有机地球化学有机地球化学河北工程大学孙玉壮第一章第一章石油、天然气、油田水的成分和石油、天然气、油田水的成分和性质性质第一节 石油沥青概述1.组分组成2.族分组成族分组成3.3.馏分组成馏分组成第二节第二节石油的成分与性质石油的成分与性质一、石油的化学成分一、石油的化学成分二、原油的物理性质二、原油的物理性质三、石油地球化学分类三、石油地球化学分类四、海陆相石油的基本区别四、海陆相石油的基本区别第三节第三节天然气的成分和性质天然气的成分和性质硫化氢：硫化氢：无色有毒气体，具有强烈的臭鸡蛋气味；当空气中的硫化氢含量达到毫克升时，人就会中毒死亡。 硫化氢经粘膜吸收快，皮肤吸收甚慢。人吸入70至150毫克/立方米硫化氢1至2小时出现呼吸道及眼刺激症状，2至5分钟后嗅觉疲劳闻不到臭味。吸入760毫克/立方米数秒钟后很快出现急性中毒，呼吸加快后呼吸麻痹而死亡。硫化氢硫化氢第四节第四节油田水的成分与性质油田水的成分与性质 一、油田水的含义一、油田水的含义二、油田水的来源二、油田水的来源 上层水：在含油气层系之上的含水层中的水； 夹层水：位于两个油气层之间的含水层中的水； 下层水：在含油气层系之下的含水 三、油田水产状三、油田水产状四、油田水矿化度四、油田水矿化度 五、油田水化学组成五、油田水化学组成 第五节第五节重油和沥青砂重油和沥青砂 固体沥青固体沥青 第六节第六节石油沥青类中的碳氢等同位素石油沥青类中的碳氢等同位素 1、碳稳定同、碳稳定同位素（2）碳同位素丰度表示法）碳同位素丰度表示法 （3）油气中碳同位素分布特点）油气中碳同位素分布特点 二、氢同位素二、氢同位素 第二章第二章现代油气成因理论现代油气成因理论 第一节第一节油气成因理论发展概述油气成因理论发展概述第二节第二节生成油气的物质基础生成油气的物质基础第三节第三节油气生成的地质环境与物理化学条件油气生成的地质环境与物理化学条件第四节第四节有机质演化与成烃模式有机质演化与成烃模式第五节第五节天然气的成因类型及特征天然气的成因类型及特征第六节第六节烃源岩研究与油源对比烃源岩研究与油源对比第一节第一节油气成因理论发展概述油气成因理论发展概述 一、油气成因有争议的原因一、油气成因有争议的原因 二、两大成因学派二、两大成因学派 根据在生油气原始物质问题上观点的差异，分：根据在生油气原始物质问题上观点的差异，分： 两种有机成因论：两种有机成因论： 三、油气成因假说综述三、油气成因假说综述 四、有机说主要证据四、有机说主要证据 五、无机说主要证据五、无机说主要证据 第二节第二节生成油气的物质基础生成油气的物质基础 二、沉积有机质二、沉积有机质 三、干酪根三、干酪根Kerogen 1、干酪根的形成、干酪根的形成 2.干酪根结构干酪根结构 3、干酪根的类型、干酪根的类型 演化第三节第三节油气生成的地质环境与物油气生成的地质环境与物理化学条件理化学条件 一、地质条件一、地质条件 长期持续下沉，伴随适当的升降，沉降速度与沉积速度相近或稍大，可长期保持适于生物大量繁殖和有机质沉积保存的环境，形成巨厚的生油岩系，有利于有机质迅速向油气转化。 岩相古地理条件：岩相古地理条件： 深水-半深水湖泊是陆相生油岩发育的有利区域 近海地带的深水湖盆是最有利区古气候条件：古气候条件： 直接影响生物的发育，温暖湿润的气候有利于生物的繁殖和发育，是油气生成的有利条件。二、物理化学条件二、物理化学条件 1.细菌作用细菌作用 第四节第四节有机质演化与成烃模式有机质演化与成烃模式 二. 现代油气生成理论进展 低熟油形成机理低熟油形成机理 （1）树脂体早期生烃（2）木栓质体早期生烃（3）细菌改造陆源有机质早期生烃（4）高等植物蜡质早期生烃 （5）藻类类脂物早期生烃 （6）富硫大分子有机质早期降解生烃低熟油的地球化学特征低熟油的地球化学特征 一般相对密度较重，也有低熟凝析油和轻质油。 