随着科学技术的进步，人类终于发现了石油和天然气的奥秘，认识到石油和天然气是一种主要由碳（C）和氢（H）两种元素组成的多种化合物的混合物，是储存于地下岩石孔隙中的液态和气态可燃矿物。按质量计算，碳元素约占83%～87%，氢元素约占11%～14%。这两种元素合起来，约占石油总量的99%。在剩下的1%中，用发射光谱法和中子活化分析法还发现了57种元素。常见的有36种，主要是：硫（S）、氮（N）、氧（O）、铁（Fe）、钙（Ca）、镁（Mg）、硅（Si）、铝（A1）、钒（V）、镍（Ni）、铜（Cu）、锑（Sb）、锰（Mn）、锶（Sr）、钡（Ba）、钴（Co）、锌（Zn）、钼（Mo）、锡（Sn）、钠（Na）、钾（K）、磷（P）、锂（Li）、氯（C1）、铍（Be）、锗（Ge）、银（Ag）、砷（As）、金（Au）、钛（Ti）、铬（Cr）、镉（Cd）等。尤其是钒（V）和镍（Ni），是分布普遍并具有成因意义的两种微量元素。V、Ni含量及其比值，是确定生油岩有机相和油源对比的重要数据。
烃是有机化合物，约占石油成分的97%～99%。烃主要由碳和氢两种元素组成，并且按本身结构的不同形成类型迥异的碳氢化合物。其主要分为烷烃、环烷烃和芳香烃三类。由于组成烃的C、H原子数目不同，石油中含有大小悬殊的烃分子，最小的烃分子称甲烷（CH4），再大的还有乙烷、丙烷……癸烷，还有十一烷、十二烷、十三烷……由于烃分子大小不同，其沸点也不同，分子越小，沸点越低。分子小的（C1-4）是气体，中等的（C5-6）是液体，分子大的（C16以上）是固体。所以说，石油主要是由大小不同的烃分子组成的混合物。
什么是天然气？
天然气无色、无味、无毒且无腐蚀性；
主要成分以甲烷为主。天然气一般可分为四种：从气井采出来的气田气或称纯天然气；
伴随石油一起开采出来的石油气 ；
也称石油伴生气；含石油轻质馏分的凝析气田气；从井下煤层抽出的煤矿矿井气。
什么是石油？
石油是有机物质在古地质年代沉积而成的，常常以液态、气态或液气混合形态存在。大多数油藏处于地下150—7600米深的天然岩石中，故又称岩石油。石油的原始形态称为原油，是些复杂的烃类化合物，一般不宜直接使用。
化学成分上来说 都是碳氢化合物分子结构的长短决定了化学性质的不同天然气主要成分是甲烷,含少量乙烷分子结构越长,沸点熔点 不断升高在常温下,甲烷,乙烷等是气体,而汽油、柴油则是液体,但汽油比柴油容易挥发,正是汽油的碳链比柴油短的缘故
石油是多种碳氢化合物的混合,在提炼及裂解（裂解就是破换分子结构,长链变断链）的过程中会产生多种长度的碳链,产生不同的物质,当然包括甲烷,汽油,柴油等,还有副产物沥青液化气也是石油炼化的副产品
那是地球留给生物赖以生存的物资，是为了地球上有人类生存，上天自然有好生之德，给了各类生物生存的空气、阳光、水。记得上古时期，地球和一棵小星行相撞，大火弥漫地球，荡起的尘雾遮天蔽日，地球进入冰冻期，灭绝了一切生物。
等到尘埃落定，地球上的生物全部被埋葬。被埋的森林经过演变形成了煤炭，被埋的恐龙等多种动物，形成了石油和天然气。又经过亿万年进化，出现了新生命，从细胞到简单生物，又逐步演变为多种动物，从猿进化成人。
宇宙中最多的是氢元素，碳元素也很丰富，碳原子只跟氧原子容易结合，跟其他元素的原子结合比较困难。关于这个问题，我是这样认为的：煤炭，石油这些物质与土壤，水等物质是一样的，它们是宇宙大爆炸后，形成地球的所有物质的一部分，即便是有些煤炭里面有树木的成分存在，也是地壳变迁时的混杂到里面的，就像有的树木变成化石一样，石油里面也不排除含有生物遗体沉积物，但主体不是。
那是在地球内部高温高压环境中，碳元素煤化，碳水化合物油化。以色列掌握了高温高压用煤和水合成汽油的技术，十年前的成本大概是20美元/桶。水和二氧化碳在地核电磁能下合成，地壳上升油气变成煤碳，当然古代植物下埋形成煤炭也有可能。
