【文章內容簡介】 水體較安 靜，最有利于生物 大量繁殖。 水體營養(yǎng)不足、生物不發(fā)育， 生物遺體下沉經歷巨厚水體 大部分遭到氧化，而且陸源 有機質很少。 ? ? ? ? ? 能還原環(huán)境 有利于有機質保存的低 有機物豐富的水體 深度適當、面積較大、 有利的巖相、古地理環(huán)境 ： 海相： → 淺海、三角洲相 （波斯灣、墨西哥灣含油氣盆地） 陸相： → 深湖、半深湖相 （松遼、渤海灣） 深度適當、面積較大、有機質豐富的水體、低等還原環(huán)境 大陸環(huán)境的深水、半深水湖泊是陸相生油巖發(fā)育區(qū)域。因為一方面湖泊能夠匯聚周圍河流帶來的大量陸源有機質，增加了湖泊營養(yǎng)和有機質數量；另一方面湖泊有一定深度的穩(wěn)定水體，提供水生物的繁殖發(fā)育條件。特別是近海地帶深水湖盆，更是最有利的生油坳陷，因為那兒地勢低洼、沉降較快，能長期保持深水湖泊環(huán)境，保持安靜的還原環(huán)境。 總之，地質歷史中的 前三角洲 、 瀉湖 、 海灣 及其它帶有 封閉性質的坳陷區(qū) ，是最有利的海域古地理環(huán)境。此外近些年來有人發(fā)現(xiàn)，某些 陸坡部分也有相當豐富的有機質沉積，這是值得注意的新情況。 關于 古氣候條件 是針對陸相盆地生油問題提出來的。一般認為只有在溫暖潮濕的氣候條件下，湖盆才能保持一定深度的水體及生物發(fā)育的繁盛。但若為補給充足的匯水盆地，即使氣候干燥或半干燥，湖盆也可保持一定深度的水體，使生物在一定時期內得以繼續(xù)繁殖和保存，使之具備油氣生成的物質基礎。 潮濕氣候下可以造成有利的生烴環(huán)境，干燥或半干燥氣候條件在一定時期內仍具有生成油氣的可能性。如：柴達木盆地 古氣候條件 大地構造條件是根本的，它控制著巖相古地理及古氣候特征 有機質演化形成油氣是一個比較復雜和漫長的生物化學和化學過程。 其中促使有機質轉化成烴的因素主要有 細菌 、 溫度 、 時間 和 催化劑 ， 在不同的演化階段起主導作用的因素不盡相同。 物理化學條件 有機質向石油轉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時間來彌補。根據 化學動力學的一級反應 ： 反應速度只與反應物反應速度只與反應物濃度的一次方成正比濃度的一次方成正比 。 dCA/ dt =K CARTEeKK??0K 值可由阿掄紐斯方程求得：ARETARTEt ?????1ln 溫度和時間 溫度對有機演化成烴有重要作用。 烴類顯著地增長出現(xiàn)在1,370m深（ 65℃ ）處， 于 2, 200m（ 90℃ ）達到最大值，爾后反而下降， 至 3,000m（ 115℃ ）基本終止了生油過程。 是在較高溫度下裂解為 低分子產物所致。 生油門限溫度為 72℃ ， 生油高峰約為 90℃ ， 生油結束約為 150℃ 。 生油數量開始顯著增長時的溫度叫做 門限溫度 。 對應的深度叫做 門限深度 溫度與深度的關系取決于地溫梯度 。 門限溫度的高低主要與有機質受熱持續(xù)時間或地質時代有關，此外還與有機質類型和催化作用有關。 門限溫度意味著有機質開始走向成熟，進入主要生油階段。 時間本身不能單獨起作用，但在有機質的熱降解演化過程中，時間卻是一個不可忽略的因素。 與溫度相比，時間居于次要地位； 生油層的年代越久遠，受熱時間越漫長，門限溫度就越低。 石油生成的時 溫關系 (據 Connan,1974,引自 Hunt,1979) 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西非阿尤恩地區(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； 10美國文圖拉盆地； 11法國阿奎特因盆地 沉積有機質的時代新 ，生油門限溫度越高 ； 時代越老 門限溫度越低 。 