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第二部分 油气生成理论与烃源岩20130225

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石油与天然气地质学主讲人:欧成华“石油与天然气工程”专业硕士课程西南石油大学石油工程学院油气藏地质及开发工程国家重点实验室3551030708,油与天然气地质学概论第二部分 油气生成理论与烃源岩第三部分 输导层与油气运移第四部分 油气储集层与盖层第五部分 油气藏形成与破坏第六部分 含油气系统与油气藏类型第七部分 油气藏建模主讲人:欧成华、胡雪涛(西南石油大学石油工程学院 )西南石油大学“石油与天然气工程”专业硕士课程石油与天然气地质学第二章油气生成及生油气层第一节 油气成因理论研究概况第二节 油气生成的热演化模式第三节 天然气成因类型第四节 凝析气藏的形成机制第五节 烃源岩及其评价第六节 油气生成理论的主要进展第七节 煤层气藏(页岩气藏)与常规天然气藏的差异性第二部分油气生成理论与烃源岩第二章油气生成及生油气层一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层油气的成因是一个长相争论的基本理论问题。由于:(1)然气是 流体 ,其 产出地 与 生成地 往往不一致,受多种因素控制。(2))类在长期寻找、勘探和研究油气的基础上, 提出了各种假说。这些假说又在实践中不断受到检验、修 正和完善,逐步建立起油气生成的理论。今天的干酪根热 降解成油的理论,基本能说明油气生成的众多现象,并在 勘探实践中取得了显著的成果,这说明现代油气成因理论是基本正确的。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层一、无机成因论石油工业发展早期,从纯化学角 度出发,认为油气是无机成因的。无机成因说大致可归纳为:1、碳化物说( 门捷列夫,1876年 ):认为在地球内部水与重金属碳化物作用,可以产生碳氢化合物:33度很高,使碳和铁变为液态,互相作用而形成碳化铁。后来,地表水沿地壳裂隙向下渗透,与碳化铁作用产生碳氢化合物,沿着裂隙上升到地壳。有些碳氢化合物浸透了岩石,形成油页岩、藻煤及其他含沥青岩石;有些碳氢化合物在地表附近受到氧化,形成地沥青等产物;如果碳氢化合物上升到地壳比较冷却的部分,冷凝下来形成石油,并在孔隙性岩层中聚集便可形成油藏。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层2、宇宙说:索可洛夫,1889年主张 :在地球呈熔融状态时,碳氢化合物就包含在它的气圈中;随着地球冷凝,碳氢化合物被冷凝岩浆吸收,最后,凝结于地壳中而成石油。基本论点 :1)在天体中碳和氢的储量很大;2)由碳、氢合成碳氢化合物是出现在天体发展的早期阶段;3)同其他天体一样,地球上形成的碳氢化合物后来为岩浆所吸收;4)当岩浆进一步冷却和紧缩时,包含在其中的碳氢化合物就沿断裂或裂隙分离出来。碳化物说和宇宙说所依据的 由无机物制成简单碳氢化合物 的实验,至今未找到任何实地证据说明在自然界也发生过这样的过程。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层3、岩浆说:、岩浆说:库得梁采夫,库得梁采夫,1949年年认为石油的生成同基性岩浆冷却时碳氢化合物的合成认为石油的生成同基性岩浆冷却时碳氢化合物的合成有关。这个过程是在高压条件下完成的,因而可以促使不有关。这个过程是在高压条件下完成的,因而可以促使不饱和碳氢化合物聚合而成饱和碳氢化合物。饱和碳氢化合物聚合而成饱和碳氢化合物。并且,依靠石油才在地球上产生了生物,石油中含有并且,依靠石油才在地球上产生了生物,石油中含有生物所需要的一切化学元素,因此,不是石油来自有机物生物所需要的一切化学元素,因此,不是石油来自有机物质,恰好相反,而是有机物质来源于石油。质,恰好相反,而是有机物质来源于石油。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层4、高温生成说:切卡留克,1971实验发现:一些矿物在高温、高压下可分离出甲烷、乙烷等烃类,因此认为油气是上地幔中的氧化铁和水反应所得。