能源地质想3-2

第二节石油、天然气、油页岩的物质组成,一、分散有机质的分类和有机质的类型二、石油的化学组成三、天然气的物质组成四、油页岩的物质组成,（一）国际上分散有机质的分类1、全岩法（煤岩学法）把岩石中的有机组分分为五类，即腐植类、惰质类、类脂类、动物类和有机矿物基质。动物类中的动物遗体，包括几丁虫类、笔石、牙形石、沟鞭藻囊、鱼和螯虾的残体和骨骼等；矿物沥青基质是矿物吸收或结合了亚微有机物质的部分，这些有机物含油气更多，具强荧光，尤以粘土矿物更为典型。,一、分散有机质的分类和有机质的类型,2、干酪根法（孢粉学法）以干酪根为基础的显微组分划分比较简单。影响最大的是Burgess（1974）提出的分类，他将沉积岩中的干酪根类型划分为五类：腐植型：木质的（V）、煤质的（I）腐泥型：草质的、藻质的及无定形有机质。干酪根方法最大的优点是富集了存在于矿物沥青基质中的那部分有机质，使其能直接研究，但它同时破坏了有机组分原始产状和结构，难以准确鉴别某些显微组分的成因，使研究结果的可靠性和代表性受到影响。因此合理的做法是将全岩研究和干酪根的研究结合起来，,3、统一分类法Mukhopadhyay等的分类（1985）。考虑了显微组分在成熟过程中的演变规律，提出了富氢显微组分所形成的次生产物，该分类中的一些特殊组分特征如下：（1）腐泥质体I：是藻、细菌的混合不定形产物，产烃潜力大于700mgHC/gCorg，H/C1.5。（2）腐泥质体：是动物、植物、浮游生物、陆生壳质体及细菌的混合产物，有时是壳质组及细菌类脂物降解混合物，它的产烃潜力为300-650mgHC/g,CorgH/C为1.0-1.5（3）粒状稳定体A：包括沟鞭藻、疑源类、几丁虫、鱼、有孔虫等碎屑(10m)，一般为富脂类物质，有形态，黄至褐色荧光。,（4）粒状稳定体B：指高等植物的稳定组分，包括孢子体、木栓质体、角质体等。（5）树脂体B：指类脂树脂体。（6）粒状镜质体：反射光下呈多孔粒状、类似基质镜质体，有时有暗褐色荧光。（7）变质惰质体或变质碎屑惰质体：具高反射率，有时为孢子体，藻类体或其它粒状壳质体的煤化破碎的惰质产物。（8）群集微粒体：是粒状微粒体聚结而成。（9）固体沥青：见于油源岩中，或以脉状见于沉积岩中。（10）液态沥青和油滴：具绿-褐色荧光，滴状。,4、有机质的类型有机质类型干酪根类型TeiChmller（1982）根据Tissot、Durand（1980）等人资料划分为三种类型：I型干酪根主要由藻类生成，生油量高，型干酪根主要由高等植物生成，生油量很少，型干酪根生油量也较高，含部分壳质组分。I、型干酪根可称为腐泥型型干酪根可称为腐植型。德国核研究中心地球化学研究所等1985年在干酪根类型划分中加入了地球化学参数（H/C），干酪根分为：I型、（1.5）A型（1.11.5）、B型（0.91.1）、型（0.50.8）和型（0.5）。,（二）中国烃源岩与干酪根的划分1原石油工业部部颁标准（1986年）有机组分分为4组，即腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组。干酪根类型的划分按各组分的百分含量进行加权计算，求出类型指数TI值，即可确定出干酪根的类型。,a、b、c、d分别代表腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组百分含量TI80为干酪根类型I40TI80为干酪根类型10TI偶碳原子含量用于成熟度分析,油源对比的标志异戊间二烯型烷烃其特点是直链上每4个碳原子就有一个甲基支链，结构上似若干个异戊间二烯分子加氢缩合而成。在沉积物和原油中，往往以植烷(Ph)、姥鲛烷(Pr)、降姥鲛烷、异十六烷及法呢烷的含量最高，其结构式如下：,同源石油异戊间二烯类型和含量十分相似（“指纹”意义）常用姥鲛烷(Pr)/植烷(Ph)确定成熟度和油源对比成熟Pr/Ph1未成熟Pr/Ph2.8Pr均势0.8Pr/Ph90%或C1%95%湿气（富气）：CH45%,（三）典型气藏特征1、气藏气单独聚集成纯气藏的天然气，不与石油伴生。甲烷的含量在气体成分中占95%以上，重烃的含量极少，一般在14%左右，属于干气（贫气）。2、气顶气与石油共存于油气藏中，呈游离气顶状的天然气，其成因和分布与石油关系密切，重烃含量百分之几至百分之几十，仅次于甲烷，属于湿气（富气）。,3、溶解气（1）油内溶解气：饱和或过饱和的油藏中，重烃含量高。地史过程中，古老地层的油内溶解气比年轻地层含重烃气更多，随含油时代变老，正丁烷、正戊烷与其异构物的比值增加。油内溶解气几几百m3，采出后可回收，或回注至油藏内，以维持油层的能量。在稳定的地台区含油气盆地中，水内溶解气主要成分是甲烷和氮气，重烃气和二氧化碳含量一般小于10-12%，但在年青的褶皱区含油气盆地中，水内溶解气的特点是二氧化碳的浓度比较高，在褶皱山系的山前常发育有二氧化碳气带、盆地中以含烃气为主，过渡地带则为二氧化碳和甲烷，气带分布有规律性。