油气的生成理论
第1讲 现代油气生成理论
生油窗 挥发物 干酪根 未熟-低熟 石油 生物化学生气阶段
成岩作用阶段 Ro=0.5-1.0% 60-180 C 湿气 1.5-4.0km
热催化
Ro=1.0-2.0% 180-250 C 4.0-7.0km
湿气
热裂解
Ro 2.0% 250-375 C 7.0-1 生物化学降解
（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
板桥凹陷
苏北金湖凹陷
• • • •
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。
四. 现代油气生成模式 • 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。
“古盆地蒸发沉淀有机酸盐”生油气机理
“古盆地蒸发沉淀有机酸盐”生油气机理石军柱刘海涛石娜（河北省安国市祁州镇流霜 071200）内容提要：为了探讨新的石油成因理论，给现今盐下油气藏勘探提供理论依据。
研究了古地球上有机、无机成因有机酸盐的生成，阐明了古地球盆地内有机酸盐的生成；做了有机酸盐高温、高压热分解试验，获得了“热解烃”、和有机酸盐金属离子相对应的碳酸盐。
揭示了碳酸盐油气田形成过程，碳酸盐油气田中的“碳酸盐”是有机酸盐中金属离子生成，“油气”是有机酸根生成的。
表明地质时期“古盆地蒸发沉淀有机酸盐”在地质作用下能够生成油气。
在今天盐下油气藏勘探已成为世界热点，所以对有机酸盐生油气机理的研究更具有重要意义。
关键词：油气成因机理有机酸盐模拟实验石油成因理论发展到今天，不管是有机成因还是无机成因，对世界石油高度集中的现象、油气的生成、油气的初次运移，都不能做出满意地解释。
油气与蒸发岩共生关系，这是石油界有目共睹。
油气与蒸发盐共生的现象揭示蒸发岩与油气的生成、保存及成藏具有密切关系[1]。
但是：石油地质界只注重蒸发岩的盖层作用，而忽视了蒸发作用还可把水溶性（盐、胶质、络合物、螯合物）有机物蒸发出来。
本文通过对古地球有机酸盐、有机酸盐盆地的形成进行了研究。
并做了甲酸钙、乙酸钙、乙酸钠有机酸盐高温、高压热分解试验。
提出了“古盆地蒸发沉淀有机酸盐生油气机理[2]。
1. 古盆地蒸发沉淀有机酸盐的生成1.1古地球上有机酸盐的产生（1）有机成因有机酸的产生地球上有机质产生有机酸盐的主要途经的3条：①生物体本身就含有多种有机酸。
如：甲酸又名蚁酸，是蚂蚁的毒液，是昆虫的自卫“武器”。
草酸最初发现存在草中，草酸就因此而得名。
②死亡生物体经细菌作用腐烂、变酸就会产生出乙酸。
细菌、微生物死亡后也能生成有机酸[3]③生物体不完全燃烧。
原始森林、草原大火（现象是冒烟）都能产生有机酸。
古代岩石、现代水体中都存在有机酸[4-5]。
（2）无机成因有机酸的产生原始地球无机生成有机酸盐的主要途经有2条：①原始大气层中的甲烷[6]，在地球演变到有氧地质时期，甲烷在火山对流圈内不完全氧化生成有机酸。
石油天然气的生成
§1油气成因理 论
有机成因论
3、动植物混成说
20世纪以来，石油中找到卟啉以及石油旋光性的发现， 成为油气生物起源的直接证据。波东尼1906年认为，动 植物都是油气生成的原始材料，它们同矿物质点一起形成 腐泥岩，后者经过天然蒸馏即可产生石油。混成说占据主 导后，人们关注更多的是有利生油气的有机组分。古勃金 在1932年认为，各种生物化学组成部分均可参与生油， 它们来自海洋动植物残体，也可来自陆地携入的生物分解 产物，含有这些分散有机质的腐泥就是生油气母岩。
(1)化学成分、元素 组成
主要由C、H、O组成， 并 含 有 少 量 N、S、P 和 其它金属元素。
其中：C，70-90%； H，3-10%；O，319%； H/C(原子比)，一般0.41.67；O/C 0.03-0.30； N，0.4～4%；S， 0.2%～5%；
早期成油说可概括为下列几点：
1.石油天然气是由分散在沉积岩中的分散有机质形成的； 2.脂肪、蛋白质和碳水化合物是主要生油母质。有机质从