但无机成因论者的致命点:(1)是脱离了地质条件来讨论油气的成因,而且将宇宙中发现的简单烃与地球上组成复杂的石油等同起来。(2)无法解释世界上已发现的油气田99%都分布在沉积岩中。(3)无法解释为什么石油具有只有生物有机质才有的旋光性,生标物等问题,而且石油的旋光性在300℃以上就不存在了,而无机成因的高温、高压,石油的旋光性早就消失了 。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况5、近年来 无机生油说 又提出了新的观点:随 “能源危机 ”的出现,无机论者力图通过理论的探讨或实际的验证引起石油工业对无机油源的注意。( 1) 美国《石油地质杂志》道了他们根据实测计算出的无机生油量和可采储量。无机生油深度为地壳下100 —400公里或更深的地幔上部,计算得出:015吨石油类化合物。如果其中仅有1 ‰进入壳层而后被搜集的话,采收率3 0%计,可采石油储量达4500亿吨。(2)美国天文学家、科内尔大学教授托马斯 ·戈尔德提出了一个石油成因新理论。戈尔德认为;太阳系里贮量最丰富的元素中,碳元素名列第四,在大行星、小行星、流星和慧星中发现的合物形式存在。 当原生气旋凝结成太阳及其卫星时,大量 “积在星球内部,其中一部分向上渗入多孔岩层中,形成中东那样易于开采的大油田。戈尔德预言,如果继续向地层深处探查,石油贮量将远远超过我们目前的推测量第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况戈尔德的新理论得到了一些著名科学家的支持和赞同。在美国天然气研究所的支持下,瑞典政府已投资1400万美元,用以寻找瑞典中部锡利盐湖地区的天然气。根据戈尔德的理论,锡延湖是三亿多年前由一颗大陨石撞击形成的。陨石撞击可能使这里的花岗岩层断裂,导致天然气上逸,所以该区可能贮藏着丰富的天然气。1988年,在锡利盐湖地区已钻出6口15然尚未发现典型的石油和天然气沉积物,但已表明有 “痕迹。如果事实证明戈德尔是正确的,那末,地质学教科书和地质学辞典的修订将是一项极大的工作。原苏联地质部预计钻20口超深井(8000—15000米),其目的是探索无机成因气的真面目。第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层二、有机成因论随着油气勘探和生油研究不断深入,无机成因论逐步为有机成因论所代替。有机成因论的主要论据:①世界上99%以上的石油产于沉积岩区;而与沉积岩无关的大片岩浆岩、变质岩区没有石油;少量工业油流的岩浆岩、变质岩都与沉积岩毗邻;②油气中先后鉴定出很多与活生物体有关的生物标志化合物;③ 油气中烃类与生物体中类脂物、沉积有机质在元素组成、化学成分及结构上都存在着相似性和连续性。④实验室中模拟地下条件,从多种有机质中获得了烃类。总之,油气的有机成因说,由于充分考虑了油气的生成和产出的地质、地球化学条件。深入对比了油气及有机质的组成特征,因此,更能说明油气的成因。为绝大多数石油地质,地球化学工作者所接受。现代研究证明,部分天然气则很可能是无机成因的 。在油气生成的机理和时间上,亦有早期生成论 和晚期生成论 之争。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层早期成油论主张:油气是地质历史时期中生物有机质在还原环境中转化而来。依据 :1)实验发现,一些生物组分如脂类、蛋白质等在一定条件下可以生成烃类;2)在现代沉积物中发现了液态烃。 945)和史密斯(1952)发现里海、黑海和墨西哥湾现代沉积物中不但富含有机质,且存在自由的液态烃类, 用放射性碳同位素明它们是现代生成的, )某些细菌是有机质加氢、去羧基转化为烃类的媒介,这一过程完成于沉积物埋藏不深的阶段,说明烃类能在早期生成;难点: 1)世界上发现的原生油气藏几乎都在上新世以前;2)现代沉积物中烃类的性质与石油不同。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层现代沉积物中的烃,在性质上与石油中的烃差异太大 。