2011 第九章 有机质的成烃模式及阶段划分

一，名词解释1，有效渗透率：当多相流体并存时，岩石对其中某一相流体的渗透率，称为岩石对该相流体的相渗透率，也成为有效渗透率。

2，圈闭：适合于油气聚集形成油气藏的场所。

圈闭必须具备三个基本要素：储集层，盖层，遮挡条件3，异常低地层压力：某一深度的底层压力明显小于该深度的静水压力4，输导体系：从烃源xx到圈闭的油气运移通道的组合5，油气田：受单一局部构造因素控制的，在同一面积内的油藏，气藏，油气藏的总和1，储集层：能够储存流体，并且能渗滤流体的岩层2，圈闭：适合于油气聚集形成油气藏的场所。

必须具三要素：储集层，盖层，遮挡条件3，油气聚集带：同一个二级构造带中，互有成因联系的，油气聚集条件相似的以系列油气田的总和4，相渗透率：当多相流体并存时，岩石对其中某一相流体的渗透率，称为岩石对该相流体的相渗透率5，干酪根：沉积岩中所有不溶于非氧化性酸，碱和非极性有机溶剂的有机质1、石油：一种存在于地下岩石孔隙介质中的由各种碳氧化合物与杂质组成的，呈液态和稠态的油脂状天然可燃有机矿产。

2、门限温度：随着埋藏深度的增加，当温度升高到一定数值，有机质才开始大量转化为石油，这个温度界限称门限温度。

3、相渗透率：储集层中有多相流体共存时，岩石对每一单相流体的渗透率称该相流体的有效渗透率。

4、地层圈闭：主要是由于储集层岩性发生了横向变化或者是由于储集层的连续性发生中断而形成的圈闭。

5、油气二次运移：是指油气脱离生油岩后，在孔隙度、渗透率较大的储集层中或大的断裂、不整合面中的传导过程，它包括聚集起来的油气由于外界条件的变化而引起的再次运移。

6、油气聚集：油气在储层中由高势区向低势区运移的过程中遇到圈闭时，进入其中的油气就不能继续运移，而聚集起来形成油气藏的过程，称为油气聚集。

7、二级构造单元：盆地中由一系列相似的单一构造所组成的构造带称为盆地中的二级构造单元。

8、CPI值：称碳优势指数，是指原油或烃源岩可溶有机质中奇数碳正构烷烃和偶数碳正构烷烃的比值。

实习四：Grapher绘制生油岩有机质成烃演化曲线 1．实习目的随着被埋藏深度和温度的不断增加，有机质经历复杂的生物化学和物理化学的变化，并逐步向油气转化。

生油岩有机质演化曲线的编制对于成烃阶段划分、生油岩评价乃至油气勘探和远景评价都具有重要意义。

本次实习要求掌握应用Grapher绘制生油岩有机质成烃演化曲线的方法。

2. 实验准备2．1 实验数据某盆地生油气层不同埋深所取样品的地球化学分析数据样品号 深度(m) 有机碳重量（%）氯仿抽提物(g)/有机碳(g)烃(g)/有机碳(g)C24-C30正烷烃CPI镜煤反射率(R0%)古地温（℃）1 2 3 4 5 6 7 8 910111213141516171819202122232425262728 775910125014501564162017201776179618201868190019201950198020422170238024802590285029703260360040004240450047240.891.241.401.381.361.441.511.601.411.661.721.671.771.611.651.521.621.982.122.232.252.262.222.062.092.102.032.020.0410.0400.0390.0380.0400.0500.0600.0620.0670.0720.0800.0880.0930.0950.0920.1010.1160.1140.1040.0880.0860.0680.0490.0420.0400.0380.0350.0330.0170.0160.0170.0190.0230.0300.0370.0360.0380.0420.0480.0580.0650.0680.0680.0710.0760.0750.0710.0650.0560.0450.0360.0240.0210.0200.0180.0172.383.341.761.401.361.291.281.231.201.171.191.121.081.091.111.081.051.031.041.021.001.011.030.981.010.991.001.020.340.360.430.470.500.510.540.550.560.5650.570.590.600.610.6150.630.680.750.800.840.961.001.201.401.701.932.202.4539.9545.0858.0065.6069.9372.0675.8577.9978.7579.6681.4882.7083.4684.6085.7488.1092.96100.94104.74108.92118.80123.36134.38147.30162.50171.62181.50190.00注：已知地表平均温度10.5℃，古地温梯度为3.8℃/100m。

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U -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。

•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n -2-1）。

热变指数（TAI）分五个级别：①级一未变化，有机残渣呈黄色；②级一轻微热变质，呈桔色；③级一中等热变质，呈棕色或褐色；④级一强变质，呈黑素；⑤级一强烈热变质，除有机残渣呈黑色外，另有岩石变质现象。

