火山活动与石油、天然气的生成

火山活动形成火山岩体和侵入岩体对沉积层形成了热源灶体,依火山岩体和侵入岩体与生油层的层序关系可分为上灶、中灶和下灶,形成灶体生烃模式。火山活动向沉积盆地供给了地球深部来源的CO、CO,和H,等地球深部无机成因的非烃气体,它们可以合成烃,使沉积盆地的沉积盖层出现合成生烃机制。来自地球深部的无机成因的天然气中还有甲烷碳同位素≥-25‰、甲烷同系物碳同位素组成成反序排列的无机烷烃气并在松辽盆地形成了无机烷烃气藏;火山活动为沉积盆地送来了岩浆岩,其中的地幔岩中见有烷、烯、炔等烃类物质;岩浆岩中的结晶岩含有烷烃类物质,且有随密度增加含经量增加的趋势;岩浆岩中的火山岩也含有烷烃物质,也有随密度增加含烃量增长的趋势,同时还有随密度增加烃类物质的碳原子数也有增加的趋势。火山活动还向沉积盆地供给热液流体,以水为载体的某些金属元素,如Fe、Mn、Zn、Cu、Pd等促进了烃类物质的生成量,使具有二元结构的沉积盖层盆地出现了催化生烃模式。总之,火山活动对沉积盖层呈二元结构的盆地的油气生成增加多种模式,使二元结构盆地存在有机生油机制、合成生油机制,同时也存在无机生烃机制。     

中国陆壳是富烃陆壳

中国陆壳是全球九大陆壳中唯一一个四面受挤的陆壳,是火山活动最活跃而广泛的陆壳,也是世界上板内地震的主要发生地区。从中国陆壳所含C、H元素质量分数分析,中国陆壳的C、H元素质量分数高于全球平均含量的克拉克值。因此,由C、H元素组成的烃类物质理应高于全球陆壳含烃量的平均值。而火山活动活跃正是中国陆壳富烃的原因之一:火山活动为有机生烃机制贡献了灶体生烃模型;火山活动的热液流体为有机生烃机制贡献了催化生烃模型;火山活动带来的幔源CO2和H2贡献了合成生烃机制;火山活动带来的热液水贡献了无机碳化物生烃模型;火山活动还直接贡献了幔源烃。所以中国陆壳理应为富烃陆壳。根据中国陆壳和上陆壳的C、H元素质量分数均高于全球平均值推论,中国的陆壳和上陆壳也应富含烃类物质。已有70年开发史的玉门油区于2002年在盆地的基底岩石中又找到了一个新的玉门油区,表明在我国陆壳深层仍有大量的油气资源有待勘探、发现。     

论石油与天然气的多元成因

中国是发现和利用石油、天然气最早的国家之一,中国油气资源的持续发展需要新的适合于中国地质特色的石油地质理论。从生命起源的角度看问题,“生命物质”也来源于“无机物合成的沥青”,油气的有机与无机成因说都只说到了物质演化不同阶段的作用,依中国地质特征分析,油气应具有多种生成机制与模型。中国含油气盆地的特殊风格是火山活动活跃,由此引出了多种生烃机制：火山活动贡献了有机生烃机制灶体生烃模型与催化生烃模型、贡献了无机生烃机制,还贡献了可以再生的合成生烃机制。     

松辽盆地显微组分热模拟生烃研究

烃源岩中显微组分在未熟－低熟阶段具有不同的生烃特征和生烃模式,针对松辽盆地未熟烃源岩中的显微组分的生烃模式,利用荧光显微镜技术和比重分离技术分离富集各种显微组分,运用有机地化和有机岩石学的分析方法进行研究;松辽盆地未熟烃源岩中显微组分热模拟实验结果表明,不同显微组分在生烃模式上存在很大差别,粒状无定形体、菌解无定形A具有早期生油的特点,其不但进入生油门限较早,而且达到生油高峰也较早,藻类体虽然达到生油高峰相对晚此,也在较早时即进入生油门限。而且当进入生油门限后,生油率迅速增大,有较高的生油率。因此,粒无定形体,菌解无定形体A及藻类体是松辽盆地未熟－低熟油的主要贡献者。     

中国油气资源可持续发展的思考(二)

