10矿床学第十章可燃有机矿床全解课件

第十章可燃有机矿床可燃有机矿产在世界国民经济中占有极为重要的地位，尤其是被人称为“黑色的金子”、“工业的真正粮食”的煤，以及“工业的血液”的石油，不仅是冶金、发电、运输工业的最必须的资源，而且是国防工业、化学工业、轻工业等不可缺少的原料。可燃有机矿产是从可燃有机矿床中开采出来的,可燃有机岩矿床是指有机成因的，可供工业开采和利用的地下可燃有机物质的自然聚集体。按其存在状态可分为3类：①固体燃料矿床，如煤、油页岩等；②液态燃料矿床，如石油等；③气体燃料矿床，如天然气等。现代能源主要是煤和石油提供的，是现代化建设最重要的物质基础。据统计，世界各国每年开采的矿产，无论是在产量或产值上，可燃有机矿产就占3/4。2020年9月28日1

10.1煤一、煤矿床的概念、特点和主要用途

煤:又称煤炭,化石燃料的一种.是地史时期堆积的植物遗体经过复杂的生物化学作用和地质作用转变而成的一种固体可燃矿产。煤矿床产于一定时代沼泽相或湖沼过渡相黑色或灰黑色沉积岩系内，分布面积广，层位稳定，产状与相邻沉积岩层一致。矿体多呈层状或似层状，亦可呈凸镜状或豆荚状，矿石以块状、薄层状构造为主，煤层中的有机组分极易氧化，在地表露头上往往仅见其氧化残余物，主要是一些粘土矿物，因此煤层出露地表时常呈现灰白色粘土线。煤:又称煤炭,化石燃料的一种.是地史时期堆积的植物遗体经过复杂的生物化学作用和地质作用转变而成的一种固体可燃矿产煤，不仅是民用、发电、交通运输的动力原料，而且也是冶炼工业必需的原料；通过炼焦所得焦碳、焦炉气和焦油、经过再加工，就可以制造出化肥、塑料、合成纤维、合成橡胶、炸药、农药、苯、甲烷、酚等几百种的产品和化工原料。另外，煤（或煤灰）中常含有V，U，Ga等稀有、稀土、放射、分散元素。所以又是发展尖端工业、国防工业的重要的原料。李四光教授在他的遗嘱中叮嘱人们要注意综合利用煤中的伴生元素，并说否则我们的后代会指责我们现在毫无知识地将煤中比煤贵重得多的稀散放射元素白白地扔掉了。

