油气的现代成因理论.pptx
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1、石油工业通论石油工业通论IntroductionofPetroleumIndustry主讲人:刘宗堡主讲人:刘宗堡东北石油大学地球科学学院东北石油大学地球科学学院第二节第二节 石油的生成石油的生成油气成因概述油气成因概述石油生成的物质基础石油生成的物质基础油气生成的外在条件油气生成的外在条件油气生成的主要阶段油气生成的主要阶段生油岩生油岩一、油气成因概述一、油气成因概述v成因复杂:成因复杂:1.1.油气为流体,在地下可运移;油气为流体,在地下可运移;*发现地发现地生成地生成地2.2.成份复杂:运移受外界影响大成份复杂:运移受外界影响大难以判断来源;难以判断来源;3.3.成因涉及多学科综合分析(
2、需要广泛的知识)成因涉及多学科综合分析(需要广泛的知识)4.4.缺乏对石油及其原始母质过渡形式的明确认识。缺乏对石油及其原始母质过渡形式的明确认识。v焦点与学派:焦点与学派:(一)油气的无机成因学说(一)油气的无机成因学说无机物在高温、高压条件下,转化为油气。无机物在高温、高压条件下,转化为油气。主要依据:主要依据:在实验室中,无机物可以合成烃类在实验室中,无机物可以合成烃类火山喷出气体中有甲烷、乙烷等烃类成分。火山喷出气体中有甲烷、乙烷等烃类成分。慧星等天体上发现有烃类气体;慧星等天体上发现有烃类气体;石油的分布常常与深大断裂有关石油的分布常常与深大断裂有关(断开地壳作为通道断开地壳作为通道
3、)1.1.碳化说碳化说 18761876年,年,俄国化学家俄国化学家门捷列夫提出:门捷列夫提出:“地下深处有重金属碳化物(碳化铁等)与水作用可产生烃类。地下深处有重金属碳化物(碳化铁等)与水作用可产生烃类。”2.2.宇宙说宇宙说 18891889年,俄国学者索可洛夫提出:年,俄国学者索可洛夫提出:“碳氢化合物是宇宙间固有的。碳氢化合物是宇宙间固有的。”证据:慧星等天体上发现了碳氢化合物。证据:慧星等天体上发现了碳氢化合物。3.3.岩浆说岩浆说 19491949年,原苏联学者库德梁采夫提出:年,原苏联学者库德梁采夫提出:“基基性性岩岩浆浆中中存存在在C C、H H、O O等等元元素素,随随其其冷
4、冷却却时时可可化化合为碳氢化合物。合为碳氢化合物。”基岩岩浆中基岩岩浆中C C、HCHCHHCHCH2 2CHCH3 3CHCH4 4烃类物质烃类物质证据:证据:岩浆岩、变质岩中相继发现油岩浆岩、变质岩中相继发现油 气藏,基性岩浆中发现天然气。气藏,基性岩浆中发现天然气。另外,还有高温生成说、蛇纹石化生油学说等。另外,还有高温生成说、蛇纹石化生油学说等。有有机机成成因因学学说说:沉沉积积有有机机质质在在特特定定的的地地质质、还还原原环环境境中中,在在细细菌菌、催催化化剂剂、温温度度、时时间间、放放射射性性等等各各种种作作用用下下,经经历历生生物物化化学学、热热催催化、热裂解、高温变质阶段陆续转
5、化为石油和天然气。化、热裂解、高温变质阶段陆续转化为石油和天然气。主要依据:主要依据:(二)油气有机成因学说(二)油气有机成因学说世世界界99%99%以以上上的的石石油油产产自自沉沉积积岩岩,少少数数岩岩浆浆岩岩、变变质质岩岩中中的的石石油也可能是来自相邻近的富含有机质的沉积岩。油也可能是来自相邻近的富含有机质的沉积岩。含油盆地中,含油层位与富含有机质的层位有依存关系。含油盆地中,含油层位与富含有机质的层位有依存关系。石油中存在生物体特有的化合物,并具有旋光性等。石油中存在生物体特有的化合物,并具有旋光性等。生物物质加热催化,可形成少量烃类。生物物质加热催化,可形成少量烃类。碳的稳定同位素组成