沉积作用完结，从埋藏不深、温度不高的成岩作用早期 开始向石油转化。 3.有机质向石油转化中，菌解是必要媒介； 4.形成环境应是还原环境(否则发生氧化)；
5.石油形成是一个由微石油向成熟石油逐渐聚集的过程。 由于这些要求概括的共同之处是强调低温，成岩作
第二节 生成油气的物质基础
有机说的核心是认为石油起源于生物物质，通过 沉积作用保留下来，再转化成油气。
按照油气有机成因理论，生成油气的核心是 生物物质，生物死亡后的残体经沉积作用埋 藏于水下沉积物中，经过一定的生物化学、 物理化学变化形成石油和天然气。通过沉积 作用进入沉积物中并被埋藏下来的那部分有 机质叫沉积有机质。组成沉积有机质的生物 化学组成包括类脂化合物、蛋白质、碳水化 合物以及木质素4类。
石油地质学-第二讲石油天然气生成
无机成因论
1、碳化说：
§1油气成因理 论
俄国门捷列夫1876年提出，他认为把石油起源同煤相联系的 提法与实际观察到的剖面有矛盾，根据实验室可以通过无机合 成途径得到碳氢化合物的实验结果，提出石油是地下深处的重 金属碳化物与下渗的地下水相互作用生成的。反应方程可以表 示为：
重金属碳化物+水→金属氧化物+石油蒸汽
研究确信，油气能够在早期低温条件下形成并聚集在早期形成的圈闭中。 古勃金也认为生油是从有机软泥或生物软泥中开始的，以后就一直不停地 在有机岩夹层和围岩层的成岩变化过程中完成。在整个过程中温度并不特别高 ，在厌氧细菌的参与下，液态石油或半液态石油是在软泥或没有完全变硬的岩 层里开始形成的；当岩层在上覆重荷下逐渐压实时，随着压力的增加，石油和 水被挤入疏松岩层--砂岩、石灰岩层内（И.М.Губкин,1937）。
有机成因论
4、早期成油说
§1油气成因理 论
早期成油说认为沉积物所含原始有机质在成岩过程中
逐渐转化为石油和天然气，并运移到邻近的储集层中去。 理由主要有：
➢在近代海洋湖泊沉积物中发现了有机物质的烃类转化的过程；
➢在实验室用细菌作用于有机质得到了比甲烷重的烃类；
➢研究发现，微生物的活动随埋藏深度增加迅速减弱以至停止。 因此，提出某些细菌是有机质加氢去羧基转变为类石油的媒介 。
石油中普遍存在生物成因信息，如姥鲛烷、 植烷、甾烷等，石油也不能在高温下保存 等。
有机成因论
§1油气成因理 论
早在无机成因说提出的同时，有机成因说也相继提出一些观
点和证据。有机成因的主要证据：
（1）世界上已经发现的油田99.9%都分布在沉积岩中； （2）从前寒武纪至第四纪更新世的各时代岩层中均发现了石油 （3）世界上既没有化学成分完全相同的两种石油，也没有成分 完全不同的石油；
什么是海相生油理论
口 赵士振
海相 生 油 是 海相 沉 积 层 生 成石
油 的 泛 称 。 海相 生 油 是 世 界 油 气勘探 的主要趋 势。
人 类发现 并利 用天 然 气和石 油
的历
史可
以
追
溯到几
千年前
但
．
是
应
用近代
科 学技
术手段
发展石
油
天
、
然
气 只 是 近 10 0 年 的 事情 。 经 过 不 懈 的
、
中 东等许
多地
区
都找
，
到
了
海
洋环 境 生 成 的 大 量 石 油 。
从 世 界 范 围看 ， 有两 个基本事
实一 ：
是 大 多数 含 油 气 盆 地 的 生 油 岩
是 海 相 沉 积 地 层 ；二 是 世 界 上 产 油 量
多储 ，
量规
模
最大
， 最丰富的含
油
区
在 中东地
区
石
，
油
产量
储
、
量
占世
界
石
油
覆盖起 来 于是在海底 形成一 种沉 积 ．
物 。 淤 泥 沉 积 物越 积 越 厚 。 海水加 在
淤泥上
的压
力很
大 这 时候 ．
淤泥
．
沉
积 物 结 晶成岩— — 海相沉 积 岩 后 深 ．
埋 地 下一
定深度 ．
就 开始 生成 油 气。
这 一 过 程 不 断地 进 行 着。 目前 ， 欧 洲 、
美洲
．
．
原 始 物 质 是 低 等 海 洋 生 物 。 前 苏联 地
油气成因理论
油气成因理论一、油气无机成因说（一）泛宇宙说认为包含烃类在内的有机化合物是宇宙天体的无机演化过程中形成的。
