【正文】 的成因可能大致相同。3. Treibs （ 1933 ） ： 卟啉化合物 的發(fā)現(xiàn)和證實 —— 石油有機成因重要依據(jù) 。 到了二十世紀八十年代，人們通過有機巖石學(xué)與地球化學(xué)相結(jié)合的方法和實驗?zāi)M對煤成油問題進行了深入的理論探討，提出了煤系地層有機質(zhì)生烴機理和演化模式?？沙擅?、氣、芳烴。 脂類中的萜和異戊間二稀化合物、固醇、色素等則可能是環(huán)烷烴、芳香烴和異構(gòu)烷烴的母體。 蛋白質(zhì)是生物體中氮的主要載體。 脂類對油氣的貢獻當(dāng)居首位。 （二）沉積物（巖）中的沉積有機質(zhì) 隨無機質(zhì)點一起沉積并保存下來的那部分 生物有機質(zhì) ，稱 沉積有機質(zhì) ，又叫 地質(zhì)有機質(zhì) 。 干酪根是在成巖作用后期形成的。片狀體直徑＜ 10 A 176。 巖石中的干酪根是生成油氣的基本源泉 。 H/C和 O/C原子比介于上述二類之間，屬混合型或過渡型干酪根。 生油潛能 ： 藻質(zhì) 無定形絮質(zhì) 草質(zhì) 木質(zhì) 煤質(zhì) 依次減小 干酪根類型的各種劃分及其地質(zhì)含義 類型 劃分依據(jù) 腐 泥 成 分 腐 植 成 分 按煤巖學(xué) （反射光） 殼 質(zhì) 組 鏡 質(zhì) 組 惰 性 組 按孢粉學(xué) （透射光） 絮 質(zhì) 藻 質(zhì) 草 質(zhì) 木 質(zhì) 煤 質(zhì) 按 H/C和O/C原子比 Ⅰ 、 Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 按化合物 脂 肪 族 含芳香脂肪 族 含脂肪芳香 族 芳 香 族 物質(zhì)來源 海洋、湖泊 陸地 陸地 陸地、再沉 積 成礦意義 石油、油頁巖、腐泥煤 油、氣 氣、腐植煤 無油、痕量 氣 5 干酪根的顯微組成 組 分 亞 組 分 無定形 — 絮狀，團粒狀，薄膜狀有機質(zhì) 腐泥組 藻質(zhì)體 孢粉體 — 孢子、花粉、菌孢 樹脂體 角質(zhì)體 木栓質(zhì)體 殼質(zhì)組 表皮體 結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體 鏡質(zhì)組 無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體 惰質(zhì)組 絲質(zhì)體 以透射光為基礎(chǔ)的干酪根顯微組分分類 各顯微組分的來源及生油潛力 絲 炭化的木質(zhì)纖維 ， 來源于 森林火 災(zāi)、再沉積有機質(zhì)，相對富 O 惰質(zhì)組 植物的結(jié)構(gòu)和無結(jié)構(gòu)木質(zhì)纖維 ，來 自高等植物 鏡質(zhì)組 陸生植物的孢子、花粉、角質(zhì)層、 樹脂、蠟和木栓層等 ，相對富 H 殼質(zhì)組 ↓ 反 射 率 增 高 ↓ ↓ 生 油 潛 力 降 低 ↓ 藻類和其它 低等 水生生物及細菌。原始有機質(zhì)的堆積、保存和轉(zhuǎn)化過程必須在還原條件下進行，而還原環(huán)境的形成及其持續(xù)時間的長短受當(dāng)時的地質(zhì)及能源條件所制約 油氣生成的地質(zhì)環(huán)境 要生成大量的油氣 ， 必須有足夠的生物有機質(zhì) ， 這就要求必須要有利于生物的大量生長和繁殖的環(huán)境 。 