石油天然气复习地质1-生成理论

一、干酪根热降解成烃理论二、低熟油形成理论三、煤成油形成及特点四、现代油气成因模式五、有效烃源岩识别与评价六、油源对比第一章现代油气成因理论与有效烃源岩评价一.干酪根热降解成烃理论要点：在成岩作用晚期，有机质主要由干酪根组成，热降解形成大量油气；干酪根是石油的主要前驱物质；沉积岩必须达到一定埋深（温度），即门限深度（温度），才能大量生成石油；油气生成数量取决于干酪根的类型及其所经历的地质时间和温度。

将油气生成、有机质演化分为四个阶段:(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)深部高温生气阶段大量石油生成于一定埋藏深度（地温）区间（生油窗）内。烃类的形成与生油岩埋藏深度的关系的一般图解该理论产生了一系列实用性很强的地化参数及研究方法:如(1)成烃演化阶段的划分及生油窗的确定，(2)成烃潜力三要素：有机质丰度、类型和成熟度；(3)有效烃源岩的识别、油源判识；不同时代的几种生油岩中主要生油带的起始温度与埋藏深度的比较干酪根热降解成烃理论在勘探中卓有成效。存在问题：（1）忽略了成岩-深成作用早期沉积岩中可溶有机质对油气形成的的贡献；（2）不能很好地解释在生油门限以上形成的大量未熟石油。1.低熟油基本概念（Immatureoil）低熟油：所有非干酪根晚期热降解成因的各种低温早熟的非常规石油。（未熟-低熟油）由可溶有机质经低温生物化学或低温化学反应生成。相当于干酪根生烃模式的未成熟（Ro0.5%）（未熟油）和低成熟（Ro=0.5--0.7%）（低熟油）阶段。二.低熟油形成理论80年代初,我国在渤海湾盆地和其它含油气盆地不断发现一些成熟度参数较低的原油,打破了原有的生油门限。生油岩中生油母质为低等藻类和高等植物的类脂物,在低温化学反应条件下,可以直接转化成油,从而提出了未成熟-低成熟油的新认识。由于生油门限Ｒ0的降低使油气资源评价的深度上升了800～1000ｍ,扩大了评价范围。仅渤海湾盆地就有25亿ｔ低熟油资源。经二次资源评价全国有低熟油资源为40亿ｔ。目前渤海湾盆地已探明7亿ｔ。这是近几年勘探实践在新的认识指导下的重大突破。各种显微组分的热稳定性与生烃活化能不同，生烃时间和生烃潜力不同。若源岩有机质中存在大量化学性质不稳定、活化能较低的富氢显微组分，可生成低熟油。2、低熟油生成的物质基础

