【文章內(nèi)容簡介】 在地質(zhì)歷史時期的某 個時期 ， 它的熱變程度應該是這個時期之 前各個時期熱變的總和 。 用積分公式寫出： TTI=∫K0e E/RT dt 寫成離散型公式： TTI=Σ(K0e E/RT )△ ti =(K0e E/RT)△ t1+(K0e E/RT) △ t2+… +(K0e E/RT ) △ ti (值 )在油氣勘探中的應用 。 ① 研究成熟度 根據(jù)所建立的地質(zhì)模型 ， 計算各生油層和儲層的 TTI值 ， 判斷生油層中油氣生成進入了那個階段 。 ② 確定有利生油區(qū)范圍 通過計算得出的 TTI值 ， 勾繪各層 TTI等值線 ， 圈出進入生油窗的分布范圍 ， 確定有利的生油氣區(qū) 。 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 )。 ④ 對圈閉進行評價 首先確定圈閉形成的時間 (依據(jù)構造運動 ， 構造發(fā)育史等 )， 和計算得出開始生油大量生油 結束時間分析 ， 來評價圈閉的有效性及含油的可能性 。 (二 )細菌 (生物化學作用 ) 細菌是地球上分布最廣 ， 繁殖最快的一種微 生物 ， 按其生活習性可將細菌分為三類： ， 在游離氧存在的條件下才能生 存 ， 分解有機質(zhì)使之變成二氧化碳和水 。 ：在沒有游離氧而有化合氧存在 的條件下才能生存 。 ：在有 、 無游離氧的條件下均能 生存 。 對油氣生成來說 ， 最有意義的是厭氧 細菌 。 厭氧細菌在缺氧的條件下 ， 對有機 質(zhì)的大分子進行分解 。 如：脂肪 → 脂肪酸與醇 ， 蛋白質(zhì) → 氨基酸 ， 碳水化合物 → 醣 ， 木質(zhì)素 → 芳香酸 、 酚等 。 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(zhì) —— 酐酪根 。 (三 )催化作用和放射性作用 催化劑的存在使反應的活化能降低 ，加快反應速度 。 （ 有機質(zhì)生成烴類主要有兩類反應：即 CC鍵斷裂和脂肪酸脫羧 ， 進而分裂出較輕的烴類 ） 實驗表明 ( )， 粘土 (主要是蒙脫石 )與有機質(zhì)的復合物在緩慢加熱時 ， 便會脫羧基 、 脫氨基形成低分子量的烷烴 、 環(huán)烷烴和芳香烴 。 這可解釋在成巖階段低溫條件下 ， 出現(xiàn)少量烴輕的現(xiàn)象 。 ?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|(zhì)點 ， 但不如頁 巖的催化效果好； ?酵素是動 、 植物和微生物產(chǎn)生的一種高 分子膠體物質(zhì) ， 可起催化作用 。 (酵素和細菌在有機質(zhì)改造轉(zhuǎn)化成油的過程中有重要作用 ， 但因它們不耐熱 ， 只是在有機質(zhì)改造的早期階段才有意義 )。 ?放射性 ， 沉積巖多少都含有一些鈾 、 釷 、鉀等放射性元素 。 實驗表明 ， 用 α—射線轟擊某些有機質(zhì)可得到甲烷 、 二氧化碳和氫 ，可考慮作為作用之一 。 ?壓力 ， 一般認為高壓對有機質(zhì)成熟和成烴作用有阻礙 ， 但與溫度相比 ， 是次要的 。另外 ， 異常高壓可能阻止液態(tài)烴過早裂解為氣態(tài)烴 ， 擴大了液態(tài)烴保存的下限 。 三 、 原始有機質(zhì)性質(zhì)的影響 (一 )生油潛能 Ⅰ 型 、 Ⅱ 型酐酪根富含脂鏈； Ⅲ 型富含芳香結構 、 含氧基團 。 同樣成熟度條件下： Ⅰ 、 Ⅱ 型生油潛力顯然高于 Ⅲ 型 。 (二 )產(chǎn)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 。 Ⅱ 型 ， 雜原子鍵較多 ， 活化能 (50 4184J/mol)比 Ⅰ 型低 ， 門限溫度較低 。 