石油地质-第二章-石油成因
石油地质学-2

• 碳循环
–烃类是自然界碳循环中的一个过渡阶段,碳在自然 界是不稳定的,除非是石墨或无机的碳酸盐岩。 –地壳中总含碳量:91019kg 火成岩中:1.3 1019kg –水圈、生物圈:5 1019kg –沉积物、沉积岩中: 2.7 1019kg,其中80%是碳酸 盐岩中的C –总的有机C:1.2 1019kg,其中 –沉积岩中: 1.1 1019kg –煤+泥岩:15 1015kg –储集层中的石油:1 1015kg
气体水合物的结构
水-水:氢键 (hydrogen bond) 水分子“笼子 (cavity)”
外观为类冰晶体 非化学计量的 包合物 (clathrate)
气体分子:CH4, C2H4, C2H6, C3H8, Ne, Ar, Kr, Xe, N2, H2S, CO2,
天然气水合物的主要赋存状态
干酪根的类型
• 有机质的分类: 腐泥质:脂肪族有机质在乏氧条件下分解和聚合作 用的产物,来自海洋或湖泊环境水下淤泥中的孢子及浮游 类生物,可以形成石油、油页岩、藻煤和烛煤。腐泥质干 酪根是生油的主要有机质类型,主要为I型。
腐殖质:泥炭形成的产物,来自有氧条件下沼泽环境 下的陆生植物,可以形成天然气和腐质煤。腐殖质干酪根 是生气的主要有机质类型,主要为III型。如:煤成气
二、生物化学气
生物化学气大量形成的条件可归纳如下: 1.拥有丰富的原始有机质,这是产生大量甲烷的物质基础。 2.严格的缺游离氧、缺硫酸盐环境,这是厌氧的甲烷菌群繁 殖的必要条件。 3.地温低于75℃,甲烷菌才能大量繁殖,且随温度升高甲烷 产率增多;但当温度超过75℃时,甲烷菌大量死亡,不利 于甲烷气的生成。 4. 最适合甲烷菌繁殖的PH值为6.5-7.5,中性为宜;否则甲烷 菌难以繁殖乃至中毒,停止发酵。 生物化学气的化学成分是以甲烷为主,如:沼气。
石油地质学-2. 油气组成和性质

2)运动粘度:
动力粘度与密度之比称运动粘度 单位为㎡/s,二次方米/每秒,其常用Vt表示
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3)相对粘度:
又称思氏粘度,是在思氏粘度计中200ml原 油与20℃时同体积的蒸馏水流出时间的比,用Et 表示。
实验室测定的Et,通过置换算表,获得运动 粘度,运动粘度与密度之积即得动力粘度。
含硫量
V/Ni
δ13C
海相石油
陆相石油
25-70%
60-90%
25-60%
10-20%
陆相石油大于海相石油含蜡量。普遍大于5%。
一般海相石油大于陆相石油的含硫量,
>1
<1
>-27‰
<-29‰
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第二节 天然气的组成与性质
一、天然气的概念和产出类型
石油天然气地质学中所研究 的主要是狭义的天然气
>0.90 称为重质石油 <0.90 称为轻质石油 世界平均比重的原油,1吨按7.3桶计算。
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3.石油的粘度
粘度值代表石油流动时分子之间 相对运动所引起的内摩擦力大小。
粘度又分为:动力粘度 运动粘度 相对粘度
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1)动力粘度(绝对粘度):
单位为帕斯卡·秒(Pa·s)。它表示1牛顿力作用下, 两个液层面积各为1平方米,相距1米,彼此间相对移动 速度为1米/S 时,液体流动所产生的阻力。