饱和烃含量较低，非烃和沥青质相对含量较高，饱/芳比低。 甾烷的立体异构化程度低，如C29 20S/(20S+20R) 小于为低熟油,小于为未熟油低熟油的形成的地质模型低熟油的形成的地质模型 2.腐殖煤的成烃机理及生烃模式腐殖煤的成烃机理及生烃模式 煤和煤系地层中集中和分散的煤和煤系地层中集中和分散的陆源有机质陆源有机质陆源有机质陆源有机质，在，在煤化作用的同煤化作用的同煤化作用的同煤化作用的同时时时时所生成的烃类被称为所生成的烃类被称为煤成烃煤成烃煤成烃煤成烃。Oil from coal ； Oil derived from coal 煤的生烃模式煤的生烃模式 第五节第五节天然气的成因类型及特征天然气的成因类型及特征天然气：天然气：广义上，自然形成的、在标准状态广义上，自然形成的、在标准状态下呈气态的单质和化合物。下呈气态的单质和化合物。 狭义的天然气：一种以烃类气体为主狭义的天然气：一种以烃类气体为主体体,常伴有一定数量非烃的元素和化合常伴有一定数量非烃的元素和化合物的混合物物的混合物一、天然气类型一、天然气类型 二、无机成因天然气二、无机成因天然气 三、有机成因气三、有机成因气 生物生物-热催化过渡带热催化过渡带 概念：在未成熟概念：在未成熟-低成熟阶段，可溶有机低成熟阶段，可溶有机质极性分子通过脱羧基和脱官能团作用、质极性分子通过脱羧基和脱官能团作用、不溶有机质芳环结构的缩合作用形成小分不溶有机质芳环结构的缩合作用形成小分子烃类。子烃类。标志：甲烷含量变化很大，多数为湿气；标志：甲烷含量变化很大，多数为湿气；13C1一般为一般为-60-50第六节第六节烃源岩研究与油源对比烃源岩研究与油源对比 一、一、烃源岩的地质特征烃源岩的地质特征 二、烃源岩的有机地球化学特征二、烃源岩的有机地球化学特征 三、油源对比三、油源对比 油源对比的前提和原则油源对比的前提和原则 常用的油源对比指标常用的油源对比指标 地温场与油气成藏关系地温场与油气成藏关系 古地温的测定古地温的测定 1）镜质体反射率法）镜质体反射率法（2）孢子颜色法）孢子颜色法（3）自生矿物法）自生矿物法（4）流体包裹体法）流体包裹体法（5）磷灰石裂变径迹法）磷灰石裂变径迹法（1）镜质体反射率镜质体反射率(R0)法法 根据沉积岩中根据沉积岩中镜质体的反射率镜质体的反射率镜质体的反射率镜质体的反射率可以估算在地质历史上经可以估算在地质历史上经受的最高古地温。受的最高古地温。（2）孢子颜色和热变指数法孢子颜色和热变指数法 有机质所经受的最高古地温。有机质所经受的最高古地温。用碳酸盐岩用碳酸盐岩牙形石色变指数，牙形石色变指数，牙形石色变指数，牙形石色变指数，也可探求古地温。也可探求古地温。（3）自生矿物法自生矿物法 （4）流体包裹体均一温度流体包裹体均一温度(Th)法法 （5）磷灰石裂变径迹法磷灰石裂变径迹法 第七节第七节固态气水合物固态气水合物 在特定的压力与温度条件下（高压低温），甲烷在特定的压力与温度条件下（高压低温），甲烷等气体分子天然地被封闭冻结在水分子的扩大晶格中等气体分子天然地被封闭冻结在水分子的扩大晶格中所形成的固态结晶物。所形成的固态结晶物。 形成条件：高压、低温、液态水形成条件：高压、低温、液态水分布：极地、冻土带、深海沉积物分布区分布：极地、冻土带、深海沉积物分布区3、地化特征、地化特征 甲烷主要是微生物成因，即生物气。甲烷主要是微生物成因，即生物气。甲烷含量大于甲烷含量大于99%， 13C小于小于-60。天然气水合物形成所需的甲烷数量应大大超天然气水合物形成所需的甲烷数量应大大超过甲烷在水中的溶解度，需要的有机质数量大。过甲烷在水中的溶解度，需要的有机质数量大。