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1、会计学1油气地球化学油气地球化学 任拥军任拥军绪 论 什么是化学？什么是地质学？化学：研究元素的性质、结构及它们的组合规律，并进而研究化合物，单质的结构性质、合成方法，及它们间的转变规律。地质学：研究固体地球的组成、构造、形成和演化规律的科学。第1页/共30页 一个是微观，一个是宏观，两者的联系在何处？宏观是微观作用的总体反映！比如矿物的形成、破坏，有用矿产的形成过程都是化学反应的结果，因而在研究地质问题的时候，不得不借助于化学的上的理论和方法。于是就形成了一门新的边缘学科地球化学。自然的地质过程，绝大多数都伴随化学反应的发生，所以从地质学诞生的那一刻起，就从来也没有，永远也不会，将化学的原理
2、放在一边。第2页/共30页 在地球化学没有成为一门独立的学科之前，地学的研究者，就在使用地球化学的原理。比如油苗是最原始的找油标志，就是今天地化勘探的原形。为此我们有必要学习地球化学的理论和方法，一方面丰富我们的知识，开阔思路，另一方面也是对将来参加工作的一种知识储备。第3页/共30页一、地球化学及油气地球化学 （一）地球化学 是20世纪初开始逐渐建立起来的一门边缘学科，（20世纪2030年代诞生，7080年代走向成熟）。与地质学、地球物理、大地测量学并称为地学的四大支柱。它是应用化学的理论和方法，解决地质问题的应用学科。1.概念 是研究地球形成和发展过程中元素的分布、分配、共生、组合、集中、
3、分散与迁移规律的科学。或表述为：是研究地球(包括部分天体)的化学组成、化学作用及化学演化的科学，是地球科学与化学的边缘学科。第4页/共30页2.地球化学的分支学科 (1)元素地球化学；(2)同位素地球化学；(3)流体地球化学；(4)地球化学热力学和动力学；(5)各种地质作用地球化学；(6)有机地球化学；(7)环境地球化学；(8)气体地球化学。（9）海洋地球化学 （10）区域地球化学 研究元素在地质作用中的行为时，就必然联系元素自身的性质及其所处的热力学、动力学条件。为此地球化学必须应用基础化学、物理化学和核化学等的理论和方法。在地质学中地球化学与结晶学、矿物学、岩石学、矿床学等学科的关系特别密
4、切。第5页/共30页 （二）有机地球化学 （1）定义 研究地质体及天体中有机物的组成、结构及它们发生、发展与演化规律的一门科学。（2）主要研究对象a.地球上的有机物b.地球以外物质的有机物c.作为环境污染的有机物第6页/共30页（3）任务a.地质体中有机物的成因、演化，有机无机反应、及有机物的聚集条件。b生物标志化合物的指示意义。c有机质的起源；用于探索生命发生、发展的可能过程。d天然和合成的有机污染物的运移规律及环境效应；为解决环境问题服务。有机地球化学包括：(1)油气地球化学；(2)海洋与湖沼有机地球化学；(3)矿床有机地球化学；(4)环境有机地球化学。第7页/共30页（1）油气地球化学的
5、定义 应用化学原理，研究地质体（沉积盆地）中生成油气的有机物、石油、天然气及其次生产物的组成、结构、形成、运移、聚集和次生变化的有机地球化学机理及其在勘探中的应用。（三）油气地球化学 （2）油气地球化学的研究对象 沉积盆地或地壳中油气、生成油气的有机物及相关物质。第8页/共30页油气地质理论及勘探基础地球物理地质学地层学地球化学构造学岩石学是油气地质的三大理论支柱之一第9页/共30页油气地球化学有机化学基础地质学分析化学沉积学（3）学科渊源第10页/共30页（4）油气地球化学解决的主要问题 p油气地质与勘探问题：研究油气成因机理；对已发现的油气进行成因分析、查明油气运移通道、指明油气聚集方向，
