石油地质学课件 第二章.石油成因理论.ppt

二、有机质演化成油的作用因素 促使有机质演化和生成石油过程主要是生物化学和化学过程，涉及的主要因素有细菌、温度、时间和催化剂。 细菌 由于细菌生存条件的限制，细菌作用主要出现在有机质改造的早期。主要起到以下作用： 细菌本身是良好的生油原始材料，有的细菌可在自身细胞中合成少许固态的高分子烃类。 它的作用实质是将有机物中的O、N、S、P等元素分离出来，使C、H元素富集起来。 它可加速石油烃的转化，因它的存在增加了石油烃的化学活性，促进油气运移。 通过酵素可使原始生物体中的许多组份被氧化和消化。当游离氧耗尽，在有机质附近造成还原环境，这时厌氧细菌继续和它发生作用。在通氧的条件下游离产物为H2O、CO2、硫酸盐、铵和磷酸盐离子；在厌氧条件下主要游离产物为CH4、CO2、H2S、H2O、铵和磷酸盐离子。细菌作用是以气态和溶解态移走N、S、O和P等原始的有机质，在此过程中，C、H相对富集。 第三节 油气生成的地质环境及动力条件 温度 地温梯度：深度每增加100m所增加的温度值， 单位： ℃/100m， ℃ /km 。 人们曾对天然的有机质（脂肪酸、氨基酸）进行加热实验，得到了烃的产物，并对沉积物中的不溶有机质做实验，也得到了烃类产物。证实了随温度的增高，产物在数量上相应地增加，产物中的低分子成分也在逐渐地增多。在有机质向烃类转化的过程中，温度起到如下作用： 促进不溶有机质热降解，生成石油烃。 加速化学反应，增加反应速率，它的大小决定了生烃的数量。实验表明，低温时烃的增长速度是缓慢的，当达到某一温度时，烃开始大量的增长，生油数量开始显著增加。 第三节 油气生成的地质环境及动力条件 门限温度（成熟温度、熟化温度）：生油母质开始大量向石油烃类转化时的温度。 门限深度：生油母质开始大量向石油烃类转化时的深度。 生油主要阶段的起始温度不低于50°C，终止温度古高于175°C，也可以说地壳中的生油过程仅出现在有限的温度或深度范围。温度在导致有机质发生热降解生成石油烃过程中起决定性的因素。 第三节 油气生成的地质环境及动力条件 门限温度 门限深度 第三节 油气生成的地质环境及动力条件 （3）时间 时间本身对有机质向石油转化不能单独起作用，但与其它因素相配合，却是不可忽视的因素。时间与温度是可以互补的，有机质向石油转化作用符合化学动力学的一级反应，即反应速度只同反应物浓度的一次方成正比。据此得出了时温指数（TTI），它是计算有机质成熟效应值的方法之一。 反应时间与地层的绝对温度呈直线关系，即反应时间的自然对数与绝对温度成反比直线关系。 第三节 油气生成的地质环境及动力条件 （4）催化剂 自然条件下的催化剂主要是粘土，其中蒙脱石的催化能力最强，高岭土的催化能力最弱。催化剂的作用主要是一种复杂的自然表面能现象。被催化剂吸附的各种原子在催化剂原子的激发下变得活跃起来，而有利于结合成新的化合物。在有机质生油过程中催化剂可以改变生物体原有的化学结构，断开C－C键和C－H键，从而分裂出轻的烃。 蒙脱石的催化能力最强 高岭土的催化能力最弱 总之，在有机质生油转化中，有催化剂的参与可以加快成烃的反应速度，降低反应所需的活化能，改造烃的性质。随着埋藏的加深，有机质受逐渐增大的温度作用，同时也受到增大压力的作用，对压力的作用目前尚缺乏明确的认识，但普遍认为有机质生油转化中压力无明显和直接的作用，但压力影响反应系统中的物质相态，可以说温度决定了生油气的数量，压力决定了生成烃的相态。 第三节 油气生成的地质环境及动力条件 生油原始物质有机质是沉积物的一部分，有机质经干酪根演变成石油和天然气是有机质成岩演化过程中附带的自然产物，有机质向油气演化的过程受埋藏深度、温度、压力的作用，即在有机质演化进程的同时，所得到的烃类产物也是不同的。由此，可按石油地质的观点将岩石的成岩和油气生成划分出阶段来。岩石的成岩作用分为三个阶段，对应的油气生成阶段分为四个阶段。 第四节 有机质的演化和油气生成的阶段性 生物化学生气阶段 热催化生油气阶段 热裂解生凝析气阶段 高温、高压生气阶段 准变质作用阶段 成岩作用阶段 深层作用阶段 未成熟阶段 低成熟阶段高成熟阶段 过成熟阶段 1.成岩作用阶段（生物化学生气阶段－未成熟阶段） 有机质经沉积作用进入了埋藏状态，是沉积物固结成岩的过程，生物残体有机质受细菌作用和水解作用，使原来的脂肪、蛋白质、碳水化合物