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04第四章 油气成因和烃源岩-2014

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04 第四 油气 成因 烃源岩 2014
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第四章 油气成因和烃源岩第一节 油气成因概述第二节 油气有机成因理论第三节 天然气成因类型和判别第四节 烃源岩及其评价第五节 油气地球化学对比2学时2学时第一节 油气成因概述油气成因 无机成因 (机成因 (起源物质油气生成过程油气无机成因观点: 油气起源于地球深部的简单非烃物质或地球形成早期就已存在的甲烷,经过合成等无机化学反应而生成。油气有机成因观点: 油气起源于生物有机体。生物有机质仅有很小部分进入沉积物中得以保存,形成沉积有机质 (沉积有机质经过埋藏、热(催化)降解以及热裂解等复杂的生物化学和地球化学变化,从而演变形成石油和天然气。34 3宙说。1876年门捷列夫提出 碳化物说。重金属碳化物+沿裂缝下渗的水 ( n+山说。1923年 1、石油无机成因难以解释石油中普遍存在的生物成因信息,如生物标志化合物,碳同位素特征;2、实验室和地球深部无机合成的烃类成分简单,而原油组成非常复杂;3、世界上的工业性原油形成过程都与沉积盆地和沉积岩地层有关。1957浆说和高温生油说 。20世纪随着板块理论的兴起又有 油气深成说 和 深源气说提出以及在 褶皱带前缘断裂带的找油活动。石油无机成因说存在的困难:油气有机成因说 蒸馏说19世纪提出低等 动物说 ;藻类 植物说及动植物 混成说 ; 低等水生生物和高等植物混成说。1906年 成说 天然蒸馏;脂肪说,碳水化合物说,蛋白质说。1932年古勃金提出 母岩 富含分散有机质的淤泥 埋藏挤压运移 943出 原生说。1952出 早期成油说。20世纪 60期成油说(干酪根晚期成油理论) 的提出和完善,代表性科学家和成果:0年代 唯海相生油论; 40年代潘钟祥、黄汲清和谢家荣等老一辈石油地质学家提出了 陆相生油论。油气有机成因理论液态石油,起源物质主要是低等水生生物、细菌和高等植物的富氢组成;形成过程主要为干酪根( 期生成,但也有部分为早期形成,还有原生烃即继承烃。烃类气体,起源物质广泛和形成过程多样;主要为有机成因,也有工业性的无机成因气。晚期成因说:只有当母岩埋藏达到一定的深度和温度时,有机质才大量的生成液态的成熟烃。 应该看到,原始有机质从沉积、埋藏到转化为石油和天然气,是一个逐渐演化的过程。在承认晚期成油起主要作用的同时,也不能一概否定早期成油的影响,只不过在生油的量上可能多少不一,以晚期为主。 现在看来,液态石油的成因主要是晚期成因,而天然气的成因条件转化较为宽松。气与油的成因差别1、 天然气气源广阔,是多源的,油源往往受到有机物源的限制,是少源的。沉积层系中烃源岩类型在很大程度上决定气和油的生成比重,几乎所有有机质岩类(腐殖型、腐泥型、混合型有机质),不同环境(海相、湖相、沼泽相)的有机岩类均有成气条件。2、生气是多阶段的,而油则是在有机质达到中演化阶段生成的。3、油、气都属于流体矿产,但其流动、扩散性质以及成藏、保存条件都有很大差别。第二节 油气有机成因理论一、油气有机成因的证据二、沉积有机质与干酪根三、沉积有机质的成烃演化四、未熟 成油形成机理一、油气有机成因的证据1、世界上 90%以上油气都产自沉积岩。 灰岩晶洞和介壳以及封闭的砂岩透镜体中的油气只能源于沉积有机质。2、油气在地壳中出现和富集程度与地史上生物发育和兴衰息息相关,油气储量的时代分布与地层中分散有机质以及煤和油页岩等有机矿产的时代分布具有相关性。3、在油气田剖面中,含油气层位总与富含有机质的层位有依存关系。