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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 石油、天然气、油页岩的物质组成,一、分散有机质的分类,和有机质的类型,二、石油的化学组成,三、天然气的物质组成,四、油页岩的物质组成,一国际上分散有机质的分类,1、全岩法煤岩学法,岩石中的有机组分分为五类，即腐植类、惰质类、,类脂类、动物类和有机矿物基质。,动物类中的动物遗体，包括几丁虫类、笔石、牙,形石、沟鞭藻囊、鱼和螯虾的残体和骨骼等；矿物,沥青基质是矿物吸收或结合了亚、微有机物质的局部，,这些有机物含油气更多，具强荧光，尤以粘土矿物更,为典型。,一、分散有机质的分类和有机质的类型,2、干酪根法孢粉学法,以干酪根为根底的显微组分划分比较简单。影响最大,的是Burgess1974提出的分类，他将沉积岩中的干酪根类型划分为五类：腐植型：木质的V、煤质的I,腐泥型：草质的、藻质的及无定形有机质。,干酪根方法最大的优点是富集了存在于矿物沥青基质,中的那局部有机质，使其能直接研究，但它同时破坏了有,机组分原始产状和结构，难以准确鉴别某些显微组分的成,因，使研究结果的可靠性和代表性受到影响。因此合理的,做法是将全岩研究和干酪根的研究结合起来，,3、统一分类法,Mukhopadhyay等的分类1985。考虑了显微组分在成,熟过程中的演变规律，提出了富氢显微组分所形成的次,生产物，该分类中的一些特殊组分特征如下：,1腐泥质体I：是藻、细菌的混合不定形产物，产烃,潜力大于700mg HC/gCorg，H/C1.5。,2腐泥质体：是动物、植物、浮游生物、陆生壳,质体及细菌的混合产物，有时是壳,质组及细菌类脂物降解混合物，它,的产烃潜力为300-650mg HC/g,Corg,H/C为,3粒状稳定体A：包括沟鞭藻、疑源类、几丁虫、,鱼、有孔虫等碎屑(10m)，一,般为富脂类物质，有形态，黄至,褐色荧光。,4粒状稳定体B：指高等植物的稳定组分，包括孢子体、,木栓质体、角质体等。,5树脂体B：指类脂树脂体。,6粒状镜质体：反射光下呈多孔粒状、类似基质镜质,体，有时有暗褐色荧光。,7变质惰质体或变质碎屑惰质体：具高反射率，有,时为孢子体，藻类体或其它粒状壳质,体的煤化破碎的惰质产物。,8群集微粒体：是粒状微粒体聚结而成。,9固体沥青：见于油源岩中，或以脉状见于沉积岩中。,10液态沥青和油滴：具绿-褐色荧光，滴状。,4、有机质的类型,有机质类型干酪根类型,TeiChmller1982根据Tissot、Durand 1980,等人资料划分为三种类型：,I 型干酪根主要由藻类生成，生油量高，,型干酪根主要由高等植物生成，生油量很少，,型 干酪根生油量也较高，含局部壳质组分。,I、型干酪根可称为腐泥型,型干酪根可称为 腐植型。,德国核研究中心地球化学研究所等1985年在干酪根类型划分中参加了地球化学参数H/C，干酪根分为：I型、1.5A型1.11.5、B型0.91.1、型0.50.8和型0.5。,二中国烃源岩与干酪根的划分,1 原石油工业部部颁标准1986年,有机组分分为4组，即腐泥组、壳质组、镜质组、惰,质组。干酪根类型的划分按各组分的百分含量进行加权,计算，求出类型指数TI值，即可确定出干酪根的类型。,a、b、c、d,分别代表腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组百分含量,TI,80 为干酪根类型I,40,TI,80 为干酪根类型,1,0,TI,40 为干酪根类型,2,TI,17 固态,密度1g/cm3，几乎不溶于水。随分子量的增加，,密度、熔点、沸点均上升。,1正烷烃或正构烷烃,碳与碳原子都以单键CC直链相连，无支链,2异烷烃或异构烷烃,碳与碳原子都以单键CC直链相连，有支链。,不同碳原子数的正烷烃相对含量呈一条连续的曲线，称为正烷烃分布曲线。,A、陆相有机质形成的石油中，高碳数的C22正烷烃多；,B、海相浮游生物菌藻类,形成的石油 中低碳数,C21正烷烃含量多；,C、年代老、埋深大，有机质,演化程度较高的石油中，,低碳数正 烷烃多；,D、有机质演化程度较低的石,油中，正烷烃碳数偏高。