这表现在:①现代沉积物中缺少7的轻烃,13也极少;现代沉积物8~代沉积物分别为30现代沉积物中的正烷烃有明显的奇 碳数优势,正脂肪酸具有偶碳数优势,而古代生油岩和原油无此优势。③现代沉积物中很难找到苯、二甲苯等轻芳烃,而在石油中则是重要分子。④现代沉积物的可溶有机质中非烃馏 份多;而在原油中则以饱和烃及芳烃馏份占优势。⑤现代沉积经细菌作用后能生成少量烃类,但主要是甲烷,第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层以上这些都说明:现代沉积物中所发现的烃,与石油烃有着质的区别。它们要变到石油中的烃,还有很长一段距离的转化路程。因此,石油不可能在现代,在浅处,在沉积早期生成。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层晚期成油论早在1964年,苏联人拉尔斯卡娅在研究北高索中新生代生油岩时已发现:生油层埋深>1200~1500米、地温超过50~60℃时,烃类才会大量生成,沥青A/965年,美国人菲利皮研究了文图拉和洛杉机两个盆地中新统生油岩,发现它们分别在3600米和2400米深处出现烃/此同时,正构、异构和环烷烃的组成也发生了明显变化,逐渐与石油趋于一致。根据两个盆地的研究结果,菲利根据两个盆地的研究结果,菲利皮首次提出了皮首次提出了 “生油层成熟度生油层成熟度 ”的概念的概念和一套判别成熟度的指标,并因此而和一套判别成熟度的指标,并因此而获得了国际有机地球化学协会的第一获得了国际有机地球化学协会的第一个个 (为纪念第一个发现原油(为纪念第一个发现原油中的卟啉的地球化学家而设)。中的卟啉的地球化学家而设)。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层晚期成油论的主要依据 :(1)世界油气的分布有一定的深度范围,太浅、太深都很少。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层据哈尔布蒂(1970)统计,全世界266个 “巨型 ”油田(可采储量>5亿桶),其产层深度为:产层深度(米) 占 “巨型 ”油田总储量的%2400 13(2)世界油气分布与地温的关系更加密切。 据统计,世界上99%的油田,油藏温度<其中油藏温度 <121℃湿气、凝析油藏温度 121~149℃干气藏温度 149~177℃工业性气藏很少 177~204℃无工业性气藏 >204℃(3)世界油气分布的温度,又随生油层的年代而变化。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层干酪根热降解成油理论①成岩作用阶段早期(生物化学作用阶段):各种生物有机质经过缩聚作用和非溶解作用形成不同类型的 “干酪根 ”;②在成岩作用阶段晚期和深成作 用阶段早期:随着温度升高,干酪根核与核之间或核外的桥键,先沿 “薄弱环节 ”即O-后是脂链发生断裂;沥青和烃类脱离干酪根核的束缚,从 “不溶 ”转入“ 可溶 ”状态, “游离”在生油岩中成为 “原始 ”的石油烃和 “游离 ”沥青组份;③深成作用阶段后期和变质阶段:在更高温度下,游离沥青继续脱去O —N-类则从长链断裂成短键,最终变成此同时,干酪根的核则不断缩合,最后只剩下碳原子,变成石墨 —两极分化。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层干酪根热降解成油论的依据:①现代沉积物中干酪根多;古代岩石中干酪根少,因为消耗于生成石油 。 据测定:• 55个现代沉积物的干酪根含量为95%~97%;烃类含量65 791个古代页岩的干酪根含量为 90%;烃类含量300 289个古代碳酸盐岩的干酪根含量为65%;烃类含量340第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层元素组成 干酪根 沥青 原油 变化O,% 8 2 、 5 4 2 1 79 83 84 富集 6 10 13H/干酪根到可溶沥青到原油,元素组成有规律地递变,说明它们之间有成因联系 。