首先需要 水體中有大量水生生物的繁殖 ，以作為有機質(zhì)供給之源泉； 豐富的有機質(zhì)堆積和保存是油氣生成的重要前提，這就需要相對寧靜的沉積水體 和 較為穩(wěn)定的還原環(huán)境 。 總之，地質(zhì)歷史中的 前三角洲 、 瀉湖 、 海灣 及其它帶有 封閉性質(zhì)的坳陷區(qū) ，是最有利的海域古地理環(huán)境。 物理化學(xué)條件 有機質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化是一個熱降解過程 ， 溫度是最有效和最持久的作用因素 ； 溫度不足可用延長反應(yīng)時間來彌補。 門限溫度的高低主要與有機質(zhì)受熱持續(xù)時間或地質(zhì)時代有關(guān)，此外還與有機質(zhì)類型和催化作用有關(guān)。 否則，或沒有達到成熟階段，或已達破壞階段，對油氣勘探均不利。主要： 成巖早期② 無機鹽類 ： 最主要的是 粘土礦物 。主要放射性元素有鈾、釷和鉀。細菌和催化劑都是在特定階段作用顯著，加速有機質(zhì)降解生油、生氣；放射性作用則可不斷提供游離氫的來源； 只有溫度與時間在油氣生成全過程中都有著重要作用。 沉積有機質(zhì)乏氧生物化學(xué)降解Ro=%60180 Ro=%%180250 250375揮發(fā)物干酪根未熟低熟 石油熱催化濕氣大量石油 殘余干酪根熱裂解濕氣凝析氣干酪根 殘渣熱變質(zhì)干氣次石墨生物化學(xué)生氣階段成巖作用階段熱催化生油氣階段 熱裂解生凝析氣階段后生作用階段深部高溫生氣階段變生作用階段生油門限生油窗1060 CCCCRo %Ro? 1. 埋深 ： 0 1000 米177。 三、熱裂解生凝析氣階段 ? 1. 深度： 4000 ～ 6000 米；? 2. 溫度： 1800 ～ 250 ℃? 3. 演化階段： 后生作用后期碳化作用瘦煤 貧煤階段有機質(zhì)高成熟時期? 4. 作用因素： 石油熱裂解、熱焦化? 5. 演化過程及其產(chǎn)物? 6. 烴類組成的特征碳原子數(shù)環(huán)數(shù) 碳原子數(shù)15 25 35 0 2 4 6 13 2030 33液態(tài)烴急劇減少 ； 低分子正烷烴劇增，主要產(chǎn)物是甲烷及其氣態(tài)同系物。? 相當(dāng)于干酪根生烴模式的未成熟 （ Ro ? % ）和低成熟（ Ro= % ） 階段。? 腐殖煤的主要顯微組分 為 鏡質(zhì)組 ，可含有相當(dāng)數(shù)量的 殼質(zhì)組 ，腐泥組和惰質(zhì)組含量較低。 無機成因 有機成因 腐泥型 腐殖型 宇宙氣 幔源氣 巖漿巖氣 變質(zhì)巖氣 無機鹽類分解氣 熱解氣 裂解氣 熱解氣 裂解氣 油型氣 煤型氣 一、成因類型 第五節(jié) 天然氣的成因及特征 二、生物化學(xué)氣形成特點 生物化學(xué)成因氣：是有機質(zhì)在還原環(huán)境下，由微生物降解、發(fā)酵和合成作用形成的，以甲烷為主的天然氣。 陸相環(huán)境 中， 淡水湖泊 鹽度低，缺少硫酸鹽類礦物，腐植型和混合型有機質(zhì)易被分解成 H CO2，有利于甲烷菌繁殖。 溫度對于甲烷生成數(shù)量的影響 (據(jù) amp。 