2020年9月28日2二、煤的物质组成及工业分类

1.煤的化学组成

煤的化学组成上包括有机质和无机质两部分，以有机质为主；有机质组分主要是碳氢氧氮等元素，是组成煤的主体部分；无机质包括水分和矿物杂质，是影响煤质量的有害组分。（1）碳是煤中最主要的成分和最主要的可燃物质。煤中碳含量越高，发热量越大，煤质也越好；通常碳含量随煤变质程度加深而增高。（2）氢在煤中含量较少但比较重要，燃烧热相当于同重量碳的4.2倍，其含量一般随变质程度加深而减少。（3）氧煤中氧含量变化较大，并随着煤化程度加深而减少，风化煤层中氧含量明显增高。（4）氮煤中氮含量较少，主要来自成煤植物中的蛋白质。（5）硫是煤中最有害的杂质，硫燃烧生成SO2既腐蚀金属设备，又污染环境。焦炭中混入硫，严重影响钢材质量。煤中无机硫以黄铁矿、石膏等形成存在。（6）磷是煤中另一主要的有害杂质，以磷灰石和微量有机磷存在于煤中。炼铁时，焦炭中的磷进入生铁中使钢铁性能变脆。此外煤中还有砷、氯、汞、硒及氟等有害杂质，总体含量少2020年9月28日3２．煤岩组分煤是一种固体可燃矿产，同时又是一种复杂的沉积岩，它是由煤岩组分构成的。煤岩组分是指腐质煤中肉眼可以鉴别的基本组成单位，又称煤岩成分。可划分四种基本类型：镜煤黑色、光泽强、质匀、性脆、具贝壳状断口，垂直层理方向裂隙发育。成分中凝胶化物质一般在95％以上，挥发分和含氢量高，灰份低，粘结性强。含镜煤较多的烟煤宜炼焦。亮煤黑色但颜色比镜煤稍浅，光泽较强，仅次于镜煤，性较脆，有时具贝壳状断口，均一程度较镜煤差，隐约可见微细层理。成分由多量凝胶化物质与少量形态分子组成。亮煤可用于炼焦。暗煤灰黑色，光泽暗淡，坚硬，致密，韧性较大，断口呈不规则状，不显层理，成分中凝胶化物质较少，矿物质含量较多，形态分子多而复杂。暗煤不适合单独炼焦。丝炭又称丝煤，暗黑色，具纤维状结构和丝绢光泽，形如天然木炭，硬度小，脆性大，染手，成分中丝炭的植物组织、细胞结构保存完整，细胞腔常被矿物填充，碳含量高，氢含量低2020年9月28日43.煤的工业分类：根据工业用途的不同，我国将煤分为10大类，除褐煤和无烟煤之外，某余8种统称为烟煤，其主要特征和用途如下：褐煤颜色多呈褐色，光泽暗淡，有时可见到木质结构，比重最轻，含碳量及发热量较低，含水分较多，挥发分大于40％，无黏结性，一般用于化工和民用。长焰煤在烟煤中煤化程度最低，呈褐黑色，沥青光泽，燃烧时有较长的火苗，挥发分大于40％，黏结性差，主要用于燃料及化工工业中干馏焦油。气煤为低煤化烟煤，黑色，弱玻璃光泽，挥发分大于30％，黏结性较强，加热时能产生大量气体和较多的焦油，是制造煤气的优质原料，也是良好的炼焦配煤。肥煤为中等煤化的烟煤，黑色，玻璃光泽，挥发分在25％左右，加热时产生较多的胶质体，黏结性最强，是炼焦配煤的主要煤种。焦煤为中等煤化的烟煤，黑色，玻璃光泽，挥发分14％～30％，黏结性和出焦量均较好，是炼焦炭的最好用煤。瘦煤属高等煤化烟煤，黑色，强玻璃光泽，挥发分14％～20％，黏结性弱，主要作炼焦配煤。贫煤是煤化程度最高的一种烟煤，灰黑色，具极强玻璃光泽，挥发分10％～20％，加热时不产生胶质体，无黏结性，燃烧火焰短，多为动力或民用煤。弱粘煤属低-中等煤化的烟煤，挥发分20％～37％，加热时仅能产生少量胶质体，黏结性很弱，作燃料及气化煤原料。不粘煤属低-中等煤化的烟煤，挥发分20％一37％，无黏结性，作动力、民用气化用煤。无烟煤是煤化程度及变质程度最高的煤种，呈灰黑色，似金属光泽，硬度和比重在所有煤种中最大，火力耐久，含碳高而含氢最低，挥发分0～10％，为民用煤及化工用煤。2020年9月28日5三聚煤条件形成煤的植物遗体，不是在任何情况下都能顺利地堆积并逐步转变为煤，而是需一定条件。这需要有大量植物的持续繁殖；气候;地质构造;及古地理环境(主要是沼泽环境)。1、大量植物的生长繁殖；2、气候温暖潮湿;3、地质构造:地壳长期缓慢下降;4、古地理环境(主要是沼泽环境其次是湖泊和滨海低地)。2020年9月28日6（1）植物条件——成煤的原始物质

煤是植物遗体变成的，有了植物才有成煤的可能。从全球煤的形成历史看，只有在植物大量繁殖时期才有大规模煤层的形成。例如我国的石炭纪-二叠纪、侏罗纪和古近纪分别是孢子植物、裸子植物和被子植物繁殖的极盛时期，相应的也是最主要的三个聚煤时期。

（2）气候条件

潮湿、温暖的气候最有利于植物的生长和繁殖，也有利于成煤。2020年9月28日7

图10—1地史上主要植物群分布图(据武汉地院煤田教研室)2020年9月28日8（3）地理条件

形成大面积的煤层，必须具备发生大面积沼泽化的自然地理条件，宽缓的低洼地区最为理想，主要有沼泽、内陆大湖泊、宽广河谷、大河口三角洲、海湾泻湖、滨海平原和山间盆地等。沼泽是最理想的环境。沼泽可以在滨海沿岸平原形成，也可以发育在内陆湖泊的滨岸或低洼地区。在这样的地理环境中，植物繁茂，不断有植物的生、死、兴、衰。因此有人把沼泽称为聚煤的“摇篮”。。（4）构造条件

地壳保持长时期平稳缓慢下降是形成较厚煤层重要的构造条件，地壳下降速度与植物埋藏和聚积速度大致平衡最为理想。同一沼泽中能形成多个煤层的条件是地壳在总体下降过程中能发生多次升降或间歇性下降2020年9月28日92020年9月28日10四成煤作用