传统观念认为油气资源是一次性不可再生的有限资源，而无机生烃理论则认为，烃类的生成是近乎无限量的；而CO、CO2与H2合成生烃理论、碳化物岩石化学无机生烃理论以及生物生烃理论都认为，烃类是可以再生的。从历史的、哲学的观点阐述了有机生烃说和无机生烃说之间的关系，指出，无机界和有机界之间并不存在不可逾越的鸿沟。中国陆壳所处的特殊地球动力学环境，使地壳深部的幔源物质广泛地参与了生烃过程，为多元生烃提供了充分的条件。发展无机生烃理论、合成生烃理论以及生物生烃理论是油气资源可持续发展的需要。     

一种生、排烃量计算方法探讨与应用

烃源岩的生烃量等于其残烃量与排出烃量之和。利用氯仿沥青“A”／总有机碳参数随深度的变化关系,可求出烃源岩的残烃率。在烃源岩演化过程中,（S1＋S2）／总有机碳（生烃源力指数）减小的唯一原因是有烃类从烃源岩中排出。无论生烃机制如何,烃源岩的现今烃潜力指数与油气排出以前的原始生烃潜力指数之间的差值始终代表当前每克有机磷的排烃量（排烃率）,据此可计算生成未熟－低熟油的烃源岩的排烃量。将排烃率与对应的残烃率增加,可求出烃源岩的油气发生率,结合烃源岩的厚度、面积、密度及有机磷丰度等资料,可计算生烃量。在东营凹陷八面河油田应用此方法发现,该区下第三系沙三段,沙四段的泥岩与油页岩的生、排烃演化模式不同,泥岩的生烃量巨大,但排烃效率很低。     

西昌盆地昭觉凹陷白果湾组泥页岩生烃动力学模拟及资源潜力

昭觉凹陷上三叠统白果湾组是西昌盆地油气勘探的主要潜力层系之一,但目前尚处于勘探起步阶段,且未系统开展过生烃动力学研究,生烃能力、生烃规模及勘探潜力还不明确。为明确该区白果湾组泥页岩生烃动力学特征及油气勘探潜力,基于黄金管热模拟实验,取得了昭觉凹陷白果湾组泥页岩产烃率及动力学参数,建立了生烃模式,并估算了油气资源量。研究结果表明 ：(1)实验条件下,白果湾组泥页岩生成的天然气主要为 C₁,C₂～ C₅次之。随着温度和 EASY%R_o的升高 C₁和 C₁～ C₅的产率不断增大,而C₂～ C₅、C₆～ C₁₄和 C₁₄₊的产率先增后减呈现典型的峰值分布,且不同的重烃气因其含碳原子个数不同导致产率不尽相同。(2)白果湾组泥页岩在 0.5% ≤ R_o< 1.24% 时为生烃的成熟阶段,C₁     

敦化盆地烃源岩地球化学特征及其生烃潜力

敦化盆地为一中新生代断坳叠合型裂谷盆地,至今勘探程度极低,为搞清其烃源岩地球化学特征及其生烃潜力,在地震地质综合研究基础上,通过系统分析化验法及地震地质生烃模拟法研究表明:盆地发育下白垩统、古近系、新近系3套湖相烃源岩,前两者为主力烃源岩,新近系下段仅为低成熟烃源岩;其中,下白垩统烃源岩分布面积342 km2,平均有效厚度约300 m,有机碳含量为2.11%～3.88%,类型为Ⅱ₂—Ⅲ型,R_o值0.8%～1.3%;古近系烃源岩在北部凹陷分布面积430 km2,平均有效厚度约400 m,有机碳含量为2.98%～4.18%,类型为Ⅱ₂—Ⅲ型,R_o值0.5%～1.2%,二者均为成熟优质烃源岩。盆地油气总资源量约1.24×108 t,表明本区具备形成中小型油气田的物质条件,具有较好的油气勘探前景。      

从全球油气田分布看我国东南沿海火山岩覆盖区的含油气前景

中国科学院马宗晋院士据全球地震的分布将全球最活动的构造划为环太平洋、大洋脊与北大陆3个一级构造系。纵观全球油气田分布发现,它们与全球最活动的3个一级构造区密切相关,分布在显生宙火山岩带附近。我国渤海湾盆地的油气田与新生界火山岩体相伴分布,美国SacramentoBasin的气田与现代火山口错叠重合,这些现象都说明石油、天然气与地球深部物质供给密切相关。天然地震为地壳表层带来火山岩活动、地下水和天然气的外泄,而火山活动的岩浆为火山岩覆盖区带来了有机质灶体生烃模型,火山岩活动的岩浆还带来了无机成因烃,地下水为有机质带来了催化生烃模型、外泄的H₂与CO₂又带来了合成生烃模型。地壳活动区存在着多种生烃机制的多种生烃模型;地壳活动区的火山活动为沉积盆地带来沉积与岩浆形成的储、盖、圈组合,构成“水火”二元结构成油系统。火山活动为火山岩覆盖区带来了多种生烃模型生成的多种油气供给和沉积岩与火山岩形成的二元结构的储、盖、圈组合,更有利于油气田的形成。因此,我国东南沿海火山岩覆盖区应是有含油前景的地区。      