,E、,受微生物强烈降解的原油中，正烷烃常被选择性降解，一般,含量较低，低碳数的更少。,F、,C,15,以内，有一个极大值，通常,低分子含量大于高分子含量；,G、,C,20,以上高分子奇偶碳原子相对,接近，但现代沉积有机质中，,奇碳原子含量偶碳原子含量,用于成熟度分析,油源比照的标志异戊间二烯型烷烃,其特点是直链上每4个碳原子就有一个甲基支链，结构上似假设干个异戊间二烯分子加氢缩合而成。在沉积物和原油中，往往以植烷(Ph)、姥鲛烷(Pr)、降姥鲛烷、异十六烷及法呢烷的含量 最高，其结构式如下：,2、6、10、14四甲基,十六烷（植烷）,2、6、10、14四甲基,十五烷（姥鲛烷）,2、6、10三甲基,十五烷（降姥鲛烷）,2、6、10三甲基,十三烷（异十六烷）,2、6、10三甲基,十二烷（法呢烷）,同源石油异戊间二烯类型和含量十分相似“指纹意义,常用姥鲛烷(Pr)/植烷(Ph)确定成熟度和油源比照,成熟 Pr/Ph 1,未成熟 Pr/Ph 2.8,Pr均势 0.8Pr/Ph2.8,Ph优势 Pr/Ph2%,含硫石油:硫含量0.52%,低硫石油:硫含量0.5%,2、含氮化合物,1碱性氮化 物：多为吡啶、喹啉、异喹啉和吖,啶及其同系物。,2非碱性氮化物：主要是吡咯、卟啉、吲哚和,咔唑及其同系物。,石油中的V、Ni等重金属都与卟啉分子中的N呈络合,状态。动物中的血红素和植物中的叶绿素都属卟啉化合,物，研究卟啉化合物有助于确定石油的成因。,V、Ni低，V/Ni1海相,卟啉类与生物色素有亲缘关系，被作为石油有机成,因重要证据。高温250或氧化条件下，卟啉即被,破坏、分解、所以一般石油中存在卟啉，说明石油形成,和经受的温度都不高于250，所以地层越老卟啉越少。,3、含氧化合物,1酸性氧化物：石油酸，如环烷酸、脂肪酸和酚,2中性氧化物：含量较少，如醛、酮等。,石油酸中以环烷酸最重要，含量多数1%，环烷酸很易生成各种盐类，碱金属环烷酸盐可溶于水，地下水中含这种环烷酸盐，可作为找油的标志。,上述已经别离和鉴定出的各种化合物外，石油中还有一定数量的、由多种元素组成的、结构极为复杂的高分子化合物，因受别离技术的限制，目前对其具体的结构特征尚不清楚，统称其为沥青质。,思考题：,1、石油元素组成研究的成因及环境意义？,2、异戊间二烯型异构烷烃研究的环境意义？,3、石油的非烃组成研究的意义？,海、陆相石油物质组成的差异,一概述,1、天然气藏的概念,广义天然气：泛指自然界一切天然生成的气体。,大气 表层沉积物中 沉积岩中,海洋中 变质岩中 岩浆岩中,地幔中 宇宙气,狭义天然气：主要是指与油田、煤田和气田有关的,可燃气体，成分以气态烃为主，多与,生物成因有关。,气藏：是指地下储集层圈闭中聚集的具有一定工,业价值的游离气。,三、天然气的物质组成,2、天然气藏的类型,按有机质演化阶段,生物气（藏）,R,o,max,2.0%,按开发难易程度,非常规开然气,煤层气和致密砂岩气,常规开然气,砂岩气和碳酸盐岩气,按分布特征,聚集型气,气藏气、气顶气,分散型气,溶解气、气水化合物,按与石油产出关系,伴生气,非伴生气,二天然气的化学成分,1、烃与非烃组成,烃：以甲烷为主，其次是乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷。,非烃：有氮、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、氢及,微量的惰性气体。,2、干气与湿气,干气贫气：CH490%或 C1%95%,湿气富气：CH45%,相态,游离态,溶解态,吸附态,固态气水合物,三典型气藏特征,1、气藏气,单独聚集成纯气藏的天然气，不与石油伴生。,甲烷的含量在气体成分中占95%以上，重烃的含量,极少，一般在14%左右，属于干气贫气。,2、气顶气,与石油共存于油气藏中，呈游离气顶状的天,然气，其成因和分布与石油关系密切，重烃含量,百分之几至百分之几十，仅次于甲烷，属于湿气,富气。