4、油气的元素组成包括微量元素组成都与有机质和有机矿床相近。石油以及绝大多数天然气的碳稳定同位素组成与生物物质的碳稳定同位素有关。5、石油中检测出的卟啉、类异戊间二烯烷烃、甾萜类化合物被称为生物标记化合物,其碳骨架为生物体特有。 石油普遍具有旋光性和荧光性。6、模拟实验表明从沉积有机质中可得到油气的烃类。现代测试可从现代和古代沉积物中鉴定出各种油气中的烃类。有机成因说的核心:油气起源于有机质即生物物质。沉积有机质:通过沉积作用进入沉积物中并被埋藏下来的那部分有机质。从前寒武纪到泥盆纪,沉积有机质的唯一来源是海洋浮游植物(藻类)和细菌;泥盆纪以后,高等植物也开始变的重要起来,尤其是在成煤作用方面起特别重要的作用。二、沉积有机质与干酪根(一)沉积有机质的生物物质从对沉积有机质的贡献而言,海洋浮游植物和细菌提供的沉积有机质的总量要比陆生高等植物大得多。主要原因:地史上高等植物晚于浮游植物;海域面积大于陆地;浮游植物和细菌具有很高的产率。从数量上看,沉积有机质的生物物质来源最重要的是 浮游植物、细菌和高等植物。(二)沉积有机质的原始生物化学组成沉积有机质生化组成除水以外,主要有 脂类、碳水化合物、蛋白质和木质素 等 4类。天然有机质与石油的平均元素组成(据 1979)元素组成(质量百分数)C H S N 4 6 50木质素 63 5 3 7 2 17 22脂类 76 12 12干酪根 79 6 5 2 8沥青 84 10 3 1 2石油 3 脂类 是油、脂、类脂 (总称。类脂是指结构或性质上与油脂相似的天然化合物,主要包括蜡、甾类、萜类和色素化合物。它们的共同特性是 不溶于水,但溶于低极性有机溶剂如氯仿、乙醚、苯等。 脂类特点 ,一是抗腐能力强;二是化学成分和结构都最接近石油。脂类只要去掉少量的氧即可转化成石油,因而,被认为是最重要的生油母质。 - O - C - O - C - R + 3 - O - C - - + 3 R - C - - 油 肥皂( R = C 12 ~C 18 )油脂- - -- - - +- - --- + - --△甘油 肥皂( )油脂碳水化合物 碳水化合物 是单糖或单糖的聚合体的总称,通式可写为 2O)m, 包括 葡萄糖、淀粉、纤维素、几丁质 等,它们是植物的主要组成,动物中数量较少。作为成烃母质,碳水化合物以其丰富的数量而引人注意。 碳水化合物 被氢还原后可得到烃类,但是碳水化合物大多容易被喜氧细菌消耗或被水解,难以保存下来。半缩醛式 α - D - 葡萄糖 醛式 - D - 葡萄糖 半缩醛式 β - D - 葡萄糖(环式) (链式) (环式) 蛋白质 是组成细胞的基础物质,在动物组织中含量最高,低等植物中的含量高于高等植物。蛋白质只要经过去羧基和去氨基后便可形成烃类。 蛋白质 构成了生物体中大部分含氮化合物,氮约占蛋白质质量的 16%。 蛋白质 容易受喜氧细菌破坏,不利保存。- N - C - C - N - C - C - N - C - C - N - C - C -H H H H H H H H R 2 R 3 R 4- - - - - - - - - - - - -木质素 木质素仅存在高等植物中,是一种贫氢、富碳、富氧、富含芳环结构的高分子聚合物。 木质素具有比 纤维素 更强的抗腐能力,是成煤的重要母质,也可生成天然气,也可能是石油中芳烃的母质之一。各种生物所含的生物化学组分的相对丰度是不同的, 植物主含碳水化合物而动物主含蛋白质,高等植物富含木质素和纤维素。脂类在低等动植物以及高等植物的某些组织中含量较丰富。 另外,不同的生物体中同种生化组分的化学结构也很不相同。因此, 不同环境下的生物物质组合面貌的不同 决定了其沉积有机质的组成和类型上的差异。 沉积有机质是随无机质点一起沉积并保存下来的生物残留物质,它主要是生物的遗体也包括其生命过程的排泄物和分泌物。 