油气地球化学

《油气地球化学》考试试卷（第一套）

一、名词解释（每题2分，共16分）

1、立体异构立体异构是指具有相同的分子式和相同的原子连接顺序，但是由于分子内的原子在空间排布的位置不同而产生的异构

2、稳定同位素根据目前的测试水平和技术条件，凡未发现有放射性衰变或裂变的同位素称为稳定同位素

3、干酪根干酪根是指不溶于非氧化的无机酸、碱和有机溶剂的一切有机质

4、镜质体反射率指在油浸介质中测定的镜质体入射光强度与反射光强度的百分比。（指在油浸介质中测定的镜质体反射率）。

5、有机成因天然气指沉积岩中分散状或集中状的有机质通过细菌作用、物理化学作用等形成的天然气

6、地质色层作用油气在运移过程中，岩石矿物对石油中不同组分的吸附能力不同以及油气运移路径的差异等所引起的油气化学组成的变化称为地质色层作用。

7、生物标志化合物沉积物或岩石中来源于活体生物，并基本保存原始生化组分碳骨架的、记载原始生物母质特殊分子结构信息的有机化合物。

8、潜在烃源岩能够生成但尚未生成具有工业价值油气流的岩石。

1、构造异构构造异构是指具有相同的分子式，但由于分子中原子结合的顺序不同而产生的异构

2、放射性同位素根据目前的测试水平和技术条件，凡发现有放射性衰变或裂变的同位素称为放射性同位素。可利用放射性同位素测定古代沉积物的地质年龄。

4、生油门限在烃源岩热演化过程中油气开始大量生成时所对应的地层温度或地层埋藏深度称为生油门限。

5、无机成因天然气泛指在任何环境下由无机物质形成的天然气。

6、分子离子峰分子受到电子轰击后失去一个外层电子形成的正离子为分子离子或母体离子，质谱图中对应于分子离子的峰为母峰或分子离子峰。

7、脱沥青作用在油气藏过程中或多期次成藏时，当大量气态烃（特别是湿气或凝析气）注入时，使原油中沥青质、胶质分离出来的作用，称为脱沥青作用。

稳定同位素分馏：稳定同位素分馏是指稳定同位素在两种同位素比值不同的物质之间的分配，包括同位素的动力分馏效应和同位素的交换分馏效应。

有效烃源岩：有效烃源岩是指具备生油气条件，并已生成和排出了具有商业价值油气聚集的岩石。

门限温度：门限温度是指有机质在热演化过程中开始大量生成油气时所对应的温度。氯仿沥青：是指以氯仿作溶剂得到的岩石抽提物。

大型气田：天然气探明储量大于300×108m3的气田。

油气源对比：油气源对比是指应用有机地球化学的基本原理，合理地选择对比参数（指标）来研究油、气、岩之间的相互关系。

热成熟作用：一方面原油发生裂解形成轻质油、凝析油、湿气甚至干气，油气的品质变好；另一方面，也会形成焦沥青，对储层造成伤害。

生物降解作用：轻组分损失，原油品质变差，水洗作用也会使品质变差。

气侵和脱沥青作用：一方面形成凝析气藏，另一方面随着天然气的注入发生脱沥青作用，沥青质沉淀，对储层造成伤害，使储层物性变差。

氧化作用：使石油中胶质、沥青质组分增加，原油品质变差。

手性碳原子：具有指向四面体角的4个键，且与其相连的abcd4个基团完全不同的碳原子轻烃：沸点小于200°c的烃类化合物。热蚀变作用：储层中油气随着沉降或低温梯度的改变而经受跟高的温度，将发生类似于有机质在烃源岩中的成熟作用，被称为石油的热蚀变作用。

腐泥型天然气（油型气）是指腐泥型干酪根进入成熟阶段以后所形成的天然气。

腐殖型天然气（煤型气）是由腐殖或偏腐殖型Ⅱ2、Ⅲ型干酪根在成熟演化阶段形成的天然气。

热解气指有机质在成熟演化阶段Ro为0.5%～2.0%经热催化作用生成的天然气，包括油型热解气和煤型热解气

裂解气指干酪根在过成熟演化阶段Ro>2.0% 由已生成的液态烃和残余干酪根及部分重烃气经高温裂解作用而生成的天然气

烃源岩：已经生成、或有可能生成，或具有生成油气潜力的细粒岩石。这既包括泥、页岩，也包括碳酸盐岩，既包括油源岩，也包括气源岩。由烃源岩构成的岩层称为源岩层。有效烃源岩：表明已经生成并排出了商业性油气的源岩，用排烃岩表明发生过明显排烃作用的源岩，用好、中、差、非源岩表明烃源岩生烃能力的高低等。生油势：烃源岩中已经生成和潜在能生成的烃量总和。

