第2章现代油气成油理论.ppt
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1、第二章 油气生成,现代油气生成理论认为: 保存在沉积物中的有机质在不断埋深的过程中, 在细菌、温度等因素的作用下,经历未成熟、成熟和过成熟等阶段,陆续转化成石油和天然气。,第1节 生成油气的原始物质,一、沉积有机质及其来源,原始来源:活的有机体及其在生命活动中的代谢产物(分泌物、 排泄物)。,水生低等生物(尤其是藻类),陆生高等植物,浮游动物和高等动物对沉积有机质的贡献相对很小,沉积有机质:随无机质点一道沉积并保存下来的生物残留物质,生物体的组成(干重%),( 据Hunt, 1996 ),天然有机物质的平均化学组成(重量%),( 据Hunt, 1996 ),各类有机物质的 C/N+S+O 原子
2、比:,碳水化合物 1:1 蛋白质 3:1 脂类 10:1,保存下来的生物有机质平均仅为其原始产量的0.8%左右,氧化分解,生化分解,生物吞食,有机质的沉积,海洋盆地中有机体的产量,第1节 生成油气的原始物质,二、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。,具有较高生物产率的环境: 浅海 ( 生物死亡,营养原地再循环;河流带入陆源营养),海水上涌区,不同环境有机碳的产率,海水上涌造成高的生物产率,全球现代沉积碳的分布,第1节 生成油气的原始物质,二、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
3、、掠食生物、 水化学性质等。,具有较高生物产率的环境: 浅海 ( 生物死亡,营养原地再循环;河流带入陆源营养),海水上涌区,保存条件,控制因素包括: 氧化作用强度、有机质的类型、沉积物的堆积速度,第1节 生成油气的原始物质,缺氧带(Anoxic zone):溶解氧含量 0.2 mL/L (仅厌氧菌能存活),充氧带(Oxic zone): 溶解氧含量 0.5 mL/L (喜氧菌),密度分层,乏氧的底水,滞水盆地 (湖泊),黑色、还原的沉积物,微还原至氧化的沉积物,氧化的沉积物 棕褐至白色,大陆架,大陆坡,大陆隆,米,最低含氧层,海水最低含氧层,大陆架,大陆坡,大陆隆,米,弱还原至氧化的沉积物,黑
4、色、还原的沉积物,扩展的最低含氧层,O2,最低含氧层的扩展,(大洋乏氧事件,K2、J3、D3),密度分层,表层水流入或流出,乏氧的水,浅障壁盆地 (水深200m),富含有机质的沉积物,缺氧,充氧,充氧,缺氧或乏氧,障壁,深障壁盆地 (障壁与最低含氧层交切),水中溶解O2的含量,高,中,低,上涌,高水流量,低水流量,深障壁盆地 (障壁位于最低含氧层之下),沉积速度(厘米/千年),沉积速度与有机质含量的关系,第1节 生成油气的原始物质,二、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。,具有较高生物产率的环境: 浅海 ( 生物死亡,营
5、养原地再循环;河流带入陆源营养),海水上涌区,保存条件,控制因素包括: 氧化作用强度、有机质的类型、沉积物的堆积速度,稀释作用,沉积物堆积速度(米/百万年),过快速堆积造成的“稀释作用”,三、沉积有机质中的干酪根,(一)干酪根(Kerogen) Kerogen:泛指现代沉积物和古代沉积岩中不溶于一般有机溶剂的沉积有机质。,常温常压下不溶于有机溶剂的固体有机质,但在热解或加氢分解产生烃类物质。 Hunt(1979):沉积岩中所有不溶于非氧化性的酸、碱和非极性溶剂的分散有机质。 岩石中可溶于有机溶剂的部分称沥青(bitumen)。,(二)元素组成,C为主,H、O次之,少量S、N等。 C:H:O:N
6、77:7:11:2,成分结构复杂的高分子聚合物。,占沉积有机质的80-90%。 细软粉末,暗棕到黑色。,干酪根是地球上有机质分布最广泛的形式,是煤和液态石油的1,000倍和非储集岩岩石中分散天然沥青的50倍(Hunt,1972;Tissot Welte,1978)。 干酪根是最主要的原始成烃物质,但并非原始成烃物质的全部。应该说形成油气的原始物质是沉积有机质,而不仅是干酪根。,(三)结构 复杂,环状结构,三维网状系统,由多个核被桥键和官能团连接而成。,(四)类型 1 光学分类 透射光下:藻质、无定形、草质、木质、煤质 反射光下:腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组 2 化学分类 由C H O含量组成
7、不同,可分为三类:,型干酪根:单细胞藻类(海藻)残体组成,富含脂类化合物,H/C高,O/C低,含大量脂肪族烃结构(链式结构为主),少环芳烃和含氧官能团,生成液态石油潜力大,油页岩属此类。典型腐泥质类型(sapropelic)。最大转化率 80。,型干酪根:源于富木质素和碳水化合物的高等陆源植物碎屑形成的,H/C低,O/C高,多环芳香烃结构为主,生油潜力小,天然气的主要母质。典型腐殖质类型(humic)。最大转化率 30。,型干酪根:介于、之间,过渡性,来源于海洋飘浮植物及浮游动物,具多环饱和烃结构。生油气潜能介于二者之间。类脂型(liptimitic)。,我国陆相盆地统计 (王铁冠): 型干酪
8、根占22.9%, 型干酪根占48.5%,型干酪根占28.6%。,第二节 促使有机质向油气转化的因素,沉积有机质向油气演化的过程是有机质不断的去氧、加氢、富集碳的过程。,细菌、温度、时间、催化剂、放射性。,(一)细菌 包括: 喜氧细菌 通氧细菌 厌氧细菌 在隔氧条件下,有机质的大分子被分解,O N S被分离,使C H富集有机化合物分解、聚合稳定干酪根,伴有部分甲烷、CO2、H2,H2S 在早期阶段作用显著。,第二节 促使有机质向油气转化的因素,(二)温度与时间,埋藏加大,地温增高,沉积有机质热分解石油(最有效、最持久的作用因素) 1 作用机理 两个实验: (1)页岩中的不溶有机质(干酪根)-加热
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