油气成因及生油层【PPT课件】

第二章 油气成因及生油层,第二章 油气成因及生油层,第一节 油气成因概述第二节 油气生成机理 第三节 生油岩及其地化特征第四节 生油层形成的地质条件,油气田开发地质基础,成因复杂：,（1）油气为流体，在地下可运移；*发现地生成地（2）成份复杂：运移受外界影响大难以判断来源（3）成因涉及多学科综合分析（需要广泛的知识）（4）缺乏对石油及其原始母质过渡形式的明确认识,焦点与学派：,一、油气的无机成因学说,无机物在高温、高压条件下，转化为油气,主要依据：,在实验室中，无机物可以合成烃类,火山喷出气体中有甲烷、乙烷等烃类成分慧星等天体上发现有烃类气体石油的分布常常与深大断裂有关（断开地壳作为通道）,1.碳化说 1876年，俄国化学家门捷列夫提出：,地下深处有重金属碳化物（碳化铁等）与水作用可产生烃类,2.宇宙说 1889年，俄国学者索可洛夫提出：,“碳氢化合物是宇宙间固有的”证据：慧星等天体上发现了碳氢化合物,3.岩浆说 1949年，原苏联学者库德梁采夫提出：,“基性岩浆中存在C、H、O等元素，随其冷却时可化合为碳氢化合物”,基岩岩浆中C、HCHCH2CH3CH4烃类物质,证据：岩浆岩、变质岩中相继发现油 气藏，基性岩浆中发现天然气,另外，还有高温生成说、蛇纹石化生油学说等,有机成因学说：沉积有机质在特定的地质、还原环境中，在细菌、催化剂、温度、时间、放射性等各种作用下，经历生物化学、热催化、热裂解、高温变质阶段陆续转化为石油和天然气,主要依据：,二、油气有机成因学说,世界99%以上的石油产自沉积岩，少数岩浆岩、变质岩中的石油也可能 是来自相邻近的富含有机质的沉积岩含油盆地中，含油层位与富含有机质的层位有依存关系石油中存在生物体特有的化合物，并具有旋光性等生物物质加热催化，可形成少量烃类石油中碳的稳定同位素组成与生物物质的碳稳定同位素组成接近,1.Treibs（1933年）： 首次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、沥青等中认为：卟啉化合物来源于植物叶绿素 石油有机成因重要依据2.Smith美国(19521954年)；前苏联B.B.维尔别 成功地从现代海洋沉积物中分离鉴定出微量类似于原油的烃类化合物 石油是有机质在沉积物埋藏早期生成的，是许多海相生物遗留下来的天然烃的混合物 沉积物所含原始有机质在成岩过程中逐步转化为石油和天然气，并运移到邻近的储集层中去,3.Tissot 等（20世纪70年代） 建立了干酪根热降解生烃演化模式，提出并完善了干酪根晚期生烃学说，总结了油气形成、演化与分布规律 石油生成的现代成因理论已基本建立起来了，它不仅符合客观地质事实，逐渐为广大的石油地质工作者所接受，而且在指导油气勘探中发挥了重大作用 4.Albrecht和Durand等（1976年）： 对喀麦隆杜阿拉盆地白垩系一个未成熟、成熟到过成熟的完整有机质演化剖面进行了研究 迄今最好的有机质演化研究实例之一5.20世纪80年代以来： “未低成熟”石油、煤成烃理论逐渐形成,植物生油理论动物生油理论,（1）,海相生油理论陆相生油理论,认识的局限性、片面性,生成油气的原始物质是沉积有机质,早期成油说：沉积有机质在成岩早期逐渐转化为油气 晚期成油说：沉积有机质埋藏到较大深度，到成岩晚期 达到成熟，经热降解生成大量油气,（2）,（3）,油气的成因是一个非常复杂的理论问题，尽管目前油气有机成因理论日臻完善，在油气勘探实践中发挥了重要的作用，但并不能由此否定油气无机成因理论的科学价值。