生物降解作用是指微生物对某些类型烃类化合物的选择性消耗过程

非烃化合物：可以用氯仿抽取出来的非烃和沥青质，有时也可以包括只有能用甲醇-苯或甲醇-丙酮-苯混合溶剂抽提的高效性化合物。

常规（正常）甾烷类：5β甾烷亚类（生物构型甾烷/粪甾烷）；5α甾烷亚类，包括αα系列、ββ系列，主要存在于未成熟沉积物中

重排甾烷类：甾烷在热成熟作用过程中会发生重排现象，正常甾烷的碳10、13位上的甲基发生重排，转移到碳5、14位上形成重排甾烷沉积有机质：已经并入沉积物的有机质

高蜡石油：代表陆相石油的一种特殊情况。蜡是指碳数大于21的长链烷烃。一般含蜡量大于8%为高蜡石油

深成作用：当沉积有机质镜质体反射率Ro处于0.7～2.0%之间时，有机质会大量生烃，这时地层温度一般在50-200℃之间，埋深可达数千米，这一阶段就称为深成作用阶段

二、填空题

1、在Rock-eval分析图谱中，S1峰代表岩石中300℃以下已存在的游离烃，S2代表300～500℃岩石中干酪根热解烃的含量（潜在烃），也含少量的重质组分的裂解产物，S3峰代表干酪根中含氧基团热解为CO2的含量，Tmax代表岩石的最高热解温度。

2、在低演化阶段有机质的烃类产物常具有奇偶优势，在油气地球化学中用OEP和CPI值可以反映有机质的成熟度。

3、干酪根红外光谱图中720cm-1和1710cm-1吸收峰分别代表脂肪链（CH2）n，n＞4 和酯、酮、酸、醛中C= O基团或官能团的振动。

4、沉积岩中的有机质，依据其可溶性可分为两部分：通常将岩石中不溶于有机溶剂的有机组分定义为干酪根；而可溶于有机溶剂的有机组分称为可溶有机质（或氯仿沥青）。

5、油气地球化学是运用化学原理研究油气的生成、运移、聚集和演化，阐述油气分布规律，并用这些知识指导勘探和开发石油、天然气及有关的沥青矿的一门应用科学。

6、随着成熟度的增加利用m/z217质量色谱图计算的C29甾烷20S/(20S+20R)逐渐增加，直到达到平衡值。

7、稳定同位素的分馏机理包括同位素动力分馏效应、同位素交换分馏效应

8、年轻沉积物中甾类化合物的主要构型是5α（H）14α（H）17α（H）20R ，随着成熟度的增加，在C-14、C-17和C-20产生异构化，因此可以根据甾烷中几种异构体的相对含量来反映原油和烃源岩的成熟度。

12、页岩气主要是以吸附或游离态的形式存在于页岩地层中的气。

13、在干酪根制备过程中，用稀盐酸的目的是为了去除岩石中碳酸盐岩矿物，用氢氟酸除去硅酸盐矿物。

1、干主要由芳核、侧链、含杂原子基团组成，从元素组看，干的热演化是去氢、脱氧、富碳的过程

2、储集层中石油可能发生次生变化，其中脱沥青作用、热蚀变作用使原油性质变好，生物降解、氧化作用、水洗作用使原油性质变差。

3、实验室在分离石油的族组分过程中，通常用正己烷分离饱和烃，用苯分离芳香烃。

4、研究表明在相同演化阶段，油型气碳同位素相对富集12C ，而煤型气碳同位素相对富集13C，成熟度相当或相近的煤型气碳同位素重于油型气。

5、根据有机质的热演化程度，有机成因气可以分为以下几种类型生物气、生物-热催化过渡带气、热解气、热裂解气

6、选择碳酸盐岩烃源岩有机碳含量下限标准时，除考虑应将油源岩与气源岩分开考虑外，还应考虑我国碳酸盐岩烃源岩的区域地质背景、烃源岩成熟度的影响、有机质演化的阶段性三方面因素。

