大多数地质学家认为石油像煤和天然气一样,是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。按照这个理论,石油是由史前的海洋动物和藻类尸体变化形成的。经过漫长的地质年代,这些有机物与淤泥混合,被埋在厚厚的沉积岩下。在地下的高温和高压下,它们逐渐转化,首先形成蜡状的油页岩,后来退化成液态和气态的碳氢化合物。由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻,它们向上渗透到附近的岩层中,直到遇到盖层为止,这样聚集到一起的石油便形成油藏,多个油藏组合形成油田。地质家将石油形成的温度范围称为“油窗”。温度太低石油无法形成,温度太高则会形成天然气。
由此看来,油气生成的物质条件,就是必须具有丰富的有机质埋藏,形成良好的原始生油母质——干酪根。沉积物中的有机质有些不溶于有机溶剂,有些则可以溶于有机溶剂。其中不溶的有机质称为干酪根,而可溶于有机溶剂的部分叫沥青。
干酪根一词来源于希腊语,意为能生成油或蜡状物的物质。1912年,A.G.布朗第一次用它来表示苏格兰油页岩中的有机质。这些有机质,在干馏时可产阁下类似石油的物质。以后,这一术语多用于代表油页岩和藻类中的有机质。直到20世纪60年代,才明确规定为代表沉积岩中不溶于酸的有机质。弗斯曼和哈特(1958年)明确提出,干酪根系指沉积岩中一切不溶于普通在机溶剂的分散状有面质,特别是非储集沉积岩中的不溶有机质。蒂索和威尔特(1978年)则定义为沉积岩中既不溶于含水的酸性溶剂,也不溶于普通有机溶剂的有机组分。它泛反映一切成油型、成煤型的有机质,但不包括现代沉积物中的腐殖型有机质。干酪根是沉积有机质的主体,约占有机质的80%-90%。研究认为,80%以上的石油是由干酪根转化而成的。干酪根的成分和结构复杂,是是一种高分子聚合物,没有固定的化学成分,主要由C、H、0和少量S、N组成,没有固定的分子式和结构模型。Durand等对世界各地440个干酪根样品的元素分析结果表明,平均0占76.4%,0占6.3%,H占11.1%。三者共占98.3%,是干酪根的主要元素。
在不同的沉积环境中,由不同来源的有机质形成的干酪根,其性质和生油气潜能差别很大。干酪根可以划分为以下三种类型:
Ⅰ型干酪根(称腐泥型)。以含脂化合物为主,直链烷烃很多,多环芳烃及含氧官能团很少,具有高氢低氧含量。它可以来自藻类堆积物,也可能是各种有机质被细菌改造而成,生油潜能大,每吨生油岩可以生油约1.8千克。
Ⅱ型干酪根。含氢量较高,但较Ⅰ型干酪根略低,为高度饱和的多环碳骨架,含中等长度的直链烷烃和环芳烃较多,也含多环芳烃及杂原子官能团,来源于海相浮游生物和微生物,生油潜能中等,每吨生油岩可生油约1.2千克。
Ⅲ型干酪根(称为腐殖型)。具低氢高氧含量,以含多环芳烃及含氧官能团为主,饱和烃很少,来源于陆地高等植物,对生油不利,每吨生油岩可生油约0.6千克,但可成为有利的生气来源。三类干酪根随着演化程度的加深,H/C和0/C比值都逐渐降低,并且演化趋于统一。由于干酪根的成分和性质的这种变化,使得同一类型干酪根,在不同的演化阶段的生油能力具有很大的差异。