（1）．树脂体早期生烃植物分泌出树脂，随沉积物埋藏，树脂可转化成树脂体。树脂体可在低温条件下率先早期生烃。3、低熟油形成机理

（2）．木栓质体早期生烃

木栓质体来源于高等植物，在低热条件下，发生低活化能的化学反应，生成并释放以链状结构为主的烃类。

（3）．细菌改造陆源有机质早期生烃细菌作用对陆源有机质进行降解改造，提高富氢程度和“腐泥化”程度，使有机质热降解生烃反应所需活化能降低，有利于生成低熟油气。

（4）．高等植物蜡质早期生烃高等植物蜡质易于水解形成长链脂肪酸和长链脂肪醇。在低温阶段，经脱官能团形成原油中C22+正构烷。

（5）．藻类类脂物早期生烃藻类以蛋白质和脂肪物质含量高为特征。藻生物类脂物结构简单，在低温还原条件下，可转化成链烷烃和环烷烃。

（6）．富硫大分子有机质早期降解生烃

干酪根中不同原子间的键能:S—S：250kj/mol,S—C：275kj/mol,C—C：350kj/mol.S—S和S—C键易断裂，富硫大分子可早期低温降解形成低熟油。低熟油的形成的地质模式吐哈盆地东海盆地低熟油的形成的地质模式苏北金湖凹陷临清坳陷板桥凹陷4、低熟油的地球化学特征一般为重质油，也有凝析油和轻质油。饱和烃含量较低，非烃和沥青质含量较高，饱/芳比低。甾烷的立体异构化程度低，如C29甾烷20S/(20S+20R)小于0.4为低熟油,小于0.2为未熟油。5.低熟油的分布特征分布广泛，多与陆相沉积或陆源有机质有关。具有早期生烃和分期生烃特点。不是每个盆地都有低熟油，必须具备特定的有机母质和适宜的沉积-成岩环境，才能形成低熟油。湖盆范围小，邻近物源区，有机质搬运距离短，沉积速率高，有利于各种沉积有机质的堆积和保存。1.煤成油的基本概念煤和煤系地层中分散和集中的陆源有机质，在煤化作用过程中生成的液态烃。OilfromcoalOilderivedfromcoal三.煤成油形成及特点煤系烃源岩特点：有机碳含量高，可溶有机质含量偏低与湖相泥质烃源岩相比，煤和含煤岩系相对贫氢，在煤化作用过程中所产生的主要是低分子量的烃类。多数情况下，煤系和气藏相联系。澳大利亚的吉普斯兰盆地、印度尼西亚的库特盆地、北海默里盆地发现了与中、新生界煤系地层有关的重要油气田；吐哈盆地也发现了与侏罗系煤系地层有关的大油田。煤系地层不仅能生成天然气，也生油；在特定的地质条件下，煤成油可从煤系烃源岩中运移出来并聚集成藏，甚至形成大油田。2．煤的显微组分及其生烃潜力煤生成液态烃的能力大小，与煤的类型和显微组分组成密切相关。富氢的显微组分具有更大的液态烃生成潜力，煤显微组分的生烃能力从大到小为：壳质组、镜质组、惰质组。生烃潜力取决于煤中壳质组的数量与组成。商业性煤成油田的形成条件：（1）壳质组含量大于10%；（2）干酪根的氢指数大于100mg烃/g有机碳；（3）煤层的沥青化作用达到了气煤-肥煤阶段；（4）良好的油气聚集、保存条件。3煤成油的排驱机理及成烃模式煤的微孔隙性，高塑性和高吸附性使煤成油的排驱受到限制，并造成地质色层分异效应。三种排烃机理：压实排驱：低熟阶段，Ro=0.5--0.7%连续沥青网络运移：生油窗，Ro=0.7--1.2%气溶方式运移：成气阶段，Ro大于1.2%煤成油的成烃模式4．煤成油的地球化学特征煤成油排驱和运移具有强烈的地层色层效应：分子直径较大和极性较大的油被滞留在源岩内，轻质油和凝析油运移出烃源岩聚集成藏。4．煤成油的地球化学特征（1）密度较轻，饱和烃含量高，非烃和沥青质含量低；（2）正构烷烃中高碳数组成含量高；（3）具姥鲛烷优势（pr/ph2）；（4）具明显的藿烷类和C29甾烷优势，含有较丰富的芳香烃类；（5）13C重，富集重碳同位素。干酪根晚期成烃模式+未熟-低熟油形成模式沉积物（岩）中的可溶有机质和不溶有机质（干酪根）是一个有机联系的整体，在成烃演化过程中，随理化条件的改变，处于一种相互转化的动态平衡中。四.现代油气生成模式成岩阶段：部分可溶有机质直接转化为未熟油，另一部分缩合到干酪根中；深成作用阶段：干酪根热降解成烃过程，要经过沥青物质形成的中间阶段；在较高成熟阶段，当干酪根的生烃潜力基本枯竭后，由干酪根衍生而来的缩合沥青成为高成熟轻质石油的主要贡献者。有机质的生烃模式二次生烃：已发生生烃作用的烃源岩由于构造抬升，温度降低导致生烃作用终止,当源岩再次被深埋，受热温度增高并达到有机质再次生烃所需的临界热动力条件时，烃源岩发生的再次生烃演化。二次生烃特点：（1）烃源岩一次生烃后仍具有生烃潜力；（2）一次生烃与二次生烃间隔时间很长，剥蚀间断时间通常在上亿年；（3）一次生烃过程生成的油气早已散失，商业性油气聚集来自二次生烃过程。(4)二次生烃里程显现出迟滞性,起始成熟度增高,二次生烃峰位成熟度有规律性后移.哈西迈斯欧德地区生油岩的埋藏史以及烃类生成和地质时间关系图1.烃源岩评价主要内容（1）烃源岩地质特征：岩性，颜色，厚度，沉积环境（2）烃源岩地球化学特征：有机质丰度：有机碳含量，氯仿沥青含量有机质类型：腐泥型、腐殖-腐泥型、腐泥-腐殖型、腐殖型有机质成熟度：未熟、低熟、成熟、高熟、过熟（3）油源对比五.有效烃源岩评价2.烃源岩地球化学指标评价方法岩心或岩屑分析有机质丰度：有机质类型：元素分析、镜检、热解有机质成熟度：镜检、热解、色谱、色谱-质谱（3）油源对比：色谱、色谱-质谱、同位素随热演化程度加深，低稳定构型(αα型、R型)甾、萜烷化合物向热力学较稳定的构型(ββ、20S、22S)转化，稳定构型与低稳定构型的比值反映成熟度甾、萜烷异构化比值如C3122S/(22S+22R)，C2920S/(20S+20R)值的增加与Ro值的增大呈明显的正相关性。六、油源对比1、油源对比的概念油源对比实际上包括了油(气)与源岩之间以及不同储层中油气之间的对比两个方面。通过对比研究可以搞清含油气盆地中石油、天然气、源岩之间的成因联系，油气运移的方向和距离以及油气的次生变化。从而进一步圈定可靠的油源区，确定勘探目标，有效地指导油气的勘探和开发工作。2．油源对比的原理

