石油进展(苗1).ppt

1、各位同学,您们好！,烃源岩研究概况,一、我国油气地球化学面临的任务 研究地区 1.西北区仍将是油气地球化学研究的主战场, 包括： 塔里木盆地，下古（海相）、J（陆相）油及气； 准噶尔盆地，多油源复合的含油气盆地； 吐哈盆地，J 煤成油、P-T 油及气； 柴达木盆地，J、E、N 油及气； 河西走廊诸盆地，酒泉西部，酒东盆地油及气； 陕甘宁盆地，T、J 油及气；,2.东部地区三个主要研究领域,从油藏非均质出发，研究油气、水物化变化规律； 未成熟石油的研究； 深层上元古界古生界海相油气资源潜力的研究。,3.东北区中生界油气地球化学研究 松辽盆地，J、K 油及气； 二连盆地，K1 油及气； 海拉尔盆地

2、，J3 油及气。 4.西南区 四川盆地，上震旦、下寒武、志留、下二叠、下三叠、中三叠（碳酸盐岩生烃）油及气； 四川盆地，下寒武、志留、上三叠（泥质岩生烃）油及气。,5.东海及南海诸盆地,东海盆地 ，N 油及气； 珠江口盆地，N 油及气； 北部湾盆地，N 油及气； 莺琼盆地，N 油及气；,涉及方面,1.煤成油的研究（吐哈、焉耆、三塘湖、库车、准东、柴达木） 侏罗系 (煤层、煤系泥岩对成烃成藏的贡献） 石炭二叠系 ？ 2.低熟油问题 3.碳酸盐岩生烃问题（海相油气生成的研究） 塔里木盆地（气源，寒武下奥陶，油源，中上奥陶） 鄂尔多斯盆地（下奥陶） 四川盆地（石炭三叠系） 4.有机质形成保存、埋藏环

3、境（古环境的研究） 古气候、古环境、水体盐度、pH、Eh等，湖相暗色页岩等。 5.油气地球化学研究 6.天然气地球化学研究 7.生物标志化合物的研究,一、烃源岩的形成及有机质沉积与保存环境,生油气母质是死亡之后的生物残体经埋沉积作用埋藏于地下沉积物中的有机质，而烃源岩是指生成并提供过工业数量的岩石。 所以烃源岩的形成环境和来源必须和油气田联系 起来。要认识生油气母质，必须研究沉积物中有机质及有机沉积作用。 因为生物是生油气母质的最初来源，生物的发育 与其生活环境密切相关，有机质的沉积与其沉积环境密切相关。,以往对烃源岩的认识为： 暗色； 细粒； 高含有机质。 研究主要集中在烃源岩中分离出的有机

4、质的研究上，并相应的运用了一些方法、手段及指标。 （主要以石油地球化学指标为主）包括： 有机质的体积（分布、面积、单层厚、累积厚）； 有机质丰度； 有机质类型； 有机质成熟度。 近些年对有机质在岩石中如何分布，有机质生成和保存的环境研究增多，特别是富有机质烃源岩的研究及进行有效烃源岩的预测进行了大量工作，已引起越来越广泛的重视（96年，AAPG年会对沉积环境有所注意）,(一)沉积有机质的来源及水体中存在形式和沉积作用 沉积有机质，概括地说，来源于生物的遗体及其新陈代谢的产物。 事实上，沉积物中有机质数量和性质不仅取决于生物的发育，还取决于有机质的来源和有机沉积环境。 1.沉积有机质的地域来源

5、包括两方面的含意：一是指来源的地域；一是指来源的生物种类和生化组分。 原地来源（原地有机质） 按地域 异地来源（异地有机质） 混合来源（混合有机质）,按沉积有机质的生物种类和组分： 生物种类，首推浮游植物、其次是细菌，然后是高等植物，此外是浮游动物； 生物的组分，碳水化合物、蛋白质、脂类化合物、木质素。 2.水体中有机质存在形式（分真溶液、微粒和胶体三种） 溶解有机质，能通过0.45-1(0.8m) 归为两种 （ 0.001m真溶液，0.001-0.1m胶体） 微粒有机质，不能通0.45-1m滤孔 粗粒 (也叫悬浮有机质) 细粒 溶解有机质主要来自动、植物遗体，排泄物和陆源异地有机物经水解及细