珠江口盆地烃源岩有机显微组分特征与生烃潜力分析

采用有机岩石学综合光学法研究了珠江口盆地古近系烃源岩的有机显微组分和亚显微组分特征,对典型烃源岩做了干酪根元素分析、岩石热解分析和高温高压泥岩热模拟实验,探讨了其生烃潜力和生烃属性。壳质组及富氢的壳镜组A含量较高,决定了中深湖相有机质的类型为Ⅰ—Ⅱ₁型,具倾油性;低含氢的壳镜组B和镜质组含量较高,决定了滨浅湖相和沼泽相有机质的类型主要为Ⅲ—Ⅱ₂型(Ⅱ₁型为辅),具倾凝析油、气性;腐泥组和惰质组含量低。2类烃源岩在不同演化阶段生烃属性均存在差异。这对进一步研究该盆地古近系不同凹(洼)陷有机相及勘探潜力和方向具有重要意义。      

松辽盆地南部烃源岩生烃时效性及天然气富集

松辽盆地南部的深层断陷历经多期构造运动,这些构造运动的不平衡使得各断陷深层烃源岩演化有较大差异,进而控制了深层天然气富集。依据深层烃源岩生烃对油气成藏贡献的大小,其时效性可以划分为持续沉降高效型、明水组沉积期末抬升中效型、嫩江组沉积期末抬升低效型和营城组沉积期末抬升无效型等4种类型,根据天然气成藏研究,可划分出中部断陷带深断陷富集气区、周缘高含气区、东部断陷带残留气区和西部断陷带贫气区等4个区域。其中,中部断陷带深层是最现实的大型天然气藏勘探领域。     

深层烃源岩成烃理论研究进展

老油区深层具有很大的勘探潜力,深层烃源岩油气生成理论是寻找深层油气藏的基础,目前的研究表明,深层油气藏的温度已超出传统的干酷根晚期成油理论所认为的“液态窗”,深层烃源岩仍具有较高的有机碳含量,是深层油气藏的物质基础,温度和压力是影响有机质生烃演化的主要因素,目前较多的实验数据和勘探发现证明,压力可延迟或抑制油气生成和有机质成熟,中国东部深层具有巨大的勘探潜力,但仍需要深入研究深层烃源岩生烃理论,深层储层的储集性能,高温高压条件下的油气成藏和深层油气勘探技术等问题。     

深层油气藏成因类型及其特征

深层油气勘探不断取得的重要发现,使其成为中国乃至全球油气资源的重要战略领域。但盆地深层高温、高压的环境,漫长的演化历史以及复杂的有机-无机相互作用导致人们对深层油气成藏机制尚不完全明了。按照油气藏的形成主因、演化历程以及成藏特征将深层油气藏划分为浅成深埋型、浅备深成型和深层成藏型油气藏等3种类型,并对它们的成因机制和主要成藏特征进行了梳理和表征;同时重点讨论了深层油气成源和成烃的难点问题,其中深层外源氢的参与、富钙烃源物质以及无机成因气等对高-过成熟有机质的成烃意义重大。对深层油气成藏机制的探讨将有助于推动中国深层油气勘探并夯实产业发展理论基础。     

松辽盆地长岭断陷南部天然气成藏与富集特征

松辽盆地长岭断陷南部发育有营城组、沙河子组和火石岭组3套烃源岩,其中沙河子组泥岩有机质丰度高,为区内主力烃源岩。沙河子组主要分布在分割性较强的独立次凹中,生烃凹陷控制了天然气藏的分布,生烃潜力的大小控制了气藏的充满度。该区天然气具有多期充注成藏特点,后期存在二氧化碳气体的充注。天然气的有利富集带位于邻近生烃凹陷的前排构造和岩性圈闭发育带。     

松辽盆地青一段泥岩生烃、排烃特征与油气藏的形成关系

松辽盆地不同埋深的青一段泥岩,有机质在成烃演化过程中有两个成烃高峰,与之对应有两个主要排烃深度段。青一段泥岩的有利排烃期是松辽盆地发育稳定期——第三系的沉积时期。第三纪末,青一段泥岩的两个主要排烃深度在平面上所确定的排烃范围,对松辽盆地东部扶余、杨大城子油层的油气藏、西部的青山口组泥岩裂缝油气藏的形成起着重要的控制作用。     

