标准可参考表Ⅱ-2-1。
应注意的是,岩石中TOC若太高(>3%),会造成无潜力碳太多,并非好烃源岩。
但TOC 太低,显然也不行。
岩石中的“A”含量,与有机质丰度、类型、成熟度都有关,其中受成熟度影响比较大,相互对比时应考虑大体为同一演化阶段。
表Ⅱ-2-1 泥质烃源岩有机质丰度的评价标准2.常用的有机质成熟度指标用于评价烃源岩有机质成熟度的常见指标有镜质体反射率(Ro)、热变指数(TAI)、沥青转化率或烃转化率、CPI值(碳优势指数)、OEP值(奇偶优势比)、时间-温度指数(TTI)等。
镜质体反射率是一项确定有机质成熟度划分油气形成阶段十分有效的指标。
但因不同类型干酪根具有不同化学结构,达到各演化阶段所需的低温条件不同,因而在应用镜质体反射率判断有机质的成熟度时,对不同类型的干酪根应有所区别(图Ⅱ-2-1)。
热变指数(TAI)分五个级别:①级—未变化,有机残渣呈黄色;②级—轻微热变质,呈桔色;③级—中等热变质,呈棕色或褐色;④级—强变质,呈黑素;⑤级—强烈热变质,除有机残渣呈黑色外,另有岩石变质现象。
大庆石油学院油气田勘探考试答案[ sell=15]油气藏:是油气在地壳中聚集的基本单元,油气在单一圈闭中的聚集,具有统一的压力系统和油水界面。
圈闭:能够阻止油气继续运移,并适合于油气聚集,形成油气藏的场所。
烃源岩:已经生成并排出足以形成商业性油气聚集的烃类的岩石。
喉道:碎屑岩孔隙与孔隙间的狭窄部分称为喉道。
烃源岩:能够生成石油和天然气的岩石。
广义上,是指所有具有潜在生烃能力的岩石。
从石油地质勘探角度,主要是指已经生成并排出足以形成商业性油气聚集的烃类的岩石。
孔隙:广义上,岩石中未被固体物质所充填的空间;狭义上,岩石中颗粒间、颗粒内和充填物内的空隙。
异常压力流体封存箱:沉积盆地内由封闭层分割的异常压力系统。
石油:是由各种碳氢化合物与少量杂质组成的液态可燃矿物,主要成分是液态烃。
干酪根:是指沉积岩中不溶于碱、非氧化性酸、非极性有机溶剂的分散有机质。
地层压力:地下渗透性地层中所含流体承受的压力。
测压面:同一层位各点水压头顶面的连线称该层的测压面,是一个假想的平面。
折算压力:是指测点相对于某一基准面的压力,在数值上等于由测压面到折算基准面的水柱高度所产生的相渗透率(有效渗透率):岩石孔隙中多相流体共存时,岩石对其中每相流体的渗透率称为有效渗透率。
盖层:是指位于储集层上方,能阻止油气向上逸散的岩层。
孔隙结构:指储集层的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及相互连通配置关系。
初次运移:油气自烃源岩层向储集层的运移称为初次运移。
二次运移:油气进入储集层以后的一切运移称为二次运移。
排驱(替)压力:润湿相流体被非润湿相流体排替所需要的最小压力。
生油门限温度:有机质热解生油的速率随温度增加呈指数增加,只有当温度达到一定值后,干酪根才开始大量转化为油气。
油源对比:是依靠地质和地球化学证据,确定石油和烃源岩间成因联系的工作。
固态气体水合物:指在特定的压力与温度条件下,甲烷气体分子天然地被封闭在水分子的扩大晶格中,呈固态的结晶化合物。
有机质生烃:反应物及产物的定义及定量方法一、油气形成的简易动力学模型——有机质生烃1、反应物及产物的定义及定量方法1.1沉积有机质的基本成分沉积有机质大部分是由C、H元素组成,同时还有各种杂原子,主要是N、S、O。
由这些有机质生成的原油具有与沉积有机质相同的元素组成,主要是一些碳氢化合物及与NSO(C、H元素结合N、S、O元素形成的复杂分子)。
原油也含有沥青质(asphaltine),它们可以看成是有机母质排出的有机碎片(Behar和Pelet,1985;Behar等,1985)和非烃气体如N2,H2S及CO2。
1.2 石油与干酪根:经典定义石油(petroleum)从沉积物沉积开始就存在于所有的SOM(固体有机质)中。
