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1、第一节 油气成因理论发展概述第二节 生成油气的物质基础第三节 油气生成的地质环境与物理化学条件第四节 有机质演化与成烃模式第五节 天然气的成因类型及特征第六节 烃源岩研究与油源对比,第二章 现代油气成因理论,第一节 油气成因理论发展概述,一、油气成因有争议的原因,二、两大成因学派,根据在生油气原始物质问题上观点的差异，分：,两种有机成因论：,三、油气成因假说综述,3.20世纪初,有机说的盛行期,沉积有机质馏分的深部热演化模式,四、有机说主要证据,四、有机说主要证据,五、无机说主要证据,五、无机说主要证据,五、无机说主要证据,一、生物有机质类型生物体的有机组分,第二节 生成油气的物质基础,二、沉
2、积有机质,三、干酪根 Kerogen,图：干酪根数量与化工燃料最大资源的比较,1、干酪根的形成,2.干酪根结构,3、干酪根的类型,2）干酪根化学分类,3）干酪根的光学分类,透射光有机组分的温度增加效应,（3）光学分类 B、煤岩学分类：,镜质组：,藻类体1（腐泥组），800,小孢子体，160,角质体（壳质组）800,结构镜质体（多无荧光）,丝质体（惰质组），（亮点：无机矿物）,应用氢指数和氧指数对生油岩有机质类型的分类,第三节 油气生成的地质环境与物理化学条件,一、地质条件,长期持续下沉，伴随适当的升降，沉降速度与沉积速度相近或稍大，可长期保持适于生物大量繁殖和有机质沉积保存的环境，形成巨厚的生
3、油岩系，有利于有机质迅速向油气转化。,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生物大量繁殖最有利,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破坏，陆源有机质很少,我国主要大型陆相湖盆的发育特征,岩相古地理条件：深水-半深水湖泊是陆相生油岩发育的有利区域 近海地带的深水湖盆是最有利区,古气候条件：直接影响生物的发育，温暖湿润的气候有利于生物的繁殖和发育，是油气生成的有利条件。,二、物理化学条件,1.细菌作用,富含有机质的开阔海沉积物中微生物 代谢作用的生化环境剖面图,5.温度和时间,石油大
4、量生成成熟点的确定,生油门陷温度：有机质热演化过程中开始大量转化为石油的温度。,生油门陷深度：生油门陷温度所对应的深度。,石油大量生成成熟点的确定（据P.Albrecht，1969）,反应速度与时间呈线性反比,石油大量生成成熟点的lgt-1/T关系图,我国不同盆地不同时代生油岩埋藏深度与油气生成的关系,在不同的盆地中烃和非烃的生成与埋藏深度的关系,世界若干含油气盆地生油岩成熟点的温度与时间（据J.Connan，1974）,第四节 有机质演化与成烃模式,一、有机质向油气转化的阶段及一般模式,A、生物化学生气阶段,D、深部高温生气阶段,油气有机成因模式,1.低熟油形成机理（Immature oil
5、）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。有机质经低温生物化学或低温化学反应生成液态烃。相当于干酪根生烃模式的未成熟（Ro0.5%）和低成熟（Ro=0.5-0.7%）阶段。,二.现代油气生成理论进展,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。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，可生成低熟油气。,低熟油生成的物质基础,（1）树脂体早期生烃（2）木栓质体早期生烃（3）细菌改造陆源有机质早期生烃（4）高等植物蜡质早期生烃（5）藻类类脂物早期生烃（6）富硫大分子有机质早期降解生烃,低熟油形成机理,一般相对密度较重，也有低熟凝析油和轻
6、质油。饱和烃含量较低，非烃和沥青质相对含量较高，饱/芳比低。甾烷的立体异构化程度低，如C29 20S/(20S+20R)小于0.4为低熟油,小于0.2为未熟油。,低熟油的地球化学特征,低熟油的形成的地质模型,低熟油的形成的地质模型,2.腐殖煤的成烃机理及生烃模式,煤和煤系地层中集中和分散的陆源有机质，在煤化作用的同时所生成的烃类被称为煤成烃。Oil from coal；Oil derived from coal,煤的生烃模式：,天然气：广义上，自然形成的、在标准状态下呈气态的单质和化合物。狭义的天然气：一种以烃类气体为主体,常伴有一定数量非烃的元素和化合物的混合物。,第五节 天然气的成因类型及
