第七讲油气成因与烃源岩PPT讲稿.ppt
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1、第七讲油气成因与烃源岩第1页,共52页,编辑于2022年,星期二思考题思考题根据油气生成的机理和产物特征,根据油气生成的机理和产物特征,可以把有机质生油过程划分为哪几可以把有机质生油过程划分为哪几个阶段?个阶段?(有机质向油气转化的现代模式及(有机质向油气转化的现代模式及勘探意义)勘探意义)(干酪根成烃演化机制)(干酪根成烃演化机制)第2页,共52页,编辑于2022年,星期二分三个分三个阶阶段:段:成岩作用成岩作用阶阶段、深成作用段、深成作用阶阶段、准段、准变质变质作用作用阶阶段段1.成岩作用成岩作用阶阶段段未成熟未成熟阶阶段段从沉从沉积积有机有机质质被埋藏开始至被埋藏开始至门门限深度限深度为
2、为止。止。地地层层条件:条件:低温(小于低温(小于5060)、低)、低压压。有机有机质质特征:特征:微生物化学作用微生物化学作用为为主,有机主,有机质质以形成以形成干酪根干酪根为为主,没有形成大量主,没有形成大量烃类烃类,O/C大大降低,大大降低,H/C稍微下降。稍微下降。主要主要产产物及特征:物及特征:生物成因气,有少量的生物成因气,有少量的烃类烃类来来自于活生物体,大部分自于活生物体,大部分为为C15以上的重以上的重烃烃,为为生物生物标标志物。正志物。正烷烃烷烃多具明多具明显显的奇偶的奇偶优势优势。成岩作用。成岩作用阶阶段段后期也可形成一些非生物成因的降解天然气以及未后期也可形成一些非生物
3、成因的降解天然气以及未熟油。熟油。鉴别鉴别指指标标:Ro小于小于0.5%。第3页,共52页,编辑于2022年,星期二2.深成作用深成作用阶阶段段成熟成熟阶阶段段 深成作用深成作用阶阶段段为为干酪根生成油气的主要干酪根生成油气的主要阶阶段。段。该阶该阶段从段从有机有机质质演化的演化的门门限限值值开始至生成石油和湿气开始至生成石油和湿气结结束束为为止。按止。按照干酪根的成熟度和成照干酪根的成熟度和成烃产烃产物划分物划分为为两个两个带带:A生油主生油主带带(低(低中成熟中成熟阶阶段)段)B凝析油和湿气凝析油和湿气带带(高成熟(高成熟阶阶段)段)A生油主生油主带带(低(低中成熟中成熟阶阶段)段):有机
4、有机质质特征:特征:干酪根干酪根热热降解作用降解作用为为主,主,H/C大大降低。大大降低。主要主要产产物及特征:物及特征:成熟的液成熟的液态态石油。以中石油。以中低分子量的低分子量的烃类为烃类为主,主,正正烷烃烷烃中奇碳中奇碳优势优势逐逐渐渐消失,消失,环烷烃环烷烃和芳香和芳香烃烃的碳数和的碳数和环环数减少,数减少,曲曲线线由双峰由双峰变单变单峰。峰。W.C.Pusery把它称把它称为为“液液态态窗窗”或或“石油窗石油窗”。鉴别鉴别指指标标:Ro为为0.51.3%。第4页,共52页,编辑于2022年,星期二B B 凝析油和湿气凝析油和湿气带带(高成熟(高成熟阶阶段):段):有机有机质质特征:特
5、征:高温下,剩余的干酪根和已高温下,剩余的干酪根和已经经形成的重形成的重烃继续热烃继续热裂裂解。解。主要主要产产物及特征:物及特征:液液态烃态烃急急剧剧减少,减少,C1C1C8C8的的轻烃轻烃将迅速增加。在将迅速增加。在地地层层温度和温度和压压力超力超过烃类过烃类相相态转变态转变的的临临界界值时值时,这这些些轻质轻轻质轻就会就会发发生逆蒸生逆蒸发发,反溶解于气反溶解于气态烃态烃之中,形成凝析气和更富含气之中,形成凝析气和更富含气态烃态烃的湿气。的湿气。鉴别鉴别指指标标:RoRo为为1.31.32.0%2.0%。第5页,共52页,编辑于2022年,星期二3.准准变质变质作用作用阶阶段段过过成熟成
6、熟阶阶段段 有机有机质质特征:特征:埋深大、温度高,由于在成熟埋深大、温度高,由于在成熟阶阶段干段干酪根中酪根中绝绝大部分可以断裂的大部分可以断裂的侧链侧链和基和基团团已消耗殆尽,所以已消耗殆尽,所以石油潜力枯竭,残余的少量石油潜力枯竭,残余的少量烷烷基基链链,尤其是已,尤其是已经经形成的形成的轻轻质质液液态烃态烃在高温下在高温下继续继续裂解形成大量的裂解形成大量的热热力学上的最力学上的最稳稳定定的甲的甲烷烷。干酪根的干酪根的结结构构进进一步一步缩缩聚形成富碳的残余物聚形成富碳的残余物质质。主要主要产产物及特征:物及特征:热热裂解甲裂解甲烷烷。鉴别鉴别指指标标:Ro2.0%。第6页,共52页,