近二十多年来，随着宇宙化学和地球形成新理论的兴起，板块构造理论的发展和应用，以及同位素地球化学研究的深入，为油气无机成因理论提供了新的理论依据。越来越多的研究者注意到，地球深部来源物质对沉积有机质转化为油气有重要影响（加氢和催化），这可以说是油气有机和无机成因说的相互融合 有机成因理论和无机成因假说，都有许多问题尚待进一步深入研究,第二章 油气成因及生油层,第一节 油气成因概述第二节 油气生成机理 第三节 生油岩及其地化特征第四节 生油层形成的地质条件,油气田开发地质基础,一、生油气的母质及特征,沉积有机物：在外力地质作用下，在还原环境中伴随其它矿物一起沉积、保存下来的生物残留物质,来源：低等水生动、植物为主细菌、藻类最佳,生物体的分泌物与死亡尸体可形成类脂化合物、蛋白质、糖类及木质素等有机组分，这些有机组分大部分通过生物再循环或物理化学作用遭到分解，仅少部分保存在沉积物(岩) 中形成有机质,分布特点：,沉积有机质主要呈分散状态分布在细粒沉积物（岩）中，总数量约为3.81015吨，但分布很不均衡,不同岩性中分布不均匀,泥质岩多：2.1%；砂岩0.05%；碳酸盐岩0.29%,不同地质时代不均衡,总趋势：地层越老，保存的沉积有机质越少,生物物质的产量、原始有机质的保存条件沉积物堆积速度、沉积物的粒度,沉积物中富含有机质的环境条件是：,生物产率高，有机质来源充足低能静水还原环境，有机质分解少，保存 条件好沉积物堆积速度较大，粒度细,数量的影响因素：,二、直接生油物质-干酪根,1、干酪根的定义和形成,定义：,生油母质，沉积岩中不溶于非氧化型酸、碱和非极性有机溶剂的分散沉积有机质,形成过程：,海洋盆地中有机体的产量,全球现代沉积碳的分布,2.干酪根的成分及结构,成分：,黑色或褐色粉末，是一种高分子聚合物，无固定的化学成分C（79%）H（9%）O（3%）S（5%）N（2%）微量元素,3.干酪根类型化学分类,据碳、氢、氧元素的组成，干酪根分为型、型、型 3种类型,三、油气生成的主要阶段,生物化学生气阶段热催化生油气阶段热裂解生凝析气阶段深部高温生气阶段,反射光下观察有机质可以划分为四种,镜质体反射率Ro,腐泥组（sapropelite）： 主要包括无定形体和藻类体，是富氢组分壳质组（exinite）： 主要来源于植物的孢子、角质、植物的表皮组织、树脂、蜡质等。包括孢子体、角质体、树脂体和木栓质体。是富氢组分 镜质组（vitrinite）： 是植物的茎、叶和木质纤维经过凝胶化作用形成的各种凝胶体。镜质体是富氧组分 惰质组（inertinite）： 是一种丝炭化组分。由木质纤维素经丝炭化作用而形成。属稳定的不活泼组分，富含氧 目前，测镜质组的反射率已经成为判断有机质成熟度的主要标志,范围：Ro2.0%温度：250深度：（6000-7000m）作用：高温热裂解，前一阶段湿气，液态烃的进步裂解，干酪根 残渣的裂解和缩聚产物：甲烷（干气 ），固体沥青，次石墨,4.深部高温生气阶段（过成熟阶段）,第二章 油气成因及生油层,第一节 油气成因概述第二节 油气生成机理 第三节 生油岩及其地化特征第四节 生油层形成的地质条件,油气田开发地质基础,烃源岩（source rock）：能够生成油气，并能排出油气的岩石称为烃源岩（油源岩，气源岩）,有效烃源岩（effective source rock）：能够生成油气，并能排出足以形成商业性油气聚集油气的岩石称为有效烃源岩（油源岩，气源岩）烃源层（source bed）：由烃源岩组成的地层称为烃源层,生油（烃源）岩形成于低能静水环境，呈暗色、细粒、富含有机质和微体生物化石，常见分散状原生黄铁矿或菱镁矿，偶尔可见原生油苗。