石油和天然气的形成和成分
第2章石油及天然气的成因
碳水化合物
蛋白质 类脂
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第二章 石油及天然气的成因
1、木质素 木质素的特点： 不易水解，但可被氧化成芳香酸和脂肪酸。
在缺氧的水体中，在水和微生物的作用下，木质素分
解，与其它化合物生成腐植酸，腐植酸又与烃类形成 络合物，从而成为烃类从陆上流到海洋的运载体。 与木质素具有相似结构的物质是丹宁，它们都是沉积有 机质中芳香结构的重要来源，是成煤的重要前身物，也 可生成天然气。
从而具备了丰富的生油原始物质。 在海洋或湖泊中，不仅有丰富的水生生物，还因水体起
到了隔绝空气的作用，阻止了有机残体的腐烂分解，于
是与矿物质一起被沉积埋藏起来。因此海洋、湖泊、三 角洲等古地理区域都是生油的有利地区。
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第二章 石油及天然气的成因
随着沉积盆地的不断下沉，沉积物不断加厚，地层的压力 与温度也不断增加，沉积物经历一系列的物理化学变化而
现在的分类方法，根据H/C和O/C原子比分类： Ⅰ型干酪根：H/C原子比较高（1.25~1.75），O/C原子比
较低（0.026~0.12），富含类脂物质，主要是由脂肪链组
成，多环芳烃和含氧官能团较少，是生油潜能最高的一 种干酪根。
Ⅱ型干酪根：常见类型，较高的氢含量，H/C原子比为
0.65~1.25，O/C原子比在0.04～0.13之间；属高度饱和的 多环碳骨架，含较多中等长度的直链烷烃和环烷烃，也 含多环芳烃和杂原子官能团，是良好的生油母质。
石油的热催化转化和脱沥青过程使石油的相对密度减小，
轻组分增加，饱和烃尤其是正构烷烃含量增加。 石油的氧化、生物降解作用使石油的相对密度和粘度增 加，胶状沥青状物质含量增加致使原油质量变差。
煤石油天然气是怎么形成的
煤石油天然气是怎么形成的煤、石油、天然气都是常用的燃料，那么煤石油天然气是怎么形成的?店铺在此整理了煤石油天然气的形成原因，供大家参阅，希望大家在阅读过程中有所收获!煤的形成原因煤炭，简称煤，是远古植物遗骸，埋在地层下，经过地壳隔绝空气的压力和温度条件下作用，产生的碳化化石矿物，由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物，主要被人类开采用作燃料。
煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。
煤被广泛用作工业生产的燃料，是从18世纪末的产业革命开始的，随着蒸汽机的发明和使用，煤被广泛地用作工业生产的燃料，给社会带来了前所未有的巨大生产力。
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃沉积岩，这就是煤炭的形成过程。
一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。
地壳下降的速度快，植物遗骸堆积得厚，这座煤矿的煤层就厚，反之，地壳下降的速度缓慢，植物遗骸堆积的薄，这座煤矿的煤层就薄。
又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂，有一些煤层埋到地下更深的地方，有的又被排挤到地表，甚至露出地面，比较容易被人们发现。
还有一些煤层相对比较薄，而且面积也不大，所以没有开采价值，有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。
煤炭是这样形成的吗?有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。
一座大的煤矿，煤层很厚，煤质很优，但总的来说它的面积并不算很大。
