1、石 油 地 质 学第二章 石油的成因及生油气岩 第二章 石油的成因及生油气岩 油气成因理论研究概况 生成油气的原始物质 有机质向油气转化的条件 油气生成的热演化模式 油气生成的地质环境 天然气的成因类型 生油气岩 第一节 油气成因理论研究概况油气的成因是一个长相争论的基本理论问题。由于 :(1).石油、天然气是 流体 ，其 产出地 与 生成地 往往不一致， 受多种因素控制。(2).化学成分均很复杂(3).油气水常常伴生更使油气成因的研究变得复杂和困难。人类在长期寻找、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
2、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 油气成因理论研究概况 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：3FemCn+4mH2O一 mFe3O4+C3nH8m地球形成时期，温度很高，使碳和铁变为液态，互相作用而形成碳化铁。由于它们密度较大，保存在地球深处。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
3、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 油气成因理论研究概况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
4、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。3、岩浆说： 库得梁采夫， 1949年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。第一节 油气成因理论研究概况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。5、蛇纹
5、石化生油说： 耶兰斯基， 1966， 1971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）无法解释世界上已经发现的油气田 99.9% 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，若为无机成因需要高温、高压，石油的旋光性早就消失了。第一节 油气成因理论研究概况 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： 世界上 99.9% 以上的石油产于沉积岩区；而与沉积
6、岩无关的大片岩浆岩、变质岩区没有产出石油；少量工业油流的岩浆岩、变质岩都与沉积岩毗邻； 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； 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。 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 油气成因理论
7、研究概况 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的。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。 Zobell（ 1945） 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 C14测定了烃的年龄，证明它们是现代生成的，最老的年龄只有 1.46万年；3）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，说明烃类只能在早期生成；难点 ： 1）世界上发现的原生油气藏几乎都在上新世（ N2） 以前；2）
8、现代沉积物中烃类的性质与石油不同。第一节 油气成因理论研究概况现代沉积物中的烃，在性质上与石油中的烃差异太大。这表现在： 现代沉积物中缺少 C4 C7的轻烃， C8 C13也极少；现代沉积物C2 C7为 0.005ppm， C8 C13为 1ppm， 古代沉积物分别为 30ppm和 50ppm。 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。 现代沉积物中很难找到苯、二甲苯等轻芳烃，而它们在石油中则是重要分子。 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。 现代沉积物经细菌作用后虽能生成少量烃类，但主要是甲烷， C2以上的重烃很少。 第一节 油气成因理论研究概况 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。石油不可能在现代，在浅处，在沉积早期生成。 早期成油论的破产说明，在生油研究中精密的分析手段多么重要。史密斯等人正是没有使用气相色谱等先进技术，尽管发现了现代沉积物中有液态烃，但却没能找出它们与石油质的区别。因此，两年后布雷等人一经发现正烷烃的奇碳化势，早期成油论就破了产。