6、菌分解的产物。 微粒有机质包括生命有机质和非生命有机质、动物 粪粒、有机-无机混合聚集体及骨骸结构中和陆源生成物中的有机质。,3.有机质的沉积作用（聚集） 从生物死亡转变成沉积有机质，受物-化学和生物化学影响，能结合到沉积物中仅是一小部分。 （据研究,原始有机质产量和保存的有机质比例大约10001）从聚集机理上考虑，可能有以下几种： 1吸付作用 矿物的颗粒，特别是粘土矿物颗粒，对周围的细小物质具有一种特殊的性能，即吸付作用。 水体中的粘土和碳酸盐颗粒，可以吸付像氨基酸、糖类、萃类及其它一些有机化合物，通过吸付并合并成颗粒更大的有机质，起到两种作用： （1）有机质由于被矿物颗粒吸附受到保护，可免

7、遭微生物的破坏和降解； （2）由于吸付和合并，可以与矿物颗粒一起较快下沉，迅速埋藏得到保存。,2稀释作用 研究发现：沉积物的沉积速度是影响沉积物中有机质浓度至关重要的因素。 在有机质供应量一定时，沉积物中保存的有机质的浓度与矿物颗粒的沉积速度成反比，这就是所谓的稀释作用或稀释效应。 例如：巨厚沉积物中的有机碳含量低，而沉积物较薄的地区（周围）有机碳平均含量相对较大。可见，稀释作用，不可忽略。 （可能吸付及絮凝作用等速度慢时能吸咐更多有机质）,（二）影响有机质聚集（沉积）的因素 1水体中有机物的产率和类型 原始有机物产率高的地区，有机物质产量大。 据统计： 海洋中，浮游植物，年产量550109吨

8、； 底栖植物0.2109吨； 湖泊中，浮游植物（硅藻、绿藻、蓝藻）、浮游动物（节肢类、介形类）、底栖植物等产率高； 陆源植物相对类型较差； 腐殖型（大的湖泊）类似于海洋。,2沉积水体环境的物理条件 (1)水流流速 颗粒被侵蚀的始运流速大于搬运流速； 在无粘着力无涡流情况下，搬运粒径与流速成正比； 粉砂、粘土、分散有机质颗粒的始运流速与沉积临界流速相差很大。 一般粘土和有机质颗粒一经搬运，即很不容易沉积下来(长期悬浮水中),大都搬运到盆地比较平静的环境，通过粘土与有机质的粘合、吸付才能沉积（流速大，不利于微粒，但有利于粗粒沉积）。,(2)有机质与粘土颗粒的絮凝作用 粘土颗粒与有机质的絮凝、粘合作

9、用是有机质和粘土沉积的最重要的机理： 浮游植物释放、分泄有机物与粘土矿物特别是悬浮粘土发生絮凝作用，形成大粒集合体迅速沉积下来，到达水底的软泥沉积量，随表层生物产率而变化； 浮游动物以泥质为食，在体内粘土与有机成分粘合，以粪粒形式排出，迅速沉积。,(3)水体深度与浪基面深度 在浪基面下静水低能环境保存潜势高； 当有机质来源丰富时，在浪基面下静水缺氧环境中，可形成大范围丰富的有机质沉积； 太深的水不利于有机质的沉积，有机质经过很深的水体，常被其它生物或氧气所消耗。 (4)沉积速度与沉降速度 盆地快速沉降和沉积物快速沉积有利于形成还原环境使有机质得以保存（稳定下沉）； 沉积速度也不能过快，否则会起