自然界植物遗体从堆积到转变为煤一系列过程称为成煤作用。根据成煤作用的性质和特点分为泥炭化（腐泥化）作用阶段和煤化作用阶段两个阶段1．泥炭化和腐泥化作用(1)高等植物死亡后变成泥炭的生物化学作用过程叫泥炭化作用沼泽是常年积水的洼地，其中有大量植物生长和堆积，植物死亡后，遗体堆积在沼泽或湖泊水面以下,，在大气.氧及微生物(喜氧细菌)作用下,进行生物化学作用,使植物遗体不断发生分解/化合,使高等植物形成泥炭,，低等植物形成腐泥（图10－1）。2020年9月28日112020年9月28日12植物遗体转化为泥炭是在微生物参与下发生的一个非常复杂的生物化学作用过程。通常可分为以下两个阶段：第一阶段（分解、氧化阶段）：早期堆积的植物遗体在沼泽浅部多氧环境下，在氧和微生物（喜氧细菌）的作用下，其中的纤维素、木质素等有机组分经过氧化和分解作用，一部分被彻底分解，变成气体和水分；另一部分则转变为简单的有机化合物；未遭受分解的稳定组分则被保留。第二阶段（合成阶段）：随着植物遗体的不断堆积，原来暴露在大气中的植物遗体由于水体的覆盖而处于缺氧环境之中。因此在堆积物的下部由氧化环境逐渐转变为还原环境。早期保留下来的植物成分经厌氧细菌的分解及早期分解产物经过复杂的生物化学合成作用转化为腐殖酸、腐殖酸盐类及沥青等。这些合成物质与部分分解的和尚未分解的植物遗体，同沼泽中的泥质混合在一起形成泥炭。2020年9月28日132020年9月28日14

泥炭形成的原因主要有以下几个方面：（1）泥炭沼泽水的覆盖和植物遗体堆积厚度的增加，使正在分解的植物遗体逐渐与空气隔绝，而出现弱氧化环境或还原环境。沼泽泥炭层的下部喜氧细菌与真菌等微生物急剧减少，而厌氧细菌则增加了。（2）植物遗体转变过程中，分解出的气体、液体和细菌新陈代谢产物，促使沼泽中、介质的酸度增加，抑制了喜氧细菌和真菌的生存和活动，如分解产物中的硫化氢和有机酸的积累就能产生这种作用。（3）植物本身存在的防腐和杀菌成分（如酸类）的逐步积累，也不利于微生物的生存和活动。因此，植物遗体不致遭到完全破坏，而有所保留，形成泥炭堆积。如果在微生物和氧的作用下，植物的主要成分被氧化掉，那么就没有泥炭的形成。

2020年9月28日15(2)腐泥化作用低等植物和浮游生物遗体在生物化学作用下转变为腐泥的过程叫腐泥化作用。腐泥是腐泥煤的前身。形成腐泥的原始物质是富含脂肪和蛋白质的浮游生物如藻类、微生物类。如果在腐泥形成过程中，同时沉积的矿物杂质（无机质）较多，并超过了一定的数量，这种腐泥就是油页岩的前身。因腐泥中富含沥青质，因此腐泥化作用又称为沥青化作用。低等植物和低等动物生活在湖泊、海湾和泻湖中，当它们死亡后，在水体表层和下沉到湖底的过程中，先遭受一定程度的氧化分解作用。当其沉到水底以后，由于水层和随后沉积物的覆盖，转而处于还原环境，这时浮游生物的主要成分，如脂肪和蛋白质等即在厌氧细菌的作用下经过缓慢分解形成腐胶质,然后经过脱水压实形成腐泥（图10－2）

。2020年9月28日162．煤化作用

由泥炭转变为褐煤、烟煤、无烟煤和超无烟煤，或腐泥转变为腐泥褐煤、腐泥烟煤、腐泥无烟煤的作用称为煤化作用。煤化作用包括煤成岩作用和煤变质作用两大阶段。(1)煤的成岩作用是指泥炭和腐泥被泥沙等被沉积物覆盖后，在上覆沉积物静压力作用，并包括温度因素在内的影响下，发生压实、脱水、增碳、孔隙度变小及氢、氧、氮等元素含量减少，颜色加深等一系列变化，逐渐固结而分别转变为褐煤与腐泥褐煤的作用。这一过程大约发生在地下200~400米深处。2020年9月28日17(2)煤的变质作用