进入沉积物中的有机质,主要部分是新生成的复杂分子,一小部分是继承了生物体中的稳定成分。 从生物物质的发源地说, 沉积有机质一方面来源于盆地本身的所谓原地有机质,另一方面来自河流从周围陆地携带的异地有机质,其中有少量的是来自剥蚀更老的沉积岩层中有机质即再沉积的有机质。(三)沉积有机质的形成 沉积有机质丰度可用有机碳含量表示( %)。 绝大多数沉积有机质呈分散状态,与细粒 沉积岩中有机质分布的另一特点是不同地质时代是不均衡的。(四)沉积有机质的分布和丰度泥页岩 碳酸盐 砂岩有机碳平均含量( 1962)沉积岩总体积( 1958)50% 16% 34%占沉积岩有机碳总量( 5% 图 4史中有机碳的丰度碳酸盐岩的有机碳含量随其不溶残渣含量的增加而增加。 不溶残渣常为粘土,由图 4表有机质含量高的大圆点集中在灰质泥区。图 4酸盐岩石中有机质含量与其组成的关系(据 1979)大陆,陆棚,陆坡平均值(质量%)重量( 1016t) 大洋平均值(质量%) 重量 ( 1016t)粘土和页岩 土和页岩 酸盐 质沉积 据 972)统计,大洋沉积物有机质含量普遍贫乏,大陆及其边缘海则是有机质赋存的主要场所,尤以泥质沉积最为丰富。沉积物中的有机碳含量(据 1972) 生物物质的产量: 主要取决于阳光、温度、湿度、含盐度和营养。在海洋,温湿带的浅海区有良好的透光性和营养条件,在大陆以湿热带最重要。 原始有机质的保存条件: 指生物死亡后的沉降、沉积和埋藏过程中的氧化还原条件。 沉降、沉积速度: 有机、无机质点的绝对沉积速度;有机、无机质点的相对沉积速度。 沉积物的粒度: 粒度越细所含有机质越多。( 1)沉积分异表明,呈胶体或悬浮态的有机质点同粘土质点可同步降落;( 2)粘土比表面积大,易吸附有机质;( 3)形成泥质的沉积环境有利于有机质保存。影响沉积有机质分布和丰度的主要因素: 4方面干酪根( : 沉积岩中不溶于碱、非氧化型酸和有机溶剂的分散有机质。 而沉积物中未固结的有机质以腐殖酸为主,它是沉积岩中干酪根的前身。(五)沉积有机质中的干酪根干酪根是有机碳存在的最重要的形式,占沉积岩中分散有机质总量的 80~ 90%,甚至更高, 其余可溶于有机溶剂的部分叫沥青,通常指氯仿抽提物,包括烃类、胶质和沥青质。 抽提时温度常低于 80℃ 。1、干酪根的概念古代沉积物中有机质的分散组分干酪根数量与化石燃料最大资源比较图( 1980)图 4巴黎盆地托尔页岩有机质各组分含量随深度的变化(据 1971)1979)认为 80~ 95%的石油烃是由干酪根生成的。 以巴黎盆地的典型研究看,随着埋深加大和地温升高,有机质中的干酪根含量不断下降,而烃类、胶质和沥青质的含量则相应上升。另外 、 S、 素组成最接近于干酪根,可代表干酪根向沥青和烃类转化过程的中间产物。岩石中提纯出来的干酪根呈黑色或褐色粉末,是复杂的有机高分子聚合物。组成干酪根的显微有机残体有 藻类、细菌和高等植物的组织 。这些高等植物的组织包括 壳质组的孢粉、树脂体和角质体以及镜质组和丝质组的碎片 。2、干酪根的成分和分子结构模型 分子结构模型是一种复杂的三维大分子聚合物,有很多环状化合物(芳香环、饱和环、杂环)作为核心,彼此被脂肪链和杂原子桥键相连接 。从左到右:藻质体孢子体树质体角质体结构镜质体丝质体东濮凹陷濮深 型干酪根 Ⅱ 型干酪根 Ⅲ 型干酪根Ⅰ 型干酪根丝质体丝质体絮状无定形腐泥组 基质镜质体、树皮体和小孢子体、粗粒体结构藻类体 大孢子体 基质镜质体 结构镜质体未成熟阶段高成熟阶段巴黎盆地下侏罗统页岩Ⅱ 型干酪根 分子结构模型干酪根的元素组成:主要为碳 C: 70其要为氢 H: 3氧 O: 氮 N: 硫 S:  1974)根据元素分析采用 H/: Ⅰ 型为藻质型, Ⅱ 型为腐泥型, Ⅲ 型为腐殖型;另外, Ⅳ 型为残余型。 