石油地质学考研总结资料

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有机质成烃演化阶段与模式及特点

概述：有机质的成烃演化进程和所得到的烃类产物表现出明显的阶段性。因此, 可根据有机质性质的变化和油气生成划分出阶段, 即沉积有机质的成烃演化阶段。目前按石油生成将有机质成烃演化与沉积物成岩演化阶段一一对应。镜质体反射率( Ro ) 与有机质的成烃作用和成熟度有良好的对应关系。

（一） 未成熟阶段（成岩作用阶段）~生物成因气阶段

（1）划分界限：此阶段从沉积有机质被埋藏开始到门限深度为止。R<0.5%

（2）物质基础：脂肪、碳水化合物、蛋白质和木质素等生物聚合物。

（3）化学作用过程：有机和无机过程。生物水解、和降解

（4）烃类产物：挥发物、少量未成熟-低熟油

（5）特点：正构烷烃具有明显的奇碳数优势

（6）终结物：干酪根

早期，由于有机质被细菌分解或水解，使原来生物聚合物转化为分子量较低的脂肪酸，氨基酸，糖等生物化学单体。同时产生CO2 H2S等简单分子。随埋藏深度加深，细菌停止活动，那些生物化学单体无机转化成（缩聚）成复杂高分子的腐殖酸类（未熟油）进一步演化为干酪根，又与周围矿物络合成稳定的不溶有机质。成岩作用后期，干酪根产生CO2 H2O和重杂原子组成。该阶段尤其是成岩作用早期，生成和少量高分子烃（大部分为C15以上的重烃，为生物标志化合物）→生物成因气阶段（厌氧细菌生物化学作用）。

（二）成熟阶段（深成作用阶段）~油和湿气阶段

深成作用阶段为干酪根生成油气的主要阶段。

（1）划分界限：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。R为0.5%-2.0%

（2）物质基础：干酪根。

（3）化学作用过程：当达到门限深度和温度时，在热力作用下，粘土催化作用，干酪根初期热降解生成石油，后期热裂解生成轻质油和湿气。

（4）烃类产物：湿气、凝析气、成熟石油

（5）产物特点:该阶段按干酪根的成熟度和成烃产物划分为油带和轻质油、湿气带。

油带：油带Ro为0. 5%～1. 3% ,又叫低—中成熟阶段( 低成熟Ro为0.5~0.7% ,中成熟Ro为0.7~1.3% ) ,干酪根通过热降解作用主要产生成熟的液态石油, 并以中—低分子量的烃类为主, 使成岩作用阶段的生物烃被稀释, 在正烷烃中, 生物烃带来的奇碳优势逐渐被成熟油冲淡直至消失,环烷经和芳香烃的碳数和环数减少, 曲线由双峰变为单峰

轻质油带、湿气带：又叫高成熟阶段, 在较高温度作用下, 干酪根和已形成的石油将发生热裂解, 特点是液态烃急剧减少, C1—C8 的轻烃将迅速增加。另外, 由于烷烃及低分子量烃逐渐增多, 胶质和沥青质逐渐减少乃至消失, 因而引起石油密度降低, 颜色变浅, 在地下条件适当时, 还可形成凝析气。

（6）终结物：干酪根残渣。

（三）过成熟阶段 （准变质作用阶段）~热解干裂气阶段

（1）划分界限：该阶段埋深大、温度高，R》2.0%

（2）物质基础：干酪根残渣和已生成的湿气、凝析气、轻质油。

（3）化学作用过程：高温热裂解

（4）烃类产物：干气（甲烷）

（5）特点：趋于向CH4分子的化学热解稳定；干酪根缩聚为富碳残余物。

（6）终结物：次石墨

明确：有机质成烃演化是一个连续过程, 对于现今某一烃源岩来说, 其演化可能处于该过程的某一阶段而已; 各阶段在有机质成烃演化过程中是连续过渡的,相应地化学反应和烃类产物是可以叠置交错的, 况且, 有机质类型不同, 其划分界线和烃类产物也会有所不同。实际上不可能用统一的指标去做出截然的划分; 这只是有机质抑或干酪根成烃演化的一般模式。