这些最初的石油通常被称为“未熟油”或“沥青(bitumen)”,这是因为它们的主要成分是复杂的高分子化合物和非烃化合物,它们在运移(过)石油中的含量是很低的(Stevens等,1956;Bray和Evans,1961),是在早期成岩过程中没有被聚合到干酪根中的那部分固体有机质(SOM)。
过去,烃源岩中石油组成的测定是用非极性的有机溶剂如二氯甲烷对烃源岩进行抽提。
Durand(1980)把干酪根定义为不能抽提的有机残留物以示区别,即固体有机质中的非石油部分(non-petroleum)。
在动力学研究中,厘清石油(petroleum)与碳氢化合物(或烃类,hydrocarbon)之间的关系非常重要。
石油与碳氢化合物之间的差异往往被许多石油地质科学家忽略(地质工作者常说“烃类勘探”;富烃的石油毫无疑问具有商业吸引力,但是石油才是我们最初真正找到的原料!)动力学模型局限于常规地球化学测定(烃含量及潜力)方法的框架内。
作为石油工业测定生烃能力的标准方法,总流热解分析仪(Bulk-flow analysis,一般为Espitalie等(1977)建立的Rock-eval分析系统的衍生产品,如Peters,1986)只能测定碳氢化合物的产量。
有机质生烃:反应物及产物的定义及定量方法一、油气形成的简易动力学模型——有机质生烃1、反应物及产物的定义及定量方法1.1沉积有机质的基本成分沉积有机质大部分是由C、H元素组成,同时还有各种杂原子,主要是N、S、O。
由这些有机质生成的原油具有与沉积有机质相同的元素组成,主要是一些碳氢化合物及与NSO(C、H元素结合N、S、O元素形成的复杂分子)。
原油也含有沥青质(asphaltine),它们可以看成是有机母质排出的有机碎片(Behar和Pelet,1985;Behar等,1985)和非烃气体如N2,H2S及CO2。
1.2 石油与干酪根:经典定义石油(petroleum)从沉积物沉积开始就存在于所有的SOM(固体有机质)中。
这些最初的石油通常被称为“未熟油”或“沥青(bitumen)”,这是因为它们的主要成分是复杂的高分子化合物和非烃化合物,它们在运移(过)石油中的含量是很低的(Stevens等,1956;Bray和Evans,1961),是在早期成岩过程中没有被聚合到干酪根中的那部分固体有机质(SOM)。
过去,烃源岩中石油组成的测定是用非极性的有机溶剂如二氯甲烷对烃源岩进行抽提。
Durand(1980)把干酪根定义为不能抽提的有机残留物以示区别,即固体有机质中的非石油部分(non-petroleum)。
在动力学研究中,厘清石油(petroleum)与碳氢化合物(或烃类,hydrocarbon)之间的关系非常重要。
石油与碳氢化合物之间的差异往往被许多石油地质科学家忽略(地质工作者常说“烃类勘探”;富烃的石油毫无疑问具有商业吸引力,但是石油才是我们最初真正找到的原料!)动力学模型局限于常规地球化学测定(烃含量及潜力)方法的框架内。
作为石油工业测定生烃能力的标准方法,总流热解分析仪(Bulk-flow analysis,一般为Espitalie等(1977)建立的Rock-eval分析系统的衍生产品,如Peters,1986)只能测定碳氢化合物的产量。
NSO化合物及沥青质由于无法气化,所以氢火焰光度检测器不能检测这些化合物的含量,同样总流热解分析仪也不能检测非烃气体的含量,如CO,CO2,N2及H2S的浓度。
尽管这些化合物理论上也可以检测出来而且设计相应的动力学模型(Daily和Peters,1982;Burnham等,1987;Serio等,1987),当前的动力学模型主要描述的还是碳氢化合物而不是石油。
以下的讨论中我们将看到,如果只用实验推导出来的数据来标定动力学参数,上述的这种差异将变得非常明显。