渤海湾盆地渤中凹陷东营组烃源岩地球化学特征及生烃模式

对东营组烃源岩特征及其生烃机理认识不清,制约了渤海湾盆地渤中凹陷油气成藏认识与资源评价。利用有机岩石学、显微组分、孢粉鉴定及原油地球化学参数等资料,系统评价了东营组烃源岩及其生成原油的地球化学特征,探究了有机质生烃的影响因素及生烃模式。结果表明:东营组烃源岩主要为含黏土长英质泥岩和混合型泥岩,矿物组成以石英和黏土矿物为主,长石和碳酸盐矿物次之;东营组三段与东营组二段下亚段总有机碳(TOC)含量平均值分别为1.94%、0.87%,整体为好—优质烃源岩,显微组分以壳质组为主,有机质类型为Ⅱ₁、Ⅱ₂型,处于低成熟—成熟热演化阶段。东营组烃源岩具两期生烃特征,早期生烃高峰对应镜质体反射率(R_o)为0.6%,生成低成熟度烃类,晚期生烃高峰对应R_o为1.0%,生成成熟烃类。原油物性及生物标志化合物特征显示东营组以生成成熟油为主,含少量低熟油,原油整体具有低密度、低黏度、低含硫量、高含蜡量、高饱芳比、高Pr/Ph、高C₁₉/C₂₃三环萜烷值、低伽马蜡烷指数和低4-甲基甾烷指数等特征,属于混源有机质生源、弱氧化—弱还原沉积条件和淡水贫硫湖泊环境综合成因的轻质—中质原油。壳质组中的底栖藻无定形体及松科属孢粉等组分对低成熟—成熟阶段的烃源岩生烃具有重要贡献,黏土矿物和碳酸盐矿物及地层超压在一定程度上影响了烃源岩生烃演化过程。东营组烃源岩发育受淡水湖泊、特殊生物、无机矿物和超压等要素共同控制的双峰生烃模式。研究认识对于开展以渤中凹陷东营组为主力烃源灶的油气勘探具有重要参考意义。     

大庆探区煤系烃源岩的生烃条件研究

大庆探区主要包括松辽及其外围盆地，勘探实践证实这些盆地在晚侏罗系、早白垩系和第三系广泛发育的煤层和煤系烃源岩层是油气生成的潜在物质基础。探讨这套烃源岩的生烃潜力对指导各研究区块的煤成烃勘探具有现实的参考价值。因此，应用有机地球化学、有机岩石学和热模拟实验技术并结合地层的沉积史和热演化史分析，系统研究了大庆探区煤系烃源岩的生烃特征及其勘探潜力。结果表明，煤系烃源岩的生油潜力分为好、中、差、非4种类型，各类煤系烃源岩的生烃特征、有机质结构和成烃模式均存在明显差异，从而影响了煤成油气的勘探方向。地质与地球化学综合研究表明，海拉尔盆地煤成油的勘探前景相对较好；汤原断陷煤成油的勘探以低熟油为主；鸡西盆地煤成油的勘探以寻找次生油藏为主：松辽盆地煤成油的勘探前景不大．以寻找煤成气为主。     

湖相与海相碳酸盐岩烃源岩生烃条件对比

根据分布特征、沉积环境、岩石类型、有机地球化学特征和生烃模式等方面的对比,讨论了湖相碳酸盐岩和海相碳酸盐岩两种相同岩性、不同沉积环境烃源岩生烃条件的异同。海相与湖相碳酸盐岩烃源岩,基本上都含有不同量的泥质成分;它们的干酪根类型一般以Ⅰ型或Ⅱ型为主;有机质赋存形式无太大差别,湖相碳酸盐岩烃源岩中可能存在更多的无形态有机质;海相碳酸盐岩有机碳含量普遍较低,而湖相中有机质含量则变化很大;湖相碳酸盐岩烃源岩的生烃模式相比海相研究薄弱,但其二次成烃作用不容忽视。湖相碳酸盐岩烃源岩的形成条件受到较多因素的控制,针对高有机质丰度湖相碳酸盐岩烃源岩形成的生物地球化学及沉积学等方面的研究尤其关键。另外,其晚期生烃可否为湖相深层油气勘探提供充足的烃源仍是未来工作的重要方向之一。