Ⅲ 型 ， 活化能 (最大值集中在 60 4184J/mol)分布 平緩 ， 門限溫度介于 Ⅰ 型與 Ⅱ 型 之間 。 (以上據(jù) Tissot,Welte研究 ) 對此 (Tissot,Welte)提出 ： 生油氣界限： Ⅱ 型 Ro=%， Ⅲ 型 Ro=%， Ⅰ 型 Ro=% 因此 ， 門限溫度 Ⅱ 型低 , Ⅲ 型中 ,Ⅰ 型高 。 （ 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 。 四 、 酐酪根向油氣轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物是 MAB抽提物 (MAB抽提物指甲醇 — 丙酮 — 苯混合溶液抽提物 ) 研究表明 ： 隨埋深加大 、 溫度提高 ， 有機質(zhì)中的 酐酪根含量不斷下降 ， 而烴類和膠質(zhì) 、 瀝 青質(zhì)的含量相應上升 。 MAB抽提物含量也 逐漸減少 。 實驗表明 ： ① 隨溫度加大 ， 酐酪根化學組分 (脫羧 → 脫 氧 ， 且富集了雜原子 )發(fā)生轉(zhuǎn)化； ② 進一步加溫 ， 重雜原子組分進一步脫氧 ， 發(fā)生歧化作用 ， 生烴； ③ 再進一步加溫 ， 導致裂解作用 (烴類和剩 下的酐酪根 )生成天然氣 。 以上實驗及模式表明： MAB抽提物是 干酪根向油氣轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物 。 五 、 二次成烴 （ 即烴源巖再次沉降中其時間 、 溫度效應達到或超過 一次沉積時最大埋深曾達到的成熟度 ， 成熟生烴 ） 。 烴源巖在二次沉降過程中生成的烴類 。 這是由于地殼上升 、 地溫變低 ， 成油作用 中斷；以后地殼再度下沉 ， 有機質(zhì)再次進 入一定的溫度范圍 ， 成油作用再次進行 ， 只要原始酐酪根尚未 “ 枯竭 ” ， 仍可 多次大 量 生成石油 (二次成油作用 )。 第四節(jié) 有機質(zhì)演化與成烴模式 一 、 有機質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的階段及成烴模式 有機質(zhì)演化進程不同 ， 所得到的烴類 產(chǎn)物也不同 ， 目前按石油地質(zhì)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(chǎn)物 ：生物體被分解轉(zhuǎn)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(zhì) (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(zhuǎn)化的程度很低 ， 數(shù)量少 。 (二 )深成作用階段 (成熟 、 熱催化 、 轉(zhuǎn)化階段 ) 深度 ：一般 10001500到 3500m； 溫度 ：一般 60℃ 180℃ ； 煤化階段：長焰煤 、 氣煤 、 肥煤 、 焦煤； Ro： ～ 1。 3%(低 ～ ， 中 %) 主要作用：熱降解 (熱催化 )； （ 雜原子鍵先斷 ， 然后是碳鍵 。 先生成 CO CH N NH3和 H2S等揮發(fā)性物質(zhì) ， 然后是分 子量較低的烴類 ， 生成一部分膠質(zhì) 、 瀝青質(zhì) ） 產(chǎn)物 ：酐酪根中 H/C急劇下降 ， 生成大量液態(tài) 烴及一些揮發(fā)性物質(zhì) ， 剩下一些瀝青； 烴類中除 CH4外 ， 有較多的重烴 ， 正烷烴 碳原子數(shù)分子量遞減 ， 正烷烴奇碳優(yōu)勢消失 ， 環(huán)烷烴 、 芳香烴環(huán)數(shù)減少 ， 分子量變小 。 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 。 (三 )熱裂解生凝析氣階段 深度 ：一般 35006000m； 溫度 ：一般 180℃ 250℃ ； 煤化階段： 瘦煤 、 貧煤； Ro： ～ % 主要作用：熱裂解 （ 生成的烴類 、 殘留的酐酪根裂解 ） ； 產(chǎn)物：已生成的石油大量裂解 ， 液態(tài)烴減少 ， 凝析氣等氣態(tài)烴大量增加 ， 生油潛力逐漸枯竭； （ 四 ） 準變質(zhì)作用階段 (過成熟 、 熱裂解階段 ) 深度 ：一般＞＞ 6000m； 溫度 ：一般＞ 250℃ ； 煤化階段 ：半無煙煤 、 無煙煤； Ro：＞ % 主要作用 ：熱裂解 ； 產(chǎn)物 ：已生成的液態(tài)烴 、 重質(zhì)氣態(tài)烴強烈裂解 ， 生烴潛力逐漸枯竭 ， 由凝析氣 → 干氣 → 石墨 。 上述階段性演化過程 ， 反映在地質(zhì)剖面上 ， 由淺到深 ， 呈現(xiàn)氣 、 油 、 裂解氣分布的垂直系列 ， 也稱油氣的垂直分布性 。 據(jù) Hunt估算： 第一階段 ， 氣烴 7%， 液烴 %， 非烴 40%； 第二階段 ， 氣烴 82%， 液烴 91%， 非烴 60%； 第三階段 ， 氣烴 11%， 液烴痕量 ， 非烴痕量 。 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 。 這正是晚期成油說強調(diào)溫度的基本點 (和早 期成油說不同之處 )。 通過對石油成因的一些基本理論問題進 行討論之后 ， 現(xiàn)將石油有機成因晚期成油 說的基本論點 ， 概括如下 ： ； 、 成巖作用 達到一定程度 ， 主要受到溫度的作用 ， 發(fā) 生熱降解 ， 開始進入石油生成主要時期； 溫度 ， 時間對溫度起補償作用 ；壓力 、 酵 素 、 催化 、 放射性等因素也有影響； 不同的類型 ， 而不同類型的 酐酪根 進入生油階段所需的溫度 不一樣 ， 生成烴類的 產(chǎn)物和數(shù)量 也不一樣； ， 可溶性 抽提物 MAB是中間產(chǎn)物 ； ， 有機質(zhì) (酐酪根 )由成熟過渡 到過成熟階段 ， 已生成的石油發(fā)生裂解； ， 埋藏深度變淺 ， 達不到油氣生成所需溫度 ， 成油作用可中 斷；當埋深再度加大 ， 只要原始酐酪根尚 未 “ 枯竭 ” ， 仍可 多次生成 大量石油 。 二 、 現(xiàn)代油氣成因理論新進展 (一 )未熟一低熟油形成機理 按照晚期成油模式 ， 以 RO= %為一般 “ 生 油門限 ” ， 把 RO＜ %視為未成 熟的烴源巖 。 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(zhì)生成的油 (氣 )。 (國外文獻稱 “ immature oils”， 國內(nèi)統(tǒng)稱為 “ 低熟油 ” 。 ) (1)顯微組分 “ 分期生烴 ” 殼質(zhì)組 ， 由較為富氫的植物物質(zhì) 、 蛋白質(zhì) 、 纖 維素和其它碳水化合物的細菌降解產(chǎn)物組成； 主要有： 孢子體 ， 來源于高等植物孢子和花粉的外細胞 壁 ， 其生物先質(zhì)是孢粉素 。 由類胡羅卜素 、 類 胡羅卜酯的氧化共聚物組成 ， 有較高的氫含量； 角質(zhì)體 ， 來源于高等植物角質(zhì)化層和角質(zhì)層 ， 由陸生植物的葉 、 莖和其它部分的表皮外壁原 生質(zhì)組成 ， 是一種不溶飽和羥基酸的聚酯 ， 具 有高聚合特征 ， 角質(zhì)層表面含有相當數(shù)量的可 溶烴類和蠟質(zhì) ， 為早期生烴的物質(zhì)來源； 樹脂體 ， 原始母質(zhì)是高等植物樹脂 、 蠟 、 香精 油 、 膠漿 、 油脂等 ， 多數(shù)樹脂的主要成分是環(huán) 狀萜類組成的樹脂酚； 木栓質(zhì)體 ， 起源于高等植物的木栓組織 ， 主要 生物化學先質(zhì)為軟木酯