我国学者将干酪根类型划分为 Ⅰ 型为腐泥型, Ⅱ 型为混合型,进一步分为 Ⅱ 1型腐殖腐泥型和 Ⅱ 2型腐泥腐殖型, Ⅲ 型为腐殖型。图 4酪根类型及其演化模式图( A 据 1974; B 据秦建中, 2005)3、干酪根元素组成及分类3、干酪根元素组成及分类Ⅰ 型是分散有机质干酪根中经细菌改造的极端类型,或澡质型,富含脂肪族结构,富氢贫氧,原始 H/般为 O/般小于 失重 ≥65%,生烃潜力 产石油类型。Ⅱ 型是常见的腐泥型干酪根,有机质主要来源于浮游生物和细菌。有较高的原始 H/ 低的 O/ 失重为 50% ~80%,其生烃潜力较高,为 型是由陆生植物组成的腐殖型干酪根,富含多芳香核和含氧基团。原始 H/常小于 O/达 成气为主,热失重为 30%~50%,大西洋白垩系黑色页岩中的 4种类型干酪根的红外光谱曲线图还有一种干酪根称残余型或 Ⅳ型,具异常低的原始 H/值低至 O/类干酪根中有大量的芳香核和含氧基团,显微组分观察表明其有机质主要为惰性组的氧化有机质和丝质碎片,能生成少量的气,此干酪根的热失重30%。但作为烃源岩, 确定其有机碳下限值尤为重要 。经典实例是前苏联学者 1958)对俄罗斯地台油气分布与有机碳含量关系的研究。他通过上千块海相上泥盆统页岩的有机碳分析,证明 5%的古比雪夫和乌法地区,而在有机碳含量为 右的萨拉托夫和基辅地区发现了一些气田. 在有机碳 <其他地区,则没有泥盆纪的油气田。 有机碳含量下限值为 1984)认为 泥质烃源岩的有机碳下限值为 胡见义和黄第藩 (1991)提出了 中国陆相泥质烃源岩有机碳下限值定为 但对 咸湖环境形成的泥质烃源岩其有机碳含量下限应适当降低至 962) 对世界各地约 1400个样品分析表明:碳酸盐岩中的平均有机碳含量比页岩低得多,而后者为 但它们的烃类平均含量却相近,约 l。 根据 梁狄刚( 2000)认为中国海相工业性泥质碳酸盐烃源岩的有机碳含量下限值不应低于 。对岩石进行氯仿抽提可得到氯仿沥青“ A”( %)含量,然后将抽提物进行色层分离可得到总烃( 10量,以及生烃潜力( 2, mg/g)它们也能反映岩石中有机质丰度。我国陆相湖泊泥质烃源岩有机质丰度标准(秦建中, 2005)演化阶段烃源岩级别评价参数干酪根类型 很好烃源岩 好烃源岩 中等烃源岩 差烃源岩 非烃源岩未成熟 烃腐泥型 腐泥型 中间型 腐殖型 腐殖型H/%)Ⅰ -Ⅱ 1 > 2-Ⅲ > A”( %) > 10> 1000 500~ 1000 150~ 500 50~ 150 < 502/( mg/g) > 10 10 过成熟 %)Ⅰ -Ⅱ 1 > 2-Ⅲ > 不溶有机质(干酪根)和可溶有机质(可溶沥青)的性质和组成 进行分析。干酪根类型的确定 是有机质类型研究的主体,常用的研究方法有 元素分析 、 光学分析 、 岩石热解分析 等。可溶有机质 的族分和化合物组成及其分布的研究也可用来确定有机质的类型, 可溶沥青分析 。(二)有机质的类型1、元素分析元素分析 是从化学性质的本质上来把握其类型。我国陆相烃源岩中干酪根类型和划分: Ⅰ 型为腐泥型, Ⅲ 型为腐殖型, Ⅱ 型为腐泥型和腐殖型的混合型 ,其中 Ⅱ 1型为腐殖腐泥型, Ⅱ 2型为腐泥腐殖型。从全球来看,液态油主要产生于腐泥型或腐泥型和腐殖型的过渡类型的有机质;腐殖型主要生成天然气。2、光学分析在显微镜下对干酪根进行光学分析是从光学性质上和形貌上把握其类型。光学分析方法包括孢粉学法和煤岩学法。孢粉学法 是按干酪根在透射光下的微观形态,将其分为藻质、絮质、草质、木质和煤质,前 3种为腐泥型有机质,后 2种为腐殖型和残余型有机质。煤岩学法 是将干酪根的显微组成分为壳质组、镜质组和惰性组,其中壳质组为腐泥型有机质,多数镜质组为腐殖型有机质,惰性组为煤质型有机质。3、岩石热解分析用岩石热解( ,烃源岩评价仪直接从岩样中测出所含的 吸附烃( 、 干酪根热解烃( 二氧化碳( 等含氧挥发物以及相应的温度。