如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然堆积而成的，它的面积应当是很大的。
因为在远古时期地球上到处都是森林和草原，因此，地下也应当到处有储存煤炭的痕迹;煤层也不一定很厚，因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质，又会被植物吸收，如此反复，最终被埋入地下时也不会那么集中，土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。
石油与天然气概述
石油与天然气概述
石油和天然气是两种常见的化石燃料，它们在全球能源供应中发挥着重要的作用。
以下是关于石油与天然气的简要概述：
石油：石油是一种由有机物质在地壳深处经化学和地质作用形成的液态燃料。
它是一种复杂的混合物，主要由碳和氢组成，包含许多不同的化合物，如烃类（烷烃、烯烃和芳香烃）和杂原子化合物（硫、氮和氧化合物）。
石油通常储存在地质构造中的岩石储层中，通过钻井开采之后，经过加工和精炼，可以得到各种石油产品，如汽油、柴油、润滑油等。
石油是全球能源消耗量最大的能源来源之一。
天然气：天然气是一种主要由甲烷（CH4）组成的气体燃料，它也含有一些其他的烃类化合物和杂质。
天然气产于地壳深处，通常与石油共存，也可以独立存在。
它的储藏方式主要有常规天然气和非常规天然气。
常规天然气储藏在地下的天然气储层中，可以通过井口开采。
非常规天然气则指一些在独特的地质条件下储藏的天然气，如页岩气、煤层气和可燃冰等，开采难度较大。
天然气经过净化处理之后，可以用作工业燃料、发电燃料以及热水供应等。
石油和天然气被广泛应用于交通运输、工业生产、家庭供暖、发电等各个领域。
然而，它们的开采、加工和燃烧对环境产生了严重的影响，包括空气污染、温室气体排放和水污染等。
因此，推动可再生能源的发展和使用已经成为保护环境和可持续发展的重要举措。
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。
石油和天然气的历史
石油和天然气的历史本文由阿果石油论坛整理。
和煤炭相类似，石油和天然气主要通过数百万年前聚集于海底的有机物质(主要是浮游生物)降解得到。
这个过程发生在一种富集着生物质(biomass)和其他沉淀物的被称为“烃源岩(sourcerock)”的物质里。
根据在无氧条件下烃源岩存在时被埋藏的深度不同，里面的生物质会形成石油或者天然气。
如果烃源岩被掩埋在温度约为80℃的2500～5000m的地下，并经过足够长的时间，其中的有机物质就会分解，产生的主要成分为石油。
可是，在超过5000m的深处通常不会形成石油；如果在该深处温度达到145℃左右，经过若干地质年代，所有的碳一碳键都会断开，主要形成天然气——甲烷。
但是，人们可从中提取石油和天然气的地质矿藏形成层与最初形成它们的油母岩之间通常是有区别的。
事实上。
烃类一旦从烃源岩中释放就会上移形成浅层的油田和气田，它们被叫做“储集池(reservoir)”。
有时候它们从地表渗出，比如南加利福尼亚州洛杉矶盆地的拉贝瑞阿(LaBrea)的沥青坑。
值得注意的是，已经有人提出，某些天然气和石油也可能来自于非生物性的起源。
按这种说法，可能因某种含碳的源物质，例如撞击地球的小行星，在埋藏于地壳深处的千百万年中，在高温高压条件下与金属反应而生成甲烷。
就如同碳化铝在遇到水的时候所发生的反应那样，此时甲烷便有可能生成。
我们已经知道，海底的火山和裂隙会放出甲烷，这一事实也许可作为上述观点的佐证。
自远古时代以来，人类已在诸如中东和美洲地区已经开始使用天然从地表渗出的石油，并把石油用作医药、照明及其他用途。
石油早在《旧约全书》就被提及。
石油(petroleum)一词意味着“石头里的油”，出自希腊语的petros(岩石)和elaion(油)。