7、非常规天然气包括煤层气、页岩气、天然气水合物和致密砂岩气

8、姥鲛烷（Pr）和植烷（Ph）是叶绿素的植醇侧链在不同氧化还原环境中形成的，因此，Pr/Ph比值是反映原油或烃源岩沉积环境的指标。

9、Ts表18(H)-22,29,30-三降藿烷，Tm表17(H)-22,29,30-三降藿烷，Ts/Tm值随成熟度增加而增

10、随着成熟度的增加，利用m/z191质量色谱图计算的C31藿烷22S/(22S+22R)逐渐增大，直到达到平衡值。

鉴别生物成因天然气的主要标志是在天然气组成上主要是CH413C1轻Pr/Ph是反映烃源岩沉积环境的指标

在同等条件下，最先进入生烃门限的是II型干酪根。

同一成熟度条件下干酪根的H/C原子比值I>II>III型

干酪根分类方法：元素组成分类、显微组成分类、热解特征分类

有机质成烃演化阶段生物甲烷气阶段、石油形成阶段、热烈解甲烷气阶段

组成石油的元素主要是碳和氢，其次是氧、硫、氮。碳、氢元素的含量一般为96%～99%，其中碳占83%~87%，氢占11%～14%

根据原始有机质的母质类型，有机质成因气可分为两类：腐泥型天然气（油型气、腐泥气）、腐殖型天然气（煤型气）

根据热演化程度，有机成因气可分为：生物气、热解气、和裂解气鉴别有机成因天然气的主要方法有：同位素、轻烃组成和生物标志化合物

常用油气源对比参数物理性质参数原油孢粉、含蜡量、含硫量和V/Ni比值、族组成、链烃和环烷烃、基团类、同位素、生物标志化合物、轻烃指标

影响有机质演化的地球化学因素1.微生物的作用2.温度（热应力）的作用3.时间的作用4.压力的作用5.催化剂的作用6.有机质性质的影响。

油气的形成过程或有机质的演化过程大体可分为3个阶段：未熟阶段、成熟阶段和过成熟阶段

油气蚀变主要包括：热蚀变作用（热催化-转化作用）、氧化和生物降解作用、脱沥青作用、水洗作用、硫化作用、重力分异作用等

轻烃地球化学参数的应用主要包括：天然气成因类型的划分、油气成熟度的确定、生物降解作用的判识等

影响原油类型的因素1.原始生油母质的类型和性质2.有机热演化3.储层中的蚀变

油气地球化学是应用化学原理尤其是有机化学的理论和观点来研究地质体中与油气有关的有机质、石油、天然气的化学组成、结构、性质及其演化特征以及时空分布

三、是非判断题，正确的括号内打√，错误的括号内打×，

1、原油和岩石抽提物的族组成是饱和烃、芳烃、胶质和沥青质，原油的密度随胶质和沥青质的含量增加而降低。（×）原油和岩石抽提物的族组成是饱和烃、芳烃、胶质和沥青质，原油的密度随胶质和沥青质的含量增加而增大

2、烃源岩评价主要从有机质母质类型、有机质成岩作用中的演化程度、有机质的沉积环境三个方面来进行。（×）烃源岩评价主要从有机质母质类型、有成岩作用中的演化程度、有机质的丰度三个方面来进行

3、在成熟阶段，腐泥母质生成的天然气中的重烃含量比腐殖母质生成的天然气低。（×）在成熟阶段，腐泥母质生成的天然气中的重烃含量比腐殖母质生成的天然气高

4、不同类型干的原始密度不同，随着干酪根的热演化程度增加，其镜质体反射率Ro降低，密度增大。（×）不同类型干酪根的原始密度不同，随着干酪根的热演化程度增加，其镜质体反射率Ro增大，密度增大

5、在饱和烃气相色谱图中，基线越平，表明色谱图的质量越好；并且，要求姥鲛烷和nC17、植烷和nC18两对峰的分离度小于50%（×）在饱和烃气相色谱图中，基线越平，表明色谱图的质量越好；并且，要求姥鲛烷和nC17、植烷和nC18两对峰的分离度大于50%

1、重排甾烷的形成与成岩作用阶段早期和深成作用阶段的碳酸盐岩存在有关。（×）重排甾烷的形成主要与成岩作用阶段和深成作用阶段的粘土矿物存在有关（或重排甾烷的形成主要与酸性介质环境有关）

2、庚烷值和异庚烷值的大小只与成熟度有关，不受母质类型的影响。（×）庚烷值和异庚烷值的大小不仅与成熟度有关，也受母质类型的影响。

3、氯仿沥青“A”和总烃都是评价烃源岩丰度的常用指标。氯仿沥青“A”是岩石中的不溶有机质；总烃是氯仿沥青“A”族组分中胶质和沥青质之和。（×）氯仿沥青“A”和总烃都是评价烃源岩有机质丰度的常用指标。氯仿沥青“A”是岩石中的可溶有机质；总烃是氯仿沥青“A”族组分中饱和烃和芳香烃之和。

4、Pr/nC17和Ph/nC18这一对参数通常随成熟度的增加而降低，在原油受生物降解不太严重的情况下，随降解程度增加，Pr/nC17和Ph/nC18增加。（√）