地溫梯度高的地區(qū)，有機質不用埋藏太深就可以轉化為石油和天然氣。 在地溫梯度很低的地區(qū)，有機質埋藏很深才能大量轉化為油氣。 有機質類型不同，其有機質成熟度的溫度也不同。 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。 有利于油氣生成并保存的盆地應為年輕的熱盆地和古老的冷盆地。 細菌 細菌可使原始生物物質中的許多組分被氧化和分解。 沉積有機質經細菌作用后，以 氣態(tài)和溶解態(tài) 移走氮、硫、氧和磷等雜原子的有機質，使其碳、氫相對富集，從而在整體上成為更接近于石油樣的物質。 細菌本身也是良好的生油原始材料。 ???????通性：兩者兼有等、生成有機物與、富集，、有機質，分離還原條件下，部分分解厭氧等、生成喜氧：徹底分解有機質細菌SHCOCHHC ONS :OHCO22422按照生活習性，可分為三類 呼吸作用 發(fā)酵作用 溶解物柱狀圖水 沉 積 物 柱 狀 剖 面 生 物 化 學 帶空氣光合作用帶水O 2沉積物喜氧帶O硫酸鹽還原帶碳酸鹽還原帶 交 代 作 用 柱 狀 圖S0 42HSHCO 3C H 4H 2光合作用喜氧呼吸喜氧的厭氧呼吸厭氧的發(fā)酵作用生物成因氣成氣機理 催化劑 催化劑可使不飽和烴發(fā)生聚合及使石蠟烴芳構化。 在干酪根成烴反應中的作用主要是降低反應所需的活化能，從而增加活化分子的百分率，以產生增加反應產物的效應。 ① 有機酵母 ：催化作用強，不耐高溫。主要： 成巖早期② 無機鹽類 ： 最主要的是 粘土礦物 。 成巖中晚期　　蒙脫石型的粘土催化活力最強。在自然界有機質向油氣轉化過程中，主要存在 2類催化劑 無機 — 最主要的是粘土礦物 ： 蒙脫石、伊利石等 有機 — 酵母 ： 動植物與微生物產生的一種膠體物質， 催化作用強，但不耐高溫。 有機質 脂肪酸脫去羧基 類似石油的物質 150—250℃ 粘土 蛋白質 酵 母 氨基酸 碳水化合物 單糖 催化作用 主要發(fā)生在 中淺層 ，地溫＜ 125℃ 。 正十六烷熱裂解和催化裂解所需要的時間 (據 Goldstein,1980) 用高活力催化劑在100℃ 下裂解正十六烷只需要幾個月， 用低活力催化劑則需要 1000年， 而不用催化劑單純的熱解所需時間已超過了地球的年齡 。 放射性 ? 　 放射性元素所造成的局部地溫增高將有利于有機質的熱演化。? 可產生游離氫? 　 沉積巖中：總體上放射性元素含量很低 。 —— 非主要因素 放射性作用可能是促使有機質向油氣轉化的能源之一。主要放射性元素有鈾、釷和鉀。在砂巖和礫巖中的重礦物組份中，這些放射性元素含量高；鉀 K40在化學鹽類含量高；鈾和釷在頁巖、粘土巖、泥灰?guī)r及其它含大量膠體團塊的巖石中含量最大。 壓力 ? 　 高壓阻礙有機質成熟和成烴作用 。? 　 短暫的降壓有利于加速有機質的成熟。 一般認為，高壓對于實體及增大的裂解反應是不利的 它可以阻止液態(tài)裂解為液態(tài)烴。 如華盛頓油田、巴爾湖油田地層溫度均超過 200℃ ，仍為油藏?？梢妷毫τ蜌獾男纬杉稗D化可以起到某些作用。 對有機質演化成烴最主要的因素是溫度和時間，次為催化劑，細菌只在有機質演化的早期階段起重要作用 . 在有機質向油氣轉化的過程中，不同物化條件的作用強度不同。細菌和催化劑都是在特定階段作用顯著，加速有機質降解生油、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。 所以，有機質向油氣的轉化，是在適宜的地質環(huán)境里，多種因素綜合作用的結果。 