10、“稀释作用”，过慢会起“暴露氧化作用”； 只有当有机质来源丰富，沉积速度适中，才能造成较高丰度的有机质沉积。,3水体环境的化学条件 (1)氧化一还原电位 有机质只有沉积、保存在还原条件下才能持久保存； 在氧化条件下，有机质转化成CO2和H2O。 (2)酸碱度（pH值） 水介质酸碱度是决定某些矿物是否会沉淀下来的一个重要原因。如： 在pH7.8方解石沉淀； 在pH 7时方解石完全不沉淀，高岭石沉积在酸性环 境，蒙脱石沉积在中性、碱性环境，正常海水偏碱性，含煤沼泽和流动水常呈酸性； 在pH7的强酸沼泽环境，堆积腐殖型为主的有机质。,沉积物沉积中的矿物组合和所表示的Eh值和pH值 * 这里的鲕绿泥石

11、是指铁的沉积硅酸岩；方括号中是高盐度溶液中的矿物组合,(3)盐度 盆地有机质来源与盐度有关，一般来说： 淡水、微咸水和咸水环境，水生生物可大量发育； 超咸水环境不利于生物发育只剩下少数喜盐生物； 盐度更高，只发育某些绿藻植物。 盐度周期性变化的环境，可造成不同生物群落周期性繁殖和死亡，有时能提供十分丰富的有机质沉积。 热带温带水盆盐跃层的存在，阻碍了水体上、下对流。下部水体的缺氧环境有利于有机质沉积和保存。 盐跃层，水表层下盐度变化迅速的水层称盐跃层。 温跃层，水表层下温度迅速降低的过渡层称温跃层。,(4)温度 温度是气候的重要内容，是沉积环境的重要参数： 温度影响许多矿物和气体的溶解度，故对

12、化学沉淀有重大影响； 温跃层的存在极有利于有机质的沉积和保存，温跃层上部水体光照强且含氧，生物发育； 温跃层下无光且缺氧，有利于生物有机质死亡沉积。 （季节性温跃层既有利生物发育，又有利于生物沉积）,4水体环境的生物条件 (1)提供有机质和沉积物来源 生物高的初产率，提供大量的有机质来源。 (2)改变沉积环境 生物活动引起CO2含量变化可影响碳酸盐沉淀、溶解。 生物消耗氧气的呼吸作用，生成大量CO2、H2S、NH3、CH4等。造成缺氧还原环境，为有机质沉积、保存创造了基本条件。,(3)加速沉积过程 有机质与粘土的絮凝作用既是物理过程也是生物过程 ，主要以溶解和微粒两种形式存在于盆地中。 (4)

13、消耗改造有机质 在营养丰富时，细菌繁殖(食物) ，大量消耗各种有机质，本身的有机质体又提供了更富类脂物的有机质。 (5)富集稀有、微量元素 大量实际资料表明，许多微量元素的迁移与富集都与有机质的含量、成分及环境等有密切关系。,二、烃源岩岩石学及形成环境分析 烃源岩岩石学研究 1.光学分析方法 （1）有机岩石学方法 （2）电镜法 2.仪器分析方法 （1）电子衍射和X射线法 （2）差热分析法 其原理是研究物质在加热或冷却过程中的热效应。这种热效应通常是用试样和参比物之间的温差来表示，故称差热分析。,1结构藻类体A，大庆，白垩系，黑色泥岩 2结构藻类体A及沥青质体A，伊克召盟，早第三 系，藻煤 3结

14、构藻类体B(B)斜切面及共生的沥青质体A， 蒲县，藻煤，二叠系 4结构藻类体B，横切面，南海，第三系 5结构藻类体C，黄县，油页岩，下第三系 6结构藻类体D，大庆，白垩系，黑色泥岩 7视域同6，注竟在藻类体中粘结有硅质矿物 8结构藻类体D，大庆，白垩系，黑色泥岩，透 射光，示其中粘有大量硅质矿物 9层状藻类体A，富氢镜质体条带及穿插其中的 渗出沥青质体，浑源石炭系，油页岩，反射荧光 10层状藻类体B、小孢子体及结构藻类体A，辽 河，下第三系，黑色泥岩，反射荧光 11沥青质体A，其中包裹有一些强荧光的有机质， 百色，上第三系，油页岩，反射荧光 12小孢子体，沥青质体B及基质镜质体，平朔， 石炭系