石油、湿气和凝析气生成阶段的热变质指数约介于2.5〜3.7之间。

1、试述油气差异聚集原理的适用条件、聚集特征及意义油气差异聚集的条件：静水条件下，在油气运移的主方向上存在一系列溢出点自下倾方向向上倾方向递升的圈闭，油气源充足，盖层封闭能力足够大。

特征：在系列圈闭中出现自上倾方向的空圈闭向下倾方向变为纯油藏→油气藏→纯气藏的油气分布特征。

油气差异聚集的意义：根据油气差异聚集的规律，可以预测盆地中油气藏的分布特征，在坳陷中主要分布油藏，隆起的高点为气藏，斜坡部位为油气藏2、归纳总结石油与天然气地质学的核心内容（油气藏形成的基本条件）答：成盆、成烃、成藏研究是石油地质学的三大主要内容。

油气藏的形成条件可归纳为：生、储、盖、圈、运、保，所以本课程根据由浅到深可归纳为以下四部分内容：油气藏的基本要素：流体、生储盖层、圈闭。

油气藏形成的基本原理：生成、运移、聚集。

油气藏成藏分析：成藏条件、保存与破坏。

含油气盆地及油气分布规律和控制因素。

3、①影响碎屑岩储集层储油物性的因素（1）沉积作用是影响砂岩储层原生孔隙发育的因素（2）压实作用结果使原生孔隙度降低；胶结作用使物性变差；溶解作用的结果，改善储层物性。

（3）次生孔隙的影响：①溶蚀作用②方解石替代难容硅酸盐，胶结物的基质中重结晶，作用产生细小的晶间孔隙（4）其他因素的影响①注入水或酸，会使粘土膨胀，阻塞孔隙②工作液在储集层发生化学沉淀、结垢及产生油水乳化物③外来颗粒塞住孔隙或喉道②影响碳酸岩储集层物性的因素（1）沉积环境和岩石类型（2）成盐后生成作用①溶蚀作用：碳酸盐岩的溶解度、地下水的溶解能力、地貌、气候和构造的影响②重结晶作用③白云化作用（3）裂缝发育程度①裂缝发育的岩性因素②裂缝发育的构造因素：背斜构造上裂缝的分布、向斜地带裂缝的分布、断层带上裂缝的分布4分析油气藏的基本特征油气藏是什么……的特征：（1）油气藏形成的时间长（2）石油组成成分和生油物质复杂（3）油气本身具有流动性，使其聚集地点与生成地点不一致，使得油气藏的研究显得十分复杂，对于油气藏来讲，其大小通常是用储量来表示的，主要用到以下几个参数和术语。

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。

⽯油地质学--简答题1．简述有机质演化的主要阶段及其基本特征（1）⽣物化学⽣⽓阶段（未成熟阶段）：①范围：Ro<0.5% 温度：10～60℃, 深度：0～2000m;②机理：⽣物化学作⽤;③产物：⽣物甲烷、CO2、H2O,⼲酪根，少量⾼分⼦液态烃——未熟油.；（2）热催化⽣油⽓阶段（成熟阶段）：①范围：Ro=0.5%～1.2%，温度：60℃～180℃②机理：热催化作⽤③产物：液态⽯油为主，包括⼀部分湿⽓④正烷烃主峰碳数减⼩，奇碳优势消失，环烷烃和芳⾹烃的碳数减少；（3）.热裂解⽣湿⽓阶段（⾼成熟阶段）：①范围：Ro=1.2%～2.0%温度：180℃～250℃②机理：热裂解作⽤，C-C键的断裂（液态⽯油的裂解为主，⼲酪根的裂解次要）③产物：湿⽓（4）.深部⾼温⽣⽓阶段（过成熟阶段）：①范围：Ro>2.0% 温度：>250℃②机理：热裂解、热变质③产物：⼲⽓（甲烷）固体沥青，次⽯墨2、简述温度和时间在油⽓⽣成中的作⽤。

（1）从化学动⼒学看温度和时间的作⽤:①在⼲酪根⽣烃过程中，⼲酪根的反应程度与温度呈指数关系，与时间呈线性关系，温度的影响是主要的，时间的影响是次要的；②温度和时间具有互补性，⾼温短时间和低温长时间可以达到相同的反应程度。

(2) 2.地质条件下温度和时间的作⽤:对于某⼀固定的反应程度，或对于相同反应程度的不同反应：温度的倒数（1/T）与时间的对数（lnt）具有线性关系,实际地质资料同样证明上述俩点3、简述烃源岩评价的有机地球化学指标。