6、与生物物质的碳稳定同位素组成接近。碳的稳定同位素组成与生物物质的碳稳定同位素组成接近。1.1.TreibsTreibs(19331933):):首首次次发发现现并并证证实实了了卟卟啉啉化化合合物物广广泛泛存存在在于于不不同同时代、不同成因的石油、沥青等中。时代、不同成因的石油、沥青等中。认为:卟啉化合物来源于植物叶绿素认为:卟啉化合物来源于植物叶绿素石油有机成因重要依据。石油有机成因重要依据。2.2.SmithSmith美国美国(1952(19521954)1954);前苏联;前苏联B.B.B.B.维尔别维尔别 成成功功地地从从现现代代海海洋洋沉沉积积物物中中分分离离鉴鉴定定出出微微量量类类似
7、于原油的烃类化合物。似于原油的烃类化合物。石石油油是是有有机机质质在在沉沉积积物物(埋埋藏藏成成岩岩)早早期期生生成成的,是许多海相生物遗留下来的天然烃的混合物。的,是许多海相生物遗留下来的天然烃的混合物。沉沉积积物物所所含含原原始始有有机机质质在在成成岩岩过过程程中中逐逐步步转转化化为石油和天然气,并运移到邻近的储集层中去。为石油和天然气,并运移到邻近的储集层中去。3.3.Tissot Tissot 等(等(2020世纪世纪7070年代)年代)建建立立了了干干酪酪根根热热降降解解生生烃烃演演化化模模式式,提提出出并并完完善善了了干干酪酪根根晚期生烃学说,总结了油气形成、演化与分布规律。晚期生
8、烃学说,总结了油气形成、演化与分布规律。石石油油生生成成的的现现代代成成因因理理论论已已基基本本建建立立起起来来了了,它它不不仅仅符符合合客客观观地地质质事事实实,逐逐渐渐为为广广大大的的石石油油地地质质工工作作者者所所接接受受,而而且且在在指导油气勘探中发挥了重大作用。指导油气勘探中发挥了重大作用。4.4.AlbrechtAlbrecht和和DurandDurand等(等(19761976):):对对喀喀麦麦隆隆杜杜阿阿拉拉盆盆地地白白垩垩系系一一个个未未成成熟熟、成成熟熟到到过过成成熟熟的的完整有机质演化剖面进行了研究。完整有机质演化剖面进行了研究。迄今最好的有机质演化研究实例之一。迄今最
9、好的有机质演化研究实例之一。5.5.2020世纪世纪8080年代以来:年代以来:“未未低成熟低成熟”石油、煤成烃理论逐渐形成。石油、煤成烃理论逐渐形成。植物生油理论植物生油理论动物生油理论动物生油理论1.海相生油理论海相生油理论陆相生油理论陆相生油理论2.认识的局限性、片面性认识的局限性、片面性生成油气的原始物质是沉积有机质生成油气的原始物质是沉积有机质早期成油说:早期成油说:沉积有机质在成岩过程中逐步转化为油气。沉积有机质在成岩过程中逐步转化为油气。晚期成油说晚期成油说:沉积有机质埋藏到较大深度,到成岩晚期沉积有机质埋藏到较大深度,到成岩晚期 达到成熟,经热降解生成大量油气。达到成熟,经热降