1．宇宙说：认为地球呈熔融状态时，碳氢化合物就包含在气圈中，随着地球的冷却被冷凝岩浆吸收，最后凝结于地壳形成石油。
2．地幔脱气说：认为地球深部存在大量的甲烷和其他非烃资源，在地球分异演化的早期从地球深部被加热而释放出来，有的被释放到大气圈，一小部分形成天然气藏。
（二）地球深部的无机合成说1．门捷列夫的碳化合物说：认为地球内部的水与重金属碳化物相互作用，形成碳氢化合物。
2．高温生成说：认为深度在150km，温度超过1500k、压力达5000Mpa，由于FeO及Fe3O4的参与，水与二氧化碳被还原形成烃类。
3．蛇纹石化生油说：提出橄榄石的蛇纹石化可以产生烃类。
4．费—托地质合成说：认为地球上原始石油是在20×108 年前通过费—托反应生成。
二、有机成因说基本观点：石油是地质历史时期生物有机质形成的。
分为：早期生油理论和晚期生油理论。
目前晚期生油理论占主导，晚期生油理论是指石油是在有机物质被埋藏到一定深度、温度条件，在热力作用和催化作用由有机物转化而来。
（一）生油的原始物质生物有机质：包括脂类、蛋白质、碳水化合物、木质素和丹宁（二）生油环境温暖、潮湿的气候环境有利于生物的大量繁殖和发育，总而具备了丰富的生油原始物质。
海洋、湖泊、三角洲等古地理区域不仅有丰富的水生生物，还因水体起到了隔绝空气的作用，阻止了有机质的腐烂分解，是生油的有利地区。
（三）油气生成的一般模式：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。
第二章.石油成因理论
第一节 油气成因理论
中间产物 干酪根 沥青
沉积物中的有机质在成岩作用的过程中，逐渐地转化成 沉积物中的有机质在成岩作用的过程中， 为可溶有机溶剂中的沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根 沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根两大 为可溶有机溶剂中的沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根两大 部分。 部分。 20世纪60年代后期，一些前苏联学者倾向于把沥青视为生 世纪60年代后期， 世纪60年代后期 成石油的直接源泉。 成石油的直接源泉。 20世纪70年代西欧的一些学者认为干酪根为生油的母质， 世纪70年代西欧的一些学者认为干酪根为生油的母质， 世纪70年代西欧的一些学者认为干酪根为生油的母质 而沥青为干酪根热解过程的中间产物。 而沥青为干酪根热解过程的中间产物。
第一节 油气成因理论
成油时间 早期 晚期
在石油有机形成理论建立之后， 在石油有机形成理论建立之后，争论的焦点转为石油是成 岩早 还是成岩晚期生成的。 晚期生成的 期还是成岩晚期生成的。 20世纪50年代 早期成油主张相当活跃,当时， 20世纪50年代，早期成油主张相当活跃,当时，斯密特在现代沉积 世纪50年代， 物中发现了烃类，包括液态烃， 物中发现了烃类，包括液态烃，得出了石油是在沉积的早期形成的 理论,突破了30～40年代特拉斯克关于现代沉积物不存在烃类的著 理论, 突破了30～ 40年代特拉斯克关于现代沉积物不存在烃类的著 30 名研究,这是一个飞跃的突破。为此，斯密特曾获得了诺贝尔奖。 名研究,这是一个飞跃的突破。为此，斯密特曾获得了诺贝尔奖。 因为早期生成的烃与晚期生成的烃无论在数量上或是在质量上均 有较大的差别。最近的一、二十年来，菲利比.蒂索、 有较大的差别。最近的一、二十年来，菲利比.蒂索、阿尔伯莱切特 等对生油剖面的详细研究表明，当母岩埋深到一定的温度和深度时， 等对生油剖面的详细研究表明，当母岩埋深到一定的温度和深度时， 有机质才能产生成熟的石油烃。同时也承认，在成岩作用的晚期是 有机质才能产生成熟的石油烃。同时也承认， 石油的主要生成期，但不排除早期转换所做的准备。 石油的主要生成期，但不排除早期转换所做的准备。
石油地质学
绪论1、石油地质学：就是研究地壳中油气成因、油气成藏的基本原理和分布规律的一门学科。