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。 第四節(jié)、有機質演化與油氣生成的階段性 沉積物在埋藏過程中要發(fā)生與介質環(huán)境相適應的變化 成巖作用 ，伴隨沉積物的成巖作用，有機質必然要 發(fā)生相應的變化 。石油和天然氣正是有機質成巖演化總過程中形成的自然產物。 有機質演化的進程不同 ， 所得到的烴類產物也不同 ，其成巖演化與油氣生成具有階段性。 一、有機質向石油轉化的階段及一般模式 二、現(xiàn)代油氣成因理論新進展 生物化學生氣階段、 熱催化生油氣階段、 熱裂解生凝析氣階段、 深部高溫生氣階段 一、有機質向石油轉化的階段及一般模式 生物有機質隨沉積物沉積后，隨埋深加大，地溫不斷升高，在還原條件下，有機質逐步向油氣轉化。由于在不同深度范圍內，各種能源顯示不同的作用效果，致使有機質的轉化反應性質及主要產物都有明顯區(qū)別，表明有機質向油氣的轉化具明顯的階段性。 沉積有機質乏氧生物化學降解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 殘渣熱變質干氣次石墨生物化學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。； 2. 溫度 ： 1 0 ~ 6 0 ℃? 3. 演化階段： Ro ＜ 0 .5 %沉積物的成巖作用階段 ；碳化作用中的泥炭 褐煤階段；? 4. 作用因素： 淺層以 細菌 生物化學作用為主；較深層以化學作用為主一、生物化學生氣階段 ? 5. 演化過程及產物：? 部分作為微生物養(yǎng)料 被菌解、氧化、消耗掉 → CO H2O ；? 大多數 經 地質聚合 和 縮合 → K er og en （ ~ 黃－淺褐色 ）可溶單體有機質：? 部分經 細菌生化作用 → CO H2O 、 CH4（ 生物成因氣）、 NH3? 少量未成熟油 ， 明顯奇數碳優(yōu)勢類脂化合物蛋白質碳水化合物木質素水解微生物酶作用可溶生物單體有機質脂肪酸氨基酸單糖酚( A )? 主要產物： 生物成因氣、干酪根、少量油? 6. 烴類組成的特征 ——在有機質中所占的比重很小 高分子量化合物為主，顯示萘和四芳烴雙峰四環(huán)分子顯畸峰正烷烴 環(huán)烷烴 芳烴13 20 30 330 2 4 6原始沉積有機質含量百分數0 100ABCD43215687埋深C O 、H O 、C H 、N 等2 2 4 2碳質殘渣高分子量正烷烴C22～ C34范圍內有明顯的奇數碳優(yōu)勢脂肪、蛋白質、碳水化合物、木質素以及核酸等生物化學聚合物 脂肪酸、氨基酸、糖、酚 細菌作用、水解作用 酶催化作用 有機質 生物化學單體物質 COCHNHH2S、H2O 瀝青 不再反應 重新聚合 腐植酸、富啡酸、腐植素 高分子地質聚合物 與周圍礦物相絡合 干酪根雛形 穩(wěn)定保存 深度增加 缺氧環(huán)境下經歷復雜的分解和縮合作用 原生烴，甲烷 干酪根沉積巖 生物化學生氣階段 保存在沉積物中的有機質，隨著埋藏深度加大，沉積物固結成巖，在缺氧環(huán)境下經歷復雜的分解和縮合作用，完成從生物有機質到干酪根的轉化階段。 從生物有機質 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)烷烴產生的烴類：正烷烴碳原子數及分子量遞減， 中、低分子量的分子是正構烷烴中的主要組分， 奇數碳優(yōu)勢消失奇數碳優(yōu)勢消失；環(huán)烷烴及芳香烴碳原子數也遞減，多環(huán)及多芳核化合物顯著減少。 這一階段 溫度作用顯著 ，通常伴有粘土 催化作用 ； 干酪根 在該階段，向較低分子的 地質單體物質 轉化。