10、解生成大量油气。3.油油气气的的成成因因是是一一个个非非常常复复杂杂的的理理论论问问题题,尽尽管管目目前前油油气气有有机机成成因因理理论论日日臻臻完完善善,在在油油气气勘勘探探实实践践中中发发挥挥了了重重要要的的作作用用,但但并并不不能能由由此此否否定定油油气气无无机机成成因因理理论论的的科科学学价价值值。近近二二十十多多年年来来,随随着着宇宇宙宙化化学学和和地地球球形形成成新新理理论论的的兴兴起起,板板块块构构造造理理论论的的发发展展和和应应用用,以以及及同同位位素素地地球球化化学学研研究究的的深深入入,为为油油气气无无机机成成因因理理论论提提供供了了新新的的理理论论依依据据。越越来来越越多
11、多的的研研究究者者注注意意到到,地地球球深深部部来来源源物物质质对对沉沉积积有有机机质质转转化化为为油油气气有有重重要要影影响响(加加氢氢和和催催化化),这这可可以以说说是是油油气气有有机机和无机成因说的相互融合。和无机成因说的相互融合。有机成因理论和无机成因假说,都有许多问题尚待进有机成因理论和无机成因假说,都有许多问题尚待进一步深入研究。一步深入研究。二、石油生成的物质基础二、石油生成的物质基础(一)沉积有机质(一)沉积有机质v概念:概念:在外力地质作用下,在还原环境中伴随其它在外力地质作用下,在还原环境中伴随其它矿物一起沉积、保存下来的生物残留物质。矿物一起沉积、保存下来的生物残留物质。
12、v来源:来源:低等水生动、植物低等水生动、植物为主为主细菌、藻类最佳细菌、藻类最佳 生生物物体体的的分分泌泌物物与与死死亡亡尸尸体体可可形形成成类类脂脂化化合合物物、蛋蛋白白质质、糖糖类类及及木木质质素素等等有有机机组组分分,这这些些有有机机组组份份大大部部分分通通过过生生物物再再循循环环或或物物理理化化学学作作用用遭遭到到分分解解,仅仅少少部部分分保保存存在在沉沉积积物物(岩岩)中形成有机质。中形成有机质。v分布特点:分布特点:沉沉积积有有机机质质主主要要呈呈分分散散状状态态分分布布在在细细粒粒沉沉积积物物(岩岩)中,总数量约为中,总数量约为3.8103.8101515吨,但吨,但分布很不均
13、衡。分布很不均衡。不同岩性中分布不均匀。不同岩性中分布不均匀。泥质岩多:泥质岩多:2.1%2.1%;砂岩;砂岩0.05%0.05%;碳酸盐岩;碳酸盐岩0.29%0.29%。不同地质时代不均衡。不同地质时代不均衡。总趋势:总趋势:地层越老地层越老,保存的沉积有机质,保存的沉积有机质越少越少。v数量的影响因素:数量的影响因素:生物物质的产量、生物物质的产量、原始有机质的保存条件原始有机质的保存条件沉积物堆积速度、沉积物堆积速度、沉积物的粒度沉积物的粒度沉积物中沉积物中富含有机质的环境条件富含有机质的环境条件是:是:生物产率高,有机质来源充足;生物产率高,有机质来源充足;低能静水还原环境,有机质分解
14、少,保存条件好;低能静水还原环境,有机质分解少,保存条件好;沉积物堆积速度较大,粒度细。沉积物堆积速度较大,粒度细。(二)干酪根(二)干酪根(KerogenKerogen)1 1、干酪根的定义和形成、干酪根的定义和形成v定义:定义:生油母质,沉积岩中不溶于非氧化型酸、生油母质,沉积岩中不溶于非氧化型酸、碱和非极性有机溶剂的分散沉积有机质。碱和非极性有机溶剂的分散沉积有机质。v形成过程:形成过程:生物体生物体(藻类、细菌、浮游生物和高等植物藻类、细菌、浮游生物和高等植物)死亡死亡生物有机组分生物有机组分(类脂化合物、蛋白质、糖类和木质素类脂化合物、蛋白质、糖类和木质素)被其它被其它生物吞食生物吞
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