当褐煤层继续受到地壳下降运动的影响而逐渐埋深时，在温度和压力不断增加的影响下，煤化作用进一步加深，引起煤层内部分子结构、物理化学性质等方面的变化，表现在结构更紧密、密度增大，并产生了粘结性，颜色变深至黑色，光泽增强，腐殖酸消失，碳含量增加，挥发份和氢含量减少等变化。使褐煤逐渐变成烟煤、无烟煤的作用称为煤的变质作用。如果无烟煤再进一步变质（深变质程度），就成了石墨。石墨则已完全不具备煤的一切特性。2020年9月28日182020年9月28日19五、煤层和煤系1.煤层

煤层是自然界中植物遗体聚集层经过成煤作用后形成的可燃有机岩层，是人们开采和利用的对象。煤层由煤与混入的矿物质或夹石组成。在含煤岩系正常层序中，直接伏于煤层下面的沉积岩层称为煤层的底板；直接盖在煤层上面的沉积岩层称为煤层的顶板。煤层底板主要是沼泽相粘土岩，泥质岩和粉砂岩。富含植物根化石或痕木化石，表明它曾经是成煤植物生长的土壤。

煤层顶板岩石按沉积环境不同分为两类，即湖泊相的泥质岩、粉砂岩和浅海相的石灰岩和泥质岩；前者常含丰富植物枝、叶化石，后者常含正常海相动物化石。煤层的厚度是指顶底板之间的垂直距离，按可采厚度分为薄煤层（小于1.3m）、中厚煤层（1.3~3.5m）、厚煤层（大于3.5m）。2020年9月28日202020年9月28日21

2．含煤岩系

含煤岩系简称煤系，亦有人称为含煤建造，是指聚煤盆地中在一定地质历史时期内形成的，成因上密切相关的一套含煤层的沉积岩系。其岩性特点如下：（1）在岩性组成上，主要为一套黑色、灰黑色及灰绿色为主的沉积岩层，主要由砂岩粉砂岩泥岩炭质页岩和煤组成.还经常伴生有油页岩、铝土岩、黄铁矿、菱铁矿及耐火粘土等沉积矿产，反映它们是潮湿气候条件下的产物。（2）在岩相组成方面，陆相、过渡相和海相都有，尤其是沼泽相和泥炭沼泽相的存在，是含煤岩系岩相组成上的一个重要特征。（3）具有明显的旋回结构。即在剖面上可见到岩性、岩相等按一定规律交替出现；（4）含有丰富的植物化石，底板多见根化石，顶板多为叶化石。它们是研究含煤岩系形成时代的重要依据之一。2020年9月28日22根据含煤岩系沉积时的不同环境，可分为近海型煤系和内陆型煤系两类。（1）近海型煤系

近海型煤系的沉积区，地形多比较简单，主要为滨海平原、泻湖、海湾及浅海等。这类地区地壳多发生频繁的升降运动，即使幅度较小，也可引起较大面积的海进和海退，浅海和陆相沼泽相交替出现，近海型煤系分布面积广，岩相稳定，岩石组合较简单，旋回较清楚，煤层也稳定，对比容易。我国华北石炭－二叠纪及华南晚二叠世煤系，均为重要的近海型煤系。2020年9月28日23（2）内陆型煤系指在内陆地区形成的含煤岩系。内陆型煤系的沉积区为内陆地区，主要有内陆盆地、山间盆地及山前盆地等。煤系分布范围小，且全由陆相沉积物组成，其中粗碎屑比例显著增加，在煤系地层剖面上可见到各种陆相沉积呈现有规律的变化。在内陆盆地，煤系底部为河床相或湖滨三角洲相的各种粒度的砂岩，往上是河漫滩相粉砂岩，再往上则为沼泽相泥岩和煤层，煤层之上是深湖相的粘土岩和粉砂岩。在山间盆地和山前盆地，河床相砂岩之下多出现山麓相砾岩。这类煤系中煤层数目变化大，厚度稳定性较差，结构比较复杂，煤层对比难。我国中、新生代煤系绝大部分属于内陆型煤系，如东北、西南及陕北等地区（侏罗~第三纪）、新疆天山北麓（早、中侏罗纪）2020年9月28日24六聚煤盆地和煤田1.聚煤盆地聚煤盆地是指在同一构造单元内为含煤岩系提供沉积场所的盆地。按成因聚煤盆地可分成侵蚀盆地和坳陷盆地。(聚煤盆地是指地史上发生聚煤作用的地区,这些地区在地形上和地质构造上多表现为盆地.)1）侵蚀盆地：盆地的形成与构造运动无关，完全是由侵蚀作用（如河流的侵蚀、冰川的刨蚀或岩溶作用等）形成的。在聚煤作用进行过程中，盆地基底也未发生明显沉降运动。(图10--6)此类聚煤盆地的特点是盆地基底起伏不平，受盆地侵蚀幅度所限,形成的含煤岩系一般厚度小，岩性变化大，分布零星。我国云南省第三纪的一些煤田中常见这种类型。2020年9月28日25（2）坳陷盆地