这种石油与碳氢化合物之间的差异同样也是造成由Rock-Eval得出的动力学参数难以与其它替代的实验方案(Burnham等,1987)如含水热模拟实验(如Lewan,1985)得出的动力学参数或野外数据得出的动力学参数(抽提物/碳的值,如Tissot,1969;Tissot等,1971)相互比较的原因。
1.3模型中反应物与产物的定义溶剂抽提仍然是详细测定有机质特征(如油源特征及与油源的关系)的先决条件,不过我们的研究是基于岩石热解分析的,因此我们需要对Durand(1980)的定义作一些修订以符合地球化学模型的要求。
一般测定烃源岩生烃潜力的参数包括:总有机碳(TOC)及Rock-Eval热解分析参数(S1和S2或P1和P2)。
S2流出物通过热解气相色谱(PYGC)可以分离出单组分和化合物组成。
有限的生烃能力分析方法只能将未熟(成熟)固体有机质分成4(5)种(图1)。
首先,我们要区分反应物和产物。
我们模型中的产物是碳氢化合物。
这些烃类化合物进一步分成不同碳数范围:C1-C5的烃类,即天然气(gas)及C6+以上烃类,即石油(oil)(England等,1987)。
这些石油天然气的化学定义不要与石油工业常用的描述地下原油相态的同一词汇混淆(oil vs. liquid,gas vs.vapour)。
对未熟固体有机质,模型中定义Rock-Eval的可溶烃类(S1)为石油(C6+)。
我们把不能生成热挥发烃类的沉积有机质定义为干酪根。
我们所指的干酪根是沉积有机质中不能产生热挥发性烃类的那部分。
本部分(第1部分)主要讨论干酪根中具有反应活性的那部分。
所谓具有反应活性的干酪根(reactive kerogen),顾名思义,就是能够发生热裂解的干酪根,由岩石热解分析中的S2定义。
S2归一化到TOC即S2与TOC的比值,也即氢指数(HI)。
因此,氢指数HI是沉积有机质中活性干酪根与惰性干酪根(inert kerogen)相对比例的反映。
惰性干酪根定义为沉积有机质中不能生成石油的部分。
由于惰性干酪根既不在S1中也不在S2中(图1),因此可以通过差值法来定量。
惰性干酪根在生烃过程中不会发生变化,其最终可能变成稳定的具有网状结构的石墨(Cooles等,1986;Quigley和Mackenzie,1988)。
不过,以后的讨论我们将看到,惰性干酪根对石油的裂解(第2部分)及排烃(第3部分)将起到重要的反作用。
这里我们要强调一点:化学上的惰性干酪根(inert kerogen)与惰质组(inertinite)是两个不同的概念,后者是有机岩石学中的不能生烃的一类显微组分(Erdman,1975;Stach等,1982)。
在我们的模型中,所有的沉积有机质中都包含有机岩石学上无法辨别的惰性部分。
由于所有的活性干酪根都是倾油与倾气的干酪根的混合物,因此我们需要对它做进一步的划分,分为倾油干酪根和倾气干酪根。
它们的相对比例用G表示。
G是PGC分析中,气体组成相对于S2的质量分数(此前,Mackenzie和Quigley(1988)提出气/油生成指数(GOGI)概念,即C1-5:C6+的质量比。
我们认为相对比值忽略了气成分的重要性,而质量分数更为有用。
Espitalié等(1988)发表了进一步划分活性干酪根一种实验方案,这种实验方案可以检测四类化合物出峰(参见Forbes等,1991)。
他们将气倾干酪根细分成C1-和C2-5两种组成,而将生油干酪根细分成C6-14-和C15+两种组成。
1.4反应物和产物的定量确定模型中沉积有机质各部分的起始浓度比较简单。
不过由于测量方法及所使用的单位不统一,处理起来稍嫌复杂:TOC碳的质量百分数,而热解产物测定的是碳和氢,一般以mg HC g-1或kg HC t-1。
解决的办法是,采用国际单位(SI)测量并以碳为单位。
即,将TOC 的单位写成gC·g-1,而将S1,S2的单位写成g HC g-1,将生烃量乘以一个因子W——烃含碳质量分数,使其单位统一以碳为单位。
根据Cooles等(1986),我们粗略的认为所有的W 值为0.85。