（1）有机质丰度（organic matter abundance）1）有机碳含量（Total Organic Carbon Content）：单位：%，占岩⽯的重量百分⽐；总有机碳含量：⼲酪根中的有机碳加上可溶有机质中的碳；剩余有机碳含量：岩⽯中残留有机碳的含量；2）氯仿沥青“A”含量和总烃含量：氯仿沥青“A”：⽤氯仿从岩⽯中抽提（溶解）出来的有机质，即可溶有机质；总烃：氯仿沥青“A”中的饱和烃和芳⾹烃组分的含量；（2）有机质的类型：(1)⼲酪根元素分析⽅法：Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型(2)⼲酪根显微组分分析⽅法：根据腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组的量划分为Ⅰ型、Ⅱ1型、Ⅱ2型、Ⅲ型（3）有机质的成熟度（maturity of organic matter）：（1）镜质体反射率（vitrinite reflectance）：Ro(2)正烷烃分布和奇偶优势⽐4、简述⼲酪根的类型及其基本特征。

1、油气生成的外在条件1）大地构造条件：沉降速度与沉积速率相近或前者稍大时，能久保持还原环境。

2）岩相右地理条件：海相环境中—浅海区是最有利于油气生成的右地理环境，3）古气候条件：温暖湿润的气候有利于生物的繁殖发育，是油气生成的有利条件之一。

4）细菌活动：细菌的作用实质是将有机物质中的氧硫氮特别是氢富集起来。

5）热力作用：温度是最持久和最有效的作用因素。

6）催化作用：自然界中存在无机盐类（粘土矿物）和有机酵母两类催化剂。

7）放射性作用放射性物质的作用也可能是促使有机质向油气转化的能源之一。

2、简述有机质向油气演化的过程（成烃模式）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3、生油层的地质特征及主要地球化学特征1）地质特征岩性：烃源岩一般色暗、粒细、富含有机质和微生物化石，常含有分散状黄铁矿，偶尔可见原生油苗。

岩相：形成烃原岩最有利的沉积环境是浅海相、三角洲相、半深水相—深水湖相。

厚度：单层厚度30-40m时排烃效果好2）地球化学特征有机质的丰度：岩石中有机质的含量是决定生烃能力的主要因素，指标是有机碳含量—岩石中的所有有机质含有的碳元素的总和占岩石总质量的百分比。

有机质的类型：干酪根类型和可溶解有机质类型。

有机质成熟度：成熟度是指烃源岩中有机质的热演化程度。

4、圈闭三要素：（1）必须具备适于油气储集的储集层；（2）必须具备遮盖着储集层，阻止油气向上逸散的盖层；（3）必须具备从各方面阻止油气继续运移，促使油气聚集的遮掩条件。

5、油气藏的类型：1)．构造油气藏：背斜油气藏、断层油气藏、裂缝性油气藏、2)．地层油气藏：原生砂岩体地层油气藏、地层不整合遮挡油气藏3)．岩性油气藏、4)．水动力油气藏、5)．复合油气藏6、重点油层对比单元的划分：在油田范围内，将油层对比单元从大到小划分为四级：含油层系、油层组、砂层组、单油层。

油层单元级次越小，油层特性一致性越高，垂向连通性越好。

沉积学参考资料：干酪根分类及镜质组反射率（沉积有机地球化学）一、干酪根的显微组分1、类脂组：主要来自藻类，由类脂体组成，具有较高生烃潜力，分为：①藻质体：主要由蓝藻、绿藻、甲藻、疑源类形成。

②无定形体：多是水生生物和藻类彻底分解的产物。

2、壳质组：来源为高等植物的壳质组织，含有高级脂肪酸、高级醇、酯，水解或还原可生烃。

①角质体：植物的叶、枝、芽的最外层，由角质物质组成，角质层内储藏有脂肪酸。

②树脂体：植物的树脂形成。

③孢粉体：孢粉形成，脂类和蛋白质丰富。

3、镜质组：干酪根中的主要显微组分之一，含量平均4~30%，来自高等植物的木质纤维部分。

①结构镜质体：木质结构较清晰，可见植物的导管、纤维、纹孔结构。

②无结构镜质体：植物组织被水浸泡吸水膨胀，组织结构变形、破坏、消失，分解后产生的腐植酸溶液凝聚，经过生物化学作用形成无结构镜质体。

4、惰质组：高等植物的木质纤维组织，经丝碳化作用形成，仅极少量生成天然气。

反射率最高，无荧光。

生烃潜力：①藻质体和以藻类、细菌为主形成的富氢无定形体生油潜力最大。

②壳质体和部分富氢无定形体次之。

③镜质组和贫氢无定形体不利于生油，一定埋深经过温压作用有利于生气。

④惰质组基本没有生油潜力。

水生烃源岩的主要干酪根类型和生烃潜力和沉积速率的关系干酪根显微组分鉴定特征二、干酪根的类型划分三、陆相烃源岩成熟阶段划分标准注解：参数一：αααC29甾烷20S/（20S+20R）；参数2：C29甾烷ββ/（ββ+αα）；TTI：时间-温度指数，公式为：TTI=Σ2n×（△tn）,表示时间与温度两种因素同时对沉积物有机质成熟度的影响，用来预测一个沉积盆地中烃类生成的时间、液态烃裂解为气态烃的深度的，成藏史图上可确定生油窗.四、干酪根类型综合分类五、有机质演化过程中镜质组反射率的变化[镜质组反射率是古地温史（有机质热演化程度）的指标，镜质组反射率随埋深（温度）增加呈指数增长。

