油气地球化学复习.docx

油气地球化学复习一、海相原油的地球化学特征 1、原油的化学性质 国外公认的碳酸盐岩生成的石油特征是：高硫, 低API度，Pr/Ph1.0，Ph/nC181.0，偶碳优势CPI1.0 2、生物标志化合物特征 正构烷烃碳数分布呈单峰态， 广泛检出C13C20规则无环类异戊二烯烷烃和C21C45规则和不规则无环类异戊二烯烷烃。 规则甾烷以C29甾烷占优势，一般占40%60 C31C35升藿烷系列相对较发育，且明显受盐度控制。 伽马蜡烷为常见的非藿烷骨架型五环三萜烷。 三环萜烷含量较高 二、陆相原油的地球化学特征 1、原油的性质：原油普遍高含蜡，硫酸盐含量低，具有低钒/镍比的特点 2、原油的烃类族组成：原油的烃类族组成以烷烃为主，环烷烃次之，芳香烃较少，多属石蜡基原基。 3、生物标志化合物特征 饱和烃馏分 检测出C13C20规则无环类异戊二烯烷烃，并有丰富的甾烷、萜烷类化合物 甾烷类生要由C27C29甾烷、重排甾烷及4-甲基甾烷组成，此外还有少量的孕甾烷和升孕甾烷。甾类化合物主要为藻类生源产物，但C29甾烷可能来源于高等植物。在陆相原油中，C29甾烷明显高于C27甾烷 芳烃馏分 陆相原油芳经馏分中含有丰富的芳构化生物标志化合物，主要类型有： 芳构化倍半萜类与二萜类：前者只检测出卡达烯，后者仅见惹烯和海松烯，属被子植物树脂生源完全芳构化的生物标志化合物。 芳构化三环萜烷：主要包括m/z181 及m/z209的两个C24C26二芳三环萜烷和m/z205的C26 C28三芳三环萜烷芳构化三环萜烷是常规三环萜烷芳构化的产物，属于细菌、藻类生源，但它是在酸性氧化环境中形成的，常与陆源有机质有关。 芳构化三萜类：主要是陆生被子植物生源的奥利烷、乌散烷及羽扇烷芳构化的产物，也有微量细菌生源的芳构化藿烷。它们大都是在酸性氧化作用较强的湖相沉积中形成的，与陆源有机质有关。 苯并藿烷：指示细菌生源，是在酸性氧化环境中形成的，在煤系地层及湖相腐殖偏腐殖泥岩中分布较广泛。 芳构化甾类：仅见C26C28三芳甾、C27C29甲基三芳甾及其它微量甾类芳构化产物陆相原油各类生物标志化合物的形成大都与陆源有机质输入有关。在有大量陆源有机质输入的淡水湖泊中，不仅腐殖质组分急剧增多，而且水介质的酸性氧化作用也明显增强，这种沉积环境的演变既有利于形成陆游生物标志化合物，也有利于各种生物标志化合物的芳构化，甾烷与藿烷的重排现象也较普遍。当然，生物标志化合物的芳构化和重排作用也与有机质的热演化程度有关。 三、生标物应具备的基本特征 1.化合物的结构表明它曾经是或者可能是生物体的一种成分，存在于沉积物中，尤其是在原油、煤、岩石中能够检测到 2.其母体化合物有较高的浓度，其主要结构特征在沉积和早期埋藏过程中具有化学稳定性 3.分子结构有明显的特异性，即具有特殊的碳骨架 四、影响沉积有机质丰度的主要控制因素 水体环境物理参数对沉积有机质丰度的控制作用：水体环境的物理参数是指沉积物和有机质沉积过程中沉积介质的动态和静态物理性质，包括水流速度、粘土矿物与有机质的絮凝作用、水体深度与浪基面的深度、沉积速度与沉降速度 水体环境的化学参数对沉积有机质丰度的控制作用：水体环境的化学参数包括氧化还原电位、酸碱度、盐度和温度，对沉积有机质最重要的是氧化还原条件，氧化环境不利于有机质的保存。 水体环境的生物参数对沉积有机质丰度的控制作用主要表现在：提供有机质和沉积物来源；改变沉积环境；加速沉积过程；消耗、改造有机质。 