吸附
轻馏分
烃用
物
类硅
原 蒸馏
油
用 乙
可+
溶胶 的质
胶、 有 机 溶
石油成因的学说

主要有无机成因和有机成因学说。
多数学者认为石油主要是有机成因的。
生油岩按照有机成因学说,大量的微体生物遗骸与泥砂或碳酸质沉淀物埋藏在地下,经过长时期的物理化学作用,形成富含有机质的岩石,其中的生物遗骸转化为石油。
这种岩石称为生油岩。
储集层能够储存和渗滤油气的岩层,它必须具有储存空间(孔隙性)和储存空间一定的连通性(渗透性)。
储集层中可以阻止油气向前继续运移,并在其中贮存聚集起来的一种场所,称为圈闭或储油气圈闭。
油气藏圈闭内储集了相当多的油气,就称为油气藏。
油气田在地质意义上,油气田是一定(连续)的产油面积内各油气藏的总称。
该产油面积是受单一的或多种的地质因素控制的地质单位。
油气聚集带油气聚集带是油气聚集条件相似的、位置邻近的一系列油气藏或油气田的总和。
它具有明确的地质边界区,形成年产原油430万吨和天然气3.8亿立方米生产能力。
含油气盆地在地质历史上某一时期的沉降区,接受同一时期的沉积物,有统一边界,其中可形成并储集油气的地质单元,称做含油气盆地。
生油门限生油岩在地质历史中随着埋藏在地下的深度加大,受到的压力和温度增加,其中的有机质逐步转变成油或气。
当生油岩的埋藏到达大量生成石油的深度(也是与深度相应温度)时,叫进入生油门限。
油气地质储量及其分级油气地质储量就是油气在地下油藏或油田中的蕴藏量,油以重量(吨)为计量单位,气以体积(立方米)为计量单位。
地质储量按控制程度及精确性由低到高分为预测储量、控制储量和探明储量三级。
地处豫西南的南阳盆地,矿区横跨南阳、驻马店、平顶山三地市,分布在新野、唐河等8县境内。
已累计找到14个油田,探明石油地质储量1.7亿吨及含油面积117.9平方公里。
1995年年产原油192万吨。
油(气)按储量可分按最终可采储量值可分成4种:特大油(气)田:石油最终可采储量大于7亿吨(50亿桶)的油田。
天然气可按1137米3气=1吨原油折算。
大型油(气)田:石油最终可采储量0.7~7亿吨(5~50亿桶)的油(气)田。
石油地质学第二章石油天然气成因

Ⅱ型干酪根
Ⅲ型干酪根
我国陆相盆地统计 (王铁冠): Ⅰ型干酪根占22.9%, Ⅱ型干酪根占 48.5%,Ⅲ型干酪根占28.6%。
B.大陆环境
湖泊(lacustrine)中,深水湖相--半深水湖相是陆相盆地中油气生成最
有利的地区。特别是近海深水湖盆更是最有利的生油坳陷。 1 汇聚周围河流带来的大量有机质,增加湖泊营养和有机质数量;
2 有一定深度的稳定水体,提供水生生物繁殖发育条件(浮游生物和藻类 繁盛)。 如我国陆相沉积盆地:准噶尔盆地(晚二叠世)、陕甘宁盆地(晚三叠 世)、松辽盆地(早白垩世)、渤海湾盆地(早第三纪)、柴达木盆地 (早第三纪) 四、古气候条件 温暖潮湿的气候有利于生物繁殖和发育,是油气生成的有利外界条件之一。
石油地质学
第二章
10
滞水盆地 (湖泊)
密度分层
乏氧的底水
石油地质学
第二章
11
浅障壁盆地 (水深>~200m)
表层水流入或流出
乏氧的水 密度分层
石油地质学
第二章
12
沉积速度与有机质含量的关系
石油地质学
第二章
13
第二节
生成油气的原始物质
(三)影响沉积物有机质丰度的主要因素
• 生物产率 控制因素包括: 营养供给、光照强度、温度、掠食生物、 水化学性质等。
第二章
问题:
现代油气成因理论
1.油气成因学派?
