【正文】 石油工業(yè)發(fā)展早期 ， 從純化學角度出 發(fā) ， 認為石油是無機成因的 。 通過大量研究 ， 晚期成油說得到大部分人的擁護 。 實際上 ， 油氣生成不能脫離周圍地質條件 ， 爭論的焦點是原始物質和轉化條件等問題 。 ?油氣生成的地質環(huán)境； ?特別鑒別烴源巖常用地球化學指標及評價 。 第一節(jié) 油氣石油成因理論發(fā)展概況 石油 、 天然氣成因 ， 作為找油 、 找氣工作 的基礎 ， 具有很重要的指導意義 。 油氣成因基本歸為無機和有機兩大不同派別 。 目前 ， 特別是我國 ， 基本是以有機成因晚期成油學說觀點進行石油地質學研究和勘探開發(fā)的 。 大致可歸為兩類： ?地深成因說 ， 認為烴類形成于地球深處； ?宇宙成因說 ， 認為烴類早在地球形成的宇 宙階段即已形成 。 油組成復雜性之間關系 。 干餾說 （ 羅蒙諾索夫 ， 1763)煤在地下受熱 、 干鎦生烴 。 五十年代 ， ， 取得了寶貴成果 ， 證實為有機質生成油 、 氣 。 因此 ， 提出某些細菌是有機質 加氫去羧基轉變?yōu)轭愂偷拿浇?(這一過程 ， 只 能在埋藏不深的成巖作用早期進行 )。 有機質從沉積作用完結 ， 從埋藏不深 、 溫度不高的成巖作用早期開始向石油轉化 。 隨著先進手段引進 ， 發(fā)現(xiàn)早期成油說 在許多問題上解釋遇到困難： (致命的弱點 ) ， 幾乎都不晚于 上新世； 別 ， 相反與現(xiàn)代生物更為接近； ， 而 石油中正烷烴奇 、 偶數(shù)碳原子差不多相等； 中豐富的多； ， 且四 、 五 、 六環(huán)的環(huán)烷烴居多 ， 而石油中則以單雙環(huán) 、 環(huán)烷烴為主； ， 酐酪根含量顯著降 低 、 MAB抽提物也有一定降低 ， 而烴類大 量增加 ， 說明兩者是有聯(lián)系的； 海相生物 12～ ‰ 陸生植物 ～ ‰ ； 海相抽提物 ～ ‰ 陸相抽提物 ～ ‰ ； 海相原油 ～ ‰ 陸相原油 ～ ‰ ； 由此可見 ， 石油并非成巖早期形成 ， 而是在成巖過程中 ， 經(jīng)過一系列改造而逐 步轉化形成的 。 （ 今后講課主要據(jù)此觀點討論油氣生成及勘探 ） 第二節(jié) 生成油氣的物質基礎 有機說的 核心是認為石油起源于生物物質 ， 通過沉積作用保留下來 ， 再轉化成油氣 。 動 、 植物體內都含有碳水化合物 ， 實驗證 明 ， 碳水化合物被氫還原后可得到烴類 。 有機質豐度不均衡分布 影響因素 ： (1)生物產率 (淺海區(qū) 、 大陸區(qū)濕熱帶高 )； (2)原始有機質保存條件 （ 氧化 、 還原 )； (3)沉積 、 沉降速度 （ 沉積 、 沉降較快且穩(wěn) 定有利有機質保存 ） ； (4)沉積物的粒度 （ 粒度越細吸附有機質微 粒越多 ） 。 沉積物有機質包括： ① 有機質 不溶于有機溶劑 的殘余 ； ② 有機質 不溶于堿性溶液 的殘余； 以上 二者合稱為酐酪根 。 結構上 為一種帶有各種烷基取 代基及其它官能團的結構單元 ， 通過橋鍵 (主要是 C、 O或肽鍵 )結合而成的 三維分子 。 ?以陸源植物為主要母源的酐酪根和近岸 淺水 較氧化環(huán)境形成的酐酪根相對貧氫 、 氮而富氧 。 Ⅱ 型 ， H/C較高 ， ～ ； O/C較低 ， 一般 ～ ；熱失重 5080%； 生烴潛力 ～ ；含大量中等長度脂 族鏈化合物和脂環(huán)化合物 ， 生烴潛力較高； 其生油 、 生氣能力取決于靠近 Ⅰ 、 Ⅲ 型的 程度而異 ；來源于浮游生物和微生物的混 合有機質 。 (2)根據(jù)原始有機質分類： ① 腐泥型 (Ⅰ )； ② 腐植腐泥型 (Ⅱ 1)； ③ 腐泥腐植型 (Ⅱ 2)； ④ 腐植型； ⑤ 殘余惰質型 。 