注 意 區(qū) 分三者之間的差異 煤化過程及煤氣發(fā)生率 煤型氣的 原始有機質(zhì) ，主要來自各種門類的植物遺體，以陸生高等植物為主，低等植物為輔。 成 煤 作 用 煤 階 成氣階段 相應(yīng) RO值（ %） 泥炭化作用 泥 炭 第一階段 ＜ 煤 化 作 用 成巖作用 年青褐煤 年老褐煤 第二階段 ＞ — 變 質(zhì) 作 用 長 焰 煤 氣 煤 第三階段 ＞ — 肥 煤 焦 煤 瘦 煤 貧 煤 第四階段 ＞ 腐植型有機質(zhì)成煤過程中成氣階段的劃分及相應(yīng)的煤階、 Ro值簡表 煤系有機質(zhì)在成煤演化過程中不同煤階生成的天然氣成分和數(shù)量皆有所不同 煤的模擬生氣 (據(jù) ,1974) 可以將煤化作用階段劃分為 三個主要生氣期 。 煤氣發(fā)生率與有機質(zhì)組分的性質(zhì)和豐度、煤階等因素有關(guān)。 目前一般認為，無機成因氣主要是來自地幔源的巖漿和變質(zhì)作用以及由此引起的無機礦物質(zhì)熱分解作用所形成，有時可能發(fā)現(xiàn)由地表水滲入地殼深處而形成的大氣成因氣。 一、生油層研究 （一）地質(zhì)研究 （二）地球化學(xué)研究 （一）地質(zhì)研究 包括 生油層的巖性、巖相及厚度研究。 （二）生油巖的地球化學(xué)研究 主要的地球 化學(xué)指標 有機質(zhì)的豐度 有機質(zhì)的類型 有機質(zhì)成熟度 在一個沉積盆地中只有具有有效的生油巖才能形成油氣聚集。 （ 2）氯仿瀝青“ A”和總烴含量 氯仿瀝青“ A”—— 是指巖石中可抽提有機質(zhì)的含量 總烴 —— 包括瀝青“ A”中飽和烴和芳香烴組分含量的總和。 高溫?zé)峤饪墒共粨]發(fā)的高分子聚合物（如生油巖中的干酪根）加熱裂解為揮發(fā)性產(chǎn)物（烴類等），巖樣熱解所得到的游離烴（ S1）裂解烴（ S2）之和，即 熱解總烴產(chǎn)率 。 其程度可用有機質(zhì)的某些物理性質(zhì)和化學(xué)組成的變化特點來判斷，并劃分有機質(zhì)演化階段。 ② 熱變指數(shù) 熱變指數(shù) —— 是一種在顯微鏡下通過透射光觀測到的由熱引起的孢粉、藻類等顏色變化的標度。 在顯微鏡透射光下，孢子、花粉及其它微化石結(jié)構(gòu)，隨成熟作用增強而顯示不同顏色。 （ 1）干酪根的演化特征 ① 鏡質(zhì)組反射率 鏡質(zhì)組 —— 是一組富氧的顯微組分，由同泥炭 成因有關(guān)的腐殖質(zhì)組成（被鏈絞合的縮合芳環(huán) 束），具有鏡煤的特征。 巖樣熱解分析的記錄和應(yīng)用 (Espitalie等， 1974) 據(jù)（ S1+S2）的生油巖劃分標準 標準 等級 好的 中等 差的 S1+S2 （ kg烴 /t巖石） ＞ 6 2 — 6 ＜ 2 ( 據(jù) Tissot,1978) 熱解總烴產(chǎn)率 與其它有機質(zhì)豐度標志一致，而且還揭示了不同類型生油巖的生油潛力。 氯仿抽提物由飽和烴、芳烴、非烴和瀝青質(zhì)組成。 有機質(zhì)的豐度 巖石中有足夠數(shù)量的有機質(zhì)是形成油氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，是決定巖石生烴能力的主要因素。 常見的生油層： 粘土巖類 和 碳酸鹽巖類 粘土巖類生油層 主要包括 泥巖、頁巖、粘土 等，是在一定深度的穩(wěn)定水體中形成的。 （ 1）化學(xué)組成上常見少量到微量烯烴，且氫、氮、二氧化碳、一氧化碳及氦氣含量較高。 3 煤型氣的化學(xué)組成 煤化過程的不同階段，形成的產(chǎn)物組成不同。 煤化中期 （大致由氣煤至肥煤階）生氣量銳減， CO2和甲烷產(chǎn)量逐漸降至最低，重?zé)N產(chǎn)量最高。 植物主要有機組分的元素組成 有機組分 元素組成（重量 %） C H O S N 碳水化合物 44 6 50 木質(zhì)素 63 5 有機質(zhì)是形成煤型氣的基礎(chǔ) 煤化過程 植物遺體大量堆積在沼澤、內(nèi)陸淺水湖盆及海盆邊緣后 ① 幾乎沒有礦物質(zhì)參加，在氧氣有限進入的條件下，隨著埋深的增加，經(jīng)泥炭化、煤化作用，可演變成不同煤階的煤； ② 如果這些植物遺體呈分散狀態(tài)伴隨礦物質(zhì)一起沉積下來，隨著埋深的增加，經(jīng)成巖作用就可形成腐殖型干酪根。 3. 1 形成機理 進一步劃分為：石油伴生氣、凝析油伴生氣 裂解干氣 有機質(zhì)成烴及演化條件的模式圖 圖中 Ro值代表成油有機質(zhì)各演化階段的一般值 有機質(zhì)在熱力作用下天然熱降解成烴過程 干酪根（成油）在熱演化過程中自身結(jié)構(gòu)、 H/C原子比值 變化與成烴關(guān)系圖示 (據(jù) Hunt,1979) 伴隨成烴過程，一方面釋放或生成低碳數(shù)的液態(tài)烴和氣態(tài)烴；另一方面干酪根內(nèi)部的芳環(huán)不斷縮合（或聚合）成較大的分子， H/C比值不斷下降，直至最后喪失成烴（氣）能力。但由于埋藏太淺，保存條件差，大部散失或被氧化， 不易形成規(guī)模較大的生物成因氣藏 。 形 成 條 件 富含有機質(zhì)的敞開海沉積物中微生物代謝作用 的生化環(huán)境剖面圖 (據(jù) Rice amp。? 正烷烴 ：高碳數(shù)組成含量高，正烷烴分布曲線特征與一般的陸源石油相似。1. 低熟油含義 （ Im mat ure o il ）? 各種顯微組分的熱穩(wěn)定性與生烴活化能不同，生烴時間和生烴潛力不同。 有機質(zhì)演化進入高成熟時期；地溫超過了液態(tài)烴類物質(zhì) 的臨界溫度，除干酪根繼續(xù)斷開雜原子官能團和側(cè)鏈， 生成少量水、二氧化碳和氮外，主要反應(yīng)是 大量 CC鏈 斷裂，液態(tài)烴急劇減少 ， 石油發(fā)生熱裂解、熱焦化。 從生物有機質(zhì) 干酪根形成過程示意圖 二、熱催化生油氣階段 ? 1. 深度： 1500 ～ 2500 3500 m? 2. 溫度： 50 60 ℃～ 150 180 ℃? 3. 演化階段：后生作用階段前期（長焰煤 焦煤階段 ）有機質(zhì)成熟、進入生油門限? 4. 作用因素： 熱力 + 催化劑的作用? 5. 演化過程及其產(chǎn)物? 6. 烴類組成的特征0 2 4 61525 3513 20 30 33正烷烴 環(huán)烷烴 芳烴正烷烴 環(huán)烷烴產(chǎn)生的烴類：正烷烴碳原子數(shù)及分子量遞減， 中、低分子量的分子是正構(gòu)烷烴中的主要組分， 奇數(shù)碳優(yōu)勢消失奇數(shù)碳優(yōu)勢消失；環(huán)烷烴及芳香烴碳原子數(shù)也遞減，多環(huán)及多芳核化合物顯著減少。 細菌、溫度、時間和催化劑 其它因素 :放射性和壓力 僅起很有限的輔助作用或僅對局部有一定意義。