这都是在亿万年前地球变迁后又经过千百万年的地质结构的演变所形成的，石油是最早形成的，再过若干年后石油经过地质结构的作用下形成煤炭了，天然气就是在开采煤炭和石油时的上成的体，其实我看它们的形成的过程就是跟我们现在人工修建的沼气是一样的过程，只是它的年代久远！
1、石油的形成：
石油的原料是生物的尸体，生物的细胞含有脂肪和油脂，脂肪和油脂则是由碳、氢、氧等3种元素组成的。生物遗体沉降于海底或湖底并被淤泥覆盖之后，氧元素分离，碳和氢则组成碳氢化合物。 大量产生碳氢化合物的岩石即称为“石油源岩”。埋没于地中的石油源岩受到地热和压力的影响，再加上其他多种化学反应之后就产生石油，而石油积存于岩石间隙之间便形成油田。
2、天然气的形成：
天然气的形成与生物有关。在地质历史中，海洋里生存着大量的生物，它们在生长过程中具有分泌钙质骨骼的能力，在水深、温度、光照和海水含盐度适宜的条件下，这些生物一代又一代地繁殖，便形成了坚固的生物礁。它们死亡后，被沉积物覆盖并埋藏在地层深部，在长期的地质作用下，逐渐成为天然气形成的物质基础。
石油和天然气的区别：
1、石油也叫原油，是从地下深处开采出来黏稠黑褐色液体燃料。天然气是埋藏在地下的古生物经过亿万年的高温和高压等作用而形成的可燃气体。
2、在化学组成的特征上，天然气分子量小（小于20），结构简单，H/C原子比高（4～5）。石油的分子量大（75～275），结构也较复杂，H/C原子比相对低（14～22）。
3、在物理性质方面，天然气基本是只含有极少量液态烃和水的单一气相；石油则可包容气、液、固三相而以液相为表征的混合物。
4、在生成的条件方面，天然气比石油宽。天然气分布的领域要比石油广，产出的类型、贮集的形式也比石油多样，既有与石油聚集形式相似的常规天然气藏，如构造、地层、岩性气藏等，又可形成煤层气、水封气、气水化合物以及致密砂岩、页岩气等非常规的天然气藏。
石油和天然气是沉积有机质热演化过程中的阶段性产物。沉积有机质的演化过程可分为三个阶段：成岩作用阶段、深成热解作用阶段和变质作用阶段（图4-12）。不同阶段产油、产气的数量和油、气的成分是不同的。
图4-12 沉积有机质的演化及其油气的生成
（一）成岩作用阶段
此阶段的温度、压力低，促使有机质演化的主要营力是生物作用。沉积物中，一部分有机质被微生物的新陈代谢所利用，一部分转变为微生物的细胞，而未被微生物同化的残余物经缩合作用形成干酪根。通常人们将干酪根视为生油的母质。在干酪根的形成过程中，还伴有甲烷气和未成熟原油产生。除甲烷以外，这一阶段还生成少量的C15以上的烷烃和环烷烃，它们直接来自活的生物体，继承了生物体的结构等特性，成为生物标志化合物。
（二）深成热解作用阶段
随着埋藏深度增加，温度持续上升，干酪根发生热降解，愈来愈多的化学键（如醚键和C—C键等）断裂，生成大量的液态烃，并伴随一定量的气，主要有甲烷、乙烷、丙烷等。在石油形成的主要阶段，大部分新形成的烃具有中、低等分子量，这类烃已经失去原来的特定结构和特殊分布，这些烃已不具标志特点。同时，此类烃的出现，使早期形成的生物标志化合物稀释，使其标志特征不明显。
（三）变质作用阶段
由于温度进一步升高，干酪根中大部分的侧链已消耗殆尽，残余的少量烷基侧链继续断裂，从干酪根上生成的仅有少量的甲烷。同时，已形成的液态烃和重质气态烃也因温度增高裂解生成大量甲烷。
石油与天然气的成因是一个极为复杂的课题,至今还存在一些争论这主要原因是:
1从物态上看:石油与天然气是流体,在地下一定条件下,它不断流动,现在所找到的油气藏并非其生成地方,而是经过一定距离运移而聚集起来的