5、氧化作用会使原油中轻组分增加，重组分减少。（×）氧化作用会使原油中重组分增加，轻组分减少。

五、简答题（每题4分，共20分）

1、简述影响石油化学组成的主要地质因素

①石油的组成虽然都是以烃类化合物为主的，但是不同盆地或地区的石油的化学组成可以有很大的差异。造成这种差异的原因很多，概括为两大方面：一是成因内在方面的原始有机质的类型和性质，二是外部因素起主要作用的有机质的热演化程度、油气运移和成藏后所经历的次生变化。②以腐泥型有机质来源的原油具有中等分子量(C12～C20)的正构烷烃，以高等植物来源为主的石油多为高蜡型，同时随成熟度增加，石油密度和含硫量降低，轻馏分和烷烃尤其是正构烷烃增加。③随着运移距离的增加，石油中轻组分含量增加，极性的烃类化合物含量降低，胶质、沥青质、卟啉化合物及其它非烃类含量降低。④油气成藏后，石油在储层中的次生变化也会使石油组分发生改变，热成熟作用、气侵或脱沥青作用使石油重组分减少，轻组分增加，油质变

好，密度变小；相反，氧化作用、生物降解作用和水洗作用使石油的重组分即胶质、沥青质组分增加，密度增加。

2、简述湖泊环境的有机质沉积特征①有机质来源具有二元和多方向性②营养型湖的浪基面以下的还原环境是有机质的富集区③湖泊环境差异大，沉积有机质也有较大差异）④营养型淡水湖泊的较深—深湖及前三角洲亚环境沉积富有机质泥岩，可形成碎屑—粘土岩旋回⑤盐湖中富含有机质的油页岩、泥岩可与蒸发岩形成旋回⑥单断式“箕状”断陷不对称盆地，有机质的分布亦呈不对称展布

3、简述油气源对比及其对比参数选择的基本原则？①为避免非成因因素的影响，尽可能选择一些受运移、演化和次生变化影响较小、能直接反映原始有机质特征的化合物或沸点和溶解度相近的化合物的相对浓度比值作为对比参数②选择在演化、运移和次生变化中较稳定的特征化合物，尤其是那些能够直接反映原始有机质特征的化合物作为对比参数。目前生物标志化合物，尤其是其中的甾烷、萜烷已广泛地用于油气源对比。③不同类型的油气采用不同的对比参效，如油-油对比可用C15+烃类的分布形式，而油-凝析油则主要对比其轻烃组分（C1-C10），气—气对比中同位素起着重要作用。④为了减少次生因素的影响，尽量采用有机化合物的分布形式及相对比值⑤单一参数总有其局限性，因此任何对比都应选用多种参数组合进行综合对比，且应考虑地质构造、岩相等多方面资料⑥广泛地采用数理统计方法和计算机应用的成果，科学地定量地研究对比参数之间的相关性⑦样品间的正相关性不一定是样品相关的必要证据，但负相关性却是样品之间缺乏相关性的有力证据。

4、简述油气生成的一般模式油气的形成具有明显的阶段性，可划分为生物甲烷气、石油形成和热裂解甲烷气三个生物甲烷气阶段以低温（一般小于70℃）、低压和微生物生物化学作用为主要特点，有机质未成熟，没有大量转化为烃类，干酪根表现为强烈的去杂原子化，主要产物是水与CO2，此外，干酪根还可裂解形成一些富沥青质与胶质的重烃。对于Ⅱ、Ⅲ型干酪根，能形成一定数量的气态烃，主要形成的烃是甲烷。这是有机质尤其是富含纤维素的有机质为厌氧细菌发酵的产物，在有利的保存条件下也可形成生物气藏。有少量的烃类来自于活生物体，大部分为C15+重烃，具特征结构，为生物标志化合物。（1分）

在生油主带，随着温度持续上升，有机质开始成熟，当达到门限值时，干酪根便在热催化下大量降解形成液态烃及一定量的气体，这是生油的主要阶段，新生的烃具有中到低分子量，没有特征的结构及特殊的分布，它们数量不断增加，逐渐稀释了继承性的生物标志化合物。在凝析油和湿气带，在高温下C-C键断裂更快，剩余的干酪根和己经形成的重烃继续热裂解，轻烃（C1-C8）比例迅速增加，在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值时，这些轻质烃就会发生逆蒸发，反溶解于气态烃中，形成凝析气和更富含气态烃的湿气。根据烃体系相态研究，当气油比超过600～1000m3/t时，主要为凝析油气体系。凝析油和湿气带的镜质组反射率值一般确定为1.3%～2.0％（1分）