7、特征,一、天然气类型,一、天然气类型,天然气成因综合分类（戴金星、徐永昌等，1997）,二、无机成因天然气,类型,根据来源机制,宇宙气幔源气火山气岩浆岩气变质岩气无机盐类分解气,无机成因天然气分布,无机成因天然气成分：,非烃气、烃气,三、有机成因气,有机成因天然气形成机理,2.有机成因天然气形成机理,2.有机成因天然气形成机理,3.生物成因气,要生成大量生物气必须具备的条件：,概念：在未成熟-低成熟阶段，可溶有机质极性分子通过脱羧基和脱官能团作用、不溶有机质芳环结构的缩合作用形成小分子烃类。标志：甲烷含量变化很大，多数为湿气；13C1一般为-60-50,生物-热催化过渡带气,4.油型气,油型气
8、形成过程,5.煤型气,煤中不同显微组分生烃模式,煤化过程及煤气发生率,图：腐植型有机质煤化过程的阶段与成气模式,B、煤型气主要特点,第六节 烃源岩研究与油源对比,一、烃源岩的地质特征,二、烃源岩的有机地球化学特征,有机质丰度、类型、成熟度、排烃效率,（一）有机质的丰度,（一）有机质的丰度,（二）有机质的类型,（三）有机质的成熟度,盆地中有机质的热演化程度。,镜质体反射率Ro孢粉颜色和热变质指数（TAI）干酪根颜色及H/O、O/C原子比正烷烃分布特征及奇偶优势时间温度指数,主要评价指标,根据镜质组反射率确定的油和气带的近似界限,唐讷盆地干酪根颜色的阿伦纽斯图,唐纳盆地干酪根热演化同H.V.比较图
9、,未成熟甲烷,湿气和凝析气,石油,深变质甲烷,近代，古代沉积物和 油层水中脂肪酸的分布,近代，古代沉积物和石油中正烷烃的分布,不同类型的石油的正烷烃分布曲线图,随热演化程度加深，低稳定构型(型、R型)甾、萜烷化合物向热力学较稳定的构型(、20S、22S)转化，稳定构型与低稳定构型的比值反映成熟度,6.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。,根据加利福尼亚近海盆地油样中甾烷不对 称中心的异构化作用的成熟度参数,（四）排烃系数,是指从烃源岩中排出的烃量占全部生成烃量的百分数,一般用烃转化率（总烃/TOC）指标
10、来表示。,控制排烃的因素分析：,三、油源对比,油源对比的前提和原则：,常用的油源对比指标,1）异戊间二烯型烷烃2）C27+环烷烃 3）正烷烃分布特征 4）碳同位素13C,图：怀俄明州两个相关石油的气相色普图,两个原油同源，但其差异是成熟度的不同引起的,根据生物标志物和同位素对比，认为是同源的，但由于它们的生物降解程度不同，所以其气相色谱图差别较大,正烷烃受生物降解、成熟演化和运移作用等次生变化的影响较大,23个油源，We-45、Ha-M10、We-N8三个油样“指纹”特征相近：没有A、B、C三种，F 最大，E次之，G、D较小，其油源属侏罗系生油层。We-18和Ne-57两个油样“指纹”特征近似
11、：没有C、G，F最大，E和A次之，B最小，油源属侏罗系,酒泉盆地原油对比图,下第三系、白垩系、志留系的原油，正烷烃和异烷烃分布上，形态基本相似，均来自下白垩统,柴达木盆地原油和生油岩中不同碳数生物构型甾烷碳数分布三角图,第三系原油中5，14，17甾烷（20R）的碳数分布的变化幅度不大，可划分为A、B、C、D四个点群。A点群为干柴沟构造的低熟油，以C27和C29均势为特征。B点群为狮子沟构造带原油，C点群为茫崖坳陷北区的低熟原油，二者均以C27的不很强的优势为特征，C28的相对含量有一定的差别。D点群表现为明显的C27优势。而侏罗系原油显然不同于第三系原油,受母质类型、有机质演化程度等影响 如油
12、与岩有亲缘关系，它们的正构烷烃分布特征具相似性,冷湖4、5号原油的延长值与潜伏地区岩样的偏离度小于0.5,而与冷湖J25样品偏差较大，说明原油不是来自J25生油层，而是来自与潜伏地区相同的生油岩,侏罗系原油与侏罗系生油岩对比较差，而与二叠系生油岩对比较好，说明侏罗系原油来源于二叠系生油岩,三个原油的稳定碳同位素类型曲线形态和变化趋势一致，表明它们具有相关性,若岩与油有亲缘关系，二者的母源性质、沉积环境、成熟度应一致。选择参数时必须同时考虑上述各因素。消除单一指标局限性。反映母源的参数：(霍烷+莫烷)C29/C30(20R)甾烷C27/C29、(20R)甾烷C28/C29反映沉积环境的参数：伽玛蜡烷/C30(莫烷+霍烷)反映成熟度的参数：C29甾烷S/(S+R)、C32霍烷S/R、C29甾烷/(+)、C29霍烷/莫烷、C31霍烷22S/（22R+22S),生物标志物多因素综合对比,
