石油地质学考研(知识点)背诵要点(4)

本站小编 福瑞考研网/2016-12-06


Ⅲ型干酪根:是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。H/C低,通常小于1.0,而O/C高,可达0.2~0.3,这类干酪根生成液态石油的潜能较小,以成气为主,生烃潜力为0.1~0.2。                      
3. 论述有机质向油气转化的现代模式及其勘探意义。(试述干酪根成烃演化机制)
分三个阶段:成岩作用阶段——未成熟阶段;深成作用阶段——成熟阶段;变质作用阶段——过成熟阶段。
①成岩作用阶段—未成熟阶段:该阶段从沉积有机质被埋藏开始至门限深度为止,以低温、低压和微生物生物化学为主要特点,主要形成的烃是生物甲烷气,生成的正烷烃多具明显的奇偶优势。成岩作用阶段后期也可形成一些非生物成因的降解天然气以及未熟油。该阶段Ro小于0.5%。 
    ②深成作用阶段—成熟阶段: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,为干酪根生成油气的主要阶段。按照干酪根的成熟度和成烃产物划分为两个带。
生油主带:Ro为0.5~1.3%,又叫低—中成熟阶段,干酪根通过热降解作用主要产生成熟的液态石油。该石油以中—低分子量的烃类为主,奇碳优势逐渐消失,环烷烃和芳香烃的碳数和环数减少。
凝析油和湿气带:Ro为1.3~2.0%,又叫高成熟阶段,在较高的温度作用下,剩余的干酪根和已经形成的重烃继续热裂解形成轻烃,在地层温度和压力超过烃类相态转变的临界值时,发生逆蒸发,形成凝析气和更富含气态烃的湿气。         
③准变质作用阶段—过成熟阶段:该阶段埋深大、温度高,Ro>2.0%。已经形成的轻质液态烃在高温下继续裂解形成大量的热力学上的最稳定的甲烷,该阶段也称为热裂解甲烷(干)气阶段。
该理论的勘探意义:在实际勘探中,可以依据该理论判断各种成因石油和天然气在盆地的分布。在浅层,主要分布生物成因气,在中间深度段,主要分布热成因的石油或湿气和凝析气,在深部主要寻找高成熟度的干气。
4. 试述有机质成烃的主要控制因素。(简述时间—温度指数(TTI)的理论依据、方法及其应用。)
石油成因研究证明,有机质成烃演化过程中温度和时间是主导因素。当有机质被埋藏后随着深度和地温的增加,埋藏时间的延长,有机质将发生热演化,其成熟度会不断提高,当达到某一门限值时,才能大量生成石油,且成烃演化过程具有明显的阶段性。
理论依据:当有机质被埋藏后随着深度和地温的增加,埋藏时间的延长,有机质将发生热演化,其成熟度会不断提高,当达到某一门限值时,才能大量生成石油,且成烃演化过程具有明显的阶段性。温度与时间是石油生成和破坏过程中的一对互为补偿的重要因素。温度其绝对控制作用,时间起补偿作用。
方法:基本公式如下:
                                          (1)
    式中△ti代表i温度间隔沉积所对应的时间;γ为温度因子;γ=γn表示温度与成熟度呈指数关系;△i为i温度间隔内达到的成熟度。
    成熟度是指有机物理埋藏后所经历时间内,由于增温效应引起的变化。由于成熟度对有机质的影响是叠加的、不可逆的,所以一个盆地的总成熟度,实际上是每个间隔所获得成熟度的总和。即:
                        (2)
    式中nmin和nmax是经历最低到最高温度的间隔数。
应用:1、研究成熟度,确定特定层位的油气保存状态2、确定有利生油气区范围3、确定石油生成时间并对圈层进行评价。
