第二节干酪根热降解成油机理 、烃的演化 .氯仿沥青“A”和总烃的演化 干酪根 批 (6.6 1.0~1.2 的(3 暗褐色 0.6~1.0 雷托特段 黑1 o米德帕克段 0.4~0.6 烃类/有机碳(%) 美国西内部盆地二叠系含磷组黑色页岩中C15+烃类/有机碳 和干酪根颜色、H/C原子比随深度的变化 酪根2色,先神烹246 上新统 上中新统 石油大量生成的门楼 TT TP 烃类/有机碳 烃类(克)/若石(立方米 美国洛杉矾盆地上中新 苏联前高加索西部第三 上新统暗色页岩中C+1s 烃类有机碳随深度的变 迈科普层页岩中C+15烃 化 随深度的变化
第二节 干酪根热降解成油机理 一、烃的演化 1. 氯仿沥青“A”和总烃的演化
2.烷烃的演化 正构烷烃的演化 异构烷烃的演化 环烷烃的演化 芳香烃的演化 二、油气生成的阶段性及特征 门限温度:随着埋藏深度的增加,当 温度升高到一定数值,有机质开始大量转 化为石油,这个温度界限称门限温度。 门限深度:与门限温度相对应的深度 称门限深度。 分三个阶: 成岩作用阶段一一未成熟阶段 深成作用阶段—一成熟阶段 变质作用阶毁—一过成熟阶段
2. 烷烃的演化 正构烷烃的演化 异构烷烃的演化 环烷烃的演化 芳香烃的演化 二、油气生成的阶段性及特征 门限温度：随着埋藏深度的增加，当 温度升高到一定数值，有机质开始大量转 化为石油，这个温度界限称门限温度。 门限深度：与门限温度相对应的深度 称门限深度。 分三个阶段： 成岩作用阶段——未成熟阶段 深成作用阶段——成熟阶段 变质作用阶段——过成熟阶段
生成的烃类 正烷烃 烷长 芳香烃 ∴∷ ··· ∴ 写如如如3 碳原子数环烷的环数碳原了数 ①C+HO…:②石油:③湿气;④甲烷 ②获质情青质:不溶石机(干酷粗》 ②溶丁稳的物质:③溶于酸的物所 简单分子(0、10、CL1、 碳质残渣 沉积有机质热演化模式 1、成岩作用阶段一未成熟阶段 从沉积有机质被埋藏开始至门限深度为止。 地层条件:低温(小于50~60℃)、低压 有机质特征:微生物化学作用为主,有机质以形成干酪根为主,没有形成大量烃类 OC大大降低,HC稍微下降。 主要产物及特征:生物成因气,有少量的烃类来自于活生物体,大部分为C15以上的 重烃,为生物标志物。正烷烃 多具明显的奇偶优势。成岩作用阶段后期也可形成一些非生物成因的降解天然气以及未熟 鉴别指标:Ro小于0.5%
1、成岩作用阶段—未成熟阶段 从沉积有机质被埋藏开始至门限深度为止。 地层条件：低温（小于 50～60℃）、低压。 有机质特征：微生物化学作用为主，有机质以形成干酪根为主，没有形成大量烃类， O/C 大大降低，H/C 稍微下降。 主要产物及特征：生物成因气，有少量的烃类来自于活生物体，大部分为 C15 以上的 重烃，为生物标志物。正烷烃 多具明显的奇偶优势。成岩作用阶段后期也可形成一些非生物成因的降解天然气以及未熟 油。 鉴别指标：Ro 小于 0.5%
原积机( 州赵猫 C 简单分子(CO2、H20、CH4、H2) 碳质残渣 2、深成作用阶段一成熟阶段 深成作用阶段为干酪根生成油气的主要阶段。 该阶段从有机质演化的门限值开始至生成石油和 湿气结束为止,按照干酪根的成熟度和成烃产物 划分为两个带: 生油主带:(低一中成熟阶段) 凝析油和湿气带:(高成熟阶段) 生油主带:(低一中成熟阶段 有机质特征:干酪根热降解作用为主,HC大大降低。 主要产物及特征:成熟的液态石油。以中一低分子量 的烃类为主,正烷烃中奇碳优势逐渐消失,环烷烃和芳香
2、深成作用阶段—成熟阶段 深成作用阶段为干酪根生成油气的主要阶段。 该阶段从有机质演化的门限值开始至生成石油和 湿气结束为止，按照干酪根的成熟度和成烃产物 划分为两个带： 生油主带：(低—中成熟阶段) 凝析油和湿气带：(高成熟阶段) 生油主带：(低—中成熟阶段) 有机质特征：干酪根热降解作用为主，H/C 大大降低。 主要产物及特征：成熟的液态石油。以中—低分子量 的烃类为主，正烷烃中奇碳优势逐渐消失，环烷烃和芳香
