油气成因理论
生油理论的发展
从十八世纪七十年代以来，对油气成因的认识基本上分为无机成油和有机成油学说两大学派。
（一）无机成因说１、碳化说：1876年俄国化学家门捷列夫：石油是地下深处的金属碳化物与下渗的水相互作用所生成。
生成的石油蒸气在冲向地壳的过程中冷凝形成油气藏。
３FemCn+4mH2O——mFe3O4+C3nH3m ２、宇宙说：1889年俄国索柯洛夫：碳氢化合物是宇宙所固有的，在地球处于熔融阶段时即已存在于气圈之中了，以后地球冷却被吸附凝结在地壳上部形成油气藏。
３、岩浆说：苏联库德梁采夫(1949,10)，在纪念宇宙说六十周年时突然由有机说的观点转变为无机说，认为地球深处的岩浆中，含有C、H，还有O、N、S及石油中其他灰分元素。
在6000℃—12000℃下，C、H可形成甲基，到3000—4000℃可形成次甲基，随着温度降低，可形成甲基，最后形成甲烷，甲炔基可聚合形成各种烃，在温度、压力适合时形成石油。
其证据是：岩浆岩、变质岩中相继发现油气藏，二）有机成因说１、十八世纪中叶，罗蒙诺夫提出“石油是煤在地下高温蒸馏的产物——蒸馏说２、二十世纪初，发现石油中有卟啉化合物，石油有旋光性——有机说盛行“植物说”、“动物说”、混合说、脂肪说、碳水化合物说、蛋白质说３、“混成说”（1932年古勃金）：含有各种类型的分散有机质的淤泥，在成岩早期产生分散状态的石油，在压实过程中和水一起进入储层形成油气藏。
——早期有机成因说４、早期有机论（P.V.Smith，1952—1954）：石油是有机质在沉积（埋藏成岩）早期生成的，是许多海相生物遗传下来的天然烃的混合物。
５、晚期成油说（P.H.Abelson，1963）：石油是由沉积岩中占有机质７０－９０％的不溶部分（干酪根）经过一定的埋藏演化，在成岩作用晚期，经热解产生的。
——干酪根热解成油说６、液态窗（Pusey，1973）：液态烃分布规律，主要分布66.5～148.9℃地温间，高于此温度大部分为凝析气田、气田、干气田；低于此温度则为生物成因气。
油气无机成因论概述
油气无机成因论概述中国石油大学（华东）谭丽娟2.1 油气无机成因论概述19世纪70年代以来两大成因学派：无机起源、有机起源根本分歧：对成烃母质的认识。
油气无机成因说：石油及天然气是由无机物转化而来的。
泛宇宙说和地球深部的无机合成说2.2.1 泛宇宙说包含烃类在内的有机化合物是在宇宙天体的无机演化过程中形成的，地球在形成时就包含有机物。
证据：陨石和行星中发现有机化合物；地球火山喷气和幔源岩浆岩中存在有机包裹体。
宇宙说、岩浆说、地幔脱气说1）宇宙说1889年，俄国В.Д.索柯洛夫•碳氢化合物是宇宙间固有的。
证据对太阳系中的木星、土星、天王星和海王星等行星的气圈以及彗星的尾部等天体光谱分析发现有甲烷;发现烃类化合物可由 Fischer-Tropsch 反应合成。
2）岩浆说 • 石油的形成与基性岩浆冷却时碳氢化合物的合成有关。
证据：岩浆岩、变质岩中相继发现油气藏；基性岩浆中发现天然气。
石油地质学家 库德梁采夫 （前苏联，1949） 碳 氢 氧 氮 硫 高温高压 CH 、CH 2、CH 3 聚合反应加氢作用 各种碳氢化合物3）地幔脱气说——深源气T.Gold（1993）•地球深部存在大量在地球形成时就已有的甲烷及其它非烃气体。
在地球演化过程中，这些气体从地球深部被加热而通过深大断裂等通道或伴随火山活动释放出来并向上运移，部分保存在地壳和上地幔中，形成天然气藏；部分逸散到大气圈中。
证据：火山岩气藏；超深井钻探发现非生物成因气。
2.2.2 地球深部的无机合成说油气是在地球深处，由于高温、高压和催化剂的作用下由H2O、CO2、H2等简单无机物反应形成的。
碳化物说、费-托地质合成说、高温生成说、橄榄石蛇纹石化生油说1）碳化物说1876年俄国化学家门捷列夫（Д．И．Менелеевд）•地下深处有重金属碳化物(碳化铁等)与水作用可产生烃类。
3Fe m C n+4mH2O→mFe3O4+C3n H8m 证据：当时大多数地表油气显示和油田都分布在山脊附近。
3第三章油气成因理论及生成模式1
CO+3H2CH4+H2O CO2+4H2CH4+2H2O 3）同其他天体一样，地球上形成的碳氢化合物后来为岩浆所吸收； 4）当岩浆进一步冷却和凝缩时，包含在其中的碳氢化合物就沿断裂 或裂隙分离出来。
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油气田开发基础
第三章 油气成因理论及油气生成模式
§1、油气成因理论 §2、油气生成的物质基础 §3、油气生成的外在条件 §4、油气生成模式
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油气田开发基础
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油气田开发基础
§1 油气成因理论
石油和天然气的成因问题，是石油地质学界的主要研究对象之一，也 是自然科学领域中争论最激烈的一个重大研究课题。多年来，这一问题 一直吸引着国内外地质学家、生物化学家和地球化学家。