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层③ 观测发现:随埋深增大、温度压力增高,干酪根逐渐因消耗于生油而减少,含O、N、别是到了一定深度,烃类明显增多,这是干酪根生油的自然实例。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层④实验室同样模拟出干酪根生成石油的过程。干酪根在人工加温热降解过程中,先是生成液态烃,然后液态烃裂解,生成气态烃 。法国石油研究院人工加热现代沉积物中的干酪根实验结果(以产物占干酪根质量分数表示)加热温度℃加热时间液态烃%气态产物%一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层有机质从沉积、埋藏到转化为油气,是一个逐渐转化的过程,在承认晚期成油论(干酪根热降解成油论)的同时,不能一概否定早期成油论,只不过在生油气的数量上可能多少不一,以晚期为主,实际上,有些地区油气还是早期生成的,如柴达木盆地 第四系生物气藏 。现在看来,液态石油的成因主要是晚期的,天然气的生成条件比较宽松,机制也比较复杂 。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况三、超深井有机生油研究以人为代表先后对几口超深井做生油岩实验,其结果与现在流行的常规生油理论不相符合,提出油气成因的新观点1. 美国俄克拉荷马州号井深达9590米,从P—提物和烃和芳烃的气相色谱、质谱、热解、干酪根元素分析、结果与常规生油理论相矛盾。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况⑴ 在很大深度、很古老的岩层和较高温度中存在着大量的沥青。按现代的生油理论,8000能保留甲烷和石墨,而这口超深井却不是这样。从该井埋深4000青已超过了100中21块样品超过200有12个样品超过300其是在845615+沥青为3010相当于C —D 页岩,温度达226℃,和烃的浓度高达1450样高的值,对于常规油气生成理论是无法解释的。■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况按近代生油理论 :深度超过7000 —8000M, 温度超过180—200℃,干酪根已转变成甲烷和石墨了。而该超深井却不是这样,H/外,用近代生油理论不好理解的是: 有许多样品,从镜质体反射率值已相当于有机变质带了,还保留有很高的烃类生成潜力,或大量的可抽提沥青。总之,井底温度>225℃的保留高浓度热解烃用现代生油论不能解释。⑵ 按康南的时间-温度模式计算,该井最年轻岩层(P,油生成应当出现在66℃附近。而从该井热解数据看,却在82501—现代温度为221 —233℃这说明该深度的烃类生成和破坏所需要的温度条件,比现代生油理论预测的高得多。2. 井底温度达300℃的高热深井。⑵ 测试样品是井下岩芯,而不是岩层,把污染减小到最小程度。⑶ 美地质调查局实验室与雪佛龙公司测试数据接近,证明结果准确性高,■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况有以下两方面论据证明不符合常规:① 从现今温度为262 —296℃,深6400青系数变化范围是500 —2200品中的干酪根仍然具有一些产烃能力② 岩石中显示了烃衰减或绿片岩浅变质带的特征高)H/C=)饱烃/芳烃=高)烃/非烃=)转化系数2)=)■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况由此可见:有异常压力的半封闭系统之高温(≥300℃)在一个地质时期中是相当稳定的。这也进一步补充了号井资料的论证,即常规生油论中烃热消亡及其以后石墨形成和绿片岩变质作用与超深井资料相矛盾。但是根据几口超深井的综合数据却得出如下的结论:⑴ 超深埋藏的沉积物中,埋藏时间为40—250百万年,温度为240 —300℃,其样品的度可达3600 超深井中发现-5%的干酪根仍具有很大的生烃潜力。(常规,第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况⑶ 高温下,较长地质时间中,深埋的岩层可以保存未成熟有机质的地化特点。