,3、溶解气,1 油内溶解气：饱和或过饱和的油藏中，重烃含量高。,地史过程中，古老地层的油内溶解气比年轻地层含重烃气更,多，随含油时代变老，正丁烷、正戊烷与其异构物的比值增加。,油内溶解气几几百m3，采出后可回收，或回注至油藏内，以维,持油层的能量。,在稳定的地台区含油气盆地中，水内溶解气主要成分是甲烷,和氮气，重烃气和二氧化碳含量一般小于10-12%，但在年青的,褶皱区含油气盆地中，水内溶解气的特点是二氧化碳的浓度比,较高，在褶皱山系的山前常发育有二氧化碳气带、盆地中以含,烃气为主，过渡地带那么为二氧化碳和甲烷，气带分布有规律性。,（2）水内溶解气,低压水溶气，几十几千cm,3,/L,高压水溶气，异常高压带，含量大。,4、凝析气,当地下温度和压力起过临界条件时，液态烃逆蒸,发而形成的物质。,临界温度：气相纯物质维持液相的最高温度。高于,此温度，不管多大压力，都不能使其液化。,临界压力：气、液两相共存的最高压力。高于此压,力，气、液两相不可能同时存在。,当温度低于临界温度，压力增加，正常液化；,当温度高于临界温度，压力增加，超过临界压力，,液相反而减少，气相增加，成为凝析气。,但多组分混存时，易出现逆蒸发或逆凝结现象，气液两相界面完全消失，转化为凝析油气。,5、固态气体水合物,冰冻甲烷或水化甲烷，甲烷气体,被封闭在水子的扩大晶格中，系存在于,特定温度冰点附近和压力条件下的,一种高能量密度的能源矿产。,1m3水合物可释放150m3天然气体，,含碳量是全球煤、油、气的两倍，全球,已发现地质显示60余处。,仅在美国东海岸大陆边缘布莱克海台的资源量就能满足美国105年的天然气消耗，日本周缘天然气水合物可满足该国100年的能源消耗。,我国东海、台湾以东海区、南海等海域以及青藏高原冻土地带，都具备天然气水合物形成赋存的条件，目前已在南海的西沙海槽区、东沙群岛区发现了有关的证据。,水合物结构,天然气水合物识别地震剖面,海洋水合物地震识别技术,地球化学探测技术,资源潜力评估技术,保压保温取样技术,青藏高原水合物形成条件,我国已在假设干国家重大科技方案中立项，对天然气水合物探测技术开展研究，为我国天然气水合物资源探测提供高新技术支撑，并为将来开发奠定高科技根底。,6、特殊气藏 重烃异常气藏,非烃异常气藏,无机成因气：碳同位素值13CCO2在+5-7之间,13CC1-20、,3He/4He8RA(RA为空气中3He/4He比值,有机成因气：碳同位素值13CCO2-20。,生物化学气：碳同位素13CC1-55-85),东太平洋洋隆热液喷出口，喷出大量的甲烷，甲烷的碳同位,素值为-17.6-15.0，氦同位素3He/4He=8RA，应为无机成因气。,四煤型气,1、煤型气的成分及其赋存状态,煤型气是指煤系地层及沉积岩中煤和分散有机,质，在煤化过程中形成的天然气。,世界已发现的26个大天然气田中，有1 6个煤型,气田，其储量占26个气田的72%。,煤型气的成分以CH4为主，含量一般在90%以上，,多为干气，C2+约14%，还有少量的N2、CO2、H2、CO、,SO2、H2S以及氦、氖、氩、氪、氙等惰性及烯有气体。,甲烷为无色、无味、无溴、无毒的气体，在一个大,气压，温度15.5时，其密度为0.677kg/m3，甲烷比重为,0.554，比空气轻。,煤层气,以游离态、吸附态和溶解态赋存于煤储层中,围岩气煤成气,以游离态、吸附态和溶解态三态赋存于围岩中,游离气,赋存于煤岩孔裂隙空间内，约占1020%,吸附气,赋存于煤岩孔裂隙的内外表上，约占8090%,水溶气,静水中含量较低,当压力和温度变化时，自由状态和吸附状态的煤型气可 以相互转化，吸附 解吸动态平衡。,2、煤型气主要生气阶段和产率,1褐煤至长焰煤阶段,生气38168m3/t，CO2占7292%，,烃类20%以甲烷为主，重烃气4%,2长焰煤至焦煤阶段,生气168270m3/t，烃类气体迅速增加，占7080%，,CO2下降至10%左右。烃类气体以CH4为主，重烃可,占1020%，如壳质组含量多，那么油和湿气含量也多。,3
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