5. 试述有利于油气生成的大地构造环境和岩相古地理环境(地质条件)。 
晚期生油理论认为:油气生成必须具备两个条件,一是有足够的有机质并能保存下来;一是要有足够的热量保证有机质转化为油气。
(1)大地构造环境
    有三种构造环境:过补偿、欠补偿和补偿。为了确保有机质不断堆积、长期处于还原环境,并提供足够的热能供有机质热解需要,地壳必须有一个长期持续下沉,以及沉积物得到相应补偿的构造环境。只有盆地的下降速度与沉积速度大致相当时有机质才有可能大量堆积和保存,才有利于有机质转化为油气。这种大地构造环境主要分布在:板块的边缘活动带,板块内部的裂谷、坳陷,造山带的前陆盆地、山间盆地。
(2)岩相古地理环境
丰富有机质的堆积和保存石油气生成的基本前提,这首先取决于生物的大量繁殖,其次取决于周围的氧化还原环境。
      A.在海盆里,从海岸线到广海区,依次分为滨海、浅海大陆架、大陆坡和深海平原。滨海区和深海区都不利于有机质的堆积和保存。唯有浅海区水深、阳光、温度适宜,生物繁盛,特别是近三角洲地带,是与生物大量繁殖,并接受河流搬运来的大量陆源有机质,有机质异常丰富的聚集。有机质的大量存在,消耗水中的氧,形成还原环境,保证了剩余有机质和新补充的有机质免受分解破坏。大陆架上的泻湖、海湾以及闭塞的深海盆地等也是良好的低能还原环境,既有利于有机质的堆积,又有利于有机质的保存,是良好的生油区。
      B.内陆湖泊从边缘向中心亦可划分为滨湖—沼泽区、浅湖区、半深湖区和深湖区几个地带。最有力的生油环境是半深湖——深湖区。那里水体较深,水体表层处于动荡回流状态,其底部水流停滞,由于水底有机质的分解,氧气又得不到及时补充,便形成稳定的还原环境,是有利的生油区。
6. 天然气可划分哪些成因类型?有哪些特征?
天然气按成因可分为四种类型: 生物成因气、油型气、煤型气 和无机成因。
一、生物成因气,在成岩作用阶段因微生物化学作用而形成,化学组成以甲烷为主,含量高于98%,重烃含量小于0.2%,为典型的干气;δ13C值一般为-55‰~-90‰。
二、油型气,有机质在深成作用阶段热力作用下以及石油热裂解形成,化学成分重烃含量大于5%,最高可达40%—50%,过成熟气以甲烷为主,δ13C值随成熟度增高而增大,从-55‰~-35‰。
三、煤型气,是煤系地层中的有机质在热演化过程中而生成的。化学组成重烃含量可达10%以上,甲烷一般占70%—95%,含有非烃成分;δ13C值一般为-41.‰~-24.9‰。                                                                
四、无机成因气,由地壳内部、深海大断裂、深海沉积物形成,化学组成甲烷占优势,非烃含量较高;δ13C值大于-20‰。 
7.试述生油理论的发展。
(1)未熟—低熟油形成机理:
a.未熟—低熟油:指所有非干酪根晚期热降解成因的各种低温早熟的非常规油气,包括在生物甲烷气生烃高峰之后,在埋藏升温达到干酪根晚期热降解大量生油之前,经由不同生烃机制的低温生物化学反应生成并释放出来的液态和气态烃。
b.未熟—低熟油的成因包括:树脂体早期生烃、木栓质体早期生烃、细菌改造陆源有机质早期生烃、高等植物蜡质早期成烃、藻类类脂物早期生烃和富硫大分子有机质早期降解生烃等。
树脂体早期生烃:树脂酸作为含羧基的非烃生物类脂物,其化学成分、分子结构及聚合程度都比干酪根简单的多,树脂酸脱羧基、加氢转化成环烷烃的化学反应所必需的活化能和热力条件也较干酪根热降解生烃的条件低得多,因此当干酪根尚处于未熟——低熟阶段时树脂体可能在低温条件下率先早期成烃。