得到 氢指数 ( 有机碳, 氧指数 ( 机碳, 及 I, 图能够很好地与干酪根元素分类图进行对比。可利用这些关系图确定烃源岩中有机质类型。应用氢指数和氧指数确定生油岩中的有机物类型 (1977)★ 绿河页岩; ﹡ 巴黎盆地,下托阿尔统;▲阿尔及利亚 留系 杜阿拉盆地上白垩统;■其他4、可溶沥青分析可溶沥青的研究也能反映烃源岩中有机质的类型。较常用的参数:① 烃源岩氯仿抽提物中组分组成特征如饱和烃 /芳烃;② 饱和烃气相色谱特征包括主峰碳位置和峰型等 ,如正烷烃主峰碳的峰型,还有姥鲛烷 /植烷( h)可反映有机质的形成环境。但这种方法基本不适用具有较高成熟度的母岩;③ 色谱 对判断母质的来源也有重要意义。 如 烷中的伽马蜡烷源于细菌,奥利烷和羽扇烷系列反映高等植物输入等。m 0 30 40 50 60 70F A , F r o n t S ig n a l ( E :\2 0 1 0 - 麻黄山地化资料 \2 0 1 0 - 0 5 - 1 6 M H S - Y O U Y O N G \M S H - N D 0 7 - S A T - E :\2 0 1 0 - 麻黄山地化资料 \2 0 1 0 - 0 5 - 1 6 M H S - Y O U Y O N G \M H 0 30 40 50 60 70F I D 1 A , F r o n t S i g n a l ( E : \ 2 0 1 0 - 麻黄山地化资料 \ 2 0 1 0 - 0 5 - 1 6 M H S - Y O U Y O N G \ M H S - N D 1 7 - S A T . D - E : \ 2 0 1 0 - 麻黄山地化资料 \ 2 0 1 0 - 0 5 - 1 6 M H S - Y O U Y O N G \ M 0 30 40 50 60 70 80F A , F r o n t S ig n a l ( H :\2 0 1 0 - 0 5 - 1 6 M H S - Y O U Y O N G \M H S - N D 1 2 - S A T - H :\2 0 1 0 - 0 5 - 1 6 M H S - Y O U Y O N G \M H S - B L A N K - S A T 0煤层宁东 泥岩Lu er 指在有机质所经历的埋藏时间内,由于增温作用所引起的各种变化。它是地温和有效加热时间相互补偿作用的结果,是表征其成烃有效性和产物性质的重要参数。评价有机质成熟度常用且有效的方法包括: 镜质体反射率( 、 孢粉和干酪根的颜色法 、 岩石热解法和 可溶有机质 的化学法。还可应用化学动力学模型,通过盆地模拟方法计算有机质的成熟度。(三)有机质的成熟度镜质体反射率 是温度和有效加热时间的函数且具不可逆性。镜质体反射率随成熟度而增加。镜质体反射率可定义为光线垂直入射时,反射光强度与入射光强度的百分比 。1、镜质体反射率法煤岩显微组分中,镜质组最丰富,反射率居中,而壳质组反射率低,惰质组最高。镜质体反射率随成熟度而增加。干酪根的类型不同其各成熟阶段 o< 成岩作用阶段,生油岩未成熟; < 深成作用阶段的成油主带; %为深成作用阶段的高成熟凝析油和湿气带; % 为准变质作用阶段,为只产甲烷的干气带。 根据镜质体反射率确定的油气带近似界限(据 1978)点线表示生油高峰在研究缺乏镜质体的海相烃源岩(腐泥型干酪根)的成熟度时,可利用 沥青反射率( 镜质体反射率( 关系评价有机质的成熟度,二者存在线性正相关关系, 可用实测的 显微镜透射光下,孢子、花粉和其他微体化石随成熟度作用的增强而显不同颜色。2、孢粉和干酪根颜色法成岩演化阶段 镜煤反射率( %) 孢粉颜色 成熟度成岩阶段 < 黄 成熟深成阶段 准变质阶段 > 过成熟热变指数( 色变指数( 利用岩石热解分析资料中2)和热解峰温 )两个参数可确定生油岩的未成熟带、成油带和成气带。