15、，腐殖煤，反射荧光 13角质体，大庆，白垩系，黑色泥岩，透射光， 14. 木栓质体，南海，上第三系，黑色泥岩 15角质体，舒兰，下第三系，腐殖煤，反射荧光，,沉积地球化学在烃源岩沉积环境分析中的应用 沉积岩中有机质的不均衡性，除起因于生物发育的不均衡外，更起因于有机质沉积、保存条件中的不均衡特性。因此，研究沉积有机质形成、沉积、保存条件的地质环境成为近些年来开始引起广泛重视的课题。 沉积地球化学研究可概括两大领域： 研究沉积岩化学成分、化学元素及其同位素的分布、分配、分散与集中、共生组合、迁移规律和演化历史； 研究控制和影响元素及其同位素运动和变化的各种因素，环境分析中的应用主要涉及第二方面的

16、内容。,沉积地球化学在环境分析中主要应用元素地球化学、稳定同位素地球化学及有机地球化学等原理知识。 1.元素地球化学的应用 包括常量元素、微量元素、稀有元素和分散元素的地球化学的应用。利用岩石微量元素特征研究沉积岩形成的古地理环境和地作用环境，已成为沉积地球化学的一个重要方面。例如： 元素(常量) Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg，为造岩元素，其中： Si，在石英砂岩中含量最多； Si,Al,K,Na 在长石含较多； Ca,Mg在碳酸盐岩中含量多； Al在泥岩中最富集； K主要赋存在粘土矿物、长石、白云母、海绿石中。,多数微量元素丰度常受宿主矿物或主元素控制。如： 钡（Ba）在细粒陆源泥

17、岩、粉砂岩中含量较多，碳酸盐岩中含量较低； 锶（Sr） Sr和Ca的关系密切，在富含碳酸盐矿物的岩石中富集， Sr易被粘土矿物吸附，在泥岩、页岩中含量也较多，某些生物壳体对锶有吸附作用，也会造成锶的局部富集； 锰（Mn） 在泥岩中，特别在碳酸盐岩中富集； 铷（Rb） 泥岩中含量较多（粘土矿物吸附），碳酸盐岩中含量很低； 铬（Cr）在富含有机质的黑色页岩中往往富集，高于砂岩和碳酸盐岩；,镍（Ni） Ni含量与有机质的富集作用有关，Ni的含量与有机碳呈正相关关系； 钒（V） 泥岩、粘土岩中钒的含量高，有机质、粘土对V有富集吸附作用； 钴（Co）泥岩、粘土岩中含量比砂岩、碳酸盐岩高，与粘土矿物吸附有

18、关； 镓（Ga）泥岩、页岩中含量高于砂岩、碳酸盐岩中，淡水沉积中比海相沉积高； 钛（Ti） 与火山物质影响有关。 因此，沉积岩元素的分布可用来判断古水介质的物理、化学性质，古气候及物源区。,2.沉积环境的元素地球化学标志 （1）古盐度的测定 硼法（其中的一种）据研究： 相当硼300-400ppm，为正常海环境； 相当硼200-300ppm，为半咸水； 相当硼200ppm，海生生物将不能生存，水较淡； 相当硼400ppm，为过咸水和超咸水 元素比值法 国外：B/Ga1.5 为淡水相,56 近岸海相,7为海相；国内：B/Ga3 淡水相，3-4.5 半咸水相，4.55海相； 不同地区确定盐度的B/G

19、a值界限不同，但同一地区B/Ga值与盐度的关系是明显的。,Sr/Ba， 海相沉积物Sr/Ba值高，Sr/Ba1； 陆相沉积物Sr/Ba值较低， Sr/Ba1。 C/S 值法只适用于富含有机质的泥岩，一般C/S 1。 Sr/Ca，有人提出，淡水Sr/Ca1，海相Sr/Ca1。 Na/Ca，一般随盐度增加比值增大。 Fe/Mn，一般认为Fe/Mn值越小，盐度越高。 Rb/K，V/N；均是海相大于淡水相。 Mg/Ca 由河水向海水方向出现增加的趋势。,（2）氧化还原条件的标志 如：Fe2+/Fe3+1 还原环境 Fe2+/Fe3+1 弱还原环境 Fe2+/Fe3+1 中性环境 Fe2+/Fe3+1