木栓质体早期生烃:木栓脂作为木栓质体的前生物,具有低聚合度和多长链类脂物的特点,决定了木栓质体可在低的热力学条件下发生低活化能的化学反应,生成并释放以链状结构为主的烃类。
细菌改造陆源有机质早期生烃:沉积物沉积——成岩过程中,在适宜的介质环境条件下,大量陆源有机质的存在可以为细菌繁衍提供充足的碳源和能源,而细菌作用的结果又对陆源有机质进行降解改造,细菌类脂物成分代谢产物的加入可反过来改造陆源有机质的结构,增加其H/C原子比,提高富氢程度和“腐泥化程度”,并使有机质热降解或热解聚、脱官能团与加氢生烃反应所需要的活化能降低,从而有利于生成低熟油气。
高等植物蜡质早期成烃:蜡质所含的羧基、羟基和酮基官能团的长链化合物经脱官能团形成原油中的C22+正构烷烃,这类化学反应过程无需高活化能,可在低温阶段完成。
藻类类脂物早期生烃:藻的生物类脂物均属于分子结构简单的含氧官能团的非烃化合物及部分烃类,未发生明显的聚合作用,只要具备还原性的沉积——成岩条件,在低温化学反应阶段即可转化成链烷烃和环烷烃,成为低熟油的主要组成成分。
富硫大分子有机质早期降解生烃:在早期成岩阶段,沉积盆地水体咸化至硫酸盐相阶段无机硫与有机分子的加成反应形成富硫大分子有机质,而干酪根早期低温降解作用使S-S键和S-C键优先断裂可以使富硫大分子有机质形成低熟油。
(2)腐殖煤的成烃机理
a.煤成烃:煤系地层的有机质在不同的演化阶段,其富氢组分所生成的气态和液态烃类。煤究竟生气还是生油及其生成液烃的能力大小,与煤的类型和显微组分组成密切相关。煤中主要显微组分的生油(烃)能力从大到小的顺序为壳质组、镜质组、惰质组。
b.煤的成烃模式:沥青化作用是煤的显微组分的主要演化途径,其结果一方面是产生石油和天然气,一方面是固体残余物进行芳构化和缩聚作用。煤中不同显微组分沥青化作用是不一致的。由于煤中个显微组分发生沥青化作用的时期不同,其生烃特征和演化模式存在差异,造成煤中液态烃的生成具有多阶段性,因此不同演化阶段各种显微组分对生烃的贡献有别。
8.评价生油岩质量的主要指标。
(1)有机质丰度,常用指标有有机碳、氯仿沥青“A”、总烃,一般这些指标高,丰度高。
(2)有机质的类型,常用的指标有化学分析法,采用H/C和O/C原子比绘制相关图,即范氏图(Van  Krevelen图)来判断;热解资料的氢指数和氧指数;有机质的显微组分;生物标志化合物来确定。Ⅰ型、Ⅱ型干酪根为主要生油母质,Ⅲ型干酪根为主要生气源岩。
(3)有机质的成熟度,可用镜质体反射、孢粉和干酪根颜色、岩石热解资料、正烷烃奇偶优势来确定,颜色越深,Ro大于0.5%,CPI值接近1为成熟源岩。
(4)有机质的转化指标,采用氯仿沥青/有机碳、总烃/有机碳、总烃/氯仿沥青、饱和烃/芳烃、总烃/非烃等比值可以进一步了解有机质的转化率。
9. 油源对比的基本原则是什么?目前常用的油源对比的指标有哪几类?
A、油源对比原则
    对比的原则:性质相同的两种油气应源于同一母岩;母岩排出的石油应与母岩中残留的石油相同,实际上油气在运移过程中会受到各种因素的影响,因此,相似即同源。
B、常用对比指标
    a.正烷烃分布曲线: 将原油与生油岩的正构烷烃分布曲线进行比较,曲线基本接近则可能存在油源关系,如根本不相同则没有油源亲缘关系。
    b.微量元素:常用钒和镍,V/Ni<1为陆相环境,V/Ni>1为海相环境,而且,V/Ni随年代越老,比值越小,可能由于V较Ni不稳定。
c.生物标志化合物:比较卟啉、异戊二烯烷烃或甾、萜化合物的相对含量,有亲缘关系的原油与生油岩的同一化合物相对含量相似。

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