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干酪根：成烃理论；干酪根演化；干酪根类型；确定方法

（一）分类：根据干酪根的元素分析采用H /C 和O/C 原子比绘制相关图即范氏图将其主要分为3 大类

Ⅰ型 是分散有机质干酪根中经细菌改造的极端类型,或藻质型, 它富含脂肪族结构,富氢和贫氧, 原始H /C原子比高，约1.5~1.7; O/C原子比低, 一般小于0.1，是高产石油的干酪根；热失重为65%；生烃潜力为0. 4~0. 7。

Ⅱ型 是烃源岩中常见的干酪根, 又称腐泥型, 有机质主要来源于水盆地中浮游生物和细菌。原始H /C 原子比较高，约1.3~1.5; O/C 原子比较低, 约0. 1~0. 2，其生烃潜力较高；热失重为50~80% ；生烃潜力为0. 3 ～0. 5。

Ⅲ型 是由陆生植物组成的干酪根, 又称腐殖型。富含多芳香核和含氧基团。 原始H /C原子比低, 通常小于1. 0; O/C原子比高达0.2~.0.3, 这类干酪根以成气为主；热失重为30%~50% ；生烃潜力为0. 1~0.2。

残余型或Ⅵ型, 具异常低的原始H /C 原子比, 比值低至0.5~0.6，而O/C 原子比却高达0.25~0.3，这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% , 生烃潜力< 0. 2。

（二）演化：

干酪根是在成岩作用过程中适度的地温和压力条件下形成的缩聚物, 在埋深不增加的情况下, 性质比较稳定。随着盆地的沉降和地温的增加, 干酪根将发生重排和有序化,首先其重杂原子基团断裂, 然后依次脱去烷基链, 形成中到低分子量的烃类以及CO2、H2 S和H2O等, 其后只形成甲烷。干酪根成烃转化主要是埋深和地温的函数,。干酪根随埋深所经历的热动力平衡和降解作用是连续的, 但又可区分为3 个阶段。

( 1 )第一阶段（成岩阶段后期）~未成熟阶段

干酪根开始大量消耗氧, 导致O/C 原子比迅速下降, 而H /C 原子比则轻微减少

红外光谱图：氧的减少基本以C=O 基团峰迅速下降为特征, 而CH3、CH2基团峰则稍有减少。

干酪根镜质体反射率：分布在0. 4~0. 6% 之间。

例证：该阶段巴黎盆地下托尔统页岩的干酪根相当于成岩阶段后期, 相应的最大埋深为800 ～1200m, 对应未成熟阶段, 干酪根仅生成少量的烃, 而与氧消失有关的CO2 、H2 O及一些重杂原子则大量生成。

( 2 ) 第二阶段（深成作用阶段）~成熟阶段

干酪根除O/C 原子比继续减少至稳定外, 以H /C 原子比迅速减小为特征,。

红外光谱：残余的含氧基团( C=O) 谱带继续下降直至消除。与CH3 和CH2 等脂肪族有关的谱带快

速下降, 与芳烃有关的C C ( 1600cm- 1 ) 和C—H 面外弯曲振动谱带逐渐突出和出现。

镜质体反射率：开始缓慢增加, 然后比较快速地增加到2% 。

例证：该阶段撒哈拉志留系埋深约3000m, 地温约130℃, 干酪根处于深成作用阶段即成熟阶段。前期为成油主带, 另有部分重杂原子化合物生成; 后期为干酪根热裂解生成轻质油和湿气带。

( 3 ) 第三阶段

Ⅱ 型干酪根H /C 原子比仅为0. 4 碳含量可达总量的91~93% 。

红外光谱：脂肪族谱带继续下降趋于消失, 含氧基团谱带已消失, 而芳烃吸收谱带继续增强。

镜质体反射率> 2% 。

例证：此阶段, 撒哈拉下志留统干酪根埋深约为4000m, 地温较高, 处于准变质作用阶段即过成熟阶段, 干酪根中的烷基链趋于耗尽, 芳环大量重排缩合, 只能生成热裂解干气。

（三）干酪根类型确定方法

1.显微组分分类：

（1）统计腐泥组和壳质组之和与镜质组的比例；

（2）采用类型指数(T值)来划分，具体方法是将鉴定的各组分相对百分含量代入式子，计算出T值，再依据表中的分类标准划分类型。

2.元素组成分类：根据干酪根的元素分析采用H /C 和O/C 原子比绘制相关图即范氏图。< …… 此处隐藏：3143字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……