通常 30~ 435℃为未成熟阶段, 430~ 470℃ 之间为成熟阶段, 475~ 500℃ 之间为高成熟阶段,大于 500℃为过成熟阶段。采用岩石热解法确定的界限,也会因干酪根的类型不同而异,需配合氢指数 (氧指数 (及其他方法给出的类型参数。利用岩石热解转化率 (2)和峰温(定烃源岩的成熟度(据 1984) 3、岩石热解法岩石热解 峰温与腐植型干酪根有较好的对应关系,而与腐泥型干酪根对应关系不好。( 1)演化曲线: 根据氯仿沥青“ A”、总烃含量和“ A”/有机碳、总烃 /有机碳等转化率绘制随深度的演化曲线,这些曲线可反映有机质的成熟度随深度的变化。( 2) 是干酪根热降解的产物。 烷烃和芳烃的相对含量随成熟度的增加而发生有规律的变化; 因此, 3) 类: 在近代沉积物中, 正烷烃主要来源于高等植物的蜡,具有明显的奇数碳优势。在古代成熟生油岩和石油中,干酪根热降解的烷烃不具此优势,因而奇碳和偶碳优势逐渐消失,一般认为, 生油高峰期,已不再有奇碳和偶碳优势。4、可溶有机质的化学法965)提出了 碳优势指数( 965)提出 970)提出 5个碳数区间的 奇偶优势指数 (随着有机质成熟度的增加,上述 并趋于稳定。( 4)环烷烃 : 随埋深的增加,环烷烃的环数从三-四环为主变为单-双环为主 。( 5)生物标志化合物: 随埋深和温度的增加,干酪根热降解的新生烃类使来自生物的烃类受到稀释,与其相邻的正烷烃比较,其含量都随成熟度的增加而减少,如姥鲛烷 /正十七烷、植烷 /正十八烷。甾烷和藿烷的立体异构化,能十分有效地反映成熟度。上述各种确定烃源岩有机质成熟度的方法综合使用最有效,而且还需考虑有机质类型的影响。在烃源岩的热演化成烃过程中,有机质的许多物理性质和化学性质被改变,并可作为成熟度标志,如 粉颜色和煤阶等。为估算和评价有机质的成熟度,许多学者根据这些性质与烃源岩的埋藏时间和温度史,用数学模型建立了各种数字化的热成熟度标尺和计算图表。为定量预测烃源岩中有机质的成熟度, 1980)根据温度每增加 10℃ ,干酪根热降解成烃的反应速率增加 1倍并与时间呈线性关系,而且有机质成熟度效应是累加的、不可逆的等原理,提出并对 971)改进了时间 有机质成熟度预测方法。 990)提出了基于多个平行 o)预测有机质的成熟度。5、成熟度标尺和 遍认为理想的烃源岩主要为 粘土岩类和碳酸盐岩类 , 一般为暗色的、细粒的岩石,富含有机质和微体古生物化石,常含指示还原环境的黄铁矿,偶见原生油苗,均为低能环境产物。粘土岩类烃源岩:泥岩、页岩碳酸盐岩类烃源岩:灰岩、生物灰岩、泥灰岩最有利的生油气岩相为:浅海相、三角洲和深水 南杨家坪震旦系陡山沱组:黑色薄层含碳板状页岩、粉砂质硅质板岩,风化面呈黄褐色。水平纹层发育、底部见黄铁矿。348° ∠ 37°顺层理发育的黄铁矿第五节 油气地球化学对比一、油源对比的概念二、对比参数的选取三、油源对比四、气源对比油气地球化学对比,从广义上说应包括油 岩对比和天然气成因分类,其中油 岩对比以及天然气成因分类 是核心问题 。一、油源对比的概念石油、天然气和烃源岩对比时要研究的内容(据 1978)二、对比参数的选取1、对比基础:性质相同的两种油气应源于同一母岩;母岩排出的石油应该与母岩中残留的石油相同;母岩排出的天然气的成因类型应该与母岩的性质一致。二、对比参数的选取2、选取原则:应该选取受非成因因素干扰最小且较稳定的指标;凝析油和原油应选用不同的对比参数;一般不宜采用油气化合物组成的绝对含量,应采用系列化合物的分布和比值。应选取多个参数进行综合对比以便互相补充和印证。另外,还要尽量避免或减少由于取样条件不同所造成的人为差异。3、对比参数:包括石油对比参数和天然气的对比参数。