⑷ 成熟度─深度的关系图(如H/烷烃的和烃的色谱分布图等)没有按预见的变化趋势发展,而是变化不大,有的甚至显示出相反的趋势。⑸ 在检验的超深井(井底温度300℃)中没有见到石墨形成和绿片岩变质作用迹象。⑹ 石油生成成熟反应不是一级反应,应用阿仑纽斯方程是不合适的。主要论点:在2800米以内,温度70-80℃为下限,细菌不仅促使有机质转化为烃类,而在于细菌本身可在体内直接合成烃类,细菌本身就是成油母质。细菌可以部分地或全部地转化成可溶于有机溶剂的抽提物和烃类。论据: 统计全世界546个大油田中有271个浅于1220米,192个位于1220 —2440米之间,这部分说明一些大油田的油是就地运移的,油源岩在近旁,而不是深层。四、微生物成油说■第一节第一节油气成因理论研究概况油气成因理论研究概况第二章油气生成及生油气层一、油气生成的热演化模式以974)注意: 该模式为 一般生烃 模式,往往不能全面概括各地区不同类型生油岩的成烃特征。因此,之后有许多学者利用更多的资料,试图突破 “一般生烃模式 ”的示意性质,提出不同类型干酪根的成烃模式。■第二节 油气生成的热演化模式生物甲烷气阶段:生物甲烷气阶段: 7%气态烃,气态烃, 9%液态烃,液态烃, 40%沥青类化合物沥青类化合物石油形成阶段:石油形成阶段: 82%气态烃,气态烃, 91%液态烃,液态烃, 60%沥青类化合物沥青类化合物热裂解甲烷气阶段:热裂解甲烷气阶段: 11%气态烃气态烃第二章油气生成及生油气层二、油气生成改进模式■第二节 油气生成的热演化模式第二章油气生成及生油气层根据上面的模式图和加拿大学者996)来西南石油学院讲学报告:• 达80%,同样 般转化率在40~60%之间;• 许多学者将基于它的生油能力差,其实它的生气能力也远不如I、I 拟结果亦证实该结论是正确的。为生气终点。■第二节 油气生成的热演化模式第二章油气生成及生油气层ⅠⅠ 型、型、 ⅢⅢ 型有机质不同演化阶段烃转化率模拟数据表型有机质不同演化阶段烃转化率模拟数据表样品 模拟温度℃ 250 300 350 400 450 500 550 600泌80井泥岩) ) ) 总烃(%) ) ) ) 总烃(%) 二节 油气生成的热演化模式第二章油气生成及生油气层值得注意的是:凝析油并非是有机质 热演化到高成熟阶段所特有的产物。上面的一般生烃模式图中凝析油 是出现在 高演化阶段 ,即所谓的凝析油 —湿气带,这只是针对 I、对于 言, 凝析油的形成大多在成熟阶段,如苏桥石炭— 二叠系凝析气藏的源岩中坝须二凝析气藏的源岩这是由于时也生成少量液态烃(轻组分>50%),具有较高的原始油气比,在适当的温度、压力下,随着气态烃的大量生成,液态烃必然要逆蒸发溶于气相中,使在成熟度不太高的情况下就能形成凝析油气体系。凝析油气体系具有两个显著特征:1、高的原始油气比,>600、富集轻组分,特别是汽油烃含量在液态烃中占绝大部分。当地层温度介于烃体系的临界温度 和 临界凝析温度 ,原始地层压力等于或 超过露点压力 时,烃体系中的液态烃才发生显著的逆蒸发而全部转化为气态烃。■第二节 油气生成的热演化模式第二章油气生成及生油气层二、油气生成改进模式■第二节 油气生成的热演化模式如果煤系有机质中含如果煤系有机质中含有大量的树脂体,因有大量的树脂体,因为树脂体能早期裂解为树脂体能早期裂解生成油,与早期生成生成油,与早期生成的天然气具有较高的的天然气具有较高的油气比时,在低成熟油气比时,在低成熟甚至未成熟条件下就甚至未成熟条件下就可形成凝析油,加拿可形成凝析油,加拿大麦坎西盆地所发现大麦坎西盆地所发现的未成熟凝析油()) 就就是一个典型的例子。是一个典型的例子。第二章油气生成及生油气层三、特殊油气生成的热演化模式(一)低熟油1、概念指所有非干酪根晚期热降解成因的各类低温早熟的非常规油气,即烃源岩中的某些特定有机质在埋藏升温达到干酪根晚期热降解大量生油高峰以前( ,经由不同生烃机制的低温生物化学或低温化学反应生成并释放的液态和气态烃类,包括天然气、凝析油、轻质油、正常原油和重油。生烃高峰阶段 相当于干酪根生烃模式的未成熟 —低成熟阶段。