盆地的形成直接受控于地壳的构造运动，构造运动引起基底逐渐沉降，沉降物不断地补偿过程中形成的聚煤盆地。这类盆地的形成明显受地壳的构造运动所控制，常形成波状起伏的坳陷，盆地坳陷范围大，沉降幅度中间大、边部小，形成的煤系中间厚，，向两边逐渐变薄(图10-7)。大型坳陷聚煤盆地的沉降中心与坳陷中心未必一致，既沉积最厚的地区不一定就是坳陷幅度最大的地区，含煤性较好的部位常常发育在坳陷两侧的斜坡带。我国华北石炭－二叠纪煤系主要是在这种类盆地中形成的。

当地壳运动主要表现为断裂时，可形成断陷聚煤盆地，即由下陷的断块造成的坳陷。其特点是一侧或两侧有控制性断裂，沉积基底分异性大，基底面也不连续，沉积层在平面上常呈长条状（图10－8）。如我国辽宁阜新煤盆地，就是在早侏罗世以后，由于断裂带长期活动所造成的断块下陷形成的。煤系由一套洪积、冲积和湖相陆源碎屑岩组成，岩性厚度变化都很大。2020年9月28日262020年9月28日27

2.煤田煤田是指聚煤盆地中同一地质时期形成并连续发育的含煤岩系分布的区域。或指聚煤盆地经后期构造改造后保留下来的产煤区域。

一个聚煤盆地常常被后期构造运动分隔成若干个煤田。煤田的面积小于聚煤盆地，一般为数十到数百平方公里。在我国煤炭工业部门常常在一个煤田中又划分为若干个煤矿区。即煤田按地质、开采条件结合起来所划分出的若干个含煤地段，或经后期构造所分隔出的单独部分，以及某些面积和储量都很小的煤盆地，都可称为煤矿区。

沁水煤田－该煤田位于山西省东部，五台山一太行山西侧，呈一近南北向延伸的长圆形盆地。煤田时代为石炭二叠纪。含煤岩系是由一套在近海条件下，形成的海陆交替相沉积物组成。其中太原组和山西组为主要含煤层位。本溪组和石盒子组一般不含可采煤层，多呈煤线出现。

阜新煤田－阜新煤田位于辽宁中部，北起沙拉，沿南西65º一70º方向，向南伸至义县、锦州，呈一“S”形的狭长盆地。煤田的成煤时代为晚侏罗一早白垩世（J3一K1）。东侧的大巴锦州断裂构造，是一长期活动的压扭性盆缘断裂，控制着阜新煤盆地的形成和发展，在含煤岩系形成时表现为一典型的断陷型聚煤盆地的特点，而现今煤田的构造形态亦属地堑型的构造类型。组成煤田的含煤岩系有阜新组、九佛堂组和义县组。其中以阜新组为最重要，该组厚450—1200m，是由一套陆相碎屑岩组成。以岩性、岩相和含煤的组合特点又分为五个中旋回，即五个层群。2020年9月28日282020年9月28日292020年9月28日30七聚煤期

又称成煤期,是地史时期中形成具有工业价值煤矿床的时期。就成煤的时代上来看，我国主要的成煤时期为石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪和古近-新近纪。；其中以晚石炭－早二叠世、侏罗纪和古近-新近纪。最为重要，主要聚煤期。就空间上看，上述四个主要成煤期所形成的煤田，在分布上也有一定规律性。早石炭世在华南开始有工业意义的煤层，如云南的万寿山煤系。中石炭世除祁连山之东少数地区外，其他地区的煤层工业价值不大。晚石炭世和早二叠世是我国最重要的成煤时期。主要分布在华北地台上，我国有三分之一的煤储量产于该煤系中。煤系多形成于近海条件，煤系具海陆交替相特点。煤系和煤层的变化均较稳定。煤质为各种级别的烟煤。如山西阳泉煤田，河北唐山煤田，内蒙石拐子煤田，宁夏桌子山煤田，太行山东西坡的煤田等。