2、背斜理论认为：石油与天然气聚集于背斜构造中，石油、天然气和地层水按其密度分异油气的密度低，占据背斜的顶部，而水占据底部。
因此，背斜褶皱的顶部被公认为是勘探油气的最佳对象。
3、干酪根热降解生油说：原始有机质沉积以后，首先在经过复杂的生物化学作用和聚合缩合作用形成干酪根，干酪根在达到一定的埋藏深度和，主要在温度的作用下发生热降解作用逐渐生成石油。
4、源控论：中国陆相含油气盆地普遍具有多隆多坳的特征，而陆相沉积又具有近物源、短水流的特点，陆相地层岩性岩相变化快、断裂发育，油气很难进行长距离运移。
因此生油坳陷生成的石油主要聚集在生油坳陷的内部和周缘，主要生油区控制了大中型油气田的分布。
5、复式油气藏聚集带：就是主要受二级构造带、区域断裂带、区域岩性尖灭带、物性变化带、地层超覆带、地层不整合带等控制的，形成以一种油气藏类型为主，而以其他油气藏类型为辅的多种类型油气藏成群成带分布，在平面和剖面上构成不同层系、不同类型油气藏叠合连片分布的含油气带。
6、未熟—低熟油：干酪根晚期热降解生烃模式可能是常规的生烃模式，但不是唯一的生烃模式。
在自然界中还存在着相当数量的各类早期生成的非常规油气资源。
特别在陆相盆地沉积物中，常含有某些活化能低的特定有机母质，可以低温早熟生成油气，就是未熟油气。
7、煤成油理论：一般认为，煤系地层主要含Ⅲ型干酪根，以生气为主，不能形成大油田。
人们认识到煤系地层到底是生气还是生油与煤的显微组分有关。
如果煤系地层含有的富氢显微组分达到一定的比例就可以生成商业价值的液态石油，并形成大油田，同时还对煤系富氢显微组分的类型、形成环境、生烃机理、排烃条件等诸多方面进行了深入研究，形成了系统的煤成油理论。
第一章1、石油：是以液态烃形式存在于地下岩石孔隙中，由各种碳氢化合物和少量杂质组成的可燃有机矿产。
2、石油的族分：一般分为饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质四种族分。
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油气从哪里来？ 油气有什么样的赋存规律？ 油气和沉积盆地之间有什么样的联系？
3.1 油气的生成理论与沉积盆地 3.2 油气的运移与聚集
3.1 油气的生成理论与沉积盆地
3.1.1 油气的生成理论 3.1.2 外动力地质作用与石油 3.1.3 内动力地质作用与石油
3.1.1 油气的生成理论
导言
无机生成学说
3.1.1 油气的生成理论
? 岩浆说：俄国学者H·A·库德里亚 策夫是该学说的倡导者。他认 为石油的生成同基性岩浆冷却 时碳氢化合物的合成有关。克 拉佐夫于1979年曾用CO2和氢气， 并以上地幔的主要岩类之一辉 岩做催化剂，获得气态和液态 烃。
?由于钻井深度的限制，人类目前主要开发浅层有机成 因的油气，所以现在大多以有机成因为依据。
一、油气有机成因说
3.1.1 油气的生成理论
陆
问题2：什么是 陆相生油学说？
相 生
油
学
说
20世纪30年代，潘钟祥等首次提出了陆相生油学说
陆相湖盆是陆地上相对低洼的汇水处，众多的溪流所携带 的陆源、有机碎屑和营养物质源源不断注入湖内，为水生 生物的生长和繁衍创造了条件，生长发育的浮游藻类和微 生物死亡后便同高等植物的碎屑被埋藏，转化为石油。
证据4：从油母页岩（即生油岩）提炼石油（即人造石油）。
一、油气有机成因说
问题1：什么是 海相生油学说？
3.1.1 油气的生成理论
海 相 生 油 学 说
浅海之中生活着极小的动物 ——“浮游生物”，每年都有 大量的浮游生物死去并且沉到海底。河流又把大量枯萎的 植物和淤泥带到海洋，植物和浮游生物混合在一起，然后 淤泥和盐分又把它们覆盖起来，于是在海底形成一种沉积 物。当这些植物和动物腐烂时，沉积物中就开始生成油和
3.1.1 油气的生成理论
一、油气有机成因说 “早期生成”论（或称浅层论）
认为石油从现在起正在生成。
“晚期生成”论（或称深成论）
生物体中的有机质只有在一定的深度和温度条件下 才能变成石油，这个深度就叫做“成熟门限深度” 。