2.何谓沉积有机质?其数量主要取决于哪些因素? 3.何谓干酪根?如何对干酪根进行分类?生烃潜力如何?
石油是怎么形成的成因是什么

石油是怎么形成的成因是什么石油是一种粘稠的、深褐色液体,由不同的碳氢化合物混合组成,对于石油的形成你想了解吗?想要了解的话,一起和店铺来看看石油形成的一样吧!石油的形成原因传统认为,石油是从古代动物的尸体变化而来。
想而易见,石油是不可再生的能源。
不过,根据美国于2003年的一项研究,有不少枯干的油井在经过一段时间的弃置以后,仍然可以生产石油。
所以,石油可能并非生物生成的矿物,而是碳氢化合物在地球内部经过放射线作用之后的产物。
生物成油理论大多数地质学家认为石油像煤和天然气一样,是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。
按照这个理论,石油是由史前的海洋动物和藻类尸体变化形成的(陆上的植物则一般形成煤。
)经过漫长的地质年代这些有机物与淤泥混合,被埋在厚厚的沉积岩下。
在地下的高温和高压下它们逐渐转化,首先形成腊状的油页岩,后来退化成液态和气态的碳氢化合物。
由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻,它们向上渗透到附近的岩层中,直到渗透到上面紧密无法渗透的、本身则多空的岩层中。
这样聚集到一起的石油形成油田。
通过钻井和泵取人们可以从油田中获得石油。
地质学家将石油形成的温度范围称为“油窗”。
温度太低石油无法形成,温度太高则会形成天然气。
虽然石油形成的深度在世界各地不同,但是“典型”的深度为四至六千米。
由于石油形成后还会渗透到其它岩层中去,因此实际的油田可能要浅得多。
因此形成油田需要三个条件:丰富的源岩,渗透通道和一个可以聚集石油的岩层构造。
非生物成油理论非生物成油的理论天文学家托马斯·戈尔德在俄罗斯石油地质学家尼古莱·库德里亚夫切夫(Nikolai Kudryavtsev)的理论基础上发展的。
这个理论认为在地壳内已经有许多碳,有些这些碳自然地以碳氢化合物的形式存在。
碳氢化合物比岩石空隙中的水轻,因此沿岩石缝隙向上渗透。
石油中的生物标志物是由居住在岩石中的、喜热的微生物导致的,与石油本身无关。
在地质学家中,这个理论只有少数人支持。
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。
石油成因

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。
Petroleum Chemistry
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变成了沉积岩,含有分散有机 质的沉积岩称为生油岩。 除了浅海外,内陆湖泊也有丰富的有机残体,并具备还原条件,是良 好的生油区 。
2、干酪根裂解成油阶段(成熟阶段)
当有机质埋藏深度达1500~2500米时,温度升高至60~180℃,干酪根 便在热催化作用下大量裂解形成液态烃以及一定量的气体,这一阶段被称
之为生油的主要阶段。
Petroleum Chemistry
这一阶段生成的石油,按其组成可分为: 低成熟原油:非烃组分较多,重质烃比例高,生物标志物多,密度较大 。 成熟原油:形成更多的轻质烃,非烃组分大大减少,密度较低。
石油中生物标志物的存在是石油有机成因的有力证据。
石油的元素组成与有机物质或有机矿物质相近似,而与无机物相差甚远。
Petroleum Chemistry
天然石油普遍具有旋光性,非晶体的旋光性与物质分子的碳原子不对称
结构有关,而只有从生物界才能获得这种物质。 各种生物通过热降解均可得到或多或少的烃类。
腐殖物质:来源于高等植物,以酚结构 为主,脂肪结构较少。 氨基酸 糖、酚 脂肪酸 缩聚
腐泥物质:来源于水生生物,富含脂链 、脂环、肽链。
溶于NaOH水溶液的腐植酸
腐殖(泥)物质
不溶于NaOH水溶液的胡敏素
Petroleum Chemistry
随着埋藏深度的增加,最终完全转化成胡敏素,与周围矿物质络合,稳 定保存下来,它们就是干酪根的前身物。随着埋藏深度的进一步增加,胡
第二章石油成因理论