2从化学组成上看:石油与天然气的组份很复杂,并非单一物质,且在地下运移过程中或其它条件的改变,其成份也在发生变化,其现今的组成并不代表其原貌
3由于分离及鉴定手段的限制,目前对石油组份的了解尚不充分
由于石油的成因问题,关系到油气的勘探方向,所以,多年来,它一直吸引着许多国家地质学家,生物化学家和地球化学家
§1 油气成因研究现状
从十八世纪七十年代以来,对油气成因的认识基本上分为无机成油和有机成油学说两大学派
无机成油学说认为,石油是在地壳深处形成的,后来沿着深大断裂渗透到地壳上部,或者在天体形成时形成,当地壳冷凝时以"烃雨"的形式降落下来,后聚集成油气藏其基本观点是石油是在地下高温,高压条件下形成的而非生物成因其依据是:
(1)在实验室,用无机C,H元素合成了烃类;
(2)在岩浆岩内曾发现过石油,沥青;
(3)在宇宙其它星球大气层中也发现有碳氢化合物存在;
(4)在陨石中也发现有碳氢化合物及氨基酸等多达100多种;
(5)认为用有机观点对世界上有些大的沥青矿(如加拿大的阿萨巴斯卡沥青矿,储量达856亿吨以上)不能作出令人满意的解释
但是,随着油气勘探的不断深入,越来越多的事实用无机学说无法自圆其说,只能证明现代有机成油理论的正确性这些实事有
1世界上已发现的油气田999%都分布在沉积岩中,只有极少数石油分布在岩浆岩和变质岩中,且这少数石油也被证明是从沉积岩中运移而来的,而与沉积岩无关的地盾和巨大的结晶岩突起发育区,至今未找到油气聚集
2石油在地层时代的分布上与煤,油页岩及有机质的分布状况相吻合的,表明它们在成因上是有联系的
3虽然世界上的石油没有成份完全相同的,但所有石油的元素组成和化合物组成是相近的或相似的,说明它们的成因可能大致相同
4大量油田测试结果可知,油层温度很少超过100℃,有些深部油层温度可以高达141℃,而当T超过250℃时,烃类就会发生急剧而彻底的裂解,生成石墨及H2,说明石油不可能在高温下形成
5从目前发现的油气藏分析看,石油生成,聚集成藏不需很长的时间,大约需不到一百万年
6石油中含的卟啉化合物,异戊间二烯型化合物,甾醇类,石油的旋光性都证明石油是在低温下,由生物有机质生成的
7石油地质工作者对近代沉积的研究成果表明,在近代沉积中确实存在着油气生成过程,且至今还在进行着,生成的数量也很可观并且,在实验条件下,用有机质进行地下条件模拟,转化出了烃类,这为有机成因学说提供了有力的科学依据
以上重要事实的存在,大大促进了石油有机生成理论的发展特别是近代物理,化学,生物,地质学等基础理论的发展,及色谱,光谱,质谱,电子显微镜,同位素分析等先进技术手段的广泛采用,为应用有机地球化学知识来解决油气成因问题创造了条件,推动了石油生成现代科学理论的日臻完善
在油气勘探初期,石油大部分被发现于海相地层中,使得不少石油地质家认为只有海相沉积才能生成油气,特别是在我国清末,民初,国外在中国陆相盆地进行油气勘探的失败,使得"唯海相生油论"猖獗一时对此,以潘钟祥为代表的我国老一辈地质学家,通过对陕西,四川等地进行详尽的油气地研究,于1941年提出了陆相也能生油的理论,有力地驳斥了中国贫油论,极大地丰富了石油理论
在油气有机学说中还存在着早期成因学说和晚期成因学说两种观点前者主张沉积有机质在成岩过程中,逐步转化为石油和天然气,并运移到邻近的储层中去;后者则认为沉积物埋藏到较大深度后,到了成岩作用晚期或后生作用初期,沉积岩中的不溶有机质(干酪根)才开始发生热降解,生成大量液态石油和天然气
在油气生成理论方面贡献比较大的是法国著明地球化学家B·P·Tissot,他在前人研究的基础上提出了干酷根热降解生烃演化模式,提出并完善了干酪根晚期生烃学说,揭示了油气生成,演化与分布的规律
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