2020年9月28日31晚二叠世在华南是重要的成煤时期。主要分布在秦岭地轴和淮阳地盾以南，即主要在华南地台上，如乐平煤系。煤系主要为海陆交替相，也有纯陆相的。地理位置大致在北纬32°一34°之间，煤田，称之为“南型北相”煤田，既有晚石炭世一早二叠世煤系，又有晚二叠世煤系，如河南平顶山、淮南、山东贾旺煤田。侏罗纪煤系分布普遍，广布南北各省。但分布较零散，多成孤立煤盆地，各煤田间相似性较少，均为远海型煤田，储量约占全国之半，一般来说，南方含煤层较北方老。煤系与煤层较不稳定。如东北鹤岗、双鸭山、鸡西以及大同等。

古近-新近纪煤田在全国均有零星分布。一般北方含煤层较南方老，属陆相煤系，并与下伏基岩呈不整合接触，煤层厚，产状平缓，埋藏浅，多属褐煤或低级烟煤，如辽宁抚顺煤田。在广东、广西、台湾省也较重要。2020年9月28日32

10.2、石油

一、石油的概念及工业意义

石油是一种从地下开采出的可燃液体矿产。天然石油也称原油，一般是绿色、棕色、黑色或稍带黄色的油脂状液体。比重介于0．77－0．98之间，颜色愈深，比重大，称为重质石油。反之颜色浅，比重小，称为轻质石油。石油的粘度在地表较大，不溶于水，但溶于有机溶液中。在紫外光照射下显出萤光，这可作为鉴定岩石是否含油的标志。此外，石油的导电性差，是电测井中用来寻找油藏确定油层的根据。石油在分馏过程中可先后得到石油醚、汽油、煤油、柴油、润滑油；残留物油渣统称为沥青。石油是极其重要的能源之一，被称为“工业的血液”。同时也是化工原料，是各种洗涤剂、合成纤维、合成橡胶、塑料，以及农药、化肥、医药等方面的原料。2020年9月28日33二、石油的化学组成和物理性质

1、石油的化学组成：石油主要是碳氢化合物的混合物构成的（见表10-1）。纯粹由碳和氢两种元素组成的化合物叫做碳氢化合物，简称烃。烃可以分成几个族。石油主要是烷族烃（CnH2n+2）、环烷烃（CnH2n）、芳香族烃（CnH2n-6）所组成。此外，石油中还含有少量的非烃类，；如硫、氮、氧等；在石油灰份中还含有30多种微量元素，其中以钒和镍最突出。2020年9月28日34元素石油（％）天然气（％）元素石油（％）天然气（％）C82.8－87.165－80N0.1－1.51－15H11.7－14.71－25O0.1－4.5S0.1－5.5痕量－0.2C／H5.7－7.7表10－1石油和天然气的元素组成2020年9月28日352、石油的物理性质：——颜色：黑绿色、棕色、黑色、或稍带黄色。——比重：介于0.77~0.98之间，比水轻，其中颜色越深者，一般比重越大，称为重质石油，反之称为轻质石油，我国的石油比重一般介于0.85~0.9之间。——粘度：黏度的大小与石油的烃类组成有关，环烷烃粘度最大，其次为芳香烃、烷烃粘度最小。——荧光性：石油在紫外线的照射下，可以产生荧光，成分不同的原油其发光颜色不同，因而作为油层对比的标志。——旋光性：大多数的石油具有旋转偏光面的能力。——热值：燃烧时，10500~11700卡/公斤石油，比重小、热值大。——电的特性：石油的电阻为1011~1018欧姆/CM，是非导体，因此电阻率测井常用来测量石油的地下分布情况。2020年9月28日36

三．石油的成因

关于石油成因的论点很多，可归纳为有无机成因说和有机成因说两种观点。长期以来两种观点曾经有过较激烈的争论。无机成因说认为石油是自然界的无机物转化形成的。有机成因说认为石油是有机物转化形成的。学说要点为：石油不是无机化合形成的，而是大量分散在沉积岩中的有机质，在适宜的条件下，随着沉积岩的成岩、演化、转化形成石油。随着生产实践和科学研究的进一步深入，目前有机成因说得到了广泛的承认，目前普遍认为石油是由岩石中所含的大量有机物质转化而来的。主要依据是：①迄今已发现的油气田绝大部分分布于沉积岩中，油气中主要化学成分各种烃类与沉积岩中分散的烃类十分相似；②主要成油时代往往是地史中生物大量繁殖的时期。生油原始物质是什么?人们普遍认为石油和天然气直接起源于水圈中的生命物质，如浮游生物、菌类、藻类、低等植物类（包括高等植物的部分组织）及动物类。海洋生物，特别是海洋中通过光合作用产生的大量藻类，被认为是最佳的生油物质。细菌是促使烃类化合物转变为各类石油烃的主要营力。2020年9月28日37四、.石油形成的地质条件1、物源和保存条件大量的有机质来源和保存有机质的还原环境是成油的必要条件之一。沉积物中的有机质是生油的物质基础，其含量主要取决于沉积在水底的有机质的数量和保存条件，浅海泻湖、海湾、三角洲地带和内陆大而深的湖泊等是有利环境，滨海区海浪作用强，不利于有机物堆积和保存，深海区水体深，有机物质含量少。2、促使有机质向石油转化所需的温度和压力条件