五、海洋环境的有机质沉积特征 积场所大 远洋水域有机质来源是单一的，近陆水域是混合的 有机质的有利沉积条件：表层生物高产、下层缺氧还原，持续较快沉积、絮凝作用加速沉积 高能滨岸带不利于有机质沉积和保存 大陆架是海洋内有机质的主要沉积区 远洋盆地是生物钙质、硅质丰富沉积区和有机质贫乏沉积区沉积场所巨大 六、过渡环境的有机质沉积特征 有机质来源具有二元性或多重性 低能缓流的还原环境有利于有机质沉积 干旱泻湖环境，富含有机质的泥岩常与蒸发岩组成旋回 过渡带以陆相淡水与海相咸水环境交替为特征，使有机质生物来源更复杂 七、湖泊环境的有机质沉积特征 有机质来源具有二元和多方向性 营养型湖的浪基面以下的还原环境是有机质的富集区 湖泊环境差异大，沉积有机质也有较大差异 营养型淡水湖泊的较深深湖及前三角洲亚环境沉积富有机质泥岩，可形成碎屑粘土岩旋回 盐湖中富含有机质的油页岩、泥岩可与蒸发岩形成旋回 单断式“箕状”断陷不对称盆地，有机质的分布亦呈不对称展布 八、沼泽环境的有机质沉积特征 有机质来源具有原地单一性 温和潮湿气候和长期停滞的水体有利于沼泽发育和沼泽泥炭沉积 沼泽沉积的有机质丰度高，但类型单一 沼泽煤系可与湖泊、泻湖生油层系在剖面上交替出现 九、干酪根分类方法及各种方法的优劣 1、干酪根的元素分类 型干酪根：H/C原子比一般大于1.5，O/C原子比一般小于0.1，主要来源于藻类和微生物的脂类化合物，以生油为主 干酪根：H/C原子比1.01.5，O/C原子0.1 0.2，主要来源于浮游动、植物和微生物，既能生油，也能生气 干酪根： H/C原子比一般小于1.0，O/C原子比可达0.2或0.3，来源于陆地植物的木质素、纤维素等，以成气为主 干酪根： H/C原子比约0.5 0.6，O/C原子比大于0.3，为残余有机质或再循环有机质，其生烃能力极低 优点：采用的是原子比参数，反映干酪根总体的元素组成及其性质，对确定干酪根的类型和生油潜力是有意义的。 不足：该分类方法受有机质演化程度的影响，从Van Krevelen图上可看出：各类型干酪根随埋深增加、温度升高而发生演化，其H/C、O/C原子比逐渐趋于接近，因而在干酪根成熟度较高的情况下用此法分类较困难。另一方面，相同类型干酪根，因受近地表风化的影响，其O/C原子比有较大增加，H/C原子比稍下降。 2、干酪根的显微组成分类 目前国内普遍通行的分类方法是根据干酪根类型指数TI值来进行分类，具体办法是用鉴定的各组分百分含量计算TI值 优点：能通过干酪根的形态、颜色、透明度、荧光等特征，直接观察干酪根，确定干酪根的显微组分，具有直观、快速、经济、简单等优点，应用也较广泛，适用于有机质的各个演化阶段。 不足：观察到的只是一个样品中干酪根的很少一部分，而具有形态的干酪根，包括一些动、植物微化石和碎屑，如藻、孢子等，又只代表干酪根显微组分的一小部分。完整的微化石很少，大部分为无定形干酪根，没有确定的形态和结构，无法根据光学性质加以鉴定。 3、热解色谱分类方法 烃源岩快速评价仪 S1：岩石中300以下已存在的游离烃 S2：300500岩石中干酪根热解烃的含量，也含少量的重质组分的裂解产物 S3：干酪根中含氧基团热解为CO2的含量 岩石热解参数分类法具有快速的优点，但也存在明显的不足，主要表现在： S3测不准； 随成熟度增高，S2不断降低，导致H/C变低，而且在成熟度高时与应用H/C原子比和O/C原子比划分干酪根类型一样，就区分不开了； 和之间的界限太宽。 