事实上,W值随着碳数的变化会有所不同的:甲烷到戊烷W值从0.75变到0.83;当碳数无穷大时,正烷烃的W值可达0.87。
(1)-(5)的简单等式定义了模型中四种组成以碳表示的起始(以上标0表示)浓度(图1)。
起始浓度中没有气体。
在这些简单等式的基础上,通过运算可以得到其它一些物质的起始含量(根据图1,活性干酪根的起始含量是和之和)或一些质量分数(fractional concentrations)(见式11a-c)。
值得注意的是这里定义活性干酪根与之前发表的一些定义不同(Cooles等,1986;Quigley和Makenzie,1988;Mackenzie和Quigley,1988)。
后者是将活性干酪根划分成非稳定(labile kerogen)和稳定型(refractory kerogen)的两种。
本文不再使用这种定义。
用原始总碳含量归一化处理,上述各变量的计算式如下:1.5干酪根成分的变化如果用式(6)~(10)表示许多烃源岩中干酪根原始组成,过去对Ⅲ型干酪根与天然气藏之间关系的认识(参看Tissot等,1974)就有问题。
如一般认为原始氢指数(HI0)高的Ⅰ型与Ⅱ型干酪根(如许多湖相和海相沉积物)是生油属性(Dow,1977;Hartman-Stroup,1987),相比之下,原始HI0低的腐殖煤认为是生气属性。
图2表明G0(或GOGI0)和HI0为负相关:HI0低的干酪根生成的石油的气油比相对较高。
但这不是问题的全部。
图2表明几乎所有的烃源岩都是以生油为主,而仅当HI0特别低的时候,烃源岩的生气量才超过生油量(G0>0.5;GOGI0>1)。
应用上述等式将图2变换到图3。
图3展示原始干酪根组成变化与HI0之间的关系,也进一步表明总有机碳的具有生气能力的有机碳的含量从来都不是主要部分。
事实上,那些HI0低的所谓气源岩,其具有生气能力的有机碳所占的比例比那些HI0高的油源岩还要低!因此,地球化学的悖论是:腐殖煤能够生油,但通常与气藏有关(Durand和Paratte,1983)。
图3为我们解决上述悖论提供了答案(参见第3部分):烃源岩HI0高低不同的主要区别是油型碳与惰性碳相对比例不同。
到目前为止,我们的一个重要观点是干酪根的直接生气量是判断气源岩的次要因素。
1.6干酪根的裂解实验如果有系列热应力下(逐渐增加)的热裂解气相色谱数据(PGC),就能计算出干酪根中油型碳与气型碳的裂解速率。
如果没有PGC数据,则用质量平衡(如Cooles等,1986)只能计算出干酪根总的裂解速率。
不管采用哪种方法,结果都一系列干酪根质量分数浓度随温应力的升高而降低。
这些数据将用于下面动力学模型参数的优化过程。
首先我们要讨论的是控制干酪根降解的基本原理及现有模型中关于干酪根降解控制因素的描述。
2.生烃的时间-温度效应在过去的30年中,我们看到日益复杂的模型对定量沉积体系中油气生成速率的努力。
最先认识到时间和温度对油气形成的重要性的是几位研究煤化作用的学生(Karweil,1995;Pitt,1961;Juntgen和van Heek,1968)。
大多数的油气地球化学家随后跟进,接受了这种温度(Philippi,1965;Louis和Tissot,1967;Albrcht,1969)和时间(Mcnab等,1952;Vassoyevich等,1970;Teichmuller等,1971;Bostick,1973;Erdman,1975;Dow,1977)的重要性,而认为压力(Louis和Tissot,1967;Bostick,1973)及矿物催化剂(Hoering和Abelson,1963)并不重要。
Tissot(1969)和Lopatin(1971)曾试图将化学动力学模型运用到自然体系的油气生成过程中。
Connan(1974)在研究了许多沉积盆地的烃源岩在自然加热速率下石油的生成情况的基础上,总结了时间和温度对石油生成的影响。