1、石油对比参数常用的有: 微量元素系列和 V/物标志化合物如类异戊间二烯烷烃的系列分布,甾族和萜类化合物的分布型式和特征;正构和异构烷烃、环烷烃、芳香烃等系列化合物的分布型式和比值;各种石油组分的碳氢稳定同位素等。另外,石油和烃源岩中孢粉组合也可用于油源对比。2、天然气的对比参数常用的有:烃气富集系数即烃气 /非烃气、甲烷系数 (湿气指数 )燥系数 2+、重烃系数或湿度 13δ13δ13δD、 306、对比结果的解释选取有效参数进行油气地球化学对比解释最终得出正确的认识和结论决不能脱离地质资料而孤立地进行。 如含油气盆地的构造史、沉积埋藏和成熟史、生烃和排烃史、盆地类型及地质结构、母岩的岩性、厚度和分布、油气运移的通道和介质条件、油气藏的保存和破坏等等都是对比解释中不可忽略的背景材料。对各种对比指标的分析数据应选择适当的形式表现出来,如直方图、三角图和各种相关曲线图。对比过程中,微弱的差别不影响可比性,多种参数的显著差别一般反映为母质不同或成因不同。三、油 量元素石油中微量元素钒和镍是卟啉的络合物随卟啉一起从母岩进入石油的。石油中的卟啉是生物色素在还原条件下经金属置换、去羧基或加氢等复杂反应而生成。石油中的钒、镍含量有随石油的密度一起增长的趋势。 石油中钒、镍的绝对含量可能随氧化、运移等作用而变化,但二者的比值常无明显的变化。V/个比值在最年轻的石油中最高,最老的石油中最低,这可能是因为钒卟啉的热稳定性比镍卟啉差。钒镍比值与石油密度的关系图 (据 1979) 2、生物标志化合物生物标志化合物如类异戊间二烯类、甾类和三萜类由于相对地不受轻组分流失和风化作用的影响,所以它们的分布特征不仅可用于油 可用于油 鲁番盆地原油饱和烃和生油岩,煤的抽提物中甾烷 (m/z 217)和五环三萜烷 (m/z 191)质量色谱图 (据黄第藩等, 1989) 甾烷和萜烷的质量色谱图直接可用于油 岩对比。3、轻烃组成石油中 如溶解、吸附、扩散、生物作用等,甚至也会受到采样条件不同的影响。所以,直接对比化合物的绝对浓度价值有限。974)提出了 轻烃配对分子 的方法,对原油尤其是对凝析油的对比有重要意义。4、 烷烃的分布作为一种油 源对比的指标。特别适用于失去轻组分的油样。但也由于正烷烃受地温的影响较大,而且在运移中又可能有色层效应,故在使用上也受到一定的限制。5、碳、氢稳定同位素碳稳定同位素在石油的对比上使用较广泛。石油各组分的δ13烃最轻,环烷烃的 13烃重于全油,多环芳烃比单环芳烃重,从胶质、沥青质到干酪根, 13不是绝对的,当原油受到生物降解时,会使饱和烃 δ13质和沥青质 δ13用碳、氢稳定同位素进行原油对比时,最好按不同馏分或组分进行。用于油 引自潘钟祥等, 1986)图中数字代表油样,左上方三油样同源,右下方五油样同源同位素类型曲线对比原油与生油岩(转引自潘钟祥等, 1986)图中实线表示原油;虚线表示生油岩抽提物的组分研究天然气的成分、同位素组成和母岩的成熟度 ( )可进行气源对比。确定天然气的成因类型是气源对比的有效途径。四、气 1979)四、气 1989)根据不同成因天然气的碳稳定同位素组成的差别,采用 δ1313天然气划分为生物成因气、油型气和煤型气,油型气中还可进 成熟气和过成熟气。Ⅰ 生物气; Ⅱ 油型气; Ⅲ 煤型气; Ⅱ 1 Ⅱ 2 高成熟气; Ⅱ 3 过成熟气;型伴生气各井平均值;混合成因 ); 13卢松年等, 1989)思考 “石油有机晚期成因说 ” 的基本内容。 有机质成烃演化的阶段及主要影响因素。 干酪根的定义及分类。 天然气的成因类型。 如何评价烃源岩。
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本文标题:04第四章 油气成因和烃源岩-2014
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