经过上述的深成阶段，干酪根上绝大部分可以断裂的侧链和基团基本消失，己不再具有形成长链液态烃的能力。残余的少量烷基链，尤其是己经形成的轻质液态烃在高温下继续裂解形成大量的最稳定的甲烷。干酪根的结构进一步缩聚形成官碳的残余物质。因此，该阶段也称为干气阶段（1分）

5、比较原子比、显微组分、岩石热解分析干酪根类型的优缺点根据原子比分析干酪根类型的优点：采用的是原子比参数，反映干酪根总体的元素组成及其性质，对确定干酪根的类型和生油潜力是有意义的。不足：该分类方法受有机质演化程度的影响，从Van Krevelen图上可看出：各类型干酪根随埋深增加、温度升高而发生演化，其H/C、O/C 原子比逐渐趋于接近，因而在干酪根成熟度较高的情况下用此法分类较困难。另一方面，相同类型干酪根，因受近地表风化的影响，其O/C原子比有较大增加，H/C原子比稍下降（1.5分）

根据显微组分分类的优点：能通过干酪根的形态、颜色、透明度、荧光等特征，直接观察干酪根，确定干酪根的显微组分，具有直观、快速、经济、简单等优点，应用也较广泛，适用于有机质的各个演化阶段。不足：观察到的只是一个样品中干酪根的很少一部分，而具有形态的干酪根，包括一些动、植物微化石和碎屑，如藻、孢子等，又只代表干酪根显微组分的一小部分。完整的微化石很少，大部分为无定形干酪根，没有确定的形态和结构，无法根据光学性质加以鉴定。（1.5分）

根据岩石热解参数分类法具有快速的优点，但也存在明显的不足，主要表现在：S3测不准；随成熟度增高，S2不断降低，导致H/C变低，而且在成熟度高时与应用H/C原子比和O/C原子比划分干酪根类型一样，就区分不开了；Ⅱ和Ⅲ之间的界限太宽。

6、为什么常用镜质体反射率来反映烃源岩的热演化程度？

①在煤的显微组分中，镜质体反射率变化幅度大，规律明显。大多数煤的显微组分以镜质体为主，在测定过程中容易识别，且便于横向对比。②丝质组的反射率在演化过程中变化幅度小，脂质组的反射率变化虽大，但在成油阶段以后不太稳定，因此两者都不宜作鉴定标准③沉积岩中分散的镜质体具有和煤相似的有机分子结构，即以芳香环为核、带有烷基侧链④热成熟过程中侧链裂解作为挥发份析出，芳香稠环缩合度不断加大，形成更加密集的结构单元，从而使透射率降低，反射率增高⑤作为分子

芳构化和缩聚程度标志的镜质体反射率所反映的生油岩经历的时间—古地温史、有机质热演化程度具有不可逆性，因此常用镜质体反射率来反映有机质的热演化程度。（1分）

1、简述不同类型干酪根的成油成气特征。

①不同类型干酪根或生油岩生油门限先后顺序不同，生油主峰的先后顺序是Ⅱ2、Ⅲ、Ⅱ1和I型干酪根②不同类型干酪根的最大产烃率不相同，其中I型＞Ⅱ1型＞Ⅱ2型＞Ⅲ型，I和Ⅱ1型的最大生烃强度位置在生油主峰附近，而Ⅱ2和Ⅲ型的最大生烃强度位置在干气阶段。③不同类型干酪根产物中油气比例不同，其中I 型和Ⅱ1型油多气少，Ⅱ2型和Ⅲ型，气多油少

2、简述影响天然气烃类组分的主要因素。①母质类型（0.5分）主要表现在成熟阶段，腐泥母质生成的天然气比腐植母质的天然气重烃含量高。②成熟作用天然气烃类组成随成熟度而变化，从未成熟～成熟～过成熟，甲烷含量由高～低～高，重烃含量由低～高～低③运移与保存条件甲烷比重烃气的分子量小、结构简单、密度低、被吸附能力弱，因而在天然气运移过程中，甲烷运移会更快和更远，致使一些油气田上部气藏的天然气相对富集甲烷，出现天然气组自下而上甲烷含量逐渐增高、重烃气含量逐渐减少的现象。另一方面，在油气藏的保存过程中，当天然气的扩散作用起到主要作用时，埋藏较浅的扩散影响就越大。④生物降解作用已形成的天然气在细菌作用下，可以发生生物降解，使天然气中甲烷相对富集而成为干气。⑤混合作用在同一地区，存在多种天然气来源时，不同成因、不同组成的天然气沿着各自的运移途径可能聚集在同一构造、同一储集层中，形成多源气藏，致使气藏中天然气的组成变得更为复杂，其中混合比例的大小控制着天然气的组成的变化