7、编辑于2022年,星期二教学目的与教学思路教学目的与教学思路教学重点难点教学重点难点掌握油气生成的地掌握油气生成的地质环质环境及促使有机境及促使有机质质演化成演化成烃烃的因素的因素油气形成的地油气形成的地质质条件条件天然气天然气类类型型第7页,共52页,编辑于2022年,星期二第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩第8页,共52页,编辑于2022年,星期二油气形成的地质条件油气形成的地质条件上节的内容:上节的内容:油气生成的基本理论油气生成的基本理论问题的提出:问题的提出:油气生成必须具备什么条件?油气生成必须具备什么条件?什么地质环境可以生烃?什么地质环境可以生烃?第9页,共52页,
8、编辑于2022年,星期二一、油气生成的地质环境一、油气生成的地质环境二、有机质转化成油的影响因素二、有机质转化成油的影响因素第三节 油气形成的地质条件第10页,共52页,编辑于2022年,星期二油气生成的地质环境与物化条件 沉积岩中的有机质要向石油转化必须经历一个碳、氢不断增加而氧不断减少的过程,即为一个去氧、加氢、富集碳的过程。原始有机质的堆积、保存和转化过程,必须是在还原条件下进行,而还原环境的形成及其持续时间的长短则受当时的地质及能源条件所制约。古地理环境海相环境大陆环境大地构造环境物理化学环境温度与时间细菌活动催化作用放射性第11页,共52页,编辑于2022年,星期二 1.长期长期稳定
9、下沉稳定下沉的大地构造背景;的大地构造背景;2.较快较快的沉积(堆积)速度;的沉积(堆积)速度;3.足够足够数量数量和一定和一定质量质量的原始有机质;的原始有机质;4.低能、还原性低能、还原性岩相古地理环境:浅海封闭岩相古地理环境:浅海封闭环境,半深环境,半深-深湖、前三角洲。深湖、前三角洲。5.适当的适当的受热和埋藏受热和埋藏史。史。第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩一、油气生成的地质环境一、油气生成的地质环境第12页,共52页,编辑于2022年,星期二第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩1.大地构造环境大地构造环境 三种构造环境:三种构造环境:过补偿过补偿 水体变浅水
10、体变浅 欠补偿欠补偿 水体变深水体变深 补偿补偿 保持一定水体深度保持一定水体深度第13页,共52页,编辑于2022年,星期二第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩 为了确保有机质不断堆积、长期处于还为了确保有机质不断堆积、长期处于还原环境,并提供足够的热能供有机质热解需原环境,并提供足够的热能供有机质热解需要,地壳必须有一个要,地壳必须有一个长期持续下沉长期持续下沉,以及沉,以及沉积物得到积物得到相应补偿相应补偿的构造环境。只有盆地的的构造环境。只有盆地的下降速度与沉积速度大致相当时有机质才有下降速度与沉积速度大致相当时有机质才有可能大量堆积和保存,才有利于有机质转化可能大量堆积和保
11、存,才有利于有机质转化为油气。为油气。第14页,共52页,编辑于2022年,星期二这种大地构造环境主要分布在:这种大地构造环境主要分布在:板块的边缘活动带板块的边缘活动带 板块内部的裂谷、坳陷板块内部的裂谷、坳陷 造山带的前陆盆地、山间盆地。造山带的前陆盆地、山间盆地。第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩第15页,共52页,编辑于2022年,星期二 全球构造格局中沉积盆地的分布全球构造格局中沉积盆地的分布大陆板块内大陆板块内部部大大 洋洋 板板 块块碰撞山碰撞山带带大陆板块内大陆板块内部部大西洋大西洋型张裂型张裂大陆边大陆边缘缘西太平洋型西太平洋型大陆边缘弧大陆边缘弧沟体系沟体系陆陆
12、壳壳盆盆地地大大陆陆裂裂谷谷盆盆地地弧弧后后盆盆地地弧弧前前盆盆地地深深海海沟沟开开阔阔大大洋洋盆盆地地大大洋洋中中脊脊中中谷谷盆盆地地开开阔阔大大洋洋盆盆地地残残留留大大洋洋盆盆地地陆陆内内剪剪张张盆盆地地陆陆源源沉沉积积棱棱柱柱体体周周围围盆盆地地大地构造环境第16页,共52页,编辑于2022年,星期二第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩2.岩相古地理环境岩相古地理环境 海相环境:海相环境:第17页,共52页,编辑于2022年,星期二第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩2.岩相古地理环境岩相古地理环境 陆相环境:陆相环境:滨湖滨湖沼泽区沼泽区浅湖区浅湖区半深湖区半深湖区