源岩中形成的油气，一部分运移到储集层中，其余部分则保留在源岩之中。因此，源岩中的干酪根，沥青与来自该层系的油气有着亲缘关系，在化学组成上也必然有着某种程度的相似性。这种“继承相似性”从宏观的特性到单体化合物组成的范围都存在。来自同一源岩的油气在化学组成上也应该具有相似性，而非同源的油气则会表现出较大的差异。这种相似性就是我们进行油源对比的基本依据。由于油气形成的漫长性和本身的可流动性，在运移、聚集甚至储层中都会经历一系列的变化。这样就会模糊甚至完全掩盖这些原生的相似性，从而大大增加了对比的多解性和复杂性。3.影响油源对比的潜在因素

（1）源岩样品中可能含有运移来的石油，它们不代表原生烃类。是否为原生沥青可以通过研究其与源岩中干酪根的成熟度、同位素组成及热解生物标志物的相关性加以确认。（2）大多数油源对比要求源岩沥青与石油样品在热成熟度上相同或相似，但石油的次生热蚀变或烃类运移后，源岩的继续埋深都会掩盖这一特征。（3）石油常是源岩厚剖面生成运移出物质的混合物，如果所研究的源岩样品不能代表生成这种石油的剖面的混合成分，就会导致错误的结论。（4）运移可能贯穿石油生成的整个过程，所以即使同一储层中的石油成分在不同位置可能也不同。（5）多套烃源岩层的存在也会给对比带来困难。4．油源对比的参数选择

油源对比的基础是受地质资料支持的化学相关性。合理地选用对比参数质及有机地化资料是十分必要的。油源对比中研究的三个主要对象：源岩中不溶的干酪根，可溶的沥青以及聚集在圈闭中的石油、凝析油和天然气。油和源岩间的成因联系依赖于上述研究对象的正相关性。尽管在对比中可能使用多种技术，但基本前提假设是一样的，即对比指标在所有非成因过程中保持不变，换句话说某一特定参数只与成因有关，对于有相同起源的有机物具有唯一性，且容易测定。这是解释油源对比资料的理论基础，一旦忽略，必将造成源岩判断的错误。所以参数选择必须确定成因与非成因参数。

5.对比方法

过去，在对比研究中由于仪器方面的局限，只能依靠油气的总体物化性质，如比重、粘度、凝固点、族组成等。这些参数的获得比较简单。但是它们很容易受外界次生因素的影响。例如，地下水的冲