3、简述生物标志化合物在油气地球化学研究中的应用。

①由于生标物的特征、稳定的结构而具有独到的溯源意义，被广泛地应用于指示生源输入、母质类型、沉积环境，如反映高等植物输入的标志物中具有奇偶优势的高相对分子量正构烷烃和C29甾烷优势，而水生生物输入的标志物中存在nC15或nC17优势和C27甾烷优势，但没有明显奇偶优势的中等相对分子量正构烷烃，具奇偶优势的正构烷烃和Pr/.Ph低值指示强还原环境，而偏氧化的典型煤系地层沉积的沼泽环境以Pr/.Ph＞3为特征，高者可以＞8。伽马蜡烷的富集则与高盐度沉积环境有关，而重排甾烷的高含量则与酸性环境有关②正是不同生物输入、不同沉积环境、不同岩性、不同时代的生标物具有不同特征，使生标物在油气源对比研究中应用最广，同时也是最为有效、成功的对比指标③由于油气分子在大小、结构和极性等方面的差异，必然导致在运移过程中产生一定的运移分异效应，如远距离聚集的原油中富集三环萜烷，从而为研究油气运移和油气成藏充注方向以及油藏流体非均质性提供了依据④由于不同的生标物对微生物降解具有不同的抵抗力，使得生标物描述原油经历微生物降降过程及程度的最佳指标⑤生物标志化合物在地质演化过程中的一定变化，如构型异构化、重排、芳构化、侧链断裂等，又使得它们成为灵敏的成熟度及沉积速率、热历史评价的指标。如C29甾烷20S/20S+20R和αββ/ααα+αββ随成熟度增加而增大，Ts/Tm一般也随成熟度的增加而增大

4、简述影响沉积有机质丰度的主要因素沉积有机质的聚集受多种因素的控制，但最重要的控制因素是沉积环境条件，主要包括物理因素、化学因素和生物因素三类：①水体环境物理参数对沉积有机质丰度的控制作用,水体环境的物理参数是指沉积物和有机质沉积过程中沉积介质的动态和静态物理性质，包括水流速度、粘土矿物与有机质的絮凝作用、水体深度与浪基面的深度、沉积速度与沉降速度，较深的平静水体环境以及适宜的沉积速度和沉降速度对有机质的保存有利②水体环境的化学参数对沉积有机质丰度的控制作用水体环境的化学参数包括氧化还原电位（Eh值）、酸碱度（PH值）、盐度和温度，对沉积有机质最重要的是氧化—还原条件，氧化环境不利于有机质的保存③水体环境的生物参数对沉积有机质丰度的控制作用主要表现在：提供有机质和沉积物来源；改变沉积环境；加速沉积过程；消耗、改造有机质。

5、简述油藏中原油的次生变化类型及其结果①热成熟作用石油的形成与聚集是有机质化学稳定性与埋藏条件下地层温度、压力不断平衡的产物。当油气藏埋藏到了一定深度时，石油就会发生热成熟作用或裂解作用，向分子结构稳定、自由能降低的方向继续演化，形成该温度、压力条件下稳定的混合物，最后形成轻组分和一些剩余物，石油中各类烃的转化规律是：链烃中碳链断裂形成低分子量烃，异构烷烃脱去侧链形成正构烷烃；芳香烃的裂解产物是低分子量的芳烃、烷烃和高度聚合的高碳物质；环烷烃一方面开环加氢形成链烃，多环断裂为单环、双环，另一方面脱氢形成芳香烃。因此在热成熟作用下，原油的品质将逐渐变好②生物降解作用和水洗作用油气成藏后，区域构造大幅度抬升可使油气藏产生生物降解作用和水洗作用。一般认为原油生物降解作用是发生在含氧环境的埋藏较浅的储集层中。凡是接近地表的储集层和在相对低的温度下有大气淡水进入的储集层时常会发生生物降解作用。不同强度的生物降解作用和不同的持续时间，使原油表现出不同的变化程度。好氧和厌氧生物降解作用的结果，可造成正构烷烃、少量支链烷烃、低环环烷烃及芳香烃组分部分或全部地消失。生物降解作用可使原油组分发生改变，向重质方向变化。油气藏的水洗作用是指地下水把溶解的分子氧和微生物带入油藏并运移到油水界面附近，在这种条件下，好氧的生物处于优势地位，但同时油气藏中极性分子不断溶解在地下水中被带走。由于烃类的溶解度

不同，使水选择性地吸收某些烃，也改变原油的组成。厌氧生物降解作用是某些细菌靠还原硫酸盐取得氧，使原油发生降解作用。水洗作用往往与生物降解作用相伴生。水洗作用同样使原油的密度和粘度升高，并导致轻烃特别是轻芳烃的选择性除去，因为低分子量的芳烃化合物在水中比相同碳数的饱和烃更容易溶解。

