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石油天然气形成

石油和天然气的形成 适宜的地质环境为有机质的大量繁殖、堆积和保存创 造了有利的地质条件,但有机质向石油及天然气演化还 必须具备适当的物理、化学及生物化学条件,如: 温度与时间、细菌、催化剂、放射性 等 近些年来研究成果证明,温度与时间是在油气生成 全过程中至关重要的一对因素。其它因素,如细菌、 催化剂、放射性物质等也有一定的影响。 (二)理化条件--动力条件 1、细菌作用 按生活习性可将细菌分为: 喜氧细菌、厌氧细菌 和 通性细菌 三类。 对油气生成来讲,最有意义的是厌氧细菌,在缺乏 游离氧的还原条件下,有机质可被厌氧细菌分解而产 生CH4、H2、CO2、以及有机酸和其它碳氢化合物。 细菌作用实质:将有机质中的氧、硫、氮、磷等元 素分离出来,使碳、氢,特别是氢富集起来;且细菌 作用时间越长,其作用进行得越彻底。 ● 沉积有机质向油气演化的过程,同任何化学反应一 样,温度是最有效和最持久的作用因素; ● 在反应过程中,温度不足可用延长反应时间来弥补 ,即温度与时间似乎可以互为补偿:高温短时作用与 低温长时作用可能产生近乎同样的效果。 但是,若沉积物埋藏太浅,地温太低, 有机质热解生成烃所需反应时间过长, 实际上难以生成工业数量的石油。 2、热力作用 ● 粘土矿物:自然界分布最广的无机盐类催化剂,催化 能力与其吸附性有关。催化剂表面吸附两种或两种以上 物质的原子时,使其相互作用而形成新的化合物。 蒙脱石粘土催化能力最强,高岭石粘土最弱。 ● 有机酵母:能加速有机质的分解。当有酵母存在时, 有机质的分解比在细菌活动时还要快得多。 3、催化作用 在有机质向油气转化的过程中,主要存在: 无机盐类 和 有机酵母 两类催化剂。 4、放射性作用 粘土岩中富集大量放射性物质,如铀、钍、钾等。 沉积物所含水在α射线轰击下可产生大量游离氢, 所以这些放射性物质的作用也可能是促使有机质向油 气转化的能源之一。 有机质向油气的转化,是在适宜的地质环境里, 多种因素综合作用的结果。 有机质向油气转化过程中,各种条件作用强度不同。 细菌和催化剂:都是在特定阶段作用显著, 加速有机质降解生油、生气; 放射性作用:可不断提供游离氢的来源; 温度与时间:油气生成全过程一直发挥重要作用。 注意 四 有机质演化 在沉积盆地发育过程中,原始有机质伴随其他矿物质沉 积后,随着埋藏深度逐渐加大,地温不断升高,在乏氧的 还原环境下,有机质逐步向油气转化。 在不同深度范围内,各种能源条件作用效果不同,使 有机质转化反应性质及主要产物都有明显区别,表明原始 有机质向油气的转化过程具有明显的阶段性: (一)生物化学生气阶段 (三)热裂解生凝析气阶段 (二)热催化生油气阶段 (四)深部高温生气阶段 * 一、 油气成因理论发展概述 二、 油气生成的原始物质 三、 油气生成的条件 四、 有机质演化与成烃模式 五 、 烃源岩研究 一 油气成因理论发展概述 根据生油原始物质的不同,石油成因假说可以分为无机 生成和有机生成两大学派。 无机成因认为:石油由自然界中的无机物质形成; 有机成因认为:石油由地质时期中的生物有机质形成。 (一) 油气无机成因说 (二) 油气有机成因说 (一)无机成因说 在石油工业发展早期,人们从纯化学角度出发, 认为石油是无机成因的。 无机生成说的主要依据: ① 实验室中,无机物可以合成烃类: ② 火山喷出气体中有甲烷、乙烷等烃类成分; ③ 石油分布常常与深大断裂有关。 无机生成说归纳起来可分2大类: ● ● 泛宇宙说: 宇宙说(索可洛夫,1889.10) 地幔脱气说(T. Gold,1993) 地球深部无机合成说: 碳化物说(门捷列夫,1876) 岩浆说(库得梁采夫,1949) 高温生成说(切卡留克,1971) 蛇纹石化说(耶兰斯基,1966,1971) 1、宇宙说 俄国学者索可洛夫于1889年10月3日在莫斯科自然科学 研究者协会年会上首次提出的。 主张:在地球呈熔融状态时,碳氢化合物就包含在它 的气圈中;随着地球冷凝,碳氢化合物被冷凝岩浆吸收, 最后,它们凝结于地壳中而成石油。 2、碳化物说 1876年 由俄国著 名化学家 门捷列夫 创立。 地球形成时期 高温碳和铁呈液态 碳化铁(重金属碳化物) 由

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