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,争论的焦点转为石油是成 岩早 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,斯密特在现代沉积 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 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、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, 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 石油的主要生成期,但不排除早期转换所做的准备。
第二章
石油、天然气的成因与生油岩
第一节 油气成因理论
第二节 生成油气的物质基础
第三节 有机质向油气转化的地质环境及动力条件
第四节 有机质的演化与成烃模式
第五节 天然气成因类型及特征
第六节 生油层研究与油源对比
本章提要
油气成因问题是石油地质学的三大核心(油气成因、 油气藏形成、油气分布规律)问题之一,是研究油气 藏形成及分布规律的基础。本章在阐述油气无机生成 与有机生成两大学派的发展概况及新进展后,系统阐 述了现代油气成因理论: 1. 油气生成的物质基础 2. 油气生成的地质环境及动力条件 3. 有机质演化阶段及成烃模式 4. 天然气的成因类型及其识别 5. 生油层地质—地球化学研究与油气源对比
第二节 生成油气的物质基础
II 型 : H/C 原 子 比 大 约 在 0.3 ~ 1.4 之 间 , O/C 原 子 比 在 0.2~0.02之间。富含不同长度的脂肪族链及饱和环烷烃,也含有 多环芳香烃及杂原子官能团。主要来源于海相浮游植物及浮游动物, 如分散状存在,是生成大量油气的原始物质。 III型:H/C为1.0~0.3,O/C原子比在0.4~0.02之间。主要含 多环芳香烃及含氧官能团,还有一些脂肪族链被联接在多环网格结 构上。主要来源于高等植物,它们被河流带入海、湖成三角洲或大 陆边缘环境中。该类干酪根生油潜力较小,但在深部可以成为生气 的来源。 我国主要含油气盆地泥岩干酪跟以II型为主,I、III型为辅。 掌握要点:各种类型干酪根的原始物质、沉积环境及产物。
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2.晚期成油学说 本世纪60年代以后,一些学者研究表明现代沉积中的烃和古代
岩石中的烃在分布和化学结构上有着本质上的差别。岩石、原油中 烃的含量比生物沉积中烃的含量高很多,岩石、原油中高碳数烃具 明显奇数碳优势消失的特征;而生物沉积中高碳数正烷烃则存在明 显的奇数碳优势。因此,认为石油是有机质在成岩作用的晚期生成 的。
处于熔融状态时,气圈中就存有碳氢化合物,后来随着地球的冷却, 而被吸附并凝结在地壳的上部,在沿着裂缝溢向地表的过程中,便 可以形成油气藏。
3.岩浆说(库德梁采夫-20世纪50~70年代) 地壳深处的岩浆中,存在碳、氢、氧、硫及石油中的其它灰分元 素 。 在 温 度 高 达 6000 ~ 12000°C 中 , 碳 和 氢 形 成 甲 炔 基 ; 在 3000~4000°C时,可形成亚甲基;温度依次降低,可分别形成甲 基化合物和甲烷。同时,一氧化碳与氢可直接合成烃类化合物。当 地球深处的高温岩浆(基性岩浆)离开岩浆源侵入到地壳以致于喷 出地表的过程中,岩浆的温度逐渐降低,上述化学反应依次发生, 在温度和压力适宜的地带,生成石油烃类。但并不否认石油在运移 的过程中可以掺入一些生物成因化合物的可能性。
二.石油的有机成因说 有机学说的最早提出人是18世纪苏联的罗蒙诺索夫,他认为石油 是煤在地下经受高温蒸馏的产物。到19世纪,有机学派提出了一些 新的方案,如以低等动物为主的动物说和以藻类为主的植物说。也 有人主张石油与煤同源于高等植物,只是沉积环境不同而已。但具 有生命力的是动植物混成说,19世纪初波东尼认为动植物都是成油
一.石油的无机成因学说
石油的有机成因说盛行于19世纪中叶,较为有代表性的学说有三 个:
1.碳化说(门捷列夫的学说影响最大-19世纪中期) 石油是在地下深处的重金属碳化物与下渗的水相互作用所形成的, 经化学反应生成的蒸汽在冲向地壳的过程中冷凝在地层孔隙里,在 有一上覆的非渗透层遮挡时,可集中形成油气藏。 2.宇宙成因说(索柯洛夫-19世纪晚期) 某些天体中发现有碳氢化合物,它们是宇宙中所固有的,在地球