③氧化作用（1分）石油的氧化作用是由构造抬升或保存受到破坏、圈闭开启以及地下水活跃引起的。有时石油甚至可以通过断层通道直接运移到地表面被氧化。石油的氧化作用可分为游离氧和由硫酸盐等含氧化合物中结合氧的氧化作用，但游离氧作用的范围是有限的，对石油成分影响较大的是结合氧的氧化作用。地下水中或围岩中的硫酸盐，在硫酸盐还原菌的作用下会将烃类直接氧化成CO2和H20。这种氧化作用的结果都是将环烷烃氧化成环烷酸、醇；芳香烃氧化成酚、芳香酸；烷烃氧化成酮、酸、醇等，使石油中胶质、沥青质组分增加，石油质量变差。④气侵或脱沥青作用在油气藏过程中或多期次成藏时，当大量气态烃（特别是湿气或凝析气）注入时，使原油中沥青质、胶质分离出来，称为脱沥青作用。气侵或脱沥青作用是油藏中普遍发生的一种次生变化作用。这在中等或重质原油中是一种自然存在的过程。在自然条件下，大量气体在深成作用过程中形成或二次运移从外部注入先期形成的油藏时（天然气与油可能是同源的，也可能是异源的），就会发生脱沥青作用。这将使石油中高分子量的组分发生沉淀，形成沥青质沥青，而使油藏中的液态烃变得更轻。因此使油藏中的油产生相分异，一方面形成轻质油藏或凝析气藏，另一方面也会产生沥青沉淀，使储层受到伤害，也可形成稠油油藏，从而影响到油气的开发

总之，石油的组成复杂，受多种因素影响。不同类型的有机质是造成石油组成千差万别的内因，有机质的热演化和石油形成的次生变化则是组成变化的重要外因，尤其是石油形成后的次生变化大大改变了它们的性质和组成。热成熟作用、气侵或脱沥青作用使石油这组分减少，轻组分增加，油质变好，密度变小；相反的是氧化作用、生物降解作用和水洗作用使石油的重组分即胶质、沥青质组分增加，密度增加

6、简述影响油气生成的主要因素。①温度是油气生成的主要控制因素（1.5分）

干酪根作为一种结构复杂的缩合物，从化学动力学角度来看，是由一些能量不同的键组合而成的聚合物。干酪根生成油气的过程并不是一个简单的裂解反应，而是由一系列平行和连续的反应组成，但从总体过程来看，尤其是成熟的干酪根生成油气的过程，可以近似为具一级反应特征的热裂解反应，反应速率与温度和活化能的关系适合阿仑尼乌斯方程，因此，由于不同类型干酪根具有不同的键组合，裂解反应需要不同的活化能，因而不同类型干酪根的生油门限不同。②温度和时间具有综合效应（在石油生成过程中，时间和温度存在着补偿关系，因此门限温度不仅取决于古地温，还取决于烃源岩的地质时代即该温度下的时间间隔。当干酪根类型相同时，烃源岩时代越新，门限温度就越高，反之，烃源岩层越老，其门限温度就越低。但干酪根在成烃过程中，时间和温度的作用并不完全相当，温度对有机质的热演化起主导作用，反应速率与温度成指数关系，与时间成线性关系。也就是说，温度增加10℃，时间需增加一倍才是等效的。在温度和时间的综合效应下，有利于生成并保存油气的盆地是年轻的热盆地和古老的冷盆地。相反，年轻的冷盆地中有机质难以达到生油门限值，不能转化为油气，古老的热盆地则会使己形成的烃类破坏。③压力作用（0.5分）压力升高对生油岩中的干酪根的热解有阻滞作用，且在相同温度下增加反应压力，实验样品的镜煤反射率降低，导致凝析油烷烃峰态趋向于正常油峰态变化④矿物基质的影响（0.5分）矿物基质对油气生成的影响主要表现在两个方面：催化和吸附作用。实验表明，蒙脱石对不同类型干酪根热解所起的催化作用强度不同。

六、综合题（每题10分，共20分）

①白云岩样品中三环萜含量较丰富，Ts/Tm接近1，五环三萜中以C30藿烷为主峰，有较高含量的奥利烷，升藿烷系列中22S含量较22R含量高，表现为C31＞C32＞C33＞C34＞C35，γ-蜡烷含量较低。（3分）

②泥质灰岩样品中三环萜含量较低，Ts/Tm远小于1，五环三萜中仍以C30藿烷为主峰，但存在莫烷系列化合物，升藿烷系列中22R含量高于22S，且表现为C32＞C31＞C33＞C34＞C35，γ-蜡烷含量较高。（3分）③引起两个样品差异的可能原因是母质来源和成熟度的不同，白云岩样品中可溶沥青可能来源于成熟的白垩纪以后的烃源岩。泥质灰岩样品中可溶沥青可能来源于未成熟的烃源岩。（4分）