6、解决油气成藏的机理问题；帮助解决盆地构造演化和盆地原型恢复问题；可以查明有效烃源岩的时空分布，预测沉积盆地油气资源量和油气聚集规律，指导油气勘探和决策；利用快速岩石热解仪准确判别油气水层。p油气田开发问题：利用化学手段方法查明油气水层的连通性、划分开发单元；通过水岩相互作用研究，预测优质储层发育带；通过油藏流体性质研究，帮助提高采收率；井下作业效果评价。第11页/共30页与沉积作用有关的活性生物有机质及其在沉积、保存和埋藏条件下的演化;石油成因和演化;v干酪根地球化学v可溶有机质地球化学天然气地球化学;油气地球化学在油气勘探、开发中的应用;v盆地的油气勘探远景和资源预测v油气地球化学勘探v油田
7、水地球化学v油田开发地球化学（5 5）油气地球化学的研究内容）油气地球化学的研究内容 第12页/共30页二、油气地化的发展历程 1早期的重要工作 1860年起人类开始使用煤油，后来进入汽油时代，随着对石油需求量的增加，石油地化得到发展，但进展缓慢。（1）前苏联维尔纳茨基院士 20世纪20年代就开始了有机地化方面的研究、主要建立了活性碳实验室，后改名为生物地球化学实验室、这是有机地化的最早研究机构。出版了地球化学概论 和生物圈等著作，论述了石油的有机组成和石油有机成因的主要依据,并提出了地壳中有机碳循环的地球化学作用。第13页/共30页（2）A特莱布斯（Treibs）20世纪30年代，在石油沥青
8、中发现了叶啉化合物，为石油有机成因找到了重要的证据，他认为叶啉化合物是叶绿素经生物化学和地球化学转变作用而转化而成的。这种思路对生物标志化合物的成因研究有着极深远的影响。（3）维尔别和史密斯 20世纪50年代早期，从现代沉积中分离鉴定出了烃类化合物，于是使石油直接起源于沉积物中的有机质的观点广泛流传。早期生油学说兴起。第14页/共30页2.作为独立学科的形成阶段 （1）20世纪60年代色谱技术的采用，可以对地质体中微量可溶有机质组分进行研究，从现代沉积物、土壤、沉积岩和地层水中抽提鉴定出500多种有机物，为有机地化积累了大量资料。（2）1963年I.A.Breger出版了第一本有机地球化学专著
9、有机地球化学首次论述了色素、氨基酸、碳水化合物、脂类、腐殖质、干酸根、煤、石油、油页岩的地球化学，并发现脂肪酸分布具有偶奇优势，而现代沉积和生物中的烷烃具奇偶优势，古老沉积物中不具此优势，这一发现为晚期生油说的发展开辟了道路。更重要的是它揭开了有机质成岩演化机理的研究和石油成因研究的序幕。第15页/共30页（3）1965 Phillipi 研究表明油气的生成需要一定的埋深和温度。（4）1976年 B.Durand，系统研究了喀麦隆杜阿拉盆地白垩系剖面有机质的演化，得到了有机质演化具有阶段性特征。（5）20世纪70-80年代：确立了干酪根热降解生油理论，生油门限指导着油气勘探。同时GC-MS等仪
10、器的应用，使油气地质研究进入了分子级水平；第16页/共30页3.深化和完善阶段 20世纪90年代以来油气地球化学新理论、新方法、新技术辈出，指导着油气勘探向高难度地区推进，地球化学深入到了油气藏开发领域。(1)提出了未熟/低熟油理论及其资源量评价方法；(2)提出了煤成油概念，使煤系油气资源评价产生亮点；(3)油藏地球化学研究手段粉墨登场，使油气地球化学的研究领域扩展到了油藏开发。(4)油气地球化学成为含油气系统、成藏研究重要内容。第17页/共30页 油气地球化学在我国的研究起步较晚。我校于1965年出版石油地球化学、科学出版社1979年出版有机地球化学。20世纪50-60年代：确立了陆相生油理
11、论和源控论，对我国石油工业作出了巨大贡献。(1)确定了不同油区的主力烃源岩；(2)确定了一系列油气勘探指标；(3)建立了生油气量、资源量计算方法。4我国的情况第18页/共30页v六十年代末到七十年代初，中科院地球化学所（贵阳）筹建了我国第一个较为完整的有机地化实验室，在石油演化，碳酸盐生油方做了一定的工作，对我国石油地质的发展起了推动作用。v尤其值得一提的是“六五”科技攻关较深入地研究了煤成烃母质的组成与结构，煤成烃的组成与性质，成烃机理及评价指标等。这一时期的研究为80年代末在陕甘宁盆地发现大型气田奠定了基础。第19页/共30页v20世纪80年代各油区建立了烃源岩生烃演化剖面；在油气地球化学