根据镜质组反射率划分有机质的演化阶段]镜质体反射率：指镜质体——煤、有机碎屑、干酪根等对垂直入射于其抛光面上光线的反射能力，公式为：RO（油浸介质反射率）=Ir（反射光强度）/Ii（入射光强度）×100测定位置样品的反射率的样品需要用未知样品的反射光强与已知标本的反射光强度作比较，公式为：RC=RS=IC/IS镜质体反射率反映石油成熟度的原因：干酪根属于吸收性物质，干酪根演化成分加深，各种组分之间的反射色及突起差别逐渐消失，整个变化过程中，镜质体反射率增大的变化趋势平稳均一，和其他化学成熟作用参数之间基本上为连续函数关系，演化程度加深镜质体反射率增加，这些都与镜质体向石墨型晶体演化有关，向石墨演化的过程中，干酪根的芳香核缩聚程度越来越大，含氢量越来越少，形成更致密的结构单元，透射率（吸收光线的能力）降低，反射率增高，镜质体的反射率测定不受干酪根类型变化的影响，与有机质成熟度之间具有良好的相关性，能够良好地反映出生油岩的时间-古地温史、有机质热演化的指标。

有机质的矿质化过程名词解释有机质的矿质化是指有机质在地质作用下逐渐转化为矿物质的过程。

有机质是生物体或其遗体残留的有机物质，例如植物、动物的尸体和排泄物等，主要由碳、氢、氧、氮等元素组成。

在地球的演化过程中，这些有机物质会在地质条件下发生化学、物理和生物地质学作用，逐渐转化为石炭、原油、天然气等矿物质。

1. 有机质的来源有机质主要来源于生物体的残体、排泄物及生物聚合物等，其中以植物、藻类、微生物和昆虫的遗体及其他有机物质为主。

2. 矿质化的过程有机质的矿质化是一个复杂的过程，主要包括以下几个环节：- 堆积：有机质物质首先在不同地质环境下进行堆积，例如湖泊、海洋、沼泽等地质环境。

- 压实：随着堆积物的增加，有机质物质会受到上方地层的重压，逐渐发生物质的压实作用。

- 分解：在一定地质条件下，有机质物质会发生微生物和化学作用，分解成更加稳定的有机物质。

- 细菌作用：在适宜的地质环境下，细菌会利用有机质进行代谢作用，进一步促进有机质的矿物化过程。

- 热液作用：热液、地热等作用也可以加速有机质的矿质化，形成原油、天然气等矿物质。

3. 有机质的转化有机质主要转化为煤、石油和天然气等矿物质，其中煤是有机质矿质化的结果之一，石油和天然气是另一种有机质转化的结果。

这些矿物质具有重要的能源价值，并且在工业和生活中有着广泛的应用。

4. 我对有机质矿质化的理解在我看来，有机质的矿质化是地球演化过程中非常重要的环节。

通过对有机质的矿质化过程的研究，我们可以更好地理解地球演化的历史和地质作用的影响。

利用有机质矿质化产生的煤、石油等资源，也为人类的生产生活提供了重要的能源支持。

总结：有机质的矿质化是地球演化过程中重要的地质作用之一，它在地质环境中发生，逐渐转化为煤、石油、天然气等有价值的矿物质。

通过深入研究和理解有机质的矿质化过程，可以更好地认识地球的演化历史和资源的形成，为人类社会的可持续发展提供重要支撑。

以上是对有机质矿质化过程的一些解析和思考，希望能够帮助你更深入地理解这一主题。

有机质是指含有碳元素的物质，通常指生物体内的有机物质。

矿质化是指有机质在受到地质作用的影响后，经过长时间的地质运动和变化，被改变成矿物质的过程。

有机质矿质化过程包括以下几个步骤：
1.有机质初步改变：在地下温度和压力的作用下，有机质经历了化学和物理的改变，
形成煤或者石油。

2.煤或者石油改变：在地下温度和压力的作用下，煤或者石油经过进一步的化学和物
理改变，形成更纯净的矿物质。

3.矿物质的改变：在地下温度和压力的作用下，矿物质经历了化学和物理的改变，形
成新的矿物质。

4.矿物质的沉淀：在地下温度和压力的作用下，矿物质经过沉淀，形成有机质岩石。

有机质矿质化过程是一个长时间的过程，需要经过数百万年甚至数千万年才能完成。