但是，早先对石油的利用却是非常有限的，直到l9世纪中期石油才开始被广泛使用并发挥这种自然资源的真正潜力。
美国第一个商业油井是1859年埃德温·德雷克(EdwinDrake)上校(虚衔)在宾夕法尼亚州的蒂图斯维尔(Titusville)附近挖掘的，井深约20m，日产石油10桶左右。
第一章 石油、天然气、油田水的成分和性质
国内外某些油（气）田气的化学成分（百分含量）
硫化氢：无色有毒气体，具有强烈的臭鸡蛋气味；当空气 中的硫化氢含量达到1.54毫克／升时，人就会中毒死亡。
硫化氢经粘膜吸收快，皮肤吸收甚慢。人吸入70至150毫 克/立方米硫化氢1至2小时出现呼吸道及眼刺激症状，2至5分 钟后嗅觉疲劳闻不到臭味。吸入760毫克/立方米数秒钟后很 快出现急性中毒，呼吸加快后呼吸麻痹而死亡。
V/Ni<1---陆相； V、Ni高且V/Ni>1---海相
2.化合物组成
烃 非烃
烷烃（正构、异构） 环烷烃
芳烃＋环烷芳烃
饱和烃 不饱和烃
含N、含S、含O化合物
•正烷烃分布曲线
不同碳原子数
占原油体积%
主峰碳
2.0
的正烷烃相对含
1.5
量呈一条 连续的
1.0
曲线，称为正烷
0.5
烃分布曲线。 0
碳数
1 5 10 15 20 25 30 35
表示六种原油类型的三角图解
四、海陆相石油的基本区别
A、海相石油：
以芳香－中间型和石蜡－环烷型为主，V/Ni ＞1 。饱和烃占25－ 70%，芳烃占25－60%；高硫（＞1%）低蜡（＜5%）。
B、陆相石油：
以石蜡型为主，部分石蜡－环烷型。V/Ni＜1。饱和烃占60－90% ，芳烃10 －20%；高蜡（＞5%）、低硫（＜1%）。
苯 酚 原苏联某些凝析气田的产层和非产层水中的苯、酚含量对比
• 水型---苏林的成因分类
CaCl2型： （Cl-Na）/Mg ＞ 1 深成水、油田水
Na2SO4型： 0 ＜（Na-Cl）/SO4 ＜ 1 地表淡水
MgCl2型： ＜0 （Cl-Na）/Mg ＜ 1 海水、盐湖水
天然气的形成
石油、天然气的形成石油、天然气的形成传统的石油地质理论认为：石油的生成是几百万年前沉积在海底的生物残骸，经泥沙覆盖，在微生物作用下腐烂，又经过长期的加压加热，形成油、气。
现代石油理论则认为：石油是由含有机质的动植物残骸被埋入地下后和泥沙组成了有机淤泥，由于地层的原因不断地被一层一层地掩埋，愈埋愈深，最后于外面的空气隔绝，造成了一个缺氧的环境，加上深层处温度的升高，压力的增强，厌气性氧细菌便把有机质分解，形成了分散的油滴，这就是石油。
由于地层不断地下降，湿度不断地升高，加之地心的引力，被分解的油滴就会活跃起来，并向地心的方向游移，越往深入温度就越高，油滴可能就越发活跃，由于地层的物质结构不同，而且越往深入物质的密度越大，但地层下的沉积物有时侯颗粒较粗，颗粒间空隙较大，便形成了砂岩、砾石；有时侯颗粒较细，就形成了页岩、泥岩。
在地层的压力的作用下，这些分散的油滴就会不断地顺着它们可以通行的路线行进，最后被挤进多孔的砂岩层，成为储积石油的地层；而空隙很小的页岩层，由于油滴无法挤进去，储积不了石油，就成了防止石油跑掉的“隔离层”。
又由于地壳是由密度较大的页岩——玄武岩组成，而且凸凹不平，向上突起的叫被斜构造，向下弯曲的叫向斜构造；有的岩层像馒头一样的隆起，叫穹隆构造。
集合的油滴就会沿着隆坡继续前行，不断向向斜构造或穹隆构造岩层的顶部汇集，这时石油位于上部，而处在中间、下部的则是水。
进入凹陷的地壳区域，这里如同一个大的脸盆，把油流汇集起来，越集越多，这里就成为储藏石油的大“仓库”了，在地质学上管它叫做“储油构造”。
由分散的油滴到汇集成的油流，最后进入到大的储油“仓库”，也可以说是地球对含有有机质的动植物残骸进行分解、加温、加压、提炼、汇集、储藏的一系列加工过程，是地球制造、储藏高热值能量物质的加工体系。