2、下表中为3个天然气样品的天然气组分和碳同位素分析数据。图中的1、2、3气藏的天然气对应于表中的样品号，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J为岩层代号，其中I、F为烃源岩，I烃源岩为海相沉积，F

烃源岩为湖沼相沉积。试根据所给资料：（1）综合判断下列3个天然气样品的成因类型和烃源岩，并说明判别依据；（2）确定其母质成熟度，并说明判别方法与依据。（注：煤型气δ13C1=14.12logRo-34.39；油型气δ13C1=15.8logRo-42.20）

①根据天然气碳同位素组成，δ13C1＜δ13C2，三个样品均属有机成因天然气，其中1号样品δ13C2=-26.34‰，2号样品δ13C2=-25.13‰，均重于-27.5‰，属煤型气。3号样品δ13C2=-35.84‰，轻于-30‰，属油型气。（3分）

②根据煤型气甲烷碳同位素与镜质体反射率的关系：δ13C1

=14.12lgRo -34.39计算01和02天然气样品烃源岩的成熟度Ro分别为：0.91%、1.06%，由此判断，烃源岩处于生油气高峰期；根据天然气组成，1样品C1含量为93.81%，C2+含量为3.56%，干燥系数C1/C1+为0.9634，具有湿气的特征，2样品C1含量为88.97%，C2+含量为5.62%，干燥系数C1/C1+为0.9406，仍具有湿气的特征。仍表明该天然气烃源岩的热演化程度不高，以生成凝析油气和湿气为主。通过计算表明：1号样品干燥系数较2号样品高，但其成熟度较低，结合地质剖面特征，推测可能与天然气运移过程中的地质色层作用有关。（1气藏可能是2气藏的天然气再分配所形成的次生气藏）。根据油型气甲烷碳同位素与镜质体反射率的关系：δ13C1 =15.80lgRo-42.2计算3天然气样品烃源岩的成熟度Ro为：1.56%，由此判断，烃源岩处于高成熟演化阶段；根据天然气组成，3样品C1含量为84.02%，C2+含量为9.21%，干燥系数C1/C1+为0.9012，具有湿气特征，海相腐泥型烃源岩在高成熟演化阶段以生成湿气和凝析油气为主。（4分）③根据纵向上烃源岩的发育分布特征，F地层发育湖沼相沉积的烃源岩，I地层发育海相沉积的烃源岩。通常湖沼相以发育煤系烃源岩为主，而海相以发育腐泥型烃源岩，结合剖面上气藏的位置，可以判断1和2天然气来源于F地层中的湖沼相烃源岩，3天然气来源于I地层中的海相沉积烃源岩。

（3

1、以下两图为产自不同地区的两个原油全烃气相色谱图。

（1）请分别在图上标明正构烷烃的主峰碳、nC17、nC18及Pr和Ph（2）分别计算Pr/Ph，并确定原油烃源岩可能的沉积环境；（3）描述两个图谱之间的差异，并说明引起差异的可能原因。

①正确标出两个图中正构

烷烃的主峰碳、nC17、nC18

及Pr和Ph。②计算出

Pr/Ph并确定出烃源岩的

可能沉积环境③A样品中

正构烷烃主峰碳后移，重

烃和支链烷烃含量较高，

Pr/Ph小于1，Pr/nC17 、

Ph/nC18大于1，B样品中

正构烷烃主峰碳前移，轻组分含量高，Pr/Ph大于1，Pr/nC17 、Ph/nC18小于1。④两个样品之间的差异可能是烃源岩的沉积环境不同，且A样品遭受了轻微的生物降解作用。

①样品1、2的δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4，为有机成因气。

②样品1的δ13C2>-27.5‰，故为煤型气，母质类型为腐殖型干酪根

（Ⅱ2、Ⅲ型）。C1=95.96%>80%，δ13C1=-32.78‰，处于-46 ‰～-30 ‰的范围内。样品为热解气，折算Ro=1.30%，证实干酪根处于热演化成熟晚期阶段。在该演化阶段多以成气为主，可能伴生轻质油气，特别是凝析

油气。（4分）

③样品2的δ13C2<-30‰，为油型气，C1=75.06%，δ13C1=-41.44‰，

母质类型为腐泥型干酪根（Ⅰ、Ⅱ1型）。折算Ro为1.12%，有机质处于演化生油高峰期。在该演化阶段，干酪根以成油为主，成气为辅，天然

气油田伴生气，重烃含量高。（4分）