主要包括粘土岩和碳酸盐岩两大类。主要沉积于浅海、三角洲和深水-半深水湖泊环境中,好的生油岩应该具有细粒岩性、合适的厚度、比较大的面积、处在还原的环境、含有丰富的有机质、具有适当的有机质类型和成熟度，有机质处在合适的转化阶段,我国陆相烃源岩评价标准,第二章 油气成因及生油层,第一节 油气成因概述第二节 油气生成机理 第三节 生油岩及其地化特征第四节 生油层形成的地质条件,油气田开发地质基础,一、油气生成的地质环境,1.大地构造条件长期、持续稳定下降的沉积盆地,沉积盆地在一定特定时期，沉积物的堆积速率明显大于其周围 区域，并具有较厚沉积物的构造单元,内蒙古岱海,-沉积速度沉降速度,水体迅速变浅，盆地上升为陆地沉积物暴露于地表不利于有机质堆积、保存,-沉积速度沉降速度,水体急剧变深，有机质容易遭巨厚水体所含氧的破坏不利于有机质保存,-沉积速度沉降速度,丰富的沉积有机质、埋藏深度大、地温梯度大、生储广泛接触迅速向油气转化的地质环境,2.岩相古地理条件,滨海 浅海（陆棚） 半深海（陆坡）深海（深海平原）,高能环境、海水进退频繁，沉积物粗，不利于繁殖、堆积和保存,水体营养丰富，阳光充足、水体较安静，最有利于生物大量繁殖,水体营养不足、生物不发育，生物遗体下沉经历巨厚水体大部分遭到氧化，而且陆源有机质很少,有利的岩相、古地理环境：深度适当、面积较大、有机质丰富的水体、低能还原环境,海相：浅海、三角洲相（波斯湾、墨西哥湾含油气盆地）陆相：深湖、半深湖相（松辽、渤海湾）,3.古气候条件,温暖、潮湿的气候有利于生物的繁殖和发育,大地构造条件是根本的，它控制着岩相古地理及古气候特征,我国主要大型陆相湖盆的发育特征,三肇凹陷为松辽盆地中央坳陷区内的二级负向构造单元，它西接大庆长垣，东临朝阳沟阶地，北连明水阶地，面积约为5500km2,松辽盆地北部扶杨油层勘探成果图,二、油气生成的理化条件,1温度与时间最主要作用,温度最持久、最有效的作用因素时间补偿温度之不足,温度和时间在一定范围内互补，即高温短时热力作用等效于低温长时,随有机质埋深的加大和温度的升高，有机质逐渐开始生成油气。当温度升高到一定数值有机质开始大量生成石油，这个温度界限称为有机质的成熟温度或称为门限温度成熟温度所在的深度称为成熟点(门限深度)。在实际中用的较多的往往是指门限深度(生油门限),2.细菌作用,细菌本身为生油原始物质细菌对有机质分解，产生相应的有机化合物和甲烷气,由于细菌怕热，只能在100的浅层中起作用：在油气生成的早期阶段作用显著,喜氧细菌：在游离氧存在的条件下都能生存厌氧细菌：在无游离氧，而存化合氧的条件下才能生存通性细菌：在有无游离氧的条件下都能生存,3.催化作用,无机催化剂最主要的是粘土矿物：蒙脱石、伊利石等,有机催化剂酵母：动植物与微生物产生的一种胶体物质， 催化作用强，但不耐高温,有机质 脂肪酸脱去羧基 类似石油的物质,150250,粘土,催化作用主要发生在中浅层，地温125,4.放射性作用,许多沉积岩中都含有少量的放射性元素：,钾、铀、钍粘土岩、页岩中多见,放射性元素所造成的局部地温增高有利于有机质的热演化，但沉积岩中的放射性元素含量很低非主要因素,钾,铀,钍,钾