怎样才能制造出更多的石油来呢？只有生产出更多的具备制造石油物质的原料——含有有机质的动植物残骸，才能生产出更多的石油来；能够制造出更多的有机质残骸，只有对动物进行精心的饲养、哺育，使之快速长大长肥；对植物细心地浇灌、给予充足的温暖的光照，使之快快长高成才，等待时机收获。
石油天然气形成
●
海陆过渡相区：
三角洲：
陆源有机质源源搬运而来，原地的海相生物， 致使沉积物中的有机质含量特别高； 沉积速率较高，有机质被快速埋藏； 三角洲区域是极为有利的生油区域。
海湾及泻湖：
有半岛、群岛、沙堤或生物礁与大海相隔， 该半闭塞无底流的环境对有机质保存有利。
3、古气候条件 古气候条件也直接影响生物的发育；
故认为：在深约150km， 温度超过1500K、压力5000MPa下， 由于FeO及Fe3O4的参与，H2O与CO2还原而成烃类。
（二）、油气有机成因说
认为：石油由地质时期中的生物有机质形成； 在油气有机生成学说中，存在两种观点：
●
早期成油说：认为石油烃类是地壳浅处，沉积物成岩作
用早期，由沉积岩中分散有机质在生物化学作用下生成。
沉积有机质的来源
沉积有机质--从生物物质的发源地来说
⑴ 来源于盆地 本身的所谓原地 有机质，是普遍 存在的部分，也 是最基础的部分 ⑵ 来自被 河流等从周 围陆地携来 的异地有机 质 ⑶ 再沉积的 有机质，来自 经受侵蚀的古 老沉积层中的 化石有机质， 数量少。
1、生物体的基本组成 ⑴ 类脂化合物(脂类)：其化学组成与石油的化学组成
有机溶剂的分散有机质（享特，1979）。
2、干酪根的形成--分为两步
生物有机体--结构规 则的大分子聚合物(类
脂化合物、蛋白质等)
⑴ 有机质转化 为地质聚合物
结构不规则的简 单大分子所构成 的地质聚合物
干酪根的前身
生物化学及化学作用
⑵ 地质聚合物 转化成干酪根
沉积成岩作用过程中 埋藏到数十或数百米 缩合与聚合作用
2、生物体的元素组成
有机质基本成分和石油的元素组成对比表
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石油和天然气的形成和成分
石油和天然气的形成和成分石油与天然气的成因和形成历史相同，二者可能同时生成的。
它们都是通过钻探到储油层或储气层的井开采出来的。
往往在一个储层中同时含有石油和天然气，但有时天然气转移到另一个地方造成油气分家。
未经处理的石油叫原油，原油及其加工所得的液体产品总称为石油，石油是碳氢化合物的混合物，含有一至五十个以上碳原子的化合物，其碳和氢分别占84－87％和12－14％，主要成分为烷烃、环烷烃和芳香烃。
石油中的固态烃类称为蜡。
通常有两类，一类是片状或带状结晶称为石蜡，另一类是很小的针状结晶称为地蜡。
除纯烃类成分之外，原油中还有氮、氧、硫等有机杂环化合物。
按照所含烃类比例的不同，石油可分为石蜡基原油、环烃基原油和中间基原油。
原油原油（含硫0－1％）、含硫原油和高硫原油（含硫达3－7％）。
它们主要以硫醚（R-S-R’）、硫酚（Ar_SH）、二硫化物（R-S-S-R’）、硫醇、噻吩、噻唑及其衍生物等形态存在。
石油中的氮含量远比硫少，约为0－0.8%，以杂环系统的衍生物的形式存在，如噻唑类、喹啉类等（如2，3，8-三甲基喹啉）。
石油中还含有微量的V、Ni、Fe、Al、Ca、Na、Mg、Co、Cu等金属元素。
主要以羧酸盐或卟啉螯合物形式存在。
中硫含量变动范围很大。
按含硫量多少，原油可分为低硫石油的分子结构天然气的分子结构天然气主要成分是甲烷，但也含有相对分子质量较大的烷烃，如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等。
碳原子数n≥5的组分在地下高温条件下以气态开采出来，但在标准状态下是液体。
丙烷和丁烷常态下为气体，但稍微加压即可液化。
天然气中各组分通常随相对分子质量的增大而含量递减，其中还含N2、H2、SO2和H2S等，有时还有稀有气体氦、氩等。
煤气的成分主要是一氧化碳和氢气，液化气主要成分为丙烷、丁烷等有机化合物。