石油及天然气的成因
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沉积岩
中分散 的
有机质
沥青:溶于有机溶剂
干酪根:不溶于常用的有机溶剂, 是高分子聚合物,呈暗棕色细软粉 末,分散在沉积岩中,占80~99%, 是由有机残体演化而成的。
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干酪根演化生成石油烃的三个阶段: 未成熟阶段:干酪根形成及生成甲
烷气阶段; 成熟阶段:干酪根裂解成油阶段 ; 过熟阶段:干酪根裂解成气阶段 。
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一、生油的原始物质
现代有机学说认为,石油是地质时期中 生物遗体(或有机残体)在适当条件下生成的。
形成沉积物中有机质的最重要的生物有四 种:浮游植物、浮游动物、高等植物和细菌。 其中的一小部分由于沉积在缺氧的环境中,被 泥沙埋藏而保存下来,最后转化成石油。
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生物有机质的主要生化组成是:木质素、 碳水化合物、蛋白质、类脂。
与木质素具有相似结构的物质是丹宁,它们 都是沉积物有机质中芳香结构的重要来源,是成 煤的重要前身物,也可生成天然气。
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2、碳水化合物
亦称糖类,几乎所有的动、植物及微生物中都 含有糖,糖的通式可用Cx(H2O)y表示,故称碳水化 合物。糖按分子大小可分为单糖、低聚糖和多糖。
多糖中对形成沉积岩中有机质最有意义的是纤 维素和半纤维素。
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1、干酪根形成及生成甲烷气阶段(未熟阶段)
(1)干酪根的形成
蛋白质 碳水化合物
木质素 类脂
分解
CO2、CH4、NH3、 H2S、H2O
氨基酸、糖、
酚、脂肪酸
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氨基酸 糖、酚 脂肪酸
缩聚
腐殖物质:来源于高等植 物,以酚结构为主,脂肪 结构较少。
腐泥物质:来源于水生生 物,富含脂链、脂环、肽 链。
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无机成因的致命弱点:脱离了地质条件 来讨论石油的形成,而且将宇宙中发现的简 单烃类与复杂的石油烃类等同起来。
目前大家比较公认是能够指导生产并正 确反映客观规律的有机成因学说。
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第二节 石油的有机成因说
生成石油及天然气的原始物质:既有动 物又有植物,而以低等生物为主;
生成石油及天然气的环境:既有陆相生 油,又有海相生油。
第二章 石油的成因
研究石油的成因问题,可以指导石油勘探、 预测石油的储量,更好地了解石油的化学组成上 某些特点。
本章的主要内容为: 石油的无机成因说 石油的有机成因说 石油中各族烃类的形成
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关于石油的成因,到目前为止,学术界还 有争论,没有完全弄清楚,主要原因在于: 石油在地下易于流动,现在找到的油、气藏的 地方往往并不是石油生成的地方 。 通过运移,现在的石油组成并不代表其本来面 貌。 石油的形成过程发生几亿年前的地层深处。
二、宇宙说
这是由俄国学者索科洛夫于1889年 提出的,其理论基础就是在一些天体中 发现了碳氢化合物,认为碳氢化合物是 宇宙中所固有的。
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三、岩浆说
这是前苏联学者库德梁采夫在1949年 提出来的,他认为碳和氢不仅存在于太阳 和星球中,而且也存在于地球的岩浆中, 在高温高压下它们形成各种烃类。
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腐殖(泥) 物质
溶于NaOH水溶液的腐植酸 不溶于NaOH水溶液的胡敏素
随着埋藏深度的增加,腐殖(泥)物质最终 完全转化成胡敏素,与周围矿物质络合,稳定 保存下来,它们就是干酪根的前身物。随着埋 藏深度的进一步增加,胡敏素缩合,官能团损 失,演变成干酪根。
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纤维素和半纤维素是成煤和成气的主要原始物质 。
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3、蛋白质
蛋白质是生物体内一切组织的基本组成部分,细 胞中除水外,其余80%都是蛋白质。
它是20多种氨基酸分子通过肽键连接而成的复 杂的高分子化合物。在酸、碱、酶的作用下,蛋白 质发生水解形成氨基酸。有机体死亡之后,氨基酸 仍保存在遗骸中。
可以形成一定量的烃类。 许多天体上存在烃类。 火山喷出的气体和熔岩中含有烃类。
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一、碳化物说
这是由俄国化学家门捷列夫于1876年 创立的,他认为在地球形成时期,使碳和 铁变成液态,相互作用形成碳化铁,保存 在地球深处,地表水沿着地壳裂缝向下渗 透与碳化铁作用而形成了烃类。
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除了浅海外,内陆湖泊也有丰富的有机残 体,并具备还原条件,是良好的生油区 。
在我国除塔里木属于海相生油外,绝大多 数油田都是在陆相条件下形成的。
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三、有机残体的演化和油气生成的阶段性 通过对生油剖面的详细研究表明,只
有当生油岩埋藏到一定深度并具备一定温 度时,生油岩中的原始有机质才能转化成 石油烃。
与石油组成最相近的类脂在成油过程中 的作用最大,而木质素和纤维素在成气和成 煤过程中最重要。
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1、木质素
木质素是高等植物的主要组成部分,不易水解, 但可被氧化成芳香酸和脂肪酸。在缺氧的水体中, 在水和微生物的作用下,木质素分解,与其它化合 物生成腐植酸。腐植酸又能与烃类形成络合物,从 而可以成为烃类从陆上流到海洋的运载体。
在海洋或湖泊中,不仅有丰富的水生生物,还因 水体起到了隔绝空气的作用,阻止了有机残体的腐 烂分解,于是与矿物质一起被沉积埋藏起来。
因此海洋、湖泊、三角洲等古地理区域都是生油 的有利地区。
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随着沉积盆地的不断下沉,沉积物不断加 厚,随着地层压力的增加,温度的不断升高, 沉积物经历一系列的物理化学变化而变成了沉 积岩。而含有分散有机质的沉积岩称为生油岩。
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研究石油的成因必须解决三个问题: 生成石油的原始物质 。 原始物质变成石油的原因和过程 。 石油的运移和富集 。
关于石油生成的原始物质,有两大学派: 无机成因学派 有机成因学派
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第一节 石油的无机成因学说
无机成因学派的论据主要有以下几点: 通过无机途径(例如:金 Nhomakorabea碳化物和水)
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4、类脂
指所有不溶于水而易溶于乙醚、氯仿、苯 等低极性有机溶剂的脂状物质,其中包括: 油脂、蜡、萜类、烃类和色素等。
其元素组成和分子结构与石油烃类最接 近,因而被认为是生油的主要原始物质。
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二、生油环境
温暖、潮湿的气候环境有利于生物的大量 繁殖和发育,从而具备了丰富的生油原始物质。