■第二节 油气生成的热演化模式第二章油气生成及生油气层三、特殊油气生成的热演化模式2、生烃机理1)木栓质体早期生烃2)树脂体早期生烃3)细菌改造陆源有机质早期生烃4)生物类脂物早期生烃5)富硫大分子早期降解生烃■第二节 油气生成的热演化模式前两种生烃机理主要对前两种生烃机理主要对 煤系地层煤系地层 ;;后三种早期生烃机理,分别适用于后三种早期生烃机理,分别适用于淡水、咸水和盐湖淡水、咸水和盐湖 相湖盆沉积环境,尤相湖盆沉积环境,尤其是咸水沉积环境生物类脂物生烃机理其是咸水沉积环境生物类脂物生烃机理所生成的低熟油在我国东部第三系湖相所生成的低熟油在我国东部第三系湖相沉积中较为多见。富硫大分子早期生烃沉积中较为多见。富硫大分子早期生烃机理可能不限于陆相盐湖沉积,海相泻机理可能不限于陆相盐湖沉积,海相泻湖条件下也可适用,只要具备湖条件下也可适用,只要具备 还原性的还原性的硫酸盐硫酸盐 沉积。沉积。第二章油气生成及生油气层三、特殊油气生成的热演化模式(二)煤成油1、概念指煤和煤系地层中集中和分散的陆源有机质,在煤化作用的同时所生成的液态烃类。它们在一定的条件下经过地质色层作用,可以部分从煤系烃源岩中排驱出来并聚集成藏,甚至形成大油田。如澳大利亚的吉普斯兰盆地、印度尼西亚的库特盆地以及加拿大的马更些盆地等都发现了一批与中、新生界煤系地层有关的重要油气田。■第二节 油气生成的热演化模式第二章油气生成及生油气层三、特殊油气生成的热演化模式2、排驱机理1)压实排驱机理压实作用主要发生在有机岩的成岩作用后期和沥青化作用早期(。这时煤中大孔隙(>30相当发育,占总孔隙体积的40%以上,有利于烃类的排出。特别是由于这一阶段仍处于强烈压实成岩作用阶段的后期,煤层孔隙度将下降10%左右,并伴随着大量孔隙中内在水分的排出。■第二节 油气生成的热演化模式第二章油气生成及生油气层■第二节 油气生成的热演化模式2、排驱机理、排驱机理2)受压力驱动的连续沥青网络运移机理这一过程与煤系中有机质成烃演化的 “生油窗 ”阶段( ,大孔隙与微孔结合构成了运移 通道网络。特别是煤中显微组分的接触边界,在石油大量生成阶段,在过压 的驱动力使下很容易张开,使先前产生的孔隙连通,并形成连续沥青网络, 进而排出石油。压力释放后,这种单向延伸的缝隙有可能关闭,等待压力聚 集和再次形成裂缝。周而复始,与煤中可能发育的其它类型微裂缝系统(如内生裂缝)共同作用,脉动式排驱石油。第二章油气生成及生油气层■第二节 油气生成的热演化模式3、、煤成油的成烃模式煤成油的成烃模式第三节 天然气成因类型腐泥型有机质生成的油的裂解气占70~80% 第三节 天然气成因类型一、天然气的组成一、天然气的组成(一)、H 为主,少量 N、 O、 S。含量: C~ 65 H~12烃类:通常甲烷占绝对优势,并有数量不等的重烃气(干气( 95% 蓝色火焰,少含汽油蒸汽。湿气(:含重烃气,黄色火焰。(一)、天然气的组成元素组成、 为主,少量 、 、 。含量:化合物组成烃类:通常甲烷占绝对优势,并有数量不等的重烃气( 。干气( ): 蓝色火焰,少含汽油蒸汽。湿气( ):含重烃气,黄色火焰。第三节 天然气成因类型‹非烃气体: 、氖、氩、氪、氙等),有时还含有少量的有机硫、氧、氮化合物。一般含量少,少数例外,如:美国 : 本得隆起二迭系砂岩气藏, 6%( 德国北部某盆地二迭系气藏5%中国 : 广东三水盆地砂头峪气 塔里木盆地塔北和塔中部分天然气的 5%河北 赵兰庄油气田 孔一段 92%(非烃气体 : 、 、 、 、 、 、 等以及微量的惰性气体(氦、氖、氩、氪、氙等),有时还含有少量的有机硫、氧、氮化合物。一般含量少,少数例外,如:达( ),德国北部某盆地二迭系气藏 高达中国 广东三水盆地砂头峪气 达 (),塔里木盆地塔北和塔中部分天然气的 含量较高~河北 赵兰庄油气田 孔一段 达 ( )第三节 天然气成因类型二、天然气类型分类 1:有机成因:原油细菌成因气无机成因混合成因分类 2: (按烃源岩类型分,通过天然气碳同位素判断)1 腐殖型( 腐泥性型( 混合型(混合型干酪根或混源型)第三节 天然气成因类型无机成因:宇宙气、慢源气、岩浆气有机成因母质类型成熟度未熟阶段(生物气)成熟阶段(热解气伴生气)过程熟阶段(干气)腐泥型天然气(油型气)腐殖型生物气(油型气)伴生气 油型裂解气凝析气腐殖型天然气 腐殖型生物气 凝析气成熟气混合成因:同源不同期、不同源混合天然气成因分类(戴金星,1992)分类 3:第三节 天然气成因类型三、天然气成因类型鉴别1、生物甲烷气生物甲烷气的鉴别主要标志是其碳、氢同位素的组成。