3.1.1 油气的生成理论
二、 生成油气的物质基础
? 按照有机成因说的观点，生成油气的原始 物质是地质历史时期中的生物有机质，在 生物化学、温度、催化剂等作用下，有机 质逐渐向油气转化，在浅层可生成大量天 然气，埋藏到一定深度大量生成石油。
（二）干酪根
3.1.1 油气的生成理论
由于地壳沉积物体积巨大（80×106km3），有机碳平均含量 取1%，并且以0.l％转化为烃类计算，将会生成8000亿吨烃类。
全球累计生产原油约1500亿吨
（二）干酪根
3.1.1 油气的生成理论
问题3：什么是干酪根？
? 大多数油气是从“干酪根” 逐渐演变形成的。
? 石油有机成因晚期成油说认 为，石油及天然气是沉积有 机质在沉积过程中、在缺氧 的还原环境和一定的压力和 温度条件下生成的不溶于有 机溶剂的物质，即干酪根， 在成岩过程中的晚期经过热 解作用生成的。
导言
无机生成学说
? 宇宙说：
? 由俄国学者索洛夫于 1889年首次提出。他认为当星 云凝集逐步固结演化形成地幔和地壳的过程中，星 云或原始大气中甲烷、二氧化碳等气体也被保存于 地幔和地壳中。之后，在深大断裂、大洋中脊、火 山及地震等作用下，地球深部的无机气运移至浅部、 散失在岩石圈、水圈和大气圈之中。
3.1.1 油气的生成理论
一、油气有机成因说
石油是生物（包括动植物、微生物等）死亡后演变而成 。
证据1：几乎所有的油气田，都是在沉积盆地的沉积岩中发现的。
证据2：生物体中三个组成部分-蛋白质、碳水化合物、脂肪， 可在一定条件下形成与石油碳氢化合物相类似的物质。
证据3：在石油中发现了血红素和叶绿素等有机物质，前者来 自动物的血液，后者来自植物的叶绿素；石油具有的旋光性， 也是生物具有的特征。
3.1.1 油气的生成理论
二、 生成油气的物质基础
? （一）沉积有机质 ? 生物体及其分泌物和排泄物可直接或间接进入沉积
物中，或经过生物降解作用和沉积埋藏作用保存在 沉积物或沉积岩中，或经过缩聚作用，演化生成新 的有机化合物及其衍生物，这些有机质通常被称为 沉积有机质。油气是由生物死亡后转变而成的，大 量有机质的存在就是油气生成的物质基础。
? 导言 ? 一、 油气有机成因说 ? 二、 生成油气的物质基础 ? 三、 生成油气的条件 ? 四、 有机质演化成烃模式 ? 小结
3.1.1 油气的生成理论
导言
无机学说
油气是在地下深处 高温、高压条件下 由无机物变成的
油气 成因
有机学说 二元论
油气是在地质历史 上由分散在沉积岩 中的动物、植物有
机体转化而成
? 1866年由法国著名化学家 M·伯塞洛特提出。他经 过实验后认为，在高温下， CO2与碱金属作用可生 成碳化物，后者遇水即成乙炔，进而合成高级碳 氢化合物；
? 1877年，俄国化学家门捷列夫以碳化铁实验制造 碳氢化合物成功，并认为石油是存在于地下碳化 铁和水生成的，从此创立了此假说。
3.1.1 油气的生成理论
（一）沉积有机质
3.1.1 油气的生成理论
根据亨特（Hunt J.M.，1979）的研究
所有沉积物和沉积岩中总的有机碳含量约为 1.2亿亿吨， 其中分散于沉积岩中的有机碳为 1.1亿亿吨
沉积岩中只有约0.01%的有机碳以油气的形式存在于储集层中， 大概1万亿吨。
Parker Trask认为，近代沉积物平均有机碳含量为2.5%， 古代沉积物中约为1.5%
3.1.1 油气的生成理论 二、 生成油气的物质基础
（一）沉积有机质 地球上总的活生物重量达 10万亿吨； 一个海藻，在不受任何阻碍的理想条件下，一 天之内就可以繁殖到和地球一般大小；
有人统计了世界上 18条河流的藻类的含量，有的 高达河水所溶固态物质重量的 59.9%，最低的也 达3.25% 。
3.1.1 油气的生成理论
导言
无机生成学说
? 出现于18世纪后期至 20世纪中叶，包括碳化说、 宇宙说、岩浆说、变质说等。
? 认为油气是与生命活动无关的无机物生成的，是 宇宙天体中简单的碳、氢化合物或地下深处岩浆 中所含的碳、氢以无机方式合成的。
油气的生成理论
? 碳化说：