1．菌解無定形體 A， 大慶， K， 干酪根 2．菌解無定形體 A， 樣品同 1，反射熒光 3．菌解無定形體 B， 茂名， N， 干酪根，透射光 4．菌解無定形體 B， 樣品同 3，反射熒光 5． 菌解無定形體 c， 依蘭， E， 干酪根，透射光 6．菌解無定形體 C， 樣品同 5，反射熒光 7． 菌解無定形體 D， 遼河， E， 干酪根，透射光 8． 菌解無定形體 D， 樣品同 8，反射熒光 9． 藻類無定形體，樺甸， E， 干酪根，透射光 10．藻類無定形體，樣品同 9，反射熒光 11． 粒狀無定形體，百色， N， 干酪根，透射光 12． 粒狀無定形體，樣品同 11， 反射熒光 13． 腐殖無定形體，南寧， N， 干酪根，透射光 14． 腐殖無定形體，樣品同 13，反射熒光 15． 降解無定形體，大慶， K， 干酪根，透射光 16． 惰質無定形體及共生的非常細小的腐殖碎屑， 百色， N， 干酪根，透射光 17．菌解無定形體 B強烈的正熒光變化，遼河， E， 干酪根，反射熒光 18． 富含苗解無定形體 B的礦物瀝青基質強烈的正 熒光變化，茂名， N， 油頁巖，反射熒光 (4)按煤巖系組分劃分 (反射光 )： ① 殼質組 呈暗灰色 、 低突起 ， 相對富氫 ； ② 鏡質組 呈灰 —白色 ， 無或微突起 ， 相對富氧 ； ③ 惰性組 呈白 —亮黃色 ， 較高突起 ， 相對富碳 。 (三 )古氣候條件 二 、 物理化學條件 沉積有機質的演化成烴作用早期主要 是生物化學作用過程 ， 而晚期酐酪根熱演 化成烴主要是物理化學作用過程 。 液態(tài)窗口 ：普西 (Pusey， 1973)提出 “ 液態(tài)烴 類 —石油 “ 存在的溫度范圍 (℃ ℃ )， 溫度低 ， 不利于生成大量石油；溫度太高 ， 石油進一步裂解成氣態(tài)烴 。 即在任何瞬間 ，反應速度僅與當時該物質所存在的濃度有關 。 方程如下： K=K0eE/RT (3) K— 反應速率數(shù) ， K0— 頻率因子 ， E— 活化能 ， T— 絕對溫度 (K)， R— 氣體常數(shù) 將 InCo/C=Kt， K=1/t*In（ Co/C） 代入 (2)聯(lián)立 得 K0 ③ 溫度和時間可以互補； 地層年齡越老 ， 石油形成溫度可越低；地層年齡越年輕 ， 生油門限溫度越高 。1/T常數(shù) 令方程右邊常數(shù)為 b， E/R為 a， 有 Int=a 1/Tb 取 a=6942， b=(統(tǒng)計得出 )， 得： logt=3014 1/ (康南公式 ) （ 只適用于連續(xù)沉積且為勻速沉積盆地 ） 1． 巴西亞馬遜盆地； 2 法國巴黎盆地； 3．法國阿奎特因盆地； 4．西非阿尤思地區(qū)； 5．喀麥隆杜阿拉盆地； 6．新西蘭塔拉納基盆地； 7．法國卡馬格盆地； 8．新西蘭塔拉納基盆地； 9．美國洛杉磯盆地門； o． 美國文圖拉盆地； 11．法國阿奎特因盆地； （ TTI） 在烴源巖的熱演化成烴過程中 ， 有機質的 許多物理性質和化學性質被改變 。 用積分公式寫出： TTI=∫K0e E/RT) △ t2+… +(K0 ③ 確定油氣生成的時間 通過計算來確定各生油層生油開始 結束的時間 (也可在圖上找出對應的層位 )，進而找出對應地層時代 (圖 )。 ：在有 、 無游離氧的條件下均能 生存 。 與此同時 (或稍后 )， 這些有機物又相 互作用 ， 并進一步分解 、 聚合 ， 形成更為 穩(wěn)定的分散有機質 —— 酐酪根 。 ?生油巖中大量存在粘土礦物 (蒙脫石 )便是 很好的催化劑； ?水的存在可顯著降低粘土的催化活力； ?純碳酸鹽巖通常認為沒有催化活動； ?泥灰?guī)r含有相當?shù)恼惩临|點 ， 但不如頁 巖的催化效果好； ?