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油气田开发基础
§2 油气生成的物质基础
1)脂类
动物和低等植物脂类含量高，是生成液态烃的主 要成分。如动植物的脂肪_动物的皮下组织_植物的孢 子、种子及果实-细菌和藻类-高等植物的角质、孢粉 等都含有丰富的脂类。
2)蛋白质
在生物细胞中，除水外，80%以上的物质为蛋白 质，约占动物干重的50%。
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油气田开发基础
§1 油气成因理论
2、宇宙说：由俄国学者В．Д．索可洛夫于1889年10月3日
在莫斯科自然科学研究者协会年会上首次提出。 宇宙说主张：在地球呈熔融状态时，碳氢化合物就包含在它
的气圈中；随地球冷凝，碳氢化合物被冷凝岩浆吸收，最后凝结 于地壳中而成石油。宇宙说的基本论点为：
1）在天体中碳和氢的储量很大，因此同样可以假设这些元素在地球 上也很丰富；
油气成因和烃源岩课件
CONTENTS
• 油气成因 • 烃源岩 • 油气勘探 • 油气开发 • 油气储运
01
油气成因
油气形成的过程
有机物质形成阶段
在沉积环境中，有机物质（如 动植物遗体）通过沉积和埋藏
过程逐渐形成。
生物降解和热解阶段
随着埋深的增加，有机物质在 缺氧的环境下经过生物降解和 热解作用转化为油、气和干酪 根等。
05
油气储运
油气的储存方式
地下储存
利用地下岩层孔隙和洞穴 储存油气，优点是安全性 高、容量大，缺点是开采 成本高。
地面储存
利用储罐、储气库等地面 设施储存油气，优点是便 于管理和监控，缺点是容 量相对较小。
海上储存
利用海上平台或浮式储油 装置储存油气，优点是容 量大、灵活性高，缺点是 技术难度大、风险较高。
腐殖型等）和丰度对油气的生成
具有决定性作用。
温度和压力
温度和压力是影响有机质热解和 油气形成的动力学因素。 03
时间
04 油气形成需要足够的时间，使有 机质经过充分的转化和油气生成 。
油气形成的机理
生物降解作用
在缺氧环境下，微生物通过降解有机 质释放出甲烷等气体。
热解作用
随着温度升高，有机质中不稳定的组 分热解形成轻质油和气体。
0 开发与生产 4在证实油气藏存在后，进行开
发方案设计和生产工作。
油气勘探的实践
案例分析
介绍国内外成功的油气勘探案例，分析其 成功的原因和技术手段。
实践操作
通过模拟实验和实地考察，让学生亲自动 手进行油气勘探实践操作。
经验总结
总结油气勘探实践中的经验教训，提高学 生对油气勘探的认识和理解。
油气成因理论认识
关于油气成因的认识xx9回顾众说纷纭的石油成因争论，主要体现为有机起源与无机起源两大派别的对垒。
19世纪中叶，随着采油事业的兴起，石油成因广泛引起了学者们的兴趣。
进入20世纪，由于在石油中找到了生物起源的直接证据，即卟啉和旋光性，其核心即石油起源于生物物质，自此有机起源学说一直占据主导地位，并一直指导我们的勘探事业至今，在此理论的指导下，人们也确实找到了成千上万的大大小小的油气田。
油气成因争论的核心是起源物质和油气生成过程。
因此，油气成因学说历来是无机起源和有机起源两大学派对垒。
而在有机学派中，又分为早期成油说和晚期成油说两种。
一、油气无机成因说19世纪中叶，近代石油工业的兴起，引起了许多学者对油气成因研究的兴趣。
因而各种无机起源学说应运而生，其中最完整、最有影响的是1876年著名俄国化学家Менделеев提出的碳化物说。
他认为把石油起源同煤相联系的提法与实际观察到的油田剖面有矛盾，而在当时已有许多实验可由无机合成途径产生烃类，于是他提出石油是地下深处炽热的重金属碳化物与沿裂缝下渗的水相互作用而生成。
如：3FemCn＋4mH2O → mFe3O4+C3nH8m所生成的石油蒸气在涌向地壳过程中冷凝在多孔岩层中，当条件适宜时就可形成油气藏。
1889年另一无机学派的典型代表Соколов提出了宇宙说，他依据对太阳系中的木星、土星、天王星和海王星等行星的气圈中以及彗星的尾部等天体光谱分析发现有甲烷，以及烃类化台物可由Fischer-Tropsch反应无机合成：nCO+2nH2→（-CH2）n+nH2OСоколов认为碳氢化台物是宇宙中固有的，在地球尚处于熔融状态时即已存在于大气圈中，后随着地球的冷却收缩，被凝结于地壳上部，并沿裂隙分离出来，当有孔隙性地层和其上被非渗透层覆盖时则可聚集成油气藏。
1904年Coste把石油起源与火山活动相联系又提出了火山说。
1．有机成因的不足1．在中亚的红色地层中找到了石油以后，前苏联的石油地质专家就提出：红色泥岩也能生油。
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。
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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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。