有机质的成烃模式及阶段划分
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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。
,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。
页岩油气成烃演化、赋予状态一、成烃演化。
1. 生物化学作用阶段(未成熟阶段)- 在页岩形成的早期,沉积的有机质主要受到生物化学作用的影响。
大量的浮游生物、藻类等生物遗体在还原环境下堆积,微生物开始分解这些有机质。
例如,细菌对碳水化合物、蛋白质等的分解作用,在这个过程中会产生一些简单的有机化合物,如甲烷、二氧化碳等。
此时生成的烃类数量相对较少,并且以生物气为主,主要成分是甲烷,页岩中的有机质还未达到成熟状态。
2. 热催化生油阶段(成熟阶段)- 随着页岩埋藏深度的增加,温度和压力逐渐升高。
当温度达到一定范围(一般认为在50 - 150℃左右),在黏土矿物等催化剂的作用下,页岩中的干酪根开始大量热降解生成液态烃类。
干酪根是页岩中不溶于常见有机溶剂的有机质,它的结构开始发生断裂和重组。
这个阶段是页岩油气生成的重要时期,生成的液态烃类包括各种烷烃、环烷烃和芳香烃等,是页岩油的主要来源。
同时,也会有一定量的湿气(富含丙烷、丁烷等轻质烃类的天然气)生成。
3. 热裂解生凝析气和干气阶段(高成熟 - 过成熟阶段)- 当页岩埋藏深度进一步增加,温度超过150℃甚至更高时,已经生成的液态烃类会发生热裂解反应。
大分子的液态烃不断裂解成小分子的烃类,首先生成凝析气,其特点是在地下高温高压条件下为气态,而在地面常温常压下会有部分凝结为液态。
随着温度继续升高,最终会大量生成干气,主要成分是甲烷,此时页岩中的有机质已经高度演化,大部分可转化的有机质都已经转化为气态烃类。
二、赋存状态。
1. 吸附态。
- 页岩中的有机质和黏土矿物具有很大的比表面积,烃类分子可以吸附在这些表面上。
例如,甲烷分子可以通过范德华力吸附在干酪根表面的微小孔隙中,以及黏土矿物的层间。
这种吸附态是页岩气赋存的重要方式之一,尤其在页岩气含量较低的情况下,吸附态烃类所占比例相对较高。
吸附态烃类的解吸与温度、压力等因素密切相关,当压力降低或者温度升高时,吸附态烃类会逐渐解吸成为游离态。
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。
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。