酵素是動 、 植物和微生物產生的一種高 分子膠體物質 ， 可起催化作用 。 ?壓力 ， 一般認為高壓對有機質成熟和成烴作用有阻礙 ， 但與溫度相比 ， 是次要的 。 (二 )產物及組成 Ⅰ 型 ， 以生油為主 ， 依次為油 → 凝析油 、 濕氣； Ⅱ 型 ， 以生氣為主 ， 少量為油和凝析油； 據(jù)統(tǒng)計： Ⅰ 型 ， /噸生油巖； Ⅱ 型 ， /噸生油巖； Ⅲ 型 ， /噸生油巖； (三 )門限溫度 Ⅰ 型 ， 脂肪族結構為主雜原子鍵少 ， 活化能值 (70 4184J/mol)較高 ， 門限溫度較高 ， 且在高溫 下反應速度迅速增長 ， 生烴量很快上升到峰值 。 （ 但據(jù)黃弟藩研究 ) ： EⅢ =(2030) 4184J/mol EⅡ =(3045) 4184J/mol EⅠ =(4560) 4184J/mol 總之 ， 不同類型酐酪根的門限溫度不同 。 以上實驗及模式表明： MAB抽提物是 干酪根向油氣轉化的中間產物 。 第四節(jié) 有機質演化與成烴模式 一 、 有機質向油氣轉化的階段及成烴模式 有機質演化進程不同 ， 所得到的烴類 產物也不同 ， 目前按石油地質條件主要劃 分出以下幾個階段 (模式 )： (一 )成巖作用階段 (未成熟 、 生物化學改造階段 ) 深度 ：埋藏較淺 ， 最大不超過 1500m； 溫度 ：一般小于 60℃ ； 煤化作用階段 ：泥炭 、 褐煤階段； Ro： 一般小于 %； 主要作用 (反應 )：生物化物作用細菌 、 水解； 產物 ：生物體被分解轉化為結構復雜的聚合物； 生成少量烴類 ， 主要生成揮發(fā)性物質 (CO CH NH、 H2S、 H2O等 )； 生成的烴類以甲烷為主 ， 缺少重烴 (C3—C14） ； 生成的高分子正烷烴 ， 具有奇碳優(yōu)勢； 環(huán)烷烴中四環(huán) 、 五環(huán)的較多； 芳烴中 ， 低分子芳烴缺乏； 相當于中成巖早期 ， 未成熟一半成熟階段； 本階段晚期 ， 液態(tài)烴開始大量生成 ， 但向 烴類轉化的程度很低 ， 數(shù)量少 。 在后期較高溫度下 ， 熱裂解發(fā)生 ， 液態(tài) 烴急劇減少 ， 輕烴迅速增加 。 由此 ， 大部分烴類是在成熟階段 ， 主要由熱 力作用生成 ， 尤以 60150℃ 地溫最為有利 。 低熟油氣 ：指非晚期成油說熱降解成因的各類低 溫早期的非常規(guī)油 (氣 )或指那些成熟門限深度以 上的沉積有機質生成的油 (氣 )。 (2)可溶有機質貢獻生烴的可能性 沉積物中的 可溶有機質 ， 從埋藏開始 ， 在還原 條件下存在著以脫羧為特征的成烴轉化作用 ， 這一過程 不需要很高的熱力條件 。 研究認為：它反映由低熟油生烴機制向常規(guī)成 熟油氣生烴機制的轉折 。 ? 樹脂體早期生烴機理 ? 木栓質體早期生烴機理 ? 細菌改造陸源有機質早期生烴機理 ? 生物類脂物早期生烴機理 ? 富硫大分子早期降解生烴機理 ?5種低熟油成因機理中 ， 木栓質體和樹脂體生 烴機理和模式 主要對成熟度較低的煤系地層具 有實際意義 ?其余三種早期生烴機理和模式 ， 分別適用于 淡水 、 咸水和鹽湖相 湖盆沉積環(huán)境； ?富硫大分子早期生烴機理可能不限于陸相鹽 湖沉積 ， 海相瀉湖條件下也可適用 。 (1)煤烴源巖類型 ① 腐殖煤 （ 腐殖煤 ， 殘殖煤 ） 由高等植物中較抗地表地質營力侵蝕破壞的 殼質組富集而成 ， 含量一般都在 5060%以上 。 %時 ， 有機碳 %， R。 三 、 油頁巖 油頁巖又稱油母頁巖 ， 油頁巖由碎屑 物質和豐富的有機質組成 。 組成油頁巖的礦物多種多樣 ， 主要由粘土礦物 組成者 ， 屬真正的 (油 )頁巖 。 油頁巖酐酪根的化學組成變化范圍很大 ， 但氫含量總的來說較高 。 此 外