当有机质在埋深过程中由于温度的升高达到一定程度时，就会有大量烃类产生，因此，合适的深度和适宜的温度的还原环境有利于有机质发生生油化学变化。这种环境还要有稳定性，因为生油化学反应需要足够的时间。3、构造条件

长期稳定缓慢下降的深坳陷是形成石油的最主要地质构造条件。长期缓慢下降的沉积盆地才能有大量有机质的带人，并和同时形成的沉积物一起埋藏起来。只有当沉积物下沉到相当大的深度，才能保证温度和压力升高到足以使有机物热解转化成为石油。强烈的地壳构造运动对石油的生成和保存都不利。但地壳长期缓慢下沉过程中伴随着周期性的振荡运动可以造成有利于生油和储油沉积层的交替，形成有利的生油层、储油层和盖层的组合。2020年9月28日38

五、油气藏的形成

有一定数量油气聚集的场所称为油气藏，它是具有统一流体系统和压力系统的油气聚集体，是石油和天然气在地壳中聚集的基本单元，是石油勘探的对象。油气藏具有工业开采价值时称工业油气藏。若其中只聚集液态的石油，则称为“油藏”，同时有油和气的，则称为“油气藏”。

油气藏的存在首先要有产生大量石油的生油岩(层)；其次要有多孔的渗透性的储集岩(层)，以容纳从生油岩(层)中运移出来的石油；第三要有由储集岩(层)与不渗透盖层或其他遮挡因素所组成的圈闭，捕捉石油，使之能在圈闭中聚集起来形成油气藏。因此，油气藏的形成过程是石油从生油岩(层)中挤出，进入储集层中，再运移进入圈闭聚集，才会形成油气藏。

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1、生油岩（层）

在过去地质时期中曾经生成过一定数量石油和天然气的岩石称为生油岩或生油母岩，由生油岩组成的地层叫生油层。或能生成石油和天然气的岩层为生油层。在一定地质时期内，具相应岩性-岩相特征的一系列生油层与其所夹的非生油层的组合称为生油层系。如果在生油层系中有储集层存在，那么生油层系就称为含油层系。生油岩分为泥质岩类和碳酸盐岩类两种类型。这些岩石是在安静缺氧环境下一定深度的稳定水体中形成的。浮游生物和泥质沉积物或碳酸盐一起大量堆积，并向油气转化，这类岩石因富含有机质及低铁化合物而颜色发暗。根据中东的经验，认为最重要的油田是第三纪海相油田。但我国解放后大量找油和勘探研究证明，陆相地层不但可以生油，而且可以形成相当大规模的油气聚集，从而发展了陆相生油理论。

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2、储集岩（层）-

是指有良好孔隙性和渗透性，具备流体（油和天然气）储存和流通空间条件的岩石或岩层。能够储存石油和天然气，又能输出油气的岩石。因此储集岩是具有良好孔隙度和渗透率的岩石，通常所见的储集岩是砂岩，其次为石灰岩和白云岩。裂隙发育的页岩、变质岩和火山岩也可以作为储集岩。

3、盖层-系指不具渗透性的岩石，如泥岩、泥灰岩，以及岩盐和石膏层等等。它覆盖于储集岩之上，起着遮挡作用，防止油气外逸。

4、运移-油气生成后，呈分散状态存在于生油层内，要形成油气藏，还需要通过各种外力作用，将生油岩中分散的石油小液珠及天然气运移到能捕获油气的地质圈闭中聚集并保存形成油气藏。使石油运移的主要作用是压力、浮力、毛细管作用、水的流动等。油气从生油(气)岩中向外运移的过程，称为初次运移。油气脱离生油（气）岩后在储集层内运移，称二次运移，直至遇到能捕获油气的圈闭，油气聚集起来形成油气藏。