十、油气源对比参数的选择的原则 选择在演化、运移和次生变化中较稳定的特征化合物，尤其是那些能够直接反映原始有机质特征的化合物作为对比参数。 不同类型的油气采用不同的对比参效 尽量采用有机化合物的分布形式及相对比值。 应选用多种参数组合进行综合对比，且应考虑地质构造、岩相等多方面资料。 广泛地采用数理统计方法和计算机应用的成果，科学地定量地研究对比参数之间的相关性。 样品间的正相关性不一定是样品相关的必要证据，但负相关性却是样品之间缺乏相关性的有力证据。 十一、油气生成的一般模式 1、生物甲烷气阶段成岩阶段 该阶段以低温、低压和微生物生物化学作用为主要特点，有机质未成熟，没有大量转化为烃类，主要形成的烃是甲烷，原始干酪根类型取决于有机质类型。 2、石油形成阶段 (1)生油主带 在生油主带，随着温度持续上升，有机质开始成熟，当达到门限值时，干酪根便在热催化下大量降解形成液态烃及一定量的气体，这是生油的主要阶段，新生的烃具有中到低分子量，没有特征的结构及特殊的分布，它们数量不断增加，逐渐稀释了继承性的生物标志化合物。 (2)凝析油和湿气带 在高温下C-C键断裂更快，剩余的干酪根和己经形成的重烃继续热裂解，轻烃比例迅速增加，在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值时，这些轻质烃就会发生逆蒸发，反溶解于气态烃中，形成凝析气和更富含气态烃的湿气。 3、热裂解甲烷气阶段准变质阶段 该阶段中残余的少量烷基链，尤其是己经形成的轻质液态烃在高温下继续裂解形成大量的最稳定的甲烷。干酪根的结构进一步缩聚形成官碳的残余物质。因此，该阶段也称为干气阶段。 十二、油藏中原油的次生变化类型及结果 1、 热成熟作用：一方面原油发生裂解形成轻质油、凝析油、湿气甚至干气，油气的品质变好；另一方面，也会形成焦沥青，对储层造成伤害。 2、 生物降解作用：轻组分损失，原油品质变差，水洗作用也会使品质变差。 3、 气侵和脱沥青作用：一方面形成凝析气藏，另一方面随着天然气的注入发生脱沥青作用，沥青质沉淀，对储层造成伤害，使储层物性变差。 4、 氧化作用：使石油中胶质、沥青质组分增加，原油品质变差。 1、干酪根的元素分类 优点：采用的是原子比参数，反映干酪根总体的元素组成及其性质，对确定干酪根的类型和生油潜力是有意义的。 不足：该分类方法受有机质演化程度的影响，从Van Krevelen图上可看出：各类型干酪根随埋深增加、温度升高而发生演化，其H/C、O/C原子比逐渐趋于接近，因而在干酪根成熟度较高的情况下用此法分类较困难。另一方面，相同类型干酪根，因受近地表风化的影响，其O/C原子比有较大增加，H/C原子比稍下降。 2、干酪根的显微组成分类 优点：能通过干酪根的形态、颜色、透明度、荧光等特征，直接观察干酪根，确定干酪根的显微组分，具有直观、快速、经济、简单等优点，应用也较广泛，适用于有机质的各个演化阶段。 不足：观察到的只是一个样品中干酪根的很少一部分，而具有形态的干酪根，包括一些动、植物微化石和碎屑，如藻、孢子等，又只代表干酪根显微组分的一小部分。完整的微化石很少，大部分为无定形干酪根，没有确定的形态和结构，无法根据光学性质加以鉴定。 3、热解色谱分类方法 岩石热解参数分类法具有快速的优点，但也存在明显的不足，主要表现在： S3测不准； 随成熟度增高，S2不断降低，导致H/C变低，而且在成熟度高时与应用H/C原子比和O/C原子比划分干酪根类型一样，就区分不开了； 和之间的界限太宽。