第二章 石油、天然气的成因与生油岩
第一节 概述 第二节 生油的原始物质 第三节 有机质向油气转化的地质环境和作用因素 第四节 有机质的演化和油气生成的阶段性 第五节 生油岩
第一节 概述
石油成因问题是石油地质学中研究的重要问题之一,对待这个 问题的研究已争论了一个世纪,其原因主要有四个:
1.石油是可以流动的物体,产出地点非同生成地点。 2.石油是成分复杂的有机化合物,对外界途径的变化较为敏感, 它的不同组份可能有不同的生成经历。 3.对石油与原始母质之间的过渡形式缺乏明确的认识。 4.解决石油成因问题涉及广泛的地质学科和化学学科。
产生石油。在这一学说之后,人们又注意到有利于生油的生物化学 组份,1932年前苏联的古勃金认为,各种生物化学组份都可参与生 油。它们来自海洋的动植物残体,也可以是从陆地携带入的生物分 解产物,含有这些有机物质的淤泥,就是将来生成石油的母质。母 岩在早期由于细菌作用而产生分散态石油,晚期由于负荷加大,将 油水一起挤入多孔的地层中,而油水按比重分开,形成了油藏和气 藏。本世纪的50~60年代,有人提出了原生说,认为石油起源于生 物体中固有的烃类。据估计海洋植物每年可以产生12×106t烃,如 有0.01%被并存下来,一亿年即可满足世界石油储量。但生物体中 的原生烃含量太少,更难以富集,不宜作为生油的主要原料。当时, 斯密特在现代沉积物中发现了烃类,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 获得了诺贝尔奖金。但是,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、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,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石油的主要生成期,但不排除早期转换所做的
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,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石油的主要生成期,但不排除早期转换所做的 准备。
沉积物中的有机质在成岩作用的过程中,逐渐地转化成为可溶有 机溶剂中的沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根两大部分。60年代后 期,一些前苏联学者倾向于把沥青视为生成石油的直接源泉。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。
准备。 沉积物中的有机质在成岩作用的过程中,逐渐地转化成为可溶有
机溶剂中的沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根两大部分。60年代后 期,一些前苏联学者倾向于把沥青视为生成石油的直接源泉。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。
关于生油相的问题,在本世纪40年代后,我国老一代石油地质 工作者潘钟祥、黄汲青等力排众议,以中国油田的实例,雄辩地论 证了陆相生油的现实性。从此,使唯海相生油论发生了动摇。目前, 已很少有人反对陆相生油了。但还有一种错误的倾向,认为陆相环 境是腐植有机质堆积,海相环境是腐泥型有机质堆积。 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期还 是成岩晚期生成的。本世纪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 获得了诺贝尔奖金。但是,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.
早期成油说与晚期成油说理论 1.早期成油说 认为石油烃类是沉积岩中分散有机质在成岩作用早期转变而成 的,是沉积物中的烃和经过初步生物化学改造的烃简单聚集而成的, 这些烃的聚集所需热力动力条件微弱,时间也不是很长。该学说的 证据Байду номын сангаас现代沉积物中发现了烃,C14分析这些烃与现代沉积同时生成, 主要论点是生油过程是生物体中烃类物质的聚集和分离。