20、弱氧化环境 Fe2+/Fe3+ 1 氧化环境 有人提出： Cu/Zn高 ，还原环境（认为比值不受成岩作用影响） Cu/Zn低 ，氧化环境 有人提出： (Cu+Mo)/Zn，可作为判断沉积环境氧化还原条件标志,（3）离岸距离标志 由于化学性质差异，Fe、Mn在沉积过程中分异现象较为明显，主要受水介质Eh与pH的控制。 当沉积物进入海盆后，pH明显提高，Fe溶解度大大降低发生沉淀，Mn氧化物、硫化物稳定性大于Fe，可较长距离的迁移。 如太平洋深海泥质沉积Mn含量明显高于浅海区，日本列岛的MnO含量也随陆地距离的增加而增加。 大型湖泊中，Fe、Mn分离现象也较明显。如松辽盆地白垩系湖相沉积中，MnO

21、2含量0.00094（滨湖区）0.0015（浅湖）0.051（较深湖）。 因此，Fe/Mn可反映沉积物搬运相对距离和水深。,一般随pH增大，Eh降低，锰特别是二价锰逐渐从深水中沉淀出来(受pH、Eh的控制)。 此外，沉积速率也有影响，速率慢，海水中沉淀出来的Mn的稀释程度降纸， Mn含量增加。 但元素地球化学性质复杂，影响、控制因素较多，成为多解性的重要原因关键在于如何选择、分析和运用这些标志，要注意： a.物源区母岩性质对某些元素丰度影响较大，需排除产生的继承性影响； b.不同盆地，地质背景不同，需选择适合本区的指标； c.综合运用各项元素地化指标，将同位素、有机地球化学、岩矿等指标综合起来

22、，共同判别沉积环境。,稳定同位素在沉积环境分析中的应用 1.古温度分析 利用温度变化导致18O/16O变化来分析。研究发现，如盐度一定，碳酸盐的18O随沉积温度升高而降低。 2.古盐度分析 （研究发现）： 淡水盐度低，13C、18O 低； 海水盐度高，13C，180 高； 淡水碳酸盐沉积物13C，多介于-5-15； 海相灰岩13C介于-5+5； 强烈蒸发的淡水碳酸盐18O可明显高于海相碳酸盐。 因此可分析古盐度（蒸发时，16O容易逸出，因而海水中180/160高）。,3.环境氧化还原条件的分析(13C/ 12C) 一般开放环境13C较封闭体系中碳酸盐13C要高，13C越低表明环境闭塞程度(还原

23、程度)越高。(开放的表层水富含13C，封闭的底层水由于死亡有机质分解作用使相对富集12C的化合物进入，造成13C的低 值)。 4.硫同位素（34S/32S）与沉积环境 硫酸盐还原过程出现在有机质堆集速度较快、介质环境缺氧、较强的还原环境中。 氧化硫（SO2）富含重同位素34S； 还原硫（H2S和黄铁矿）富含轻同位素32S； 湖相沉积中，氧化硫和还原硫中34S均比海相高。,注意：概括来讲， 同位素与微量元素标志法相比，运用同位素标志法确定沉积水介质条件、区分古环境的可靠性要更大些，因为同位素的变化受全球环境因素影响更明显，而且有一个普遍的标准可比较。 而微量元素更容易受区域性背景控制，特别是物源区母岩性质的影响较大。,有机地球化学指标在环境分析中的运用 1.有机质类型参数 干酪根组成与类型 ， ； 类脂组，壳质组， 镜质组，惰质组 正烷烃 a.前高单峰， 双峰，后高单峰； b.主峰碳数(半深深湖 C19-21,滨浅湖C20-27,河流C27） c.（C21+C22）/（C28+ C29）； （半深深湖，2-10；滨浅，0.8；河流0.8 ） d. nC21-/ nC22+； （半深深湖1；滨浅湖1；河流1） e. Pr/nC17，Ph/