如果油气藏形成以后被断裂破坏时，油气会沿着断裂重新运移到新的圈闭中聚集形成新的油气藏。这叫做次生油气藏。如果油气沿断裂或其他原因上升到地表，就形成油（气）苗。油（气）苗是找石油的重要标志，不少的油（气）田的发现是首先找到油（气）苗，而后勘探成功的。2020年9月28日41

5、圈闭-是指能阻止油气在储集层中继续运移并将其聚集起来的空间场所。圈闭是一种封闭和半封闭的形状，又叫油捕。通常最重要的圈闭是背斜构造，油气常聚集在背斜的顶部。圈闭的形成必须同时满足3个条件：①良好的储油层；②不透水的盖层；③遮挡物，遮挡物的形成是使油气最终聚集、定位成油、气藏的关键。遮挡物可以由盖层本身的拱形弯曲形成，如背斜遮挡，也可以是断层、地层不整合面、不透水岩层等。根据圈闭形成的条件和生产上的习惯通常将油气圈闭分为构造圈闭（I类）、岩性圈闭（Ⅱ类）和地层圈闭（Ⅲ类）3种基本类型（图10-11）。

I类—构造圈闭：储集居在褶皱和断层作用下形成的圈闭。包括：①背斜圈闭；③断层圈闭；③裂缝性圈闭；④刺穿构造圈闭。

11类—岩性圈闭：储集层岩性横向变化造成的圈闭。包括：①凸镜体圈闭；②岩性倾向尖灭圈闭；③生物礁圈闭。

Ⅲ类—地层圈闭：它们总是和不整合或假整合在一起，即一组不渗透性岩层，不整合地覆盖在具有储集性岩石上面造成的圈闭。包括：①不整合圈闭；②潜伏剥蚀突起圈闭。

2020年9月28日422020年9月28日432020年9月28日44几种比较常见的圈闭：(1)背斜圈闭：是世界上最早被认识的、最重要的一种圈闭类型。油气在储集层内运移过程中，当遇到倾斜反向的地方，油气将趋向于在背斜顶部聚集，然后向其翼部漫延。背斜越宽缓，聚油面积也越大。科威特布尔干油田和我国大庆油田、酒泉老君庙油田都属于背斜圈闭油田。(2)断层圈闭：断层可造成地层的相对位移和岩石破碎，断层破碎带可与地层中储集层相通，成为油气运移和储集的通道，另一方面断层的错位又可使储集层与不透水层相接触而造成遮挡，同时断层泥也是很好的遮挡物,构成圈闭。我国酒泉白杨河油田和准噶尔盆地的克拉玛依油田都属于断层圈闭油田。(3)盐丘圈闭：埋于地下较深处的盐类岩层具较强的可塑性，经褶皱作用造成底劈或刺穿构造，并向上覆岩层运动形成盐丘。不透水的盐体成为较理想的遮挡物，主要在岩丘两侧储集层形成封闭的单斜圈闭。中东和罗马尼亚常见这种圈闭油田。(4)不整合面圈闭：不整合圈闭是一种常见的圈闭，是以不整合面作为储集层上倾方向的不渗透遮挡面构成的圈闭，往往使油气在不整合面之下聚集。

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6、油气藏的类型

圈闭是油气藏形成的决定因素。因此，通常用圈闭的成因类型来划分油气藏类型。即油气藏可分三大类；构造油气藏；岩性油气藏；以及地层油气藏。现以构造圈闭形成的背斜油藏为例，来说明油气藏的基本特征：1）含油层在油藏范围内广泛分布，储油岩的物理性质相当稳定，往往具有朋显的多层性。形成多层油藏。2）油气聚集严格受背斜圈闭的控制，一超出圈闭即不含油，一般轴部的油比翼部好。3）构造大多完整，虽常有断裂存在，但多不影响其完整性。4）油气藏的上下为不渗透的岩石所限，有的仅在上面有不渗透性岩层，下面为水所限。在水平投影上（平面图），油水分界线及油气分界线均围绕着油藏。在剖面上，油水分界面和油气分界面是水平的。油藏内可以适当地划分出天然气部分和含油部分。含气部分称气预。但不是所有的油藏部有气顶部分。位于石油下面的水称为底水，它区别于油水边界外的水，后者称为边水。在含油边界之外不再有石油。油水边界的了解，对石油的勘探开发是很重要的。我国酒泉盆地老君庙油田，东北大庆油田都是背斜油藏类型。2020年9月28日47

应该注意的是许多油田往往具有几个类型的油气藏，即复合的油藏类型。影响油气聚集大小的因素有如下几个方面：①储油岩的孔隙度、渗