据世界范围生物气甲烷的碳同位素组成数据的统计,具有工业价值的生物气藏的δ13~明显富集轻碳同位素,组成主要以甲烷为主。另外,生物气甲烷不与油伴生,这是判别生物气甲烷的重要地质依据。第三节 天然气成因类型2、油型烃气与煤成烃气(腐殖型气)的判别a、甲烷碳同位素组成判别法不论是油型甲烷,还是煤型甲烷,δ13且有可以相对确定的变化区间。我国学者戴金星等等给出的判别公式如下:煤型甲烷:δ1313成乙烷:δ1313油型烃气与煤成烃气(腐殖型气)的判别、甲烷碳同位素组成判别法不论是油型甲烷,还是煤型甲烷,δ 值都有随母岩成熟度增加而增大的特点,而且有可以相对确定的变化区间。我国学者戴金星等等给出的判别公式如下:煤型甲烷:δ -油型甲烷:δ -煤成乙烷:δ -煤成丙烷:δ -第三节 天然气成因类型b、 机成因的 源同期的烷烃气中,随碳数增加,δ13:δ130‰−50‰−20‰δ136‰ >−25‰δ133>δ131313‰与气伴生凝析气 −28‰甲基环已烷指数 −50含链烃,贫环烃和芳烃,芳烃 10%h h 500 g/特高含量;300g/00g/5g/ > 50015000~ 80 ~ 40 >0 >20 >600 20~ 20~ 600~ 150 490490505(三)有机质成熟度第五节 烃源岩及其评价第二章油气生成及生油气层(三)有机质成熟度氯仿沥青 “A”的特征1、沥青和烃类的演化2、饱和烃色谱谱 —质谱甾烷萜烷源岩及其评价第二章油气生成及生油气层甲基菲指标(甲基菲甲基菲菲甲基菲甲基菲−+−+−+−×=91)32(−+−×=91)2(3 ( ( (三)有机质成熟度第五节 烃源岩及其评价第二章油气生成及生油气层(三)有机质成熟度岩石轻烃特征脂肪族曲线芳香族曲线第五节 烃源岩及其评价第二章油气生成及生油气层三、生油气岩(层)定量评价1、生烃强度的概念、生烃强度的概念生烃强度:指有效烃源岩分布范围内单位面积的生烃量。生烃强度:指有效烃源岩分布范围内单位面积的生烃量。它不仅反映了烃源岩有机质丰度的高低,母质类型的优它不仅反映了烃源岩有机质丰度的高低,母质类型的优劣,同时也反映了烃源岩中有机质向油气转化的条件及烃源劣,同时也反映了烃源岩中有机质向油气转化的条件及烃源岩的生烃潜力,因此,生烃强度是衡量一个沉积盆地含油气岩的生烃潜力,因此,生烃强度是衡量一个沉积盆地含油气性的综合指标。常用平均生烃强度和最大生烃强度来表示。性的综合指标。常用平均生烃强度和最大生烃强度来表示。第五节 烃源岩及其评价第二章油气生成及生油气层生烃量按网格单元计算。假定评价区划分为单位面积,记单元烃源岩体积为 源岩密度为ρi,烃源岩成熟度为 i)。根据 i),按有机质类型确定烃源岩产烃率 下列公式计算生烃量:烃源岩单位面积生烃量1¯ρi ¯ 烃强度的计算第五节 烃源岩及其评价第二章油气生成及生油气层第五节 烃源岩及其评价第二章油气生成及生油气层第五节 烃源岩及其评价第二章油气生成及生油气层第五节 烃源岩及其评价第二章油气生成及生油气层有机碳恢复系数是生烃模型重要的参数之一。一般根据低成熟烃源岩的热模拟实验,获得残碳资料,然后根据原始有机碳与残碳的含量之比求出恢复系数。各类泥质烃源岩在不同演化阶段的恢复系数(涂安宁等,1988)源岩及其评价第二章油气生成及生油气层3、生烃强度计算结果第五节 烃源岩及其评价第二章油气生成及生油气层4、烃源岩(层)评价中国主要含油气盆地生烃强度分类标准 含油气性分 类 最大生烃强度(106t/平均生烃强度(106t/形成油气田规模 I >10 2 大型、中型油气田 ~10 1~2 中型、小型油气田 ~5 0.5~
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本文标题:第二部分 油气生成理论与烃源岩20130225
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