,4、凝析气当地下温度和压力起过临界条件时，液态烃逆蒸发而形成的物质。临界温度：气相纯物质维持液相的最高温度。高于此温度，不论多大压力，都不能使其液化。临界压力：气、液两相共存的最高压力。高于此压力，气、液两相不可能同时存在。当温度低于临界温度，压力增加，正常液化；当温度高于临界温度，压力增加，超过临界压力，液相反而减少，气相增加，成为凝析气。但多组分混存时，易出现逆蒸发或逆凝结现象，气液两相界面完全消失，转化为凝析油气。,5、固态气体水合物冰冻甲烷或水化甲烷，甲烷气体被封闭在水子的扩大晶格中，系存在于特定温度（冰点附近）和压力条件下的一种高能量密度的能源矿产。1m3水合物可释放150m3天然气体，含碳量是全球煤、油、气的两倍，全球已发现地质显示60余处。仅在美国东海岸大陆边缘布莱克海台的资源量就能满足美国105年的天然气消耗，日本周缘天然气水合物可满足该国100年的能源消耗。,我国东海、台湾以东海区、南海等海域以及青藏高原冻土地带，都具备天然气水合物形成赋存的条件，目前已在南海的西沙海槽区、东沙群岛区发现了有关的证据。,水合物结构,天然气水合物识别地震剖面,海洋水合物地震识别技术地球化学探测技术资源潜力评估技术保压保温取样技术青藏高原水合物形成条件,我国已在若干国家重大科技计划中立项，对天然气水合物探测技术开展研究，为我国天然气水合物资源探测提供高新技术支撑，并为将来开发奠定高科技基础。,6、特殊气藏重烃异常气藏非烃异常气藏无机成因气：碳同位素值13C（CO2）在+5-7之间13C（C1）-20、3He/4He8RA(RA为空气中3He/4He比值）有机成因气：碳同位素值13C（CO2）-20。生物化学气：碳同位素13C（C1）-55-85)东太平洋洋隆热液喷出口，喷出大量的甲烷，甲烷的碳同位素值为-17.6-15.0，氦同位素3He/4He=8RA，应为无机成因气。,（四）煤型气1、煤型气的成分及其赋存状态煤型气是指煤系地层及沉积岩中煤和分散有机质，在煤化过程中形成的天然气。世界已发现的26个大天然气田中，有16个煤型气田，其储量占26个气田的72%。煤型气的成分以CH4为主，含量一般在90%以上，多为干气，C2+约14%，还有少量的N2、CO2、H2、CO、SO2、H2S以及氦、氖、氩、氪、氙等惰性及烯有气体。甲烷为无色、无味、无溴、无毒的气体，在一个大气压，温度15.5时，其密度为0.677kg/m3，甲烷比重为0.554，比空气轻。,煤层气以游离态、吸附态和溶解态赋存于煤储层中围岩气（煤成气）以游离态、吸附态和溶解态三态赋存于围岩中游离气赋存于煤（岩）孔裂隙空间内，约占1020%吸附气赋存于煤（岩）孔裂隙的内表面上，约占8090%水溶气静水中含量较低当压力和温度变化时，自由状态和吸附状态的煤型气可以相互转化，吸附解吸动态平衡。,2、煤型气主要生气阶段和产率（1）褐煤至长焰煤阶段生气38168m3/t，CO2占7292%，烃类20%以甲烷为主，重烃气4%（2）长焰煤至焦煤阶段生气168270m3/t，烃类气体迅速增加，占7080%，CO2下降至10%左右。烃类气体以CH4为主，重烃可占1020%，如壳质组含量多，则油和湿气含量也多。（3）瘦煤至无烟煤阶段生气270422m3/t，烃类气体占70%，其中CH4占绝对优势(9799%)，几乎没有重烃。,3、影响煤型气含量的地质因素（1）煤化程度表不同煤类的产气量和吸附能力,（2）煤岩组分产气量：EVI=310.8吸附能力：IVE（3）围岩的透气性和厚度（4）构造样式及构造部位（5）埋藏深度与地温状态（6）水文地质条件（7）岩浆岩（8）演化历史,4、煤型气的鉴别标志（1）相同成熟度Ro,max=0.502.5%13C-30.0是煤型气，13C-43%-55是油型气。（2）煤型气比油型气的甲烷同系物的同位素重煤型气：13C2-25.1,13C3-23.2混合气：-25.113C2-28.8-23.213C3-25.5油型气：13C2-28.8,13C3-25.5,（3）煤化作用早、中期（Ro,max=0.5-1.3%）以成气作用为主，成油作用为辅是煤型气（4）煤成气具明显的姥鲛烷优势，姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）=0.68-11.6，其中绝大多数大于2.1，而、型干酪根生成原油的Pr/Ph=1.43，为姥植均势。（5）煤型气的汞含量比油型气高，煤型气含汞8万微克/m3，油型气7千微克/m3。,按1992年7月国际煤岩学委员会会议确定，灰分产率5090%，液态烃产率达到45250kg/t的页片状岩石，称为油页岩。（一）油页岩的岩石组成有机组分：呈浅黄、绿黄、灰黄色等透明至半透明的腐泥基质，均一状或团块状，由藻类等低等植物遗体经凝胶化作用形成，并显示层状构造；有时还见未充分分解的有机