烃的碳数和环数减少,曲线由双峰变单峰。W.C. Pusey把 它称为“液态窗”或“石油窗”。 鉴别指标:Ro为0.5~1.3% 凝析油和湿气带:(高成熟阶段 有机质特征:高温下,剩余的干酪根和已经形成的重烃继续热裂解。 主要产物及特征:液态烃急剧减少,C1~C8的轻烃将迅速增加。在地层温度和压力超过 烃类相态转变的临界值时,这些轻质轻就会发生逆蒸发,反溶解于气态烃之中,形成凝析气 和更富含气态烃的湿气 鉴别指标:Ro为1.3~2.0%。 3、准变质作用阶段过成熟阶段 有机质特征:埋深大、温度高,由于在成熟阶段干酪根中绝大部分可以断裂的侧链和基 团已消耗殆尽,所以石油 潜力枯竭,残余的少量烷基链,尤其是己经形成的轻质液态烃在高温下继续裂解形成大量的 热力学上的最稳定的甲烷 干酪根的结构进一步缩聚形成富碳的残余物质。 主要产物及特征:热裂解甲烷。 鉴别指标:Ro>2.0%
烃的碳数和环数减少，曲线由双峰变单峰。W.C.Pusery 把 它称为“液态窗”或“石油窗”。 鉴别指标： Ro 为 0.5～1.3%。 凝析油和湿气带：(高成熟阶段) 有机质特征： 高温下，剩余的干酪根和已经形成的重烃继续热裂解。 主要产物及特征： 液态烃急剧减少，C1～C8 的轻烃将迅速增加。在地层温度和压力超过 烃类相态转变的临界值时，这些轻质轻就会发生逆蒸发，反溶解于气态烃之中，形成凝析气 和更富含气态烃的湿气。 鉴别指标： Ro 为 1.3～2.0%。 3、准变质作用阶段—过成熟阶段 有机质特征： 埋深大、温度高，由于在成熟阶段干酪根中绝大部分可以断裂的侧链和基 团已消耗殆尽，所以石油 潜力枯竭，残余的少量烷基链，尤其是已经形成的轻质液态烃在高温下继续裂解形成大量的 热力学上的最稳定的甲烷。 干酪根的结构进一步缩聚形成富碳的残余物质。 主要产物及特征： 热裂解甲烷。 鉴别指标： Ro＞2.0%
有机质成熟演化的阶段性 成烃演化烃类产物煤阶固定碳|镜煤反射率HC地温深度孢粉颜色主要 阶段 (%)原子比(c) 成岩阶段生物甲烷 泥炭 08 1000 浅黄生物 褐煤 橙黄 重质油 长焰煤 0.84 成干气中质油气煤55-750.~130.6950~1501000~4000橙~褐热 湿气 肥煤 轻质油 焦煤75-8513~2.00.69150~2004000~6000棕 热 湿气 瘦煤 准变质高温甲烷|贫煤|85 2.0~ 0.6 6000~ 阶段 无烟煤 (据潘钟祥等,1986, 营閂陪下黄鸦动陷 中端陷 第三乐沙三常三系沙三段第三系沙河街组 展都菌机感机是国总(克党) 6810 4B1 5014150 150~120 51-50℃ 1500 g℃ 109℃ 3000~3800 122~1t 松辽盆地和渤海湾盆地生油岩的成熟门限及生油窗
干酪根类型 Ⅱ Ⅲ 哥凶世 未成热 未成熟未成熟 0.5 油 油 1.0 油 部8 1.5 凝析油和湿气带 2.0 干气带 2.5 根据镜质体反射率确定的油气带近似界限 、干酪根成油理论的新进展 1未一低成熟油的成因 ★强还原戚化环境藻类成烃 ★盐湖相沉积有机质在低温參件下转化成烃 ★含煤岩系特殊的富显橄组分早期成烃 内国:有机质类型 外国:局部咸化环境、较高的地溫梯度
三、干酪根成油理论的新进展 1.未—低成熟油的成因 ★ 强还原咸化环境藻类成烃 ★ 盐湖相沉积有机质在低温条件下转化成烃 ★ 含煤岩系特殊的富氢显微组分早期成烃 内因：有机质类型 外因：局部咸化环境、较高的地温梯度
经有机mg 热因油 图2-11孤南洼陷生油岩有机质随埋深的演化规律及生油机理图 A一抄一段含顾石藻生油岩;B一沙一段不含颗石藻生油岩;C一沙三段生油岩 产油潜量PG(mgHc/gc) 镜0 反射率 (%) 未熟一低熟油生成阶段 成熟油生成阶段 临清坳陷东部第三系烃源岩生烃模式图
总烃转化率(%) 沥青A转化率(%)) 低成熟油气生成带 低成熟泊气生成 04 05 图2-18吐哈盆地侏罗系煤系生烃演化模式图 2.爆成姬的画成 ★煤成烃:煤系地层的有机质在不同的演 化阶段,其富氳组分所生成的气态和液 态烃类 ★演化特点:沥青化作用
2.煤成烃的形成 ★ 煤成烃：煤系地层的有机质在不同的演 化阶段，其富氢组分所生成的气态和液 态烃类。 ★ 演化特点：沥青化作用
基质镜质僻藻类体角质体孢子体木栓体青质体树脂体 目生油限国主生油 显微组分生油模式图 液化阶殴 早期生物 甲烷气阶段 0 褐煤0.4 低成熟煤成油 长焰煤 第一次生油 气煤 成熟阶段煤成 肥煤1.0 油第二次生油 湿气-凝析 煤1,5 1油阶段 贫煤2.0 无烟煤3.0 干气阶段 图1-11煤系有机质生烃模式图 四、油气生成的影响因素
四、油气生成的影响因素