第二节 油气的生成与运移

按照现在的油气成因理论，除部分天然气是无机成因之外，石油和大部分天然气被认为是有机成因的。

一、油气生成的物质基础

（一）原始物质

根据油气有机成因理论，生物体是生成油气的最初来源，生物死亡后的残体经沉积作用埋藏于水下的沉积物中成为沉积有机质，并经过一系列的生物化学、物理化学作用逐渐形成石油、天然气。

在不同的沉积环境中，生物体的天然组合类型不同，决定了沉积物中有机质的组合类型也不同。从生物化学的组成看，沉积有机质主要由类脂化合物、蛋白质、碳水化合物、木质素及丹宁等组成。

（二）干酪根

沉积物（岩）中的沉积有机质在埋藏过程中经历了复杂的生物化学及物理化学变化，通过腐泥化及腐殖化过程形成一种结构非常复杂的生烃母质——干酪根，是生成大量石油及天然气的先驱。定义：干酪根是指沉积岩中所有不溶于非氧化性的酸、碱和非极性有机溶剂的有机质，既包括以分散状态存在于沉积岩中的不溶有机质，也包括以集中状态存在于煤中的不溶有机质。

按照有机质数量统计，干酪根是沉积有机质中分布最普遍、最重要的一类，约占地质体总有机质的95%。

二、油气生成（有机质演化与生烃模式）

地壳中沉积有机质数量大、种类多、结构复杂，有机质要转化为烃类，必须经历一个去氧、加氢、富集碳的过程。包括干酪根在内的沉积有机质演化形成石油、天然气的过程，其实是一系列复杂的化学反应，而化学反应的实现，是诸多环境因素综合作用的结果。所以，油气的生成，也必须在特定的环境条件下才能实现。温度和时间是影响油气生成的主要因素，细菌的生物化学作用、催化作用、放射性作用和压力等对油气生成也有一定的影响。

有机质成烃转化是一个复杂、漫长的地质过程，由于不同深度范围内，有机质所处的环境和所受的动力因素不同，致使有机质所发生的反应性质及形成的主要产物都有明显的区别，从而使有机质向油气转化的过程具有明显的阶段性。有机质演化阶段划分方案主要有两种：一种是根据有机质成熟度划分；一种是根据油气生成机理和产物类型划分。

有机质成熟度是指在温度的作用下有机质的热演化程度。镜质体反射率（R）与有机质的成烃作用和成熟度有良好的对应关系，通常作为有机质成熟度的衡量指标。根据有机质镜质体反射率的大小，一般将有机质的生烃演化过程划分为4个阶段：未成熟阶段、成熟阶段、高成熟阶段和过成熟阶段。

张厚福等（1999）和柳广弟（2018）根据油气生成机理和产物类型将有机质成烃演化划分为4个逐步过渡的阶段：生物化学生气阶段、热降解化生油气阶段、热裂解生湿气阶段及深部高温生气阶段。其与沉积物成岩演化阶段有一定的对应关系，同时，与4个有机质成熟阶段一一对应。各个阶段的演化过程及产物等基本特征如图9-1所示。

三、天然气成因类型

（一）天然气成因类型划分

天然气的生成具有成气母质类型多、成气机理多、成气环境广的特点。根据成气母质的来源，可把天然气划分为无机成因气和有机成因气（表9-1）。

（二）天然气成因类型鉴别

鉴别烃类气体成因通常根据以下三方面的资料：

（1）天然气的组成特点，如碳同位素组成、甲烷含量等参数。

（2）成气母质的有机质类型和演化程度等。

（3）天然气伴生物特征，如凝析油的成分、储层沥青的成分等。

四、烃源岩评价和油气源对比

（一）烃源岩定义

烃源岩为已经生成并排出足以形成商业性油气聚集的烃类的岩石。由烃源岩组成的地层称为烃源岩层。

在一定地质时期内，具有相同岩性-岩相特征的若干烃源岩层与其间非烃源岩层的组合，称为烃源岩层系。

（二）烃源岩评价

烃源岩评价研究通常包括烃源岩的地质特征研究、地球化学特征研究、生烃演化特征及生烃量计算等方面。

（三）油气源对比

油气源对比包括油气与烃源岩之间及不同油藏中油气之间的对比，其目的是追踪油气藏中油气的来源，研究确定油气运移的方向、距离和次生变化，从而圈定可靠的油气源区，确定勘探目标，有效指导油气勘探开发。

烃源岩中的干酪根生成的油气一部分运移到储层中，其余部分保留在烃源岩之中。因此，烃源岩中的干酪根、沥青与来源于该烃源岩的油气有亲缘关系，在化学组成上必然存在某种程度的相似性。同样地，来自同一烃源岩的油气在化学组成上也具有相似性；而不同源的油气则表现出较大的差异。这一现象是油气源对比的依据。

在进行油气源对比时，通常选用油气与烃源岩共同含有的、并且基本不受运移或热变质作用影响的特征化合物，作为油源对比指标。目前，所用的方法主要是正构烷烃碳数分布特征分析、生物标志物组成特征分析和稳定碳同位素组成分析等。

由于天然气成分简单，基本不含油源对比中常用的生物标志化合物，一般不能釆用油源对比的方法。气源对比的基本思路是根据天然气的类型确定气源岩的类型，根据天然气的成熟度确定气源岩的位置。

五、油气运移

石油和天然气生成后必须经过由分散到集中的运移过程，才能使油气在储层中聚集形成油气藏。在各种地质因素作用下，油气在地壳中的任何移动称为油气运移。油气运移是从油气生成到和聚集成藏的重要环节。

根据运移特征，油气运移划分为初次运移和二次运移（图9-2）。

（一）初次运移

（二）二次运移