12、研究领域与国外同步。v20世纪90年代以来，在低熟油成因理论方面的研究处于国际领先地位。第20页/共30页三、油气地化的重要研究领域 1.干酪根地球化学和油气成因 是油气地球化学形成和发展的源动力，也是今后继续研究的重要领域。干酪根的成因、结构、演化的热力学和动力学。2.天然气地球化学研究生气母质问题、生气效率问题、生气的时效性；天然气运移、聚集、散失过程中的组分和同位素分馏效应；研究重点天然气成藏作用、煤层气、深盆气和甲烷水合物。第21页/共30页3.油藏地球化学研究 确定油气运移方向、油气充注等成藏过程，指明勘探方向；研究储层流体非均质性、水-岩相互作用，有助于提高油气采收率。4.生物标志
13、物研究 生物标志化合物及其在生源构成、沉积环境以及油气生成、运移和成藏过程研究中的作用；生标定量研究、含N、S等非烃生标在成藏和储层非均质性研究中的作用。第22页/共30页5.煤成油研究煤层、煤系泥岩对油气生成和成藏的影响力评价；煤层中石油的运移，是研究的难点；基质镜质体、树脂体谁是主要生油母质？煤成油的成藏过程和成藏地质条件。6.海相油气生成研究 我国大面积碳酸盐岩中是否具有有机质丰度高的有效烃源岩，以及有效烃源岩的评价指标。长期的构造变动对油气生成和聚集的影响程度；第23页/共30页四、五个重要研究区域（黄第藩，2001)1.西北地区是油气地球化学研究主战场v伴随西气东输的工程，天然气地球
14、化学研究需加速；v勘探程度低，有效烃源岩和油气资源量需要重新评价；v早期、晚期成藏作用研究，多源、多阶混源成藏问题；v塔里木寒武系盐下、准噶尔多源成藏、吐哈煤成油问题;v柴达木大油气田勘探、酒泉盆地油气成藏问题等。2.东部地区三个重要研究领域v加强油藏地球化学研究，解决储层非均质性、复杂油气藏的成藏和混源成藏问题；v未熟油成因和分布规律研究，力争勘探上有所突破；v深层上元古界-古生界海相油气资源评价研究。第24页/共30页3.东北地区中生界油气地球化学问题v生油凹陷中岩性等隐蔽油气藏的成藏问题；v 东北侏罗系含煤盆地油气勘探和评价问题。4.我国海洋油气资源地球化学研究v海域油气地球化学研究薄弱
15、，应当给予充分的重视；v 海洋油气地球化学等非地震勘探应得到加强。5.走出国门开拓国外油气地球化学研究v走出国门开展陆相油气生成、运移、聚集和成藏地球化学研究；v在国外研究海相烃源岩地球化学和资源评价问题；v以世界含油气盆地为背景发展油气地球化学。第25页/共30页1学习方法（1）学科特点：以实验为基础的边缘学科。它是地质学，随着研究深度和广度的增加，简单的观察描述和形象思维不能满足学科发展需要时由实验验证和抽象思维带动发展起来的一门学科。（2）学习方法：首先要求同学们积极调动思维，回忆起与之有关的地质的化学的和生物学的知识，这样有助于理解和掌握。作为一门以实验为基础的学科，还要求掌握一定的实
16、验方法，实验数据的处理和解释，提高分析和综合能力。五、学习方法与参考书第26页/共30页2.主要参考书（1）教材：油气地球化学（2）油气地球化学 王启军等编 中国地质大学出版社 1988（3）石油地球化学 曾国寿 徐梦虹 主编 石油工业出版 1990（4）Petroleum Formation and Occurence,Tissot&Welte 1984（5）生物标志化合物指南 石油工业出版社。（6）干酪根地球化学,傅家漠等，1995，科学出版社。（7）期刊:石油实验地质 石油与天然气地质地球化学沉积学报石油勘探与开发 Geochimca et Cosmochimca Acta (USA)Organic Geochemistry(U.K.)AAPG Bulletin (USA)第27页/共30页可分为如下几个主要部分1 有机物的起源及命运2 同位素地球化学3 干酪根地球化学及油气成因理论4 生物标志物地球化学5 油气生成理论6 天然气地化7 油藏地化8 油气地化的应用9 油气地球化学勘探六、讲授的内容第28页/共30页欢迎积极思考、提出问题，开展讨论！第29页/共30页