13、深湖深湖 水体较深,水体表层处于动荡回流状态,其底部水流停滞,由于水底有机质的分解,氧气又得不到及时补充,便形成稳定的还原环境,是有利的生油区。第18页,共52页,编辑于2022年,星期二 晚期生油理论认为:晚期生油理论认为:油气生成必油气生成必须具备两个条件须具备两个条件,一是有足够的有机质,一是有足够的有机质并能保存下来;一是要有足够的热量保并能保存下来;一是要有足够的热量保证有机质转化为油气。证有机质转化为油气。第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩二、有机质转化成油的影响因素二、有机质转化成油的影响因素第19页,共52页,编辑于2022年,星期二1.1.温度和时间温度和时间2.
14、2.细菌细菌3.3.催化剂催化剂4.4.放射性放射性5.5.压力压力第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩二、有机质转化成油的影响因素二、有机质转化成油的影响因素第20页,共52页,编辑于2022年,星期二 1.温度和时间温度和时间 第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩二、有机质转化成油的影响因素二、有机质转化成油的影响因素第21页,共52页,编辑于2022年,星期二有机质向石油转化是一个热降解过程,温度是最有效和最持久的有机质向石油转化是一个热降解过程,温度是最有效和最持久的作用因素;温度不足可用延长时间来弥补。作用因素;温度不足可用延长时间来弥补。生油岩石的年龄越大,生油
15、岩石的年龄越大,生烃门限温度就越低。生烃门限温度就越低。第22页,共52页,编辑于2022年,星期二 2.2.细菌细菌 第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩二、有机质转化成油的影响因素二、有机质转化成油的影响因素由于生存条件的限制,细菌生物化学作用主要出现在有由于生存条件的限制,细菌生物化学作用主要出现在有机质改造的早期或成岩作用的早机质改造的早期或成岩作用的早中期。中期。第23页,共52页,编辑于2022年,星期二 3.3.催化剂催化剂第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩二、有机质转化成油的影响因素二、有机质转化成油的影响因素第24页,共52页,编辑于2022年,星期二
16、4.4.放射性放射性 放射性元素(铀、钍和钾)所造成的局部地放射性元素(铀、钍和钾)所造成的局部地温增高将有利于有机质的热演化。温增高将有利于有机质的热演化。放射性物质产生的高能粒子可以导致水分解而放射性物质产生的高能粒子可以导致水分解而产生大量的游离氢,同时放射性衰变产生的能量,产生大量的游离氢,同时放射性衰变产生的能量,游离氢和能量的提供将同时增加油气形成的产率和游离氢和能量的提供将同时增加油气形成的产率和速度,对于油气的生成非常有利。速度,对于油气的生成非常有利。沉积岩中:总体上放射性元素含量很低沉积岩中:总体上放射性元素含量很低第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩二、有机质转
17、化成油的影响因素二、有机质转化成油的影响因素 非主要因素非主要因素第25页,共52页,编辑于2022年,星期二 5.5.压力压力 概括地说,压力对有机质成烃具有概括地说,压力对有机质成烃具有抑制抑制或或促进促进作用作用。高压阻碍有机质成熟和成烃作用;高压阻碍有机质成熟和成烃作用;短暂的降压有利于加速有机质的成熟。短暂的降压有利于加速有机质的成熟。第二章第二章 油气成因与烃源岩油气成因与烃源岩二、有机质转化成油的影响因素二、有机质转化成油的影响因素从化学理论讲,压力的增加可以抑制体积增加的化学反应的进行。从化学理论讲,